DE2110718C3 - Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile der Feinmechanik sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile der Feinmechanik sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren
oder Drehteile der Feinmechanik, bei dem ein Lagerhalter auf einem Träger fixiert, auf den Lagerhalter
ein Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff aufgelegt, das Teilchen erhitzt und durch eine
Relativbewegung zwischen dem Träger und einem Stempel in den Lagerhalter eingepreßt und zu dem
Lager geformt wird.
Derartige Lager sollen einerseits allseitig elastisch sein, um Stöße in jeder Richtung aufnehmen zu können,
andererseits sollen sie so widerstandsfähig sein, daß ihre Oberfläche nicht durch Lagerteile angegriffen und
beschädigt werden kann.
Es ist ein stoßdämpfendes Lager und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt (DE-OS 18 04 202), hei der
der Formgebungsprozeß am Ort der Erwärmung des Lagers stattfindet. Dadurch werden zwar Lager mit
ausreichenden Elastizitätseigenschaften geschaffen, die Härte ihrer Oberfläche erweist sich aber als nicht
ausreichend groß genug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verfahren anzugeben, mit dem elastisch nachgiebige
Kunststofflager mit einer harten Oberfläche hergestellt werden können; gleichzeitig soll eine vorteilhafte
Vorrichtung mit einem Träger für den Lagerhalter und einem in der Längsachse des Trägers liegenden, relativ
zu diesem beweglichen Stempel zur Durchführung diesem Verfahrens geschaffen werden. Zur Lösung
dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen bzw. die im
Patentanspruch 4 angegebenen Mittel.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 bzw 5 bis 11 angegeben.
Der mit der Erfinaung erzielte Vorteil besteht darin,
daß die für die Größe der Oberflächenhärte maßgebende Abkühlgeschwindigkeit der zu formenden Kunststoffstückchen
und die Höhe des Formgebungsdruckes sehr genau eingestellt und eingehallen werden können.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. I einen axialen Schnitt durch eine Vorrichtung
zur I lerstellung von Lagern für Uhren und
Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch eine in
einer anderen Arbeitsstellung der Vorrichtung dargestellte Einzelheit in vergrößerter Darstellung.
Die schematische dargestellte Vorrichtung hat ein Gesiell 1. dessen Grundfläche eine kreisrunde zentrale
Bohrung 2 aufweist, in welcher sich ein Stempelhalter 3
verschiebt. Ein zugespitzter Träger 4 ist am oberen Ende des Halters ? befestigt, dessen Verstellungen in
Richtung des Pfei.cs 5 durch einen in einer radialen
Ausnehmung 7 des Gestells 1 untergebrachten und in dieser Ausnehmung bei 6a angelenkten Bedienungshe
bei 6 erzeugt werden
Der obere Teil des Gestells 1 weist eine eine Kammer
8 bildende Ausnehmung auf. in der ein feststehender ringförmiger Heizkörper untergebracht ist, dessen
Wirkungsbereich etwa in Höhe des oberen Endes des Trägers 4 liegt, wenn dieser seine in F i g. 1 dargestellte
untere Gren/stellung einnimmt.
Das Gestell 1 trägt noch einen feststehenden, mit 10
bezeichneten Stempel, der dem Träger 4 koaxial gegenüberliegend angeordnet ist.
Die vorstehend beschriebene Finrichtung hat folgende Arbeitsweise:
Am Ende des Trägers 4 wird, wenn dieser seine untere
Stellung (Fig, 1) einnimmt, ein ringförmiger Lagerhai'
ter 11 angebracht, der in die Bohrung des Halters 3, in
welchem der Träger 4 untergebracht ist, etwas eingreift.
Dann wird auf den Lagerhalter 11 ein Stückchen aus
Vorzugsweise selbstschmierendem thermoplastischem Material gelegt, worauf diese beiden Elemente, d. h, der
Lagerhalter und das Stückchen Kunststoff, mit Hilfe des
ringförmigen Heizkörpers erhitzt werden.
Die Temperatur, bei welcher diese Erhitzung erfolgt, muß etwa dreißig oder vierzig Grad tiefer als die
Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffes liegen. Es ist zweckmäßig, den Heizkörper so zu
regulieren, daß die angestrebte Kunststofftemperatur, bei welcher der Kunststoff lediglich erweicht, selbst
dann nicht überschritten wird, wenn die Vorrichtung langer als notwendig in der Stellung nach Fig. 1
verbleibt. Dadurch ist die Dauer der Erhitzung nicht
kritisch und es braucht nicht mit zwingend vorgeschriebener Geschwindigkeit gearbeitet zu werden.
Es sei bemerkt, daß zu diesem Zeitpunkt und unter Einwirkung einer starken Oberflächenspannung das
Kunststoffstückchen nicht fließt, sondern die Form einer kleinen sehr glänzenden Kugel annimmt, die so lange in
diesem Zustand verbleibt, wie die Heiztemperatur konstant ist Diese Änderung ist sichtbar und zeigt dem
Beobachter an, daß er den Bedienungshebel 6 betätigen kann, wodurch der Halter 3, der Träger 4, der
Lagerhalter 11 und das Kunststoffstückchen 12 angehoben und in Richtung auf den Stempel iO versteii'
werden.
Im Verlauf dieser Verstellung verlassen der Halter 11
und das Kunststoffstückchen 12 den Wirkungsbereich des durch Strahlung wirkenden ringförmigen Heizkörpers,
se daß die Erhitzung automatisch und zwar ohne Verzögerung, genau zu dem Zeitpunkt unterbrochen
wird, da sie aufhören soll, d. h. zu dem Zeitpunkt da der Formungs- oder Formgebungsvorgang des Kunststoffes
beginnt.
Kurz vor dem F.nde des Hubes des Halters 3 tritt das Kunststoffstückchen 12 mit der Vorderseite des
feststehenden Stempels 10 in Berührung und wird zwischen den beiden Stempeln gequetscht, wobei es im
Inneren des Halters 11 ausgeformt wird.
Im Verlaufe dieses nur den Bruchteil einer Sekunde
dauernden Formgebungsvorgangs kühlt der Kunststoff durch Wärmeableitung über den Stempel 10 urplötzlich
ab. Der Werkstoff für den Stempel 10 kann in Abhängigkeit von seiner Wärmeleitzahl ausgewählt
werden.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit des Kunststoffstückchens während seiner Formgebung und der Druck, bei
welchem dieser Vorgang erfolgt, sind bedeutsam dafür,
daß sich an der Oberfläche des so hergestellten Lagerkörpers 12. und insbesondere an der Oberfläche
der durch die Spitze des Stempels 4 ausgebildeten zentralen Öffnung dieses Körpers ein Film bildet, der
härter ist als der übrige Werkstoff.
Diese Haut oder dieser Film wird durch die Außenschicht erzeugt, die sich an der Oberfläche des
Kunststoffstuckchens durch Oberflächenspannung bildet, wenn das Kunststoffstückchen weich wird, um die
vorerwähnte glänzende Kugel zu bilden. Der so hergestellte »Beutel« wird durch den Stempel 10
verformt, wobei seine »Haut« durch eine ringförmige scharfe Kante 13, die die Vorderseite des Stempels 10
aufweist, erst zu dem Zeitpunkt aufgebrochen wird, da die scharfe Kante mit einem kegelstumpfförmigen
Eingang 14 der Innenausnehmung des Lagerhalters 11
in Berührung kommt.
Jedoch hat zu diesem Zeitpunkt die Abkühlung bereits eine Art Verfestigung der »Haut« bewirkt, so
daß auf diese Weise der Vorerwähnte harte Oberflächenfilm
hergestellt wird, aufgrund dessen der Lagerkörper 12 als Stoßdämpfer arbeiten kann.
Die Masse des ihn bilde/fcJen Werkstoffes ist nämlich
nicht hart genug, um sein elastisches Verformen unter Einwirkung der bei Stößen durch die Welle des Lagers
auf sie ausgeübten seitlichen Drücke zu verhindern, wobei die Oberflächenhaut oder der Oberflächenfilm
trotzdem hart genug ist um zu vermeiden, daß die Welle des Lagers bei diesen Stößen Durchbrüche der Wände
der Öffnung erzeugt.
Es sei bemerkt, daß der sich im Verlaufe der Formgebung bildende und durch die ringförmige
ίο scharfe Kante 13 des Stempels 10 von dem übrigen
Kunststoffstückchen 12 abgetrennte ringförmige Kunststoffrückstand
12' (Fig.2), wenn sich der Träger 4 zurückzieht, um den Stempel 10 herum verbleibt, von
wo er beispielsweise durch einen Bürstenstrich bequem entfernt werden kann.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann Probleme hauptsächlich aufgrund der Tatsache
stellen, daß die Schmelztemperatur der thermoplastischen Werkstoffe sich von einem zum anderen
-'Ii verändern urd daß diese Temperaturen im Verlaufe des
Arbeitszyklus sehr genau eingehalten ·,. ·.· rden müssen.
Es hat sich insbesondere gezeigt, daii u·-; Abkühlung
unter ganz genauen, sich von einem Werkstoff zum andern verändernden Bedingungen erfolgen muß, da
-i sonst die Kristallisierung des Werkstoffes in unvollkommener
W.'ise erfolgt, was zu einem Endprodukt von unzureichender oder unstabiler Güte führt, d. h. dessen
physikalische Eigenschaften sich mit der Zeit ändern.
Eine Variante der Erfindung ermöglicht das Beheben
Eine Variante der Erfindung ermöglicht das Beheben
in dieser Mängel:
Bei dieser Variante wird der obere Stempel der vorstehend beschriebenen und in der beigefügten
Zeichnung dargestellten Vorrichtung, um zu vermeiden, daß die Abkühlung bei einer unpassenden Temperatur
i> erfolgt, mit einem Heizmittel versehen, das es
ermöglicht, ihn im Verlaufe des Arbeitszyklus auf einer konstanten Temperatur zu halten, die so ist, daß das
Verhältnis zwischen der Temperatur des unteren Stempels und des auf ihm angeordneten Lagerhalters
einerseits und der des oberen Stempels andererseits unter Berücksichtigung des verwendeten Werkstoffes
optit.ial ist.
Die Beheizung des oberen Stempels kann entweder mit Hilfe eines den Stempel umgebenden, vorzugsweise
*> ringförmigen selbständigen elektrischen Heizkörpers
erfolgen, dessen Temperaturregelung entweder durch Verändern der Stromstärke oder durch Verstellen des
Heizkörpers in axialer Richtung entlang des Stempels oder auch durch Ändern seines Durchmesser, d. h. des
">i> ihn von dem Stempel trennenden Abstandes, erfolgen.
Es sei bemerkt, daß gleiche Mittel zum Regulieren der
Temperatur des unteren Stempels angewendet werden können, was eine sehr fein^ Regulierung des Verhältnisses
der Temperaturen ermöglicht.
Vi Auch könnte man den Heizkörper des unteren
Stempels mit einein lohrformigen Metallteii versehen,
das ihn nach oben verlängert und sich bis gegenüber dem oberen Sterrpel erstreckt, dessen Beheizung es
bewirkt. Die Form und die Masse dieses Teiles werden
so dem Verhältnis der gewünschten Temperaturen sngepaßt:
Als Beispiel eines solchen Verhältnisses sei herausgestellt,
daß in dem Falle, da das verwendete thermoplastische Material Polyäthylenterephtalat ist, die Tempera-
>5 tür des unteren Stempels, des Lagerhalters und des
Kunststoffstückchens zwischen 240 und 280°C schwanken kann, wobei die optimale Temperatur 2600C
beträgt, während die Temperatur des oberen Stempels
zwischen 130 und 1500C Hegt Und ihr optimaler Betrag
i 400C beträgt.
Bei Acetalen liegt die Temperatur des unteren Teiles zwischen 150 und I8O°C mit einem optimalen Betrag
von 16O0C, während die Temperatur des oberen Teiles
in der Größenordnung von 40 bis 6O0C liegt mit einem
optimalen Wert bei 500C
Auf diese Weise ist es möglich, sehr feine Regulierungen
des Verhältnisses der Temperaturen zu bewirken, was für die Herstellung von Mikrolagern, deren
Kunststoffvoliimcn in der Größenordnung von einigen Zehmein eines Kubikmillinletefs liegt, eine wesentliche
Bedeutung hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zum Herstellen eines Lagers aus Kunststoff, insbesondere für Uhren oder Drehteile
der Feinmechanik, bei dem ein Lagerhalter auf einem Träger fixiert, auf den Lagerhalter ein
Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff aufgelegt, das Teilchen erhitzt und durch eine Relativbewegung
zwischen dem Träger und einem Stempel in den Lagerhalter eingepreßt und zu dem Lager
geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchen auf dem Träger erhitzt wird und
danach mit dem Lagerhalter durch den Träger aus der Erwärmungszone herausbewegt und außerhalb
der Erwärmungszone zum Formen des Lagers durch den Träger gegen den Stempel gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stempel vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Stempels M
(10) während des Arbeitszyklus im wesentlichen konstant gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 mit einem Träger für den
Lagerhalter und einem in der Längsachse des 2">
Trägers liegenden, relativ zu diesem bewegbaren Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel
(10) ortsfest angeordnet ist und der Träger (4) aus einer Heizzone (9) heraus gegen den Stempel
bewegbar ist. jo
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daf! die Heizzone (9) durch Heizstrahler gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzroe (9) durch einen η
ringförmigen Heizkörper gebildet wird, in dessen Mitte sich in der Endstellung seines Hubes das Ende
des Trägers (4) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stempel (10) beheizbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beheizung für den Stempel (10) so geregelt ist, daß seine Temperatur während des
Arbeitszyklus der Vorrichtung im wesentlichen konstant bleibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (10) elektrisch
beheizt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, 7 und 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper in axialer
>" Richtung entlang des Stempels (10) bewegbar ist, so daß seine Einwirkung regulierbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, 7 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizkörper aufweitbar ist,
lo daß seine Einwirkung durch Änderung des ihn >'>
von dem zweiten Stempel (10) trennenden Abstandes regulierbar ist.
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