DE3438227A1 - Verfahren zur herstellung von tischtennisbaellen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von tischtennisbaellen

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DE3438227A1 DE19843438227 DE3438227A DE3438227A1 DE 3438227 A1 DE3438227 A1 DE 3438227A1 DE 19843438227 DE19843438227 DE 19843438227 DE 3438227 A DE3438227 A DE 3438227A DE 3438227 A1 DE3438227 A1 DE 3438227A1
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Klaus Dr.rer.nat. 7122 Besigheim Melchior
Manfred Dr.rer.nat. 7064 Remshalden Rueff
Leo Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Schreiber
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Tischtennisbälen
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tischtennisbällen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Tischtennisball.
  • Tischtennisbälle werden in der Regel aus Zelluloid, d.h. also aus einem nicht fließfähigen Thermoplasten hergestellt, bei dessen Verarbeitung keine kontinuierliche Spritz Gieß- oder Gußtechnik angewendet werden kann. Zur Fertigstellung des Balles ist daher die Anbringung einer Fügenaht erEorlerlich, an welcher zwangsläufig Materialanhäufungen in Form von Klebstoffstreifen und/oder Materialüberdeckungen auftreten. Diese Materialanhäufungen bringen auch bei sonst gleichmäßiger Masseverteilung eine Anisotropie des räumlichen Trägheitsmomentes mit sich, welche die Flug- Dreh- und Spinneigenschaften des schnell bewegten Balles stark beeinträchtigen.
  • Da die mittels der Fügenaht zusammengesetzten Teile in aller Regel mittels eines Ziehvorganges hergestellt werden, treten zusätzlich auch noch starke Schwankungen in der Wandstärke des 13a13.es auf, welche sich sowohl auf das Trägheitsmoment als auch auf die an der Oberfläche des Balles vorhanden?n Federungseigenschaften bzw. auf seine SteiFigkeit auswirken.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bei der nach @tellung eines Tischtennisballes anyewendete Verfahren in de Weise weiter zu entwickeln, caß ohne nennenswerte Mehrkosten Bälle mit weitgehend isotropem Trägheitsmoment und mit über die gesamte Oberfläche im wesentlichen gleicher Steifigkeit erzeugt werden können.
  • Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erörtert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ziehwerkzeug mit beheiztem Ziehring und gekühltem Auswerfer, Fig. 2 und 3 die bei der Herstellung von Tischtennisbällen auftretenden Unterschiede der Wandstärke in schematischer Darstellung, Fig. 4 die perspektivische Darstellung eines aus zwei Hyperflächen zusammengefügten Tischtennisballes, Fig. 5 die perspektivische Darstellung einer Walzenanordnung zur Herstellung gekrümmter Flächenelemente, Fig. 6 eine geteilte Matrize zum Zusammenfügen der gekrümmten Flächenelemente (Fig. 5) in perspektivischer Darstellung, Fig. 7 einen Schnitt durch die Fügenaht, Fig. 8 einen aus Halbschalen zusammengesetzten Tischtennisball mit eingeklebter Rorrekturmasset Fig. 9 einen aus Viertelschalen zusammencresstztcn Tischtennisball mit eingeklebt' Korrckturmasse, Fig. 10 einen aus Achtelschalen zusammengesetten Tischtennisball.
  • Gemäß Fig. 1 ist in der Niederhalteplatte 1 eines beweglichen Niederhalters 2 ein Ziehstempel 3 gelagert. Das zu bearbeitende Werkstück 4 liegt in einer Ausnehmung 5a eines Ziehringes 5, welcher unter Zwischenlage von Dichtungen 6 und 7 in einen Haltering eingesetzt ist. Der Haltering 8 sitzt in einem Werkzeugunterteil 9.
  • Zur Beheizung des Ziehstempels 3 und des Ziehringes 5 ist am Niederhalter lr2 ein Hohlraum 2a und am Haltering 8 ein Hoilraum 8a ausgebildet, welche mittels Zu- und Ableitungen 10-13 an jeweils einen Heizkreislauf angeschlossen sind.
  • Unterhalb des Ziehringes 3 ist ein beweglicher Auswerfer 14 angeordnet, welcher an einem axial verschieblich in dem Haltering 8 gelagerten Stempel 15 befestigt ist. Der Auswerfer 14 liegt unter der Wirkung einer Druckfeder 16 dem zu bearbeitenden Werkstück 4 an. Sein Federweg in Richtung auf das Werkstück 4 wird durch eine auf ein Gewinde 15a des Stempels 15 aufgeschraubte Gewindemutter 17 begrenzt, welche mit einem rohrförmigen Ansatz 8b des Halteringes 8 in Eingriff steht.
  • Der Stempel 15 ist mit einer zentralen flohrung 15b versehen, an welche eine Kühlmittelzuleituny 18 angeschlossen ist. Die Kühlmittelzuleitung 1 8 versorgt einen zwischen dem Auswerfer 14 und dem Stempel 15 liegenden Hohlraum 14a mit Kühlflüssigkeit, von dem sie durch Bohrungen 14b auf die Oberfläche des Auswerfers 14 gelangt. Der Rückstrom des Kühlmittels erfolgt durch Öffnungen 8c des Halteringes 8.
  • Fig. 2 zeigt die übliche Wandstärkenverteilung eines herkömlichen Tischtennisballes, wobei die Unterschiede in der Wandstarkc der Deutlichkeit halber übertrieben dargestel?.L sind. Die im Vergleich zur Wandstärke am Äquator A kleine Wandstärke am Pol P kommt durch die vom Ziehstempel ausgehende Streckung des Materials zustande.
  • Fig. 3 zeigt rein qualitativ den Einfluß der erfindungsgemäßen Maßnahmen. Dabei wird das Nachströmen von Material aus der iieluatorzone durch das Beheizen des Ziehringes begünstigt und dem Abströmen von Material aus der Pol zone durch die Kühlung des Auswerfers entgegengewirkt, wobei sich im Extremfall die in Fig.3 gezeigte Tendenz zur Verdünnung der zwischen Äquator und Pol liegenden Mittelzone ergeben kann. Durch geeignete Wahl der Parameter - Z iehstempeltemperatur, - Ziehringtemperatur, - Auswerfertemperatur und/oder Auswerferkontaktzeit, und - Andruckkraft des Niederhalters läßt sich ohne Schwierigkeiten eine zwischen den in Fig. 2 und 3 gezeigten Wandstärkenverteilungen liegender Wandstärkenverlauf einstellen, bei welchem eine vom Äquator A bis zum Pol P bis auf wenige Hunderstel Millimeter gleiche Wandstärke vorliegt.
  • Zu diesem Zweck wird der Ziehstempel 3 mittels durch den Hohlraum 2a strömenden warmen Wassers auf eite Temperatur von 80°-90° aufgeheizt, während der Ziehring 8 mittels durch den Hohlraum 8a gepumpten Thermostatöles auf einer Temperatur von 10001500 gehalten wird. Durch den Auswerfer 14 wird Kühlwasser mit einer Temperatur von 60°-70° geleitet, wobei die Feineinstellung des Kühleffektes durch Veränderung der Kontaktzeit des gekühlten Auswerfers 14 mit dem Werkstück 4 mittels Gewindemutter 18 erfolgt.
  • Die Andruckkraft des Niederhalters 1,2 wird durch geeignete Wahl des auf seinen Arbeitszylinder wirkenden hydrostatischen Druckes auf einen zwischen 300kp und 1000 kp liegenden Wert eingestellt.
  • Die vorstehenden Zahlenwerte gelten bei Verwendung des für die Herstellung von Tischtennisbällen gebräuchlichen Zelluloids.
  • Gemäß Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer Tischtennisball aus zwei uyperflächen 19a und' 19b von der Lorin einer l.i.cllt vollständig eingeschnürten Acht zusammengesetzt. Dadurch ergibt sich eine weitgehend gleichmäßig über den Umfang des Balles verteilte Massenanhäufung an der Fügenaht 19d. Durch eine Korrekturmasse 19c kann der Massenausgleich verbessert werden. Ein theoretisch vollkommener Massenausgleich ist jedoch nur dadurch möglich, daß wie in den Figuren 8,9 und 10 gezeigt, die korrekturmassen und t'üqenähte symmetrisch zu allen drei Raumachsen x,y und z angeordnet sind. Z.B. kann der Tischtennisball gein. Fig. 8 aus zwei. .ntereinander weitgehend übereinstimmenden halbschalen 20a- 20b zusammengesetzt sein, welche eine zur Raumachse z symmetrische Fügenaht bilden. Zum Ausgleich der aus dieser Fügenaht resultierenden Massenanhäufung sind im Innern des Balles Korrekturmassen in Form von Materialstreifen 20c-20d eingeklebt, welche sich jeweils zu einem, zu einer der Raumachsen x und y symmetrisch angeordneten Ring ergänzen, wobei die Masse jedes dieser Ringe der Masse der Massenanhäufung der Fügenaht entspricht.
  • Gemäß Fig. 9 ist der Tischtennisball aus vier untereinander weitgehend übereinstimmenden Viertelschalen 21a-21d zusammengesetzt, welche sowohl eine zur x als auch y Achse symmetrische Fügenaht gleicher Masse bilden. Zum Ausgleich der aus diesen Fugenahten resultierenden Massenanhäufung ist im Innern des 5a;:es eine Korrekturmasse in Form eines Materialstreifens 21e eingeklebt, der sich zu einem, symmetrisch zur z-Achse angeoneter Ring ergänz',-.. Die Masse dieses Ringes entspricht der Masse der zur x- oder y-Achse symmetrischen Fügenähte 21f,g.
  • Gemäß pig. 10 ist der Tischtennisball aus acht untereinander weitgehend übereinstimmenden Achtelschalen 22a-22h zusammengesetzt, welche sowohl eine zur x- als auch zur y- als auch zur z-achse symmetrische Fügenaht 22i,j,k mit jeweils gleicher Masse bilden. Diese Nahtform ergibt ein vollständig räumlich isoropes Tregheit.smcment ohne Komensationsmassen.
  • Gemäß Fig. 5 wird die kugelförmige Krümmung eines in Form einer nicht vollständig eingeschnürten Acht ausgestanzten Flächenelementes 19 bzw. 19' mittels zweier konkaver Walzen 23 und 24 erzeugt, welche mit einer konvexen Walze 25 zusammenwirken.
  • Fig. 6 zeigt eine aus drei Teilen 26-28 bestehende Matrize zum Zusammenfügen der gekrümmten Flächenelemente 19a und 19b. Die in die Matrize eingelegten Flächenelemente werden mittels Saugluftkanälen 30a-30e in der Matrize festgehalten. Um das Zusammenführen der Matrizenteile mit den darin befindlichen, in ihrem Randbereich überlappenden Flächenelemente zu ermöglichen, sind die Matrizenteile 27 und 28 an einer Achse 29 in Pfeilrichtung E-F gegeneinander schwenkbar gelagert, so daß sie vor dem Zusammenschieben der Matrizenteile in Pfeilrichtung G aufgeklappt werden.
  • Nach Auftraqen von Aceton an den UberlappungssLellen werden die Matrizenteile 26-28 zusammengeführt und infolge der Pressung an den Überlappungsstellen verbinden sich die beiden Flächenelemente im Bereich der Fügenaht.
  • In Fig. 7 ist die bei allen genannten Fertigungsverfahren auftretende Uberlappung der Fügenähte 40a,40b dargestellt.

Claims (23)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Tischtennisbällen, bei welchem mindestens zwei kugelförmig gekrümmte Flächenelemente durch Fügenähte miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß a) bei der Erzeugung der lcugelförmigen Krümmung der Flächenelemente die Verfahrenswerkzeuge und Verfahrensparameter so gewählt sind, daß die Flächenelernonte eine nahezu konstante Wandstärke erhalten, b) daß Fügenähte und/oder Korrekturmassen so angeordnet werden, daß deren separates Trägheitsmoiiien;L räumlich isotrop ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von halbkugelförmigen Flächenelementen (20a, b) mit konstanter Wanddicke ein beheizter Ziehring (5) verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft des während des Ziehvorganges am Flächenelement (4, 20a, b) anliegenden Niederhalters (1,2) einstellbar ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1,2,3 dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswerfen des gekrümmten Flächenelementes (4, 20a,b) ein gekühlter Auswerfer (14) verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Federdruck des unter der Wirkung einer And uckfeder (16) stehenden Auswerfers (14) mittels eines einstellbaren Anschlages (17) begrenzt ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der Anspröche 2-5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Ziehring (5) bei einer beispielsweise durch Beheizung des Ziehstempels (3) aufrechterhaltenen mittleren Prozeßtemperatur von 80°-90° auf einer Temperatur von 100°-150° gehalten wird, wenn als Material für die Flächenelemente Zelluloid verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 2-6 dadurch gekennzeichnet, daß an der mit den kugelförmig gekrümmten Flächenelementen (4,20a,b) in Berührung stehenden Auswerferfläche Durchtrittsbohrungen (14b) für Kühlwasser angebracht sind.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 2-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Auswerferoberfläche beziehungsweise des durch den Auswerfer gepumpten Kühlwassers auf etwa 60°-70° gehalten wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (19a, b, 22a-h) so gestaltet sind, daß die im Bereich der von ihnen gebildeten Fügenähte entstehende Massenanhäufung zu einem bezüglich der Kugelmitte näherungsweise (19a,bì symmetrischen oder vollständig symmetrischen (22a-22h) Trägheitsmoment führen.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei etwa die Form einer nicht vollständig einyeschnürten Acht aufweisende, kugelförmig gekrümmte Flächenelement (19a,b) zu einer Kugelform zusammengesetzt werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Flächenelemente (19a,b) aus einer ebenen Scheibe ausgestantzt und mittels eines Walzprozesses uiller kugelförmigen Krümmung unterworfen werden, daß die Flächenelemente in eine mehrteilige Matrize (26-28) eingebracht werden, welche ihre Aussenform umschließt, daß die Matrizenteile (26-28) so ineinandergeschoben werden, daß die Flächenelemente sich im Bereich der Fügenaht überdecken7 daß im überdeckungsbereich ein Lösungsmittel für den thermoplastischen Kunststoff aufgebracht wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff Zelluloid und als Lösungsmittel Azeton verwendet wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Krümmung der Flächenelemente (19a,b) mittels einer von zwei konkaven Walzen (23,24) und einer kollvexen Walze (25) gebildeten Walzenanordnung erzeugt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 1,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der kugelförmigen gekrümmten Flchenelemente als Korrekturmasse ein Materialstreifen (19) zum Ausgleich des nur näherungsweise symmetrischen Trägheitsmomentes angebracht wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß acht kugelförmig gekrümmte Flächenelemente (22a-22h) von gleicher Größe zusammengesetzt werden, die ein vollstcilldig isotropcs Trägheitsmoment ergeben
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic1inet, daß anisotrope Trägheitsmomente, verursacht durch Füqenähte (lote, 21f,g) mittels in die kugelförmigen Flächenelemente (20a-20b, 21a-2id) eingeklebten Korrekturmassen in Form von Materialstreifen (20c-20d, 21e) kompensiert werden.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß vier kugelförmig gekrümmte Flächenelemente (2ia-21d) von gleicher Größe zu einer Kugelform zusammengesetzt werden und daß ein ringförmiger Materialstreifen (21e) senkrecht zu beiden Fügenähten eingeklebt wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche, kugelförmig gekrümmte flaibschalen zu einer Kugelform zusammengesetzt werden und daß Materialstreifen (20c-20d) so eingeklebt werden, daß sie die liorin zweier sich selbst und die ringförmige Fügenaht unter einem rechten Winkel sich kreuzender offener Ringe aufweisen.
  19. 19. Tischtennisball nach Anspruch 9-13, dadurch gekennzeichnet, daß er von zwei kugelförmig gekrümmten Flächenelementen gebildet wird, welche die Form einer nicht vollständig eingeschnürten Acht aufweisen.
  20. 20. Tischtennisball nach Anspruch 9-14, dadurchgekennzeichnet, daß er von zwei kugelförmig gekrümmten Flächenelementen zusammengesetzt ist, welche die Form einer nicht vollständig eingeschnürten Acht besitzen, und daß ein ringförmiger Materialstreifen (19c) senkrecht zu den Fügenähten, in der x,y-Ebene gemäß Fig. 5 verlaufend, eingeklebt ist.
  21. 21. Tischtennisball nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß er von acht kugelförmig gekrümmten Flächenelementen (22a-22h) von gleicher Größe gebildet wird.
  22. 22. Tischtennisball nach Anspruch 1,16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß er aus vier gleichen J;'lächenelementeii (21a-21d) zusammengesetzt ist und daß ein ringförmigel Materialstreifen (21e) senkrecht zu den Fügenähten eingeklebt ist.
  23. 23. Tischtennisball nach Anspruch 1, 16 und 18, dadurch 1,16 und 18, dadurch gek@nnzeichnet, daß er aus zwei gleichen Hälften (20a,20b) zusammengesetzt ist, und daß die Materialstreifen (20c,20d) die Form zweier sich selbst und die ringförmige Fügenaht unter einem rechten Winkel kreuzender , offener Ringe auf weisen.
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