DE4442875C1 - Verfahren und Spritzguß-Werkzeug zur Herstellung von Kunststoff-Gliedermaßstäben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gliedermaßstäben aus Kunststoff mit einzelnen Glieder­ stäben, die drehgelenkig aneinander gereiht sind, sowie ein Spritzguß-Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Kunststoff-Gliedermaßstäbe sind bekannt (vgl. deutsches Patent 41 36 509). Sie haben gegenüber Ausführun­ gen mit Holz-Gliederstäben den Nachteil einer all zu hohen Flexibilität bzw. Instabilität. Wird zur Abhilfe ein Kunst­ stoffmaterial besonders hoher Steifigkeit, Härte bzw. nied­ riger Elastizität verwendet, ergibt sich eine unerwünschte Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Reibung.

Mithin wird das der Erfindung zugrundeliegende Problem auf­ geworfen, ein Verfahren zur Herstellung eines Gliedermaßstabs aus Kunststoff nebst einem Spritzguß-Werkzeug dafür zu schaffen, der sich durch ausreichende Stabilität und Steifigkeit aus­ zeichnet, aber auch sich bei seiner Handhabung weich an­ fühlt, schmiegsam sowie unempfindlich gegenüber äußeren Um­ gebungseinflüssen, insbesondere mechanischen Einwirkungen (Abrieb in den Gelenkverbindungen) ist. Zur Lösung wird bei einem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen erfin­ dungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Bildung des einzelnen Gliederstabs wenigstens zwei Kunststoff-Materialkomponenten unterschiedlicher Härte und/oder Elastizität verwendet wer­ den, wobei die härtere und/oder steiferer Materialkompo­ nente von der elastischeren und/oder weicheren Materialkom­ ponente ganz oder teilweise umgeben wird. Damit wird ein Gliedermaßstab erzeugt, der aus einer äußeren, weicheren Komponente gebildet ist, die aufgrund ihrer Elastizität ge­ genüber mechanischen Verkratzungen oder Reibungen weitge­ hend unempfindlich ist, aber ein angenehmes Griffgefühl vermittelt. Diese weichere, äußere Materialkomponente um­ gibt eine härtere, innere Materialkomponente, deren Elas­ tizitätsmodul an dem von Holz-Gliederstäben zumindest an­ genähert ist. Damit ist die Instabilität und mechanische Schwingneigung bisheriger Kunststoff-Gliedermaßstabaus­ führungen vermieden. Beim praktischen Gebrauch läßt sich der erfindungsgemäße Gliedermaßstab trotz seiner Ausführung ausschließlich aus Kunststoff im ausgeklappten Zustand weitgehend ruhig und stabil bewegen und sich an ein Meßob­ jekt ohne mehrmaliges Aufschlagen anlegen.

In Weiterbildung der Erfindung wird als äußere Kunststoff-Materialkomponente ein Thermoplast, insbesondere Polyamid, verwendet. Nach einer anderen Weiterbildung wird die här­ tere, innere Materialkomponente durch thermoplastische Ela­ stomere, ein vernetztes, insbesondere mit Glasfaser ver­ stärktes Polyamid und/oder Kombinationen von den beiden ge­ nannten Materialien realisiert.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung sind die Ge­ lenkbereiche, in denen die Gliederstäbe aneinandergelenkt sind, einzig aus der weicheren, elastischeren, äußeren Ma­ terialkomponente gebildet, welche die härtere Material­ komponente in Gliederstab-Abschnitten umgibt, welche sich an die Gelenkbereiche anschließen. Ein damit erzielter Vor­ teil besteht darin, daß sich Einschnapp- bzw. Einrast-Ge­ lenkverbindungen besonders elastisch ausführen lassen, wo­ durch das Verbinden einzelner Gliederstäbe miteinander zur Einstellung der Gesamtlänge des Gliedermaßstabs besonders einfach durchführbar wird.

Der erfindungsgemäße 2-Komponenten-Kunststoffgliedermaßstab läßt sich besonders zweckmäßig im Kunststoff-Spritzgußver­ fahren, insbesondere im Overmoulding-, Sandwichmoulding- und/oder Biinjektionsverfahren erzeugen. Dabei können die beiden unterschiedlichen Kunststoff-Materialkomponenten durch Aufspritzen, Verschweißen, Ineinandermischen und/oder eine Interdiffusion miteinander in Verbindung gebracht wer­ den. Andererseits ist es auch denkbar, außerhalb des Spritzgußverfahrens die unterschiedlichen Materialkom­ ponenten durch Adhäsion miteinander zu verbinden.

Der bisherige Stand der Technik macht es erforderlich, Strichteilungen und Markierungen mit Ziffern oder sonstigen Informationen, die bei Gliedermaßstäben auf deren Breit­ seiten üblich sind, mittels Prägeschablonen und/oder Druck­ stempel aufzubringen, wobei noch Farbstoff erforderlich ist. Diese Herstellungsmethoden sind zum einen arbeitsin­ tensiv, und zum anderen umweltschädlich aufgrund der not­ wendigen Verwendung von Farblacken. Ferner besteht die Ge­ fahr, daß die Markierung oder Beschriftung verwischt wird oder deren Abriebfestigkeit gering ist. Dieser Problemkreis läßt sich im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausbil­ dung der Erfindung angehen, indem die äußere Materialkompo­ nente auf der inneren Materialkomponente innerhalb von ei­ ner oder mehreren, durch die wiederzugebende Information vorgegebenen Konturen so ausgespart bzw. weggelassen oder zumindest so transparent aufgebracht wird, daß die innere, von der äußeren umgebene, härtere Materialkomponente in diesen Bereichen sichtbar ist.

Die Deutlichkeit der Informationswiedergabe wird ferner da­ durch verbessert, daß farblich miteinander kontrastierende Materialkomponenten verwendet werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren stellt sich das Problem, daß ein zeitlicher Ablauf bzw. eine Schrittfolge gefunden werden muß, in der die einzelnen Gliederstäbe zu formen sind. Darauf zielt eine besondere Ausbildung der Erfindung, wonach zunächst die äußere Mate­ rialkomponente mit einer dem einzelnen Gliederstab entspre­ chenden äußeren Form sowie mit einem Hohlraum gestaltet wird, der für die darin zu umgebende innere Material­ komponente vorgesehen ist; dann wird der Hohlraum mit der inneren Materialkomponente ausgefüllt, beispielsweise aus­ gespritzt. Insgesamt läßt sich diese Ausbildung im Rahmen des Kunststoff-Spritzgußverfahrens einsetzen, wie es ins­ besondere zur Kombination harter und weicher Kunststoffe bekannt ist (vgl. Fachaufsatz von C. Jaroschek und W. Pfle­ ger, Malterdingen "Harte und weiche Kunststoffe beim Spritzgießen kombinieren", Sonderdruck des Carl Hanser Ver­ lags, Kohlbergerstr. 23, 81679 München).

Zur Lösung des eingangs genannten Problems dient auch eine geeignete Spritzguß-Werkzeugstruktur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die darin besteht besteht, einerseits ein Formbehältnis zum Einspritzen und Umfassen der äußeren Materialkomponente vorzusehen, und andererseits einen ein- und herausschiebbaren Körper zur Aussparung eines Hohlraums anzuordnen, der Platz für die innere Materialkomponente in­ nerhalb der zuerst erzeugten, insbesondere gespritzten äu­ ßeren Materialkomponente reserviert.

Bei dem genannten Formwerkzeug lassen sich besonders vor­ teilhafte Mittel zur Herausbildung der transparenten Berei­ che oder der Konturen für die gewünschte Informations­ wiedergabe realisieren: An der Innenwandung des Formbehält­ nisses wird eine dreidimensionale Struktur bzw. Topographie angebracht, welche so gestaltet oder geformt ist, daß beim Einspritzen der weicheren Kunststoffkomponente auf den Schiebekörper bzw. Schiebekern und in den Zwischenraum zwi­ schen Schiebekern und Innenwandung des Formbehältnisses die durch die wiederzugebende Information vorgegebenen Konturen der Aussparungen und/oder transparenten Bereiche entstehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung eines bevorzugten Ausführungsweges der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen abgebrochen gezeichneten Abschnitt eines einzelnen Kunststoff-Gliederstabes gemäß Erfindung, und

Fig. 2A-C unterschiedliche Spritzguß-Herstellungsphasen des Gliederstabes im Schnitt gem. Linie II-II in Fig. 1 unter Verwendung eines Spritz­ guß-Werkzeuges.

Gemäß Fig. 1 ist der abschnittsweise dargestellte Glieder­ stab 1 auf seiner Oberfläche mit einer Außenhaut aus einer Kunststoff-Materialkomponente A versehen, die sich durch besondere "weiche" bzw. elastische Eigenschaften auszeich­ net. Diese Außenhaut A ist unterbrochen durch eine Strich­ teilung, die durch einzelne, parallele und in Längsrichtung nebeneinander gereihte Teilungsaussparungen 2 gebildet ist, indem innerhalb der Aussparungskonturen 3 die weiche Mate­ rialkomponente bzw. Außenhaut A weggelassen ist. Statt dessen ist die zweite, darunter befindliche Kunststoff-Materi­ alkomponente B sichtbar, die sich durch Eigenschaften wie besondere Steifigkeit, Härte, Festigkeit und geringe Ela­ stizität auszeichnet. Im gezeichneten Beispiel besitzen die Aussparungskonturen eine rechteckige Form. Zusätzlich kann der Gliederstab 1 auf seiner Oberfläche noch eine Markie­ rungsziffer "27" ober dergleichen aufweisen, die ebenfalls über entsprechende Aussparungskonturen 3a durch die farb­ lich kontrastierende, härtere Materialkomponente B darge­ stellt wird.

Gemäß Fig. 2A dient zur Herstellung ein Spritzguß-Werkzeug mit einem zweiteiligen Formbehältnis 4a, 4b sowie einem Schiebekern 5 . Letzterer ist in das Formbehältnis 4a, 4b einfahrbar, wie in der Stellung in Fig. 2A gezeigt, sowie herausfahrbar (vgl. Fig. 2B, 2C). Die Formbehältnisteile bzw. -hälften 4a, 4b besitzen an ihrer Innenwandung Vor­ sprünge 6, welche in Kontur und Abstand 11 den Teilungsaus­ sparungen 2 für die Strichteilung des Gliedermaßstabs gem. Fig. 1 entsprechen. Der Schiebekern 5 ist zwischen den bei­ den Formbehältnisteilen 4a, 4b eingefahren, wobei letztere mit ihren Vorsprüngen 6 auf den Längsseiten des Schiebe­ kerns 5 auf liegen und dabei zwischen Zwischenräume 7 ab­ grenzen, die gemeinsam von den Formbehältnishälften 4a, 4b und dem Schiebekern 5 zwischen den Vorsprüngen 6 gebildet werden. Bei dieser Stellung wird in der ersten Herstel­ lungsphase die weichere Außenhaut-Materialkomponente A in die Zwischenräume 7 eingespritzt.

In der zweiten Herstellungsphase gem. Fig. 2B wird der Schiebekern 5 gem. Auszugs-Bewegungsrichtung 8 herausgezo­ gen, wobei ein entsprechender Hohlraum 9 verbleibt, der so­ gleich mit härterer Materialkomponente B ausgefüllt wird, bevor die vorher in die Zwischenräume 7 eingespritzte wei­ chere Materialkomponente A erkaltet ist. Damit ist sicher­ gestellt, daß eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zwi­ schen den beiden Komponenten A und B erzielt wird. Nach dem Einspritzen der Materialkomponente B und dem Erkalten der beiden Materialkomponenten A, B ergibt sich eine Verstei­ fung der weicheren Materialkomponente bzw. Außenhaut A durch die innere Materialkomponente B als "Seele" des Ein­ zel-Gliederstabes 1.

Gemäß Fig. 2C wird in einer dritten Herstellungsphase das Formbehältnis aufgefahren, in dem dessen beiden Hälften 4a, 4b eine jeweils entgegengesetzte Bewegungsrichtung 10a, 10b erteilt wird. Dabei sind die beiden nunmehr miteinander verbundenen Materialkomponenten - Außenhaut A und ver­ steifende Innenseele B - so ausreichend erkaltet und er­ starrt, daß die freien Bereiche, in denen sich in den er­ sten und zweiten Herstellungsphasen die Vorsprünge 6 befan­ den, stabil als Teilungsaussparungen 2 für die Strichtei­ lung auf dem Gliederstab 1 gem. Fig. 1 erhalten bleiben.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen von Gliedermaßstäben aus Kunststoff, mit einzelnen Gliederstäben (1), die drehgelenkig aneinandergereiht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des einzelnen Gliederstabs (1) wenigstens zwei Kunststoff-Materialkomponenten (A, B) unterschiedlicher Härte und/oder Elastizität verwendet werden, wobei die härtere und/oder weniger elastische Materialkomponente (B) von der elastischeren und/oder weicheren Materialkomponente (A) ganz oder teilweise umgeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Thermoplaste, insbesondere Polyamid, als äußere Materialkomponente (A) und/oder durch thermoplastische Elastomere oder vernetztes, insbesondere mit Glasfaser verstärktes Polyamid als innere Materialkomponente (B).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gliedermaßstab im Gelenk­ bereich seiner einzelnen Glieder nur mit der weicheren Materialkomponente (A) gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Spritzguß-, insbesondere Overmoulding-, Sandwichmoulding- und/oder Biinjektionsverfahrens.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoff-Materialkomponente (B) mit einem Elastizitätsmodul gewählt wird, der dem von Holz-Gliederstäben gleicht oder angenähert ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoff-Materialkomponenten (A, B) über Adhäsion, Aufspritzen, Verschweißen, Ineinandermischen und/oder Interdiffusion miteinander in Verbindung gebracht werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Oberfläche eines oder mehrerer Gliederstäbe (1) Informationen, beispielsweise Teilungsstriche, Ziffern oder sonstige Muster, Markierungen oder textliche oder figürliche Darstellungen, sichtbar gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, die innere umgebende Materialkomponente (A) innerhalb von einer oder mehreren, durch die wiederzugebende Information vorgegebenen Konturen so ausgespart oder weggelassen oder zumindest so transparent aufgebracht wird, daß die innere, von der äußeren umgebenen Materialkomponente (B) in diesen Bereichen sichtbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch farblich zueinander kontrastierende Materialkomponenten.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die äußere Materialkomponente (A) mit einer dem einzelnen Gliederstab (1) entsprechenden äußeren Form sowie mit einem Hohlraum (9) für die darin zu umgebende innere Materialkomponente (B) gestaltet wird und dann der Hohlraum (9) mit der inneren Materialkomponente (B) ausgefüllt wird.

10. Spritzguß-Werkzeug für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Formbehältnis (4) zum Einspritzen und Umfassen der äußeren Materialkomponente (A), und durch ein in das und aus dem Formbehältnis (4) bewegbaren Schiebekörper (5) zur Bildung des Hohlraums (9) für die innere Materialkomponente (B) innerhalb der äußeren Materialkomponente (A).

11. Werkzeug nach Anspruch 10, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Formbehältnisses (4) eine dreidimensionale Struktur aufweist, welche zur Bildung der durch die wiederzugebende Information vorgegebenen Konturen (3) der Aussparungen (2) und/oder transparenten Bereiche in der äußeren Materialkomponente führt.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Formbehältnisses (4) eine Reihe Vorsprünge (6) aufweist, die mit Formen und/oder voneinander in Abständen (11) entsprechend der wiederzugebenden Information, insbesondere einer Strichteilung, angeordnet sind.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Formbehältnis (4) aus wenigstens zwei aufeinander zu und voneinander weg bewegbaren Teilen (4a, 4b), insbesondere Hälften gebildet ist.