DE4413355C1 - Nicht-lösbare Verbindung zweier Kunststoffteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer nicht-lösbaren Verbindung zwischen zwei Kunststoffteilen, insbesondere Teilen von Energieführungsketten, wobei die Verbindung eine Bewegung der Kunst­ stoffteile gegeneinander zuläßt. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten Verbindung als eine Verbindung zwischen zwei Teilen einer Energieführungskette.

Eine Verbindung zweier Kunststoffteile erfolgt oft durch eine Schnappverbindung. Dies trifft insbesondere auch für Teile von Energie­ führungsketten zu. Dabei wird die Nachgiebigkeit eines Kunststoffmateri­ als ausgenutzt, in dem ein Teil gegenüber seiner Ausgangsform in gewis­ ser Weise elastisch verformt wird, um dann in ein passendes Gegenstück am anderen Teil gefügt zu werden. Beim Zusammenfügen kehren beide Teile im wesentlichen in ihre Ausgangsform zurück und durch das Ineinandergreifen beider Teile werden diese formschlüssig miteinander verbunden.

Schnappverbindungen haben jedoch den Nachteil, daß sie sich bei ent­ sprechender Belastung lösen können. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn die abgelösten Teile in Maschinenelemente gelangen können, die dadurch beschädigt werden können. Dies ist beispielsweise bei Rotationsmaschinen der Drucktechnik der Fall, wobei hier der wirt­ schaftliche Schaden beträchtlich sein kann. Daher ist sicherzustellen, daß sich von Maschinenelementen aus Kunststoff, wie z. B. Energieführungs­ ketten, die im Bereich solcher Maschinen angeordnet sind, keine daran über Schnappverbindungen angelenkte Teile lösen können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bewegliche Verbindung zweier Kunststoffteile zu schaffen, so daß die Teile nicht mehr voneinander gelöst werden können.

Eine solche Verbindung wird geschaffen mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen. Anspruch 9 betrifft eine Vor­ richtung, nämlich eine Energieführungskette, bei der eine erfindungs­ gemäße Verbindung eingesetzt ist.

Eine nicht-lösbare Verbindung zweier Kunststoffteile gemäß der Erfindung läßt eine Bewegung der Kunststoffteile gegeneinander zu. Die Verbindung wird gebildet, indem an einem der Kunststoffteile mindestens eine läng­ liche Zunge gebildet wird. Diese Zunge wird dann so verformt, daß sie das andere Kunststoffteil an einem Teilbereich in nicht-lösbarer Weise umschließt. Schließlich wird der erzielte Verformungszustand der Zunge fixiert.

Das Verformen der Zunge erfolgt vorzugsweise dadurch, daß ein Bereich in dessen Fußabschnitt an die Verbindungsstelle angelegt wird und dann die zunächst im wesentlichen senkrecht vom ersten Kunststoffteil wegra­ gende Zunge um die Verbindungsstelle herumgelegt wird. Dadurch wird die Verbindungsstelle des zweiten Kunststoffteils zumindest soweit um­ schlossen, daß sich beide Teile nicht mehr voneinander lösen lassen, ohne dadurch die Verbindungsteile selbst zu zerstören. Die erzielte Verformung erfordert jedoch einen weiteren Fixierschritt, da ansonsten die Zunge dazu neigen würde, sich wieder in Richtung auf seine Aus­ gangsform zurückzuverformen. Durch den Fixierschritt wird die im Ver­ formungsschritt erzielte Form dauerhaft festgelegt.

Eine Verbindung gemäß der Erfindung vereint die funktionalen Vorteile einer nicht-lösbaren Verbindung mit den konstruktiven Vorteilen einer lösbaren Verbindung.

Eine Verbindung nach dem obigen Verfahren hat den Vorteil, daß sie trotz einer einfachen Ausgangskonstruktion eine nicht-lösbare Verbindung bereitstellt. Darüber hinaus läßt eine solche Verbindung eine Relativbe­ wegung beider Teile weiterhin zu. Die Relativbewegung kann sowohl rotatorisch als auch translatorisch sowie eine Kombination von beiden sein. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar auf scharnier­ artige Gelenkverbindungen.

Der Stand der Technik kennt als nicht-lösbare Verbindung zweier Kunst­ stoffteile z. B. die stoffliche Verbindung durch ein Filmscharnier. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß es bei häufiger Verformung und/oder bei Einwirken bestimmter Scherkräfte an der Stelle des dünnen Films leicht getrennt werden kann. Die Verbindung der vorliegenden Erfindung stellt demgegenüber eine nicht-lösbare bewegliche Verbindung ohne eine derartige Sollbruchstelle bereit. Eine solche Verbindung kann daher höheren Beanspruchungen ausgesetzt sein.

Ein Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise gegeben bei Kettengliedern für Energieführungsketten aus Kunststoff. Derartige Kettenglieder weisen einen Rumpfkörper und zumindest ein aufklappbares Oberteil auf, wie z. B. in der EP-A 0 126 862 beschrieben. Bestimmte Anwendungen solcher Energieführungsketten erfordern, daß sich die Teile der Energieführungskette nicht voneinander lösen lassen, wie sich dies aus bestimmten Beanspruchungen ergeben könnte. Die Gefahr, daß Teile in empfindliche Maschinen gelangen, soll beseitigt werden. Es besteht daher das Erfordernis, das Oberteil eines Kettenglieds an den Rumpfkörper beweglich aber nicht-lösbar anzubinden. Dies wird mit einem Verfahren gemäß der Erfindung bewerkstelligt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden an dem ersten Kunststoffteil zwei Zungen in Gabelform gebildet. Der Schritt des Verformens betrifft demgemäß beide Zungen. Die Verwendung zweier Zungen in Gabelform hat den Vorteil, daß die Zungen nicht so lang ausgebildet werden müssen wie eine einzelne Zunge, um den gleichen Umschließungswinkel zu erzielen.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß der oder die Zungen ausreichend lang ausgebildet sind, daß durch deren Verformung das zweite Kunststoffteil in einem Teilbereich vollständig umschlossen wird. Es wird dabei beson­ ders bevorzugt, daß das freie Ende, bei Verwendung nur einer Zunge, an einer Stelle des ersten Kunststoffteils mit diesem verbunden wird. Bei Verwendung von zwei Zungen werden die freien Enden der gabelförmi­ gen Zungen miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt.

Besonders bevorzugt weist das zweite Kunststoffteil einen rundstabförmi­ gen Verbindungsbereich auf. Indem um diesen rundstabförmigen Verbin­ dungsbereich eine oder zwei gabelförmige Zungen gelegt werden, kann mit diesem Verfahren ein scharnierartiges Gelenk geschaffen werden. D.h., das erste Kunststoffteil läßt sich gegenüber dem zweiten Kunststoff­ teil schwenken. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß sich das erste Kunststoffteil zum Teil gegenüber dem zweiten Kunststoffteil entlang einer allgemein stabförmigen Verbindungsstelle verschieben läßt. Eine derartige Verbindung läßt demgemäß mindestens einen Freiheitsgrad der Bewegung zwischen beiden Teilen zu.

Das Fixieren der Formgebung der Zunge(n) erfolgt vorzugsweise durch eine Wärmebehandlung. Durch eine solche Wärmebehandlung wird die ursprünglich nach Verformen der Zunge(n) vorhandene Rückstellkraft beseitigt, so daß die gewünschte Formgebung erhalten bleibt. Es ist besonders bevorzugt, die Schritte des Verformens, des Fixierens und des in einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens verwendeten Verschwei­ ßens der Zunge(n) mit einem speziell für die jeweilige Verbindung ge­ schaffenen Werkzeug aufzuführen. Ein solches Werkzeug ist beispielsweise ein metallischer Schweißkopf, der eine Mulde aufweist, durch die die zu fixierende Verformung der Zunge festgelegt wird. Der Schweißkopf wird soweit erwärmt, daß sich die Zunge(n) durch deren Berührung mit dem Schweißkopf schweißen läßt bzw. lassen. Dies kann insbesondere gleich­ zeitig mit oder unmittelbar nach dem Zusammenbau der beiden Kunst­ stoffteile erfolgen, vorzugsweise noch in der Vorrichtung zum Zusammen­ bau.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1a-1d veranschaulichend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung;

Fig. 2a und 2b ein nach dem Verfahren der Erfindung hergestelltes Schwenkgelenk in unterschiedlichen Schwenkpositionen; und

Fig. 3 ein Kettenglied einer Energieführungskette, bei der zum Anlenken eines Oberteils ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung eingesetzt wird.

Die Fig. 1a-1d zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung zur Bildung eines Schwenkgelenks. Das Gelenk wird gebildet zwischen einem ersten Kunststoffteil 1 und einem zweiten Kunst­ stoffteil 2. An einer Stelle des zweiten Kunststoffteils 2 ist eine Schulter 8 angeformt, die wiederum einen stabförmigen Gelenkbolzen 7 trägt. Ein Ende des Bolzens 7 ist dazu an die Schulter 8 angeformt und ist über seine Länge zumindest teilweise soweit von den übrigen Teilen des zweiten Kunststoffteils 2 beabstandet, daß um den Bolzen 7 herum ein Schwenkgelenk gebildet werden kann.

Das erste Kunststoffteil 1 weist einen Gelenkkopf 9 auf, von dem sich gabelförmig eine erste Zunge 3 und eine zweite Gabelzunge 4 erstrec­ ken. Die gabelförmigen Zungen 3 und 4 verlaufen an ihren Innenseiten im wesentlichen parallel zueinander. Der Gelenkkopf 9 mit den ange­ formten Zungen 3 und 4 hat dabei eine Kehlung, die dem Umfangs­ querschnitt des Bolzens 7 entspricht. Die Enden der Zungen 3 und 4 verjüngen sich jeweils, um eine leichtere Verformbarkeit zu gewährleisten.

In Fig. 1a ist dargestellt, wie der Gelenkkopf 9 mit den Zungen 3, 4, und der Bolzen 7 zusammengefügt sind. Beim Zusammenfügen beider Teile ist wegen der Parallelität der Innenseiten der Zungen 3, 4 keine Verformung der Zungen 3, 4 erforderlich. Es kann jedoch bevorzugt sein, die Zungen 3, 4 an ihren Innenseiten leicht gegen deren Enden aufein­ ander zulaufen zu lassen, so daß beim Zusammenfügen eine gewisse Schnappwirkung erzielt wird. Durch eine solche Maßnahme kann die Montage erleichtert werden.

In Fig. 1a ist gezeigt, wie ein Fixierwerkzeug 6 an die Enden der Zun­ gen 3 und 4 herangeführt wird. Das Fixierwerkzeug 6 ist dabei in seiner Form der zu bildenden Verbindung angepaßt. Insbesondere weist es an der Seite, an der die Verbindung gebildet wird, eine Kehlung auf, die an die sich verjüngenden Enden der Zungen 3, 4 angepaßt ist. Auf diese Weise zentriert sich das Fixierwerkzeug 6 selbst, wenn es an die Enden der Zungen 3, 4 herangeführt wird. In Fig. 1b ist gezeigt, wie durch Einwirken einer Kraft F auf das Fixierwerkzeug 6 die Zungen 3, 4 so verformt werden, daß sich ihre Enden aufeinanderzubewegen. Auf diese Weise wird eine Umschließung des Bolzens 7 durch die Zungen 3, 4 erreicht.

Wie in Fig. 1c gezeigt, werden durch weiteres Einwirken einer Kraft F und/oder durch Erwärmen des Fixierwerkzeugs 6 die Enden der beiden Zungen 3, 4 soweit aufeinander zu verformt, daß sie sich berühren und schließlich miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, werden. Durch die Verschweißung 5 wird der Bolzen 7 vollständig von dem Gelenkkopf 9 umschlossen. Die Wärmeeinwirkung auf die Zungen 3, 4 hat auch zur Folge, daß Materialspannungen, die sich durch den in Fig. 1b veranschaulichten Verformungsschritt aufgebaut haben, wieder weit­ gehend beseitigt werden. Unter bestimmten Umständen kann es sich ferner als günstig erweisen, in die Kehlung des Fixierwerkzeugs 6 etwas Kunststoffmaterial einzulagern, das beim Verschweißen der Enden der beiden Zungen 3, 4 in die Schweißstelle 5 mit eingelagert wird. Auf diese Weise kann die Festigkeit der Verbindung weiter erhöht werden.

Fig. 1d zeigt die fertiggestellte Verbindung, nachdem das Fixierwerkzeug 6 wieder entfernt worden ist. Die Fig. 2a und 2b zeigen die Verbindung in zwei unterschiedlichen Schwenkpositionen. Durch die Kehlung des Fixierwerkzeugs 6 wird die äußere Form der Zungen 3, 4 und der Schweißstelle 5 so festgelegt, daß die Kunststoffteile 1, 2 um die Achse des Bolzens 7 gegeneinander frei verschwenkt werden können. Die Schulter 8 des zweiten Kunststoffteils 2 oder das erste Kunststoffteil 1 können jedoch auch jeweils Anschläge aufweisen, um den gegenseitigen Schwenkbereich festzulegen.

Fig. 3 zeigt ein Kettenglied einer Energieführungskette, das aus einem Rumpfkörper 2 und einem daran schwenkbar anzulenkenden Oberteil 1 besteht. Die Schwenkverbindung erfolgt nach einem Verfahren entspre­ chend den Fig. 1a-1d. Das Oberteil 1 weist einen Schwenkkopf 9 auf, von dem sich zwei Zungen erstrecken, von denen nur eine erste Zunge 4 in Fig. 3 gezeigt ist. Zwischen zwei Schultern 8 an dem Rumpfkörper 2 erstreckt sich ein stabförmiger Gelenkbolzen 7. Das Oberteil 1 wird in der gezeigten Weise an den Rumpfkörper 2 herangeführt, bis der Ge­ lenkbolzen 7 im Gelenkkopf 9 ruht. Das Oberteil 1 wird dann um ca. 90° gedreht, so daß ein dem Gelenkkopf 9 gegenüberliegender Rastkopf 10 des Oberteils 1 an einer Einraststelle 11 des Rumpfkörpers 2 ein­ rasten kann. Dann befindet sich die Verbindungsstelle zwischen dem Gelenkbolzen 7 und dem Gelenkkopf 9 in einer Lage, wie sie in Fig. 1a veranschaulicht ist. Es kann dann das Bilden einer Verbindung entspre­ chend der in den Fig. 1a-1d veranschaulichten Vorgehensweise vorgenom­ men werden. In diesem Fall ist die in Fig. 3 gezeigte Zunge 4 so geformt, daß ein Verschwenken des Oberteils 1 im gefügten, jedoch ansonsten unbehandelten, Zustand möglich ist.

Der Rastkopf 10 und die Einraststelle 11 stellen eine lösbare Schnapp­ verbindung dar. Daher kann das Oberteil 1 immer wieder in eine offene Position verschwenkt werden, wobei in der offenen Position nicht die Gefahr besteht, daß sich das Oberteil 1 vom Rumpfkörper 2 löst, wie dies bei einer herkömmlichen, lösbaren Schnappverbindung im Bereich des Gelenkkopfes 9 der Fall wäre. Die Qualität der Verbindung gemäß der Erfindung wird auch durch häufiges Schwenken des Oberteils 1, wie es bei der Erneuerung von Leitungen in Energieführungsketten der Fall ist, nicht beeinträchtigt, da beim Verschwenken keines der Kunststoffteile an irgendeiner Stelle verformt wird, wie dies beispielsweise bei einem Filmscharnier der Fall ist. Die Erfindung stellt also eine zuverlässige Verbindung zweier Kunststoffteile bereit, wobei die Verbindung nicht- lösbar ist und eine Bewegung der Kunststoffteile untereinander möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 erstes Kunststoffteil (Oberteil)
2 zweites Kunststoffteil (Rumpfkörper)
3 erste Zunge
4 zweite Zunge
5 verschweißte Zungenenden
6 Fixierwerkzeug
7 stabförmiger Gelenkbolzen
8 Schulter für Gelenkbolzen
9 Gelenkkopf
10 Rastkopf
11 Einraststelle

Claims (9)

1. Verfahren zum Bilden einer nicht-lösbaren Verbindung zwischen einem ersten (1) und einem zweiten (2) Kunststoffteil, insbesondere für Teile von Energieführungsketten, wobei die Verbindung eine Bewegung der Kunststoffteile (1, 2) gegeneinander zuläßt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bilden mindestens einer länglichen Zunge (3, 4) mit einem freien Ende an dem ersten Kunststoffteil (1);
Verformen der Zunge (3, 4), so daß diese einen Teilbereich des zweiten Kunststoffieils (2) in nicht-lösbarer Weise umschließt; und
Fixieren der im vorhergehenden Schritt erzielten Form der Zunge (5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Kunststoffteil (1) zwei Zungen (3, 4) in Gabelform gebildet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Zungen (3, 4) umschlossene Teil­ bereich des zweiten Kunststoffteils (2) eine beidseitig getragene, rundstabförmige Verbindungsstelle (7) ist, so daß mit dem Verfahren ein scharnierartiges Gelenk erzielt werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver­ formte Zunge (5) das zweite Kunststoffteil (2) in einem Teilbereich vollständig umschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Zunge an einer Stelle des ersten Kunststoffteils (1) mit diesem verschweißt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verformten Zungen (3, 4) das zweite Kunststoffteil (2) in einem Teilbereich vollständig umschließen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Zungen (3, 4) miteinander verbunden, insbesondere ver­ schweißt, werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixieren durch eine Wärmebehandlung (6) erfolgt, vorzugsweise gleichzeitig oder kurz nach dem Zusammenbau der Teile in der dafür vorgesehenen Vorrichtung.

9. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß einem der Patentan­ sprüche 1 bis 8 hergestellten nicht-lösbaren Verbindung zweier Kunststoffteile als eine Verbindung zwischen Oberteil (1) und Rumpfkörper (2) einer, aus einer Mehrzahl von Kettengliedern bestehenden Energieführungskette, bei der jedes Kettenglied aus einem Rumpfkörper (2) und mindestens einem Oberteil (1), das geöffnet werden kann, besteht.