DE3028521A1

DE3028521A1 - Verfahren zum verankern von metallteilen in duennen kunststoffteilen

Info

Publication number: DE3028521A1
Application number: DE19803028521
Authority: DE
Inventors: Manfred 5206 Neunkirchen-Seelscheid Weber
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1982-02-25

Description

Verfahren zum Verankerll von Metallbeilen in dünnen Kunststoffteilen Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, Für die verschiedensten Anwendungsfälle ist es erforderlich, Metallbeile geringer Dicke in Kunststoffteile von nur wenig größerer Dicire einwandfrei zu verankern, so daß sie flieht nur eine definierte Position gegenüber dem Kunststoffteil einnehmen, sondern auch die geforderten Kräfte übertragen können. Die Metallteile sind vorzugsweise aus draht-, bandförmigem od. dgl. Material hergestellt, } d.h. sie weisen im Vergleich zu ihrem kleinen Querschnitt eine relativ große Lange auf. Sie können gerade oder auch in einer Ebene gekrümmt, abgewinkelt od.dgl. sein. Sie werden vorzugsweise nur mit ihrem einen Ende im Kunststoff verankert, so daß an deren anderen aus dem Kunststoffteil hervorstehenden Ende z.B. weitere Elemente zur Erfüllung bestimmter Funktionen angebracht werden können. Die Kiwetstoffteile sind bevorzugt als dünne Platten, Ringe od dgl.
ausgeführt.
Die beim Verankern solcher dünnen Metallteile in nur wenig dickeren Kunststoffteilen auftretenden Schwierigkeiten und deren Bewältigung sollen nachstehend anhand von sogenannten Aufrichtelementen, die an zylindrischen Hohlladungs minen seitlich angeordnet sind, beispielhaft näher erläute werden. Eine Hohlladungsmine mit solchen Aufrichtelementen ist z.B. in der GB-PS 13 81 702 beschrieben. Die stabförmigen Aufrichtelemente sind über eine Schenkelfeder am Minengehäuse befestigt und unter der Kraft dieser vorgespannten Feder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt von der Mantelfläche der Mine abspreizbar und bewirken dadurch das Aufrichten der Mine aus einer eventuellen Seitenlage in die geforderte senkrechte Position.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, die Schenkelfeder mit ihrem einen Ende nicht direkt mit dem Hinengehäuse zu verolnden, sondern mit einem separaten ebenen Kunststoffring, der dann seinerseits am Boden des Minengehäuses z.B. angeschweißt wird. Die mehreren Schenkel federn müssen dazu mit ihrem Verankenlngsfuß bzw. -füßen, welche unsymmetrische Netallteile darstellen, gleichmäßig über den Umfang des Kunststoffringes verteilt in diesen eingebettet und befestigt werden, so daß man eine sternförmige Anordnung der Aufrichtelemente im abgespreizten Zustand erhält. Aufgrund der vorgegebenen Raumverhältnisse kann dabei der Kunststoffring nur wenig dicker als die Verankerungsfüße der Schenkelfedern ausgeführt werden.
Es ist bekannt, die für die jeweilige Mine geforderte Anzahl von Aufrichtelementen mit an einen Ende angeordneten Schenkelfedern sternformig In eine Spritzgußform einzulesen und die Verankerungsft.ße der Schenkelfedern mit Kunststoff zu umspritzen, so daß man eine Ringscheibe mit daran befestigten Schenkelfedern erhält. Dieses Verfahren ist jedoch nicht frei von Problemen: Beim Zusammenfahren der geteilten Kunststoffspritzgußform kommt es immer wieder vor daß die Form durch nicht richtig eingelegte bzw. aufgrund zu großer Fertigungstoleranzen nicht maßhaltiger Schenkelfedern beschädigt wird. Ferner treten beim Entformen der uspritzten Aufrichtelemente u nd dem sich daran anschließenden Transport- und Lagerungsvorgang infolge des noch plastischen Zustandes der Kunststoffmasse Lockerungserscheinungen zwischen dem Kunststoffring und den Verankerungsfüßen der Schenkelfedern auf. Weitere Nachteile dieses Verfahrens sind die langen Stillstandzeiten der Spritzgußmaschine, bedingt durch das Einlegen aller Aufrichtelemente und die große Spritzgußform und dementsprechend auch Spritzgußmaschine für das vergleichsweise kleine Spritzgußvolunien für den dünnen und schmalen Kunststoffring.
Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, d.h. dieses so auszuführen, daß bei möglichst geringem Aufwand dünne und insbesondere auch unsymmetrische Metallteile in nur wenig dickeren Kunststoffteilen in definierter Position und mit solcher Festigkeit verankerbar sind, daß die am nicht verankerten, freien Bereich der Netallteile angreifenden äußeren Kräfte einwandfrei auf das dünnwandige Kunststoff teil übertragbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Diese nachträgliche Einbettung der Verankerungsfüße der Schenkelfedern oder anderer Metallteile in das vorgefertigte d nne, vorzugsweise ebene, Kunststoffteil mit Hilfe von Ultraschallscballschwingungen ergibt in vorteilhafter Weise bei einer rationelleren Fertigung eine erheblich bessere und festere Verankerung der Metallteile infolge einer örtlich sehr begrenzten und auf relativ niedrige Temperaturen erfolgenden Erwärmung und dementsprechenden thermoplastischen Erweichung bzw, Aufschmelzung. Béschädigungen der Fertigungsvorrichtung - wie sie bei Spritzgußformen möglich sind - treten nicht auf.
Dleses :'Einschallen" der Metallteile kann durch direkte Ultralleinwirkung auf das Metallteil erfolgen, indes die zur Schwingungseinleitung yorgesehene Sonotrode des Ultraschallgenerators unmittelbar an dem Metallteil zur Anlage kommt und dieses unter entsprechendem Druck in das Kunststoffteil mit seinem zu verankernden Bereich hineindrückt.
Gemäß Anspruch 2 ist statt dessen eine indirekte Beaufschlagung des Metallteiles vorgesehen, indem dieses zwischen zwei Kunststoffteile eingelegt und die UltTaschallschwingungen über die an dem einen Kunstatoffteil anliegende Sonotrode eingeleitet werden. Die beiden Kunststoffteile sind dabei je für sich noch dünner ausgeführt als das eine Kunststoffteil gemäß Anspruch 1, derart daß sie zusammen im miteinander verbundenen Zustand praktisch die gleiche Dicke wie das eine Kunststoffteil aufweisen. Der Vorteil dieser Dualeinbettung der Metallteile besteht insbesondere darin, daß die Verankerungskraft noch höher ist als bei der einfachen Einbettung in ein Kunststoffteil.
Um die Materialverdrängung durch das Metallteil so gering wie möglich zu halten, ist die Maßnahme ra£i Anspch 3 3 vorteilhaft. Eine unbedingtye Rotwendigleit besteit besteht dazu jedoch nicht. Zweckmäßtg sind die ausnehmungen in ihrer Ausdenhnung etwas kleiner als die Abmessungen des zu verankernden Bereiches-der Metallteile. Entsprechende vorteilhafte Maßnahmen bei der Dualeinbettung sind in den An sprüchen 4 und 5 angegeben.
Der Verankerungsvorgang der Schenkelfedern oder allgemeiner der Metallteile in einem oder auch zwischen zwei Kunststoffteilen kann einzeln nacheinander oder auch zu mehreren zusammengefaf mittels einer Sonotrode in Abahängigkeit von deren Größe erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten beispielhaften Anordnungen nachstehend näher erläutert, Es zeigen Fig. 1 eine Anordnung für eine Einfacheinbettung im Schnitt, Fig. 2 einen Ausschnitt eines Kunststoffringes mit Auf richtelementen in der Draufsicht, Fig. 3 eine Anordnung für eine Dualeinbettung im Schnitt und Fig 4 eine Variante zu Fig 3.
Nach Fig. 1 wird der ebene Kunststoffring 1 aus einem thermoplastischen Material, vorzugsweise Polyamid, Acryl-Butadien-Styrol oder Polystyrol, auf die Haltevorrichtung 2 gelegt. Dieser Kunststoffring 1 ist in seiner Dicke mindestens 20 bis 30 /o größer als das zu verankernde Metallteil 3 oder, anders ausgedrückt, das Kunststeffteil kann in seiner Dicke bis auf das 1,3 rsiS 1,3-fache der Dicke des Metallteiles verringert und damit - bezogen auf die feste Veranzerung des Mstallteiles - äußerst dünn ausgeführt werden.
Um die Materialverdrängung durch das Metallteil so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, In dem Kunststofiring 1 Ausnehmungen 4 vorzusehen, die in ihrer Ausdehnung etwas kleiner sind als die Abmessungen des Metallteiles Das Änfrichtelement 5 mit der Schenkelfeder 6 wird in die Haltevorrichtung 2 eingelegt, wobei der das Metallteil bildende Verankerungsfuß 3 der Schenkelfeder 6 von der Ausnehmung 4 des vorher in einem gesonderten Arbeitagang hergestellten Kunststoffriges 1 aufgenommen wird.
Die Ultraschalisonotrode 7 drückt mit entsprechend vcrgewählter Energie den Verankerungsfuß 3 in den Kunststoff ring 1 hinein. Die längs des Umfangs gleichmäßig verteilt in die haltevorrichtung 2 cingelegten Anfrichtelemente 5 können nach dieser Methode nacheinander im Taktverfahren einzeln im Kunststoffring 1 verankert werden. Eine weitere rationalisierung ergibt sich, wenn die von der Sonotrode übertragbare Schwingungsenergie und der Sonotrodendurchmesser so vergrößert werden, daß die Verankerungsfüße 3 sämtlicher Aufrichtelemente 5, beispielsweise zwölf Stück, in einem gemeiYisseren Arbeitsgang in den Kunststoffring eingedrückt werden können.
Fig 2 zeigt die gleichmäßige Verteilung der Aufricht;-eleitiente 5 längs des Umfangs des Kunststoffrings 1, wobei die Verankerung über die als unsymetrische Metallteile von L-förmiger Gestalt ausgeführten Füße 3 der Schenkelfedern 6 aus Federdraht erfolgt. Die Aushehmungen 4 im Ring 1 sind gestrichelt und aus zeichentechnischen Gründen im Gegensatz zur Praxis größer als die Füße 3 dargestellt.
Der lichte Quenschnitt der @ungs- und/oder verfanmu@gatechnis@ Crün@@n quadratischen, rechteckigen halbkreisförmigen, dreieckigen od. dgl. Gestalt ausgeführt werden.
Gemäß Fig. 3 werden die Verankerungsfüße 3 der Auf richtelemente 5 in vorgeformte Ausmehmungen 4 zwischen zwei Kunststoffringen 8 aus thermoplastischem Material eingelegt. Die Ausnehmungen 3 sind in beiden Ringen 8 gleich groß und so gestaltet, daß beim Einbetten der Verankerungsfüße 3 eine möglichst kleine Materialverdrängung durch dieselben erfolgt.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante sind die Ausnehmungen 4 nur in dem unteren Kunststoffring 9 ausgebildet der dünnere obere Ring 10 bleibt ohne Ausnehmungen und dient nur als Deckplatte. Die beiden Ringe können auch miteinander vertauscht angeordnet werden.
Kann die Materialverdrängung vernachlässigt werden, so brauchen auch bei der Dualeinbettung nach Fig. 3 und 4 ebenso wie bei der Einfacheinbattung nach Fig. 1 keine Ausnehmungen in dem bzw. den Kunststoffringen vorgesehen zu werden.
Der Vorteil der Dualeinbettung der Metallteile 3 besteht darin, daß die Verankerungskraft höher ist als bei der einfachen Einbettung. Fern er ist der spezifische Energ.eaufwand bei der Dualeinbettung mit den vorher entsprechend im ringförmigen Kunststoffteil ausgebildeten Ausnehmungen je Verankerung geringer als bei der Einfacheinbettung, da der Energieaufwand je Einbettung proportional der geringeren Materialplastifizierung sinkt. Auch bei der Dual einbettung kann ebenso wie bei der Einfacheinbettung die VeraSken3ng aller Metallteile mit einer vergrößerte.
Sonotrode in einem einzigen Arbeitshub vorgesehen werden.
L e e r s e i t e

Claims

Pataotansprüche: 1.Verfahren zum Verankern von Metallteilen, vorzugsweise aus draht-, bandfönigem od.dgl. Material, Material, in Kunststoffteilen mit einer im Vergleich zu den Vjetallteilen nur wenig größeren Dicke, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Metallteil in dem vorgefertigter. Kunststoffteil auf kaltem Wege durch Einwirken von Ultraschall auf seinen zu verankernden Bereich eingebettet und mit dem Kunststoffteil fest verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß das Metallteil mit seinem zu verankernden Bereich zwischen zwei aufeinander zu legenden Kunststoffteilen eingelegt und mit diesen durch Ultraschall verbunden wird.
3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Kunststoffteil mit einer dem zu verankernden Bereich des Metallteiles entsprechenden Ausnehmung versehen wird, derart, daß beim Einbetten des Metallteiles mittels Ultraschall eine möglichst geringe Materialverdrängung im Kunststoffteil erfolgt
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf einander zu legende Kunstetoffteile verwendet werden, in denen die Ausnehmung je zur Hälfte ausgebildet ist
5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in dem einen Kunststoffteil ausgebildet und das andere Kunststoffteil als abdeckteil verwendet wird