DE2946962A1 - Kartusche zur aufnahme von dichtmassen mit einem endanschlag, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Kartusche zur aufnahme von dichtmassen mit einem endanschlag, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

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SCl iL Γ-::'·." ι·.:-;'.· :,.-..L η. 2C3
US 009 114
Voplex Corporation, Pittsford, New York, V.St.A.
Kartusche zur Aufnahme von Dichtmassen mit einem Endanschlag, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kartusche zur Aufnahme von Dichtmassen mit einer zylinderförmigen Hülse aus Kunststoff und einem darin beweglich angeordneten Kolben zum Austreiban der Dichtmasse, ein Verfahren zur Herstellung eines Endanschlages an einer solchen Kartusche und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Da Kunststoff-Kartuschen für solche Dichtmassen-Spritzvorrichtungen sich besonders eignen, insbesondere für die Aufnahme und Lagerung bestimmter Dichtmassen, treten diese mehr und mehr an die Stelle von Papier-Kartuschen. Der Einsatz von Kunststoff-Kartuschen für verschiedenartigste Dichtmassen ist jedoch - wie die Erfahrung gezeigt hat nicht ohne weiteres möglich. Manche solcher Dichtmassen v/eisen nämlich einen besonders hohen V/ärmeausdehnungskoeffizienten auf und neigen bei Lagerung zur Entwicklung und Abgabe von
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Gasen. Es ist daher notwendig, für diese Dichtmassen eine Möglichkeit zur Ausdehnung zu schaffen. Neben der Wärmeausdehnung sind auch noch andere Parameter derartiger Vorrichtungen zu "berücksichtigen, die einer Ausdehnung der Dichtmasse entgegenstehen, so daß häufig durch das sich ausdehnende Material oder die entstehenden Gase die Kolben während der Lagerung der Vorrichtung, insbesondere bei höheren Temperaturen leicht nach hinten über das hintere Ende der Kartusche hinausgedrückt werden. Hierdurch wird die Dichtmasse freigesetzt, Material vergeudet und eine Verschmutzung ist unvermeidlich.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist man bereits dazu übergegangen, die Kartuschen verhältnismäßig dünnwandig herzustellen, so daß der Zylindermantel bei Ausdehnung des Dichtmaterials in gewissem Maße durch Auswölben nachgibt. Der Druck, der auf den Zylindermantel ausgeübt wird, darf aber nicht größer sein, als der, dem auch derKolben standhält, so daß durch diese Lösung keineswegs die Gewähr gegeben ist, daß der Kolben nicht nach hinten über den Rand der Kartusche hinausgedrückt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesem Übelstand durch eine neue Ausbildung der Kartusche abzuhelfen und am rückwärtigen Ende der eine zylinderförmige Hülse bildenden Kartusche zur Aufnahme von Dichtmassen nach einem neuen Verfahren und mit einem neuen Werkzeug einen Endanschlag für,den in der Hülse gleitenden Kolben anzuformen, der das Ausfahren des Kolbens sicher verhindert und hinsichtlich Punktion, Zuverlässigkeit und Herstellungskosten alle Anforderungen an einen Massenartikel erfüllt.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein solcher Endanschlag kann beim Einführen des Kolbens nach der Füllung der Kartusche mit Dichtma3se leicht überfahren werden, verhindert aber nit
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oicherheit, daß der eingeführte Kolben über das rückwärtige Znde der Kartusche hinaus ausgefahren werden kann.
Jie Herstellung des Endanschlages erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3·
Eine hierzu besonders gut geeignete Vorrichtung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 gegeben. Diese Vorrichtung läßt sich mit geringen Kosten herstellen, arbeitet mit hoher Geschwindigkeit und ermöglicht die Ausbildung des Endanschlags in der gewünschten Form mit geringen Kosten.
V/eitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Kartusche zur Aufnahme von Dichtmassen mit einem erfindungsgemäßen End- oder Sicherungsanschlag,
Figur 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch einen Teil einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung des Endanschlages während ihres Eingriffs in das rückwärtige Ende der Kartusche,
Figur 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 2,
Figur 4- eine teilweise schematische Stirnansicht auf die Rückseite einer Kartusche mit Endanschlag,
Figuren 5 ^is 7 sind jev/eils eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Form- oder Schneidkante an der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 2 und
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Figur 8 eine teilweise schematische Seitenansicht einer Anordnung für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine der Aufnahme von Dichtmassen dienende Kartusche 10, die einen eine Hülse bildenden Kunststoffzylinder 11 aufweist, der an seinem rückwärtigen Ende 12 einen angeformten Endanschlag 15 aufweist, durch den verhindert werden soll, daß ein nicht dargestellter Kolben aus der Kartusche 10 unter dem Druck des Inhalts in der Kartusche nach hinten austritt. Der Endanschlag 15 ist im Querschnitt im wesentlichen dreieckfb'rmig und weist eine schräge, von der äußeren Zylindermantelfläche radial nach innen abfallende Schrägfläche 16 auf, so daß eine Gleitfläche gebildet ist, über die der genannte Kolben nach dem Füllen der Kartusche und damit über den Endanschlag 15 frei gleiten kann. Auf der abgewandten Seite weist der Sicherungsanschlag 15 eine Kante 18 auf, die von der inneren Mantelfläche 19 der Kartusche 10 radial nach innen vorsteht und den Kolben gegen seine Bewegung nach rückwärts aus der Kartusche heraus verhindert. Der Endanschlag kann sich über 360 am rückwärtigen Ende 12 erstrecken, doch wird bevorzugt, ihn jeweils nur in Form von gleichmäßig über den Umfang verteilten Segmenten vorzusehen, wie später beschrieben ist.
Die im Querschnitt dreieckförmige Ausbildung des Endanschlages 15 ermöglicht ein leichtes Einsetzen des Kolbens sowie die Ausbildung einer vorspringenden Kante 18, so daß ein im Zylinder 11 befindlicher Kolben gegen sein Ausfahren über das rückwärtige Ende 12 hinaus durch die Kante 18 gesichert ist. Wenn der Endanschlag 15 aus mehreren Segmenten besteht, die in gleichmäßigen Abständen am Umfang des Endes 12 angeordnet sind, läßt sich der Kolben sehr leicht einsetzen, da der Zylinder 11 etwas deformierbar ist, und der Kolben diese Anschläge beim Einsetzen undOberfahren der schrägen Kante 16 radial nach außen drückt. Die Sicherung des
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Kolbens gegen ein Ausfahren ist bei solchen Segmenten in gleicher Weise gewährleistet wie bei einem über 360° sich erstreckenden Endanschlag. Darüber hinaus lassen sich einzelne Segmente sehr Mcht durch Drehung eines Werkzeuges über wenige Umfangsgrade herstellen, wie nachstehend im einzelnen beschrieben wird.
Der Endanschlag I5 wird nämlich mit einem insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Werkzeug angeformt, das gegen das hintere Ende 12 des Zylinders 11 gepreßt und in bezug auf diesen gedreht wird, vorzugsweise, wenn der Zylinder selbst Raumtemperatur hat. In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Werkzeug 20 aus einem Schaft und einem im wesentlichen napfförmigen Körper 22 mit einem erweiterten, eine Muffe bildenden Teil 23, das paßgenau an der Außenmantelfläche 17 des zu bearbeitenden Zylinders anliegt. Das hintere Ende 12 des Zylinders 11 liegt fest am Boden 24- der Muffe 23 an, sobald Werkzeug und Zylinder für den Formvorgang des Endanschlags I5 in Eingriff gebracht worden sind.
Ein Formwerkzeug 25 mit einer Formkante 26 ist in einer Bohrung 27 im Werkzeugkörper 22 durch Stellschrauben 28 in einer solchen Lage gehalten, daß die Kante 26 schräg in die Muffe 23 hineinragt und somit im Endzustand an der Schrägfläche 16 des Endanschlages I5 in der Arbeitsstellung von Werkzeug 20 und Zylinder 11 anliegt.
Anstelle eines einzigen Formwerkzeuges 25 können auch mehcore solcher Formwerkzeuge vorgesehen werden, so daß je nach Zahl der Formkanten 26 eine entsprechende Anzahl von Endanschlägen bildende Segmente angeformt werden können, wir insbesondere aus Figur 4- hervorgeht. Die günstigste Zahl Ii''- -τ. bei drei oder vier Formwerkzeugen 25, während weniger od'iL.· mehr unzweckmäßig sind.
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Die von jeder Fonnkante 26 gebildeten Segmente können - wie bereits erwähnt - zusammen einen über 360° verlaufenden Endanschlag bilden, oder die Formkanten 26 werden über einen kleinen Winkel verdreht, so daß im gleichen Winkelabstand voneinander liegende Segmente am hinteren Ende 12 des Zylinders 11 gebildet werden.
Das Formwerkzeug 25 ist leicht durch Schleifen eines zylindrischen Stabes in die in den Figuren 5 ois 7 dargestellte Form herstellbar. Wie dort zu sehen ist, stoßen zwei schräge Flächen 30 und 31 zu der Fornkante 26 spitz aneinander, die derart geneigt ist, daß ein radial innen liegender an der Spitze liegender Punkt 32 und ein radial außen liegender auf den Stab bezogen tieferen Punkt 33 im Bereich einer zur Aufnahme der Stellschrauben 28 abgeflact',en Fläche 34- am Stab gebildet ist.
Wie aus den Figuren 3 und 5 deutlich entnehmbar ist, ist die Kante 26 in bezug auf die Abflachung 34· von der Normalen leicht abweichend, so daß die Kante 26 mit dem Radius des Werkzeugs 20 einen Winkel B gemäß Figur 3 einschließt. Die beste Wirkung wird erreicht, \fenn der Winkel B etwa 10° beträgt, doch sind auch kleinere oder größere Winkel denkbar. Als Folge der Neigung der Kante 26 gegenüber dem Radius des Werkzeugs um den Winkel B greifen die radial außen liegenden Teile der Kante 26 beim Durchgang durch das Plastxlaaaterial an dem Ende 12 des Zylinders 11 bei Verdrehung des Werkzeuges 20 in Richtung des Pfeiles in Figur 3 eher an als die radial innen liegenden Teile. Auf diese Weise schält sich die Kante 26 durch die Plastikmasse und drückt diese radial nach innen, und zwar entlang der Kante 26. Auf diese Weise wird bei Verdrehung des Werkzeuges 20 am Umfang des Endes 12 der Endanschlag 15 durchgehend und sauber in der gewünschten dreieckförmigen Querschnittsform mit geneigter Fläche 16 und einer vorspringenden Kante 18 angeformt.
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Die Abschrägung der Formkante 26, durch die die radial nach innen gerichtete Schrägfläche 16 des Endanschlags 15 gebildet wird, ist in Figur 2 durch den Winkel A wiedergegeben, der vorzugsweise 35° zu einer die Zylinder- und Werkzeugachse senkrecht schneidenden Ebene beträgt, wobei allerdings kleinere und größere Winkel ebenfalls die gewünschte Funktion erfüllen. Der äußerste, innen liegende Punkt 32 der Formkante 26 reicht vorzugsweise über die innenliegende Kante des im Querschnitt dreieckförmigen Anschlags 15 hinaus, wie aus Figur 2 hervorgeht, während das außen liegende Ende 33 der Formkante 26 vorzugsweise radial über die Außenmantelfläche 17 des Zylinders 11 und axial über das Ende 12 hinausreicht. Hierdi rch wird erreicht, daß die Formkante 26 mit beiden Enden linear auf jeder Seite der geneigten Schrägfläche des Sicherungsanschiages I5 übersteht, so daß die Schrägfläche 16 sich bei Verdrehung des Werkzeuges 20 in bezug auf den Zylinder 11 glatt ausbilden kann. Die Formkante 26 reicht ebenfalls bis dicht an die Außenmantelfläche 17 des Zylindermantels heran, so daß sie schräg durch das Ende 12 wirkt und das Kunststoffmaterial radial nach innen ausdrückt, wenn die Fonnkante 26 gegenüber dem Ende 12 verdreht wird.
Zu Beginn des Formvorganges, wenn Werkzeug 20 und Zylinder der Kartusche axial ausgerichtet in Eingriff stehen, schneidet die Kante 26 schräg in das hintere Ende 12 ein. Wird dann das Werkzeug 20 in bezug auf den Zylinder 11 verdreht, so wirkt jede der Kanten 26 am Umfang entlang auf das Ende 12 ein und drückt den Werkstoff an diesen Stellen radial nach innen. Hierdurch werden an das Ende 12 des Zylinders 11 dreieckförmige Endanschläge I5 geformt, wie aus den Figuren 2 und 4· am deutlichsten hervorgeht. Die Verdrehung des Werkzeuges erfolgt vorzugsweise nur, wenn Werkzeug 20 und Zylinder 11 fest im Eingriff miteinander stehen, wobei das Ende 12 mit seiner Stirnseite am Boden 24 der Muffe 23 des Werkzeuges aufsitzt. Mit dem Formvorgang, bei dem entweder das Werkzeug oder das Werkstück, also der Zylinder 11, gedreht bzw. axial verschoben werden können, damit die exakte Zuordnung von Werk-
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zeug und Werkstück erhalten wird, werden die Anschlagsegmente In der gewünschten Länge und Im gewünschten Winkelabstand hergestellt. Wenn die Anzahl der Fonnkanten « η ist, dann entsteht bei einer Verdrehung des Werkzeuges oder Werkstücks von n/360° ein über den gesamten Umfang des Zylinders reichender Sicherungsanschlag, während eine Verdrehung um einen Winkel kleiner n/360° im Winkelabstand voneinander liegende Endanschläge ergibt, wie aus Figur 4 hervorgeht.
Der gesamte Formvorgang erfolgt zweckmäßigerweise nach dem in Figur 8 angegebenen Schema, wo die axiale Zuordnung von Zylinder 11 zum Werkzeug 20 über Spannstüclß 40 gesichert ist. Ein Luftzylinder 41 bewegt das Werkzeug 20 in axialer Richtung gegen die Stirnseite des Endes 12 des Zylinders 11, während ein weiterer Luftzylinder 42 mit seinem Arbeitsglied in den Luftzylinder 41 eingreift, um diesen samt dem Werkzeug 20 in bezug auf den Zylinder 11 zu drehen. Antrieb und Bewegungsübertragung können selbstverständlich auch in anderer geeigneter Weise erfolgen.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Bildung des Endanschlages 15 wurde erst aufgrund vieler fehlgeschlagener Versuche gefunden. Diese Versuche gingen dahin, das Ende 12 durch Verwendung eines durchgehenden flachen Werkzeuges, das gegen die Stirnseite des Endes 12 gedrückt wird, in einen sichernden Endanschlag umzuformen, wobei Formstifte und Rollen in geneigter Anordnung an der Innenmantelfläche des Endes 12 entlangbewegt wurden, bzw. Stifte, die an dem Ende 12 angriffen, über diese wurde ein Werkzeug senkrecht zur Zylinderlängsachse bewegt. Die Verwendung von abgerundeten und flachen, am Ende 12 des Zylinders angreifenden Form- oder Schneidflächen erwies sich als Fehlschlag, unabhängig davon, aus welcher Lage der Formvorgang erfolgte.
Die Anordnung der Schneidkante 26, die sich durch das Kunststoffmaterial zur Bildung des Endanschlages einschält bzw. schneidet, stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bisherigen Fertigungsmethoden dar und ermöglicht die Bildung
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eines glatten, sauberen, gleichmäßigen und sicher wirkenden Anschlags. Darüber hinaus können mit solchen Form- oder Schneidkanten Kunststoffe bei Raumtemperatur einwandfrei bearbeitet werden, so daß keine Oxydationsprobleme auftreten und sich der Kunststoff am Werkzeug nicht ab- oder festsetzen kann, was bei höheren Temperaturen leicht der Fall ist. Darüber hinaus arbeiten derartige Form- oder Schneidkanten 26 schnell mit verhältnismäßig geringem Arbeitsdruck, so daß die für den Formvorgang benötigten Werkzeuge nicht aufwendig sind, und außerdem die Gefahr von Beschädigungen an deren Teilen vermieden ist. Außerdem sind die Schneidkanten verschleißfest, können geschärft und genau eingestellt werden. Der Herstellungsvorgang kann mit hoher Geschwindigkeit ablaufen, v/obei pro Kartusche nur geringe Kosten anfallen. Die in dieser Weise geformten Endanschläge sind im Aussehen und in ihrer Funktion einwandfrei.
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Claims (14)

Patentansprüche
1. Kartusche zur Aufnahme von Dichtnassen mit einer zylinderförmigen Hülse aus Kunststoff und einem darin "beweglich angeordneten Kolben zum Austreiben der Dichtmasse, dadurch g e k e η nz e i chnet, daß am hinteren Ende (12) der Hülse (11) ein radial nach innen gerichteter Vorsprung (15) von im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt mit einer abfallenden Schrägfläche (16) vorgesehen ist, die in eine gegenüber der Innenmantelfläche der Hülse vorspringende Kante (18) übergeht, die einen das rückwärtige Ausfahren des Kolbens verhindernden Endanschlag bildet.
2.Kartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß der Endanschlag (18) aus mehreren am Umfange des Endes (12) der Hülse (11) in gleichen Winkelabstanden verteilt angeordneten Segmenten besteht, vgl. Figur 4-,
3. Verfahren zur Herstellung eines Endanschlages an einer Kartusche zur Aufnahme von Dichtmassen gemäß Anspruch 1, g e lcennz eichnet durch die Verwendung eines Werkzeuges (20), das eine das hintere Ende der Hülse (11) umschließende Muffe (23) sowie ein in die Muffe (23) hineinragendes Formwerkzeug (25) 2iit einer schrägen Schneid- bzw. Formkante (26) aufweist, die am Ende des Herstellungsvorganges an der Schrägfläche (16) des Endanschlages anliegt.
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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennz eichn e t , daß das Werkzeug (20) die Hülse (11) koaxial umfaßt und abstützt, wobei dieHuffe (23) des Werkzeuges dem stirnseitigen Ende der Hülse zugewandt ist, daß Werkzeug (20) oder Hülse (11) zum Zwecke des Andrückens von Hülse und Werkzeug gegeneinander axial verschobenwerden, wobei die Schneidkante (26) in das Kunststoffmaterial an dem hinteren Ende (12) der Hülse eingedrückt wird, daß Werkzeug (20) oder Hülse (11) in ihrer Eingriffstellung gegeneinander verdreht werden, so daß die Schneidkante (26) die geneigte Schrägfläche (16) formt oder schneidet und dabei den Kunststoff an der Stirnseite der Hülse zu einem Vorsprung (15) umformt und daß V/erkzeug (20) und rückwärtiges Ende der Hülse (11) durch Bewegen in axialer Richtung voneinander getrennt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4-, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Verdrehbewegung von Hülse (11) oder Werkzeug (20) weniger als 360° beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennz eichnet daß die relative Drehung von Werkzeug (20) und Hülse (11) weniger als n/360 beträgt, wobei η die Zahl der Anschlagsegmente bildenden Schneidkanten (26) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Werkzeuges (20) mit mehreren Schneidkanten (26).
8. Vorrichtung zur Herstellung eines Endanschlages für den Kolben einer Kartusche zur Aufnahme einer Dichtmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Werkzeug (20) mit einer das rückwärtige Ende der Hülse (11) umschließenden Muffe (23) aufweist, in der ein formgebendes Werkzeug mit einer schräg in die Muffe (23) hineinragenden Kante (26) derart befestigt ist, daß in der Eingriffstellung von
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Werkzeug (20) vind Hülse (11) die Kante (26) an der Schrägflache (16) des Endanschlags (18) anliegt, wobei Hülse (11) und Werkzeug (20) gleichachsig angeordnet sind und die Muffe (23) dem rückwärtigen Ende der Hülse (11) zugewandt ist, daß Mittel (41) zur axialen Verschiebung wahlweise von Werkzeug (20) oder Hülse (11) vorgesehen sind, um das V/erkzeug und das rückwärtige Ende der Hülse in Eingriff zu bringen, wobei in dieser Stellung die Kante (26) in das Kunststoffmaterial des rückwärtigen Endes der Hülse (11) einschneidet sowie Mittel (42) zum Verdrehen wahlweise von V/erkzeug oder Hülse in ihrer Eingriffstellung derart, daß die Kante (26) an der Schrägfläche (16) entlang schneidet und am rückwärtigen Ende der Hülse (11) den Endanschlag (15) anformt und daß die Mittel (41) auch zum Trennen von Werkzeug (20) und Hülse (11) in axialer Richtung dienen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung von Hülse (11) oder V/erkzeug (20) weniger als 360 beträgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer Schneidkanten (26).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- n e t , daß die Verdrehung von V/erkzeug (20) oder Hülse (11) weniger als n/360 beträgt, worin η die Anzahl der mehrere am Umfang des hinteren Endes (12) der Hülse befindliche Segmente erzeugenden Kanten (26) ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennz eich- n e t , daß die Neigung der Kante (26) so gewählt ist, daß die radial außen liegenden Teile der Kante vor den radial innen liegenden Teilen in das Material der Hülse (11) einschneiden.
13- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung weniger als 360° beträgt.
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14. Vorrichtlang nach Anspruch 10 mit einem Werkzeug mit mehreren Kanten, dadurch gekennnzeichnet , daß die Drehbewegung weniger als n/36O° "beträgt, worin η die Anzahl der Kanten (26) ist, die einen Endanschlag in Form einer Reihe von am Umfang des rückwärtigen Endes der Hülse (11) verteilten Segmenten ausbilden.
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