DE3143637C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich zunächst auf ein Verfahren zum Anbringen eines zweiteiligen Verbindungselements gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Bei den bekannten Verfahren (DE-OS 28 29 714, DE-GM 70 26 930) kam es zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem Steckteil und einem Halteteil. Als "Stift" im Steckteil konnte ein Niethals dienen, der beispiels­ weise in einem als Druckknopfteil ausgebildeten Halteteil durch Stauchen oder Umbördeln befestigt wurde. Weiterhin konnte als "Stift" ein Nagel dienen, der im Spitzenbereich gestaucht wurde oder der Steckteil konnte mehrere "Stifte" aufweisen, z.B. als Zweispitz ausgebildet sein, wo die beiden Spitzen durch Rollen gegeneinander zur Klammer verformt wurden. Die Befestigungstechnik über einen solchen "Stift" hatte den Vorteil, daß Flächenerzeugnisse unterschiedlichster Materialstärke gleich gut benutzt werden konnten; in Abhängigkeit von der Materialstärke bildete sich bei dem bekannten Verfahren die formschlüssige Verbindung in unterschiedli­ chen Höhenlagen des Stiftes aus. Bei dieser Verfahrensweise wurde das Flächenerzeugnis zwischen den Flanschen des Steck- und Halteteils zusammengepreßt und erzeugte einen entsprechenden Gegendruck, während­ dessen die verbindungswirksame Verformung am Stiftende sich ausbildete.

Ein beträchtlicher Nachteil dieser Verfahrensweise lag in der Größe der aufzuwendenden Kraft, die für die Verbindung zwischen dem Steck- und Halteteil notwendig war. So lag beispielsweise die aufzuwendende Kraft für die Befestigung von Druckknopfhälften bei etwa 3000 N, während die Öffnungskraft zwischen den Druckknopfhälften bei etwa 30 N lag. Die Befestigungskraft eines solchen Verbindungselements war folglich wesentlich höher als die Arbeitskraft bei dessen bestimmungsgemäßer Nutzung. Allein um den hohen Befestigungskräften, z. B. bei einer Vernietung, standhalten zu können, war eine materialintensive Bauweise der Teile erforderlich. So mußten beispielsweise Druckknopfkappen eine beträchtliche Blechstärke oder Stützeinlagen aufweisen. Ferner waren zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie die Anordnung von Stützrippen.

Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfah­ ren zum Anbringen von zweiteiligen Verbindungselementen an Flächener­ zeugnissen verschiedener Materialstärke zu entwickeln, bei dem eine schonende Behandlung der Steck- und Halteteile erfolgt und eine preisgün­ stigere Herstellung dieser Teile möglich wird. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende Bedeutung zukommt:

Weil die Haltekraft der Verbindung durch einen Schweißvorgang erfolgt, läßt sich die Kraft für eine Deformation der Verbindungsbereiche zwischen Steck- und Halteteil sehr klein halten. So kann beispielsweise durch Umbiegen eines dünnen Blechstiftes ein großer Materialstärkeunterschied des Flächenerzeugnisses überbrückt werden, wobei die erzeugte Schweiß­ stelle als Primärverbindung den Stärkenunterschieden sich anpaßt. Wenn eine ausreichend große Aufnahme im Halteteil zur Verfügung steht, kann sogar auf jegliche Deformation des Stiftes am Steckteil verzichtet werden. So kann z. B. ein langer Niethals nunmehr als Schweißstift in dem halsfreien Raum eines Nietknopfes, der jetzt zum Schweißknopf wird, entsprechend den einfallenden Materialstärken eintauchen. Es sind keine besonderen Vorkehrungen und kein zusätzlicher Materialaufwand beim Steck- und Halteteil bei der erfindungsgemäßen Bauweise erforderlich. Die Ausreißfestigkeit der erfindungsgemäßen Verbindung ist dabei sogar höher als die bisher übliche formschlüssige Verbindung. Bei der Erfindung ist die Anbringungskraft des Verbindungselements wesentlich niedriger als die Ausreißfestigkeit der erzielten Verbindung. Während beim vorbekannten Formschluß hohe Nietkräfte oder Stauchkräfte benötigt wurden und die erzielte Ausreißfestigkeit relativ gering blieb, ist es beim erfindungsge­ mäßen Schweißen umgekehrt, es ist eine verhältnismäßig geringe Kraft für das Durchstechen des Flächenerzeugnisses mittels des Stiftes erforderlich und man erhält eine sehr hohe Ausreißfestigkeit durch die erzeugte Schweißverbindung. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise läßt sich auf Nietknöpfe, Ringfeder-Druckknöpfe, S-Feder-Druckknöpfe, Gripfix- Druckknöpfe, Ösen, Verstärkungsniete, Hosenhaken, Börsenverschlüsse und dgl. anwenden. Ebenso können beliebige Flächenerzeugnisse, wie textile Stoffe, Folien, Leder, Kunstleder, Kartons und Papierbahnen, verwendet werden.

Der elektrische Stromstoß kann, nach Anspruch 2, von der jeweils vorlie­ genden Materialstärke ausgelöst werden. Der dabei entstehende Gegendruck kann der Auslöser für den Stromstoß sein. Als Stromstoß empfiehlt es sich, gemäß Anspruch 4, eine Kondensatorentladung zu verwenden. Hierdurch ergibt sich eine momentane Erhitzung der kontaktierten Berührungsstelle, ohne daß es, wie die Praxis zeigte, zu Beschädigungen des Flächenerzeug­ nisses kommt.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein zweiteiliges Verbindungselement zum Anbringen an ein Flächenerzeugnis gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren und schlägt, gemäß Anspruch 5 vor, die Berührungsstellen zwischen einem Stift des Steckteils und einer Aufnahme des Halteteils mit Profilierungen zu versehen, die als Zündquerschnitte fungieren. Vorteilhaft wird man, wie Anspruch 6 angibt, solche Zündquerschnitte durch Profilun­ terschiede zwischen dem Zündschaft und der Aufnahme ausbilden. Rippen oder Sicken an den Stiften können diese Funktion übernehmen, wie Anspruch 7 vorschlägt. Gemäß Anspruch 8 können dazu auch die Aufnah­ me umgrenzende Lappen dienen.

Eine sehr einfache Ausbildung der Aufnahme schlägt Anspruch 10 vor, nämlich in Form einer glatten Fläche, die z. B. eben ausgebildet ist und an welcher die Stiftenden des Steckteils angreifen. An dieser Fläche kann sich die Spitze des bzw-. der Stifte vor Einleitung des elektrischen Stromstoßes verformen. Der Stift kann dabei aus relativ weichem Material bestehen, da seine Verformung nicht maßgeblich für die Befestigungssicher­ heit bei der Erfindung ist; dazu dient vielmehr die erzeugte Schweißverbin­ dung.

Normalerweise wird man die Steck- und Halteteile des Verbindungselements zweiteilig machen, doch ist es in manchen Anwendungsfällen geeigneter, gemäß Anspruch 9, diese nicht für sich getrennt herzustellen, sondern zusammenhängend aus zwei Hälften eines Blechabschnitts zu erzeugen. Diese beiden Hälften können die Randzone eines Flächenerzeugnisses beidflächig umgreifen und gegeneinandergedrückt werden. Als "Stifte" dienen dabei aus der einen Hälfte herausgedrückte und gegen die andere Hälfte weisende Erhebungen, die beim Zusammendrücken der beiden Hälften durch das Material des Flächenerzeugnisses sich selbst ihren Weg bahnen. Solche Verbindungselemente dienen z. B. als Börsenverschlüsse.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in Explosionsdarstellung die Bestandteile eines bei der Erfindung verwendbaren Knopfs mit Stiftbefestigung,

Fig. 2 im Axialschnitt die Ansicht einer mit dem Knopf von Fig. 1 erzielten Verbindung an einem Flächenerzeugnis beliebiger Material­ stärke,

Fig. 3 in Vergrößerung die Querschnittansicht durch die Verbindung längs der Schnittlinie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine weitere Befestigungsmöglichkeit nach der Erfindung einer S-Feder-Druckknopfhälfte,

Fig. 5a und 5b die perspektivische Ansicht bzw. die untere Draufsicht auf eine Druckknopfpatrize, die geeignet ist, in erfindungsgemäßer Weise mit einem als Steckteil dabei verwendeten Nagel an einem Flächenerzeugnis befestigt zu werden,

Fig. 6 die perspektivische Ansicht eines Zackenrings, der in erfindungsge­ mäßer Weise geeignet ist, mit zugehörigen Druckknopfhälften zusammenzuwirken, wobei das durch die Schnittlinie VII-VII gekenn­ zeichnete Querschnittprofil einer Zacke in Fig. 7 näher gezeigt ist,

Fig. 8 in perspektivischer Draufsicht die einfache Ausbildung eines bei der Erfindung verwendbaren Steckteils und

Fig. 9 in perspektivischer Ansicht ein randseitig um ein Flächen­ erzeugnis legbares einteiliges Verbindungselement zu Beginn des Befestigungsvorgangs.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 besteht das Verbindungs­ element 10 aus einem zweiteiligen, nagelbaren Knopf, dessen Steck­ teil aus einem Nagel 12 und dessen zugehöriger Halteteil aus ei­ nem den eigentlichen Knopfkörper 11 bildenden Funktionsteil be­ steht. Der Nagel 12 besteht aus einem zugeschärften Stift 13 von rundem Querschnitt 14, der vertikal an einem Teller 15 sitzt. Der Knopfkörper 11 ist seinerseits zweiteilig ausgebildet, nämlich aus einer Unterschale, bestehend aus einem Topf 16 und einem abgesetzten Flansch 17, und aus einer den Flansch randsei­ tig umbördelnden Kappe 18. Im Topfboden 19 der Unterschale 16, 17 ist ein Loch 20 vorgesehen, das hier ein Dreieckprofil aufweist.

Bei der Befestigung dieses Knopfes 10 wird der Nagel 12 von der Unterseite eines Flächenerzeugnisses 21 aus eingetrieben und bahnt sich dabei seinen Weg, um auf der Oberseite des Flächenerzeugnis­ ses mit einer Restlänge 22 herauszutreten. Über diese Restlänge 22 wird nun der Knopfkörper 11 geschoben, wobei diese im Aufnah­ meraum 23 der Unterschale 16, 17 verschwindet. Wie aus der Schnitt­ ansicht in Fig. 3 näher ersichtlich ist, sind die Profile des Schaftquerschnittes 14 und der Lochöffnung 20 so bemessen, daß es zu punktartigen Berührungen kommt. Die Länge des Stiftes 13 er­ möglicht es, Flächenerzeugnisse mit verschiedensten Materialstär­ ken 25 mit einem solchen nagelbaren Knopf 10 zu versehen. In Ab­ hängigkeit davon, wieviel Lagen im Flächenerzeugnis vorliegen, und wie stark diese sind, gelangt ein mehr oder weniger großes Reststück 22 des Schaftes in den Aufnahmeraum. Die erfindungs­ gemäße Verbindung kommt nun dadurch zustande, daß zwischen dem Knopfkörper 11 und dem Steckteil 12 kurzzeitig ein elektrischer Strom fließt, der an den erwähnten Berührungsstellen zwischen der Lochöffnung 20 und der dort gerade befindlichen Querschnitts­ stelle 14 des Stiftes 13 einen Schmelzfluß der kontaktierten Be­ reiche herbeiführt, die nach dem Erkalten die aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Schweißstellen 24 entstehen lassen. Dadurch ent­ steht eine Befestigung höchster Ausreißfestigkeit. Abgesehen von diesem Schweißvorgang bei 24 ergibt sich keinerlei Verformung am Stift 13.

Die erwähnten punktuellen Berührungen zwischen dem Stiftquer­ schnitt 14 und der Lochöffnung 20 wirken bei dem elektrischen Stromstoß als Zündquerschnitte. Solche Zündquerschnitte ließen sich auch durch anderen Profilierungen erzielen, z.B. gegenüber rundem Stiftquerschnitt quadratische oder rechteckige Lochquer­ schnitte, oder umgekehrt, dreieckige oder viereckige Stiftquer­ schnitte gegenüber einem runden Lochquerschnitt.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 bestehen die Stifte aus einem Paar von Zacken 26, die hier aus dem Werkstoff des Funktions­ teils, nämlich einer Druckknopfmatrize 27 mit eingebauter S-Fe­ der 28, angeformt sind. Hier ist also der Funktionsteil der mit Stiften 26 versehene Steckteil 27. Der Halteteil besteht hier aus einer einfachen Schale 29, deren Innenfläche 30 die Aufnahme für die Spitzen der Zacken 26 bildet, wenn diese beim Montagevorgang eine gegebene Stoffbahn 31 durchdringen. Bei der Montage mit der Schale 29 verformen sich die heraustretenden Spitzen dieser Zacke 26 an den Innenflächen 30, wie durch die gestrichelten Pfeile 56 angedeutet ist. Der dann eingeleitete Stromstoß verschweißt punktuell die umgelegten Zacken 26 mit der Innenfläche 30 dieser Schale, wodurch nach dem Erkalten die feste Verbindung zustande gekommen ist.

Im Falle der Fig. 5a und 5b ist eine Druckknopfpatrize 32 ge­ zeigt, die aus einem Blechzuschnitt einstückig geformt ist und einen Hohlraum 33 auf ihrer Rückseite entstehen läßt. Im vorlie­ genden Fall ist diese Druckknopfpatrize 32 dazu bestimmt, um wie­ der mit einem Nagel runden Querschnitts an einem nicht näher ge­ zeigten Flächenerzeugnis befestigt zu werden. Dazu sind in dem Flansch 34, der die eigentlichen Schließhälften 35 trägt, Ein­ schnitte 36 vorgesehen, die Lappen 37 entstehen lassen, welche während der Herstellung dieser Druckknopfpatrize 32 in den Hohl­ raum 33 hinein rückgebogen werden. Dadurch entsteht zwischen den verschiedenen Lappen 37 eine verengte Aufnahme 38, die in Fig. 5b gestrichelt angedeutet ist, um den zugehörigen Stift eines Steck­ teils aufnehmen zu können. Auch hier wird der nicht näher gezeig­ te Stift entsprechend der Materialstärke der dabei verwendeten Stoffbahn mit seiner Restlänge in den Hohlraum 33 eingeschoben. Der dabei zwischen den Lappen 37 zu liegen kommende Stiftquer­ schnitt wird bei dem dann ausgeübten elektrischen Stromstoß mit den ihn berührenden Enden der Lappen 37 verschweißt, wodurch nach dem Erkalten die feste Schweißverbindung entsteht.

Die Fig. 6 zeigt den Steckteil zu einem Verbindungselement, das in Form eines Zackenrings ausgebildet ist und zu dem ein nicht näher gezeigterHalteteil gehört, der als beliebiger Funktions­ körper mit konischem Einlauf zum Umbiegen der Zacken 39 dieses Steckteils versehen ist, z.B. eine Druckknopfmatrize. Die Zacken 39 sind mit in Zackenlängsrichtung verlaufenden Sicken 41 ver­ sehen, die auf der gegenüberliegenden Seite Rippen 42 entstehen lassen, welche punktuelle Berührungen mit der Aufnahme des Halte­ teils erzeugen und daher zur Bildung der Schweißstellen entspre­ chend der Stärke des zugehörigen Flächenerzeugnisses bestimmt sind. Der Querschnitt in Fig. 7 zeigt das Profil dieser Zacken 39.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ist ein besonders einfacher Steckteil 43 gezeigt, der geeignet ist, mit einer Ringfeder-Pa­ trize oder Matrize eines Druckknopfs zusammenzuwirken. Dieses Steckteil besteht aus einer ebenen Platte 44, aus der ein Stift 45 in Form eines Lappens zunächst ausgestanzt und dann vertikal zur Platte abgebogen wird. Entsprechend der Stärke der dabei ver­ wendeten Stoffbahn wird der Stift 45 im Sinne des eingezeichne­ ten Biegepfeils 54 abgebogen und in dem Endzustand dann mit dem zugehörigen Halteteil verschweißt. Dieses Steckteil 43 könnte aber auch dazu verwendet werden, um mit einer großräumigen Auf­ nahme eines Knopfkörpers 11 zusammenzuwirken, wie er im ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. In diesem Fall übernimmt der Lappen 45 die Funktion des Schweißstiftes, der durch die Lochöffnung im Bodenteil des Knopfkörpers 11 in dessen Hohlraum 23 tritt.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 9 ist ein Verbindungselement 53 in Form einer Hälfte eines Börsenverschlusses gezeigt, bei dem der Halteteil 46 und der Steckteil 47 einstückig zusammenhängend ausgebildet sind und zwar aus den beiden Hälften eines Blechab­ schnitts bestehen. Hier sind die Stifte 48 in Form hohler Zapfen dadurch herausgebildet, daß in der den Steckteil 47 bildenden Blechhälfte Materialbereiche 49 herausgedrückt sind. Diese Stifte 48 können die Form eines Hohlniets aufweisen, auch wenn sie er­ findungsgemäß als Schweißstifte verwendet werden. Der Steckteil 47 ist im vorliegenden Fall zugleich Träger des Funktionsteils, nämlich hier der Schließflächen 50 einer Druckknopfpatrize, die aus dieser Blechhälfte herausgedrückt worden sind. Die beiden Blechhälften des Steck- und Halteteils 47, 46 sind im Ausgangs­ zustand im V-Profil zueinander gebogen und gestatten es, den Randbereich 55 einer Lederbahn 51 oder einer Folie zu umfassen, wie aus Fig. 9 zu erkennen ist. Dann wird auf die beiden Blechhälften im Sinne der eingezeichneten Druckpfeile 52 ein Anpressdruck aus­ geübt, wodurch sich die Stifte 48 durch den Werkstoff schneiden und schließlich mit der anderen Blechhälfte, nämlich dem Halte­ teil 46, in Berührung kommen. Dann wird der elektrische Strom­ stoß gezündet, der die Stiftspitzen an der ebenen Fläche des Hal­ teteils 46 festschweißen läßt.

Die erfindungsgemäß zur Ausbildung der Schweißstellen verwendeten Stifte können, insbesondere wenn es zum Freischneiden der Durch­ trittsstellen im Flächenerzeugnis wichtig ist, in Form von Hohl­ nieten ausgebildet sein. Obwohl es auch in diesem Fall für die Festhaltewirkung nicht auf einen Formschluß eines solchen Stiftes ankommt, ist es möglich, Verformungen vorzusehen, um ggfs. eine Anpassung an eine variable Materialstärke des Flächenerzeugnisses zu erhalten. Eine solche Stauchung, die auch bei einem massiven Stift oder Lappen möglich wäre, kann aber bereits bei geringen Verformungskräften auftreten, weil die erfindungsgemäße Schweiß­ stelle im Bereich dieser Verformungsstellen ausgeführt wird, so daß diese sich nicht mehr nachteilig auf die Ausreißfestigkeit der Verbindung auswirken können; nicht die Verformung hält den Stift, sondern die Schweißung. Die Ausreißfestigkeit ist hier von der Reißfestigkeit des gegebenen Stiftquerschnitts bestimmt. Eine solche Deformation, die dann durch Schweißung unwirksam wird, könnte auch in jenem Fall vorliegen, wo die einstellbare Länge des Stiftes durch eine Knickung des Stiftes entsteht. Hierzu könnte man auch zwei Stiftzonen verwenden, wo solche Längen­ anpassungen durch Knicken, Stauchen oder Biegen entstehen, die aber dann beim erfindungsgemäßen Schweißvorgang durch Schweiß­ perlen versteifen und für eine hohe Ausreißfestigkeit der Verbin­ dung sorgen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Anbringen eines zweiteiligen Verbindungselements, wie eines Nietknopfs, an Flächenerzeugnissen, wie Textilbahnen von Kleidungsstücken, bei dem die beiden Verbindungselemente, nämlich ein wenigstens einen Stift aufweisender Steckteil und ein eine Aufnahme für das Stiftende aufweisender Halteteil auf gegenüberlie­ genden Seiten des Flächenerzeugnisses gebracht werden, dann der Steckteil mit seinem Stift durch das Flächenerzeugnis getrieben und auf dessen heraustretendem Ende der Halteteil mit seiner Aufnahme aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdrücken der Teile ein elektrischer Stromstoß zwischen dem Steck- und Halteteil eingeleitet wird, durch den die in Abhängigkeit von der gegebenen Materialstärke des Flächenerzeugnis­ ses sich kontaktierenden Berührungsstellen zwischen dem Stift und seiner Aufnahme schmelzen, wonach die Schmelzstellen erkalten und eine Schweißverbindung zwischen dem Steck-und Halteteil gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromstoß dann erfolgt, wenn das Flächenerzeugnis zwischen Flanschen des Steck- und Halteteils entsprechend seiner Material­ stärke zusammengepreßt worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einleitung des Stromes der Stift des Steckteils in der Aufnahme des Halteteils an seiner Spitze entsprechend der gegebenen Materialstär­ ke des Flächenerzeugnisses deformiert bzw. umgebogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der elektrische Stromstoß durch eine Kondensatorentladung erzeugt wird.

5. Zweiteiliges Verbindungselement zum Anbringen an ein Flächener­ zeugnis gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem wenigstens einen Stift oder Zacken (13, 26, 39, 45, 48) aufweisenden Steckteil (12, 27, 40, 43, 47) und einem eine Aufnahme (20, 30, 38) für das Stift- oder Zackenende aufweisenden Halteteil (11, 29, 32, 46), dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstellen zwischen dem Stift (13, 26, 39) und seiner Aufnahme (20, 30, 38) mit Zündquerschnitten (37, 41, 42) versehen sind.

6. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündquerschnitte durch Profilunterschiede zwischen dem Stiftschaft (14) des Steckteils (12) einerseits und dem Lochumriß in der Aufnahme (20) des Halteteils (11) andererseits ausgebildet sind (Fig. 3).

7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (39) mit als Zündquerschnitt dienenden Rippen (42) oder Sicken (41) versehen sind (Fig. 6).

8. Verbindungselement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (38) mit als Zündquerschnitte dienenden Lappen (37) umgrenzt ist (Fig. 5a, 5b).

9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steck- und Halteteil zusammenhängend aus zwei um den Randbereich (55) des Flächenerzeugnisses (51) legbaren Hälften (46, 47) eines Blechabschnittes (53) ausgebildet ist (Fig. 9).

10. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (20) im Halteteil (29) als glatte Fläche (30) ausgebil­ det ist, an welcher die Spitzen der Stifte (26, 39, 45) vor Bildung der Schweißverbindung verformbar oder verbiegbar sind (Fig. 4).