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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines
Befestigungselements an einem Oberflächenbehandlungselement und
einen solchen Oberflächenbehandlungsgegenstand
im Allgemeinen, und im Besonderen ein Verfahren zum Verursachen
einer Relativdrehung zwischen einem Befestigungselement und einem
Oberflächenbehandlungselement
mit einer Klebstoffschicht zwischen dem Befestigungselement und
einem abtragenden Gegenstand und einem solchen abtragenden Gegenstand.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Verschiedene
Gegenstände
und Verfahren zum Anbringen thermoplastischer Befestigungselemente
auf Gegenständen
sind im Fach bekannt. Zum Beispiel offenbart US-Patentschrift Nr.
4,636,124 von Gugle et al. eine einteilige thermoplastische Befestigungsbaueinheit,
die eine Reibungsschweiß-Befestigungsoberfläche mit
einem mittig angeordneten durch Wärme aktivierten Klebstoffkügelchen
aufweist. Eine Mehrzahl von Verteilersegmenten ist in einem Stück mit der
Reibungsschweißoberfläche an der
Mehrzahl von radialen Abständen
von der Drehachse gebildet. In einer Ausführungsform sind die Verteilersegmente
in einer durchgehenden spiralförmigen
Rippe gezeigt, die sich zwischen dem mittleren Abschnitt der Reibungsschweißoberfläche und einem
Punkt angrenzend an deren Umfangslinie erstreckt. Die spiralförmige Rippe
verhindert, dass der durch Wärme
aktivierte Klebstoff von der Unterlage weggedrückt wird, und stellt ein Mittel
zum gleichmäßigen Verteilen
des durch Wärme
aktivierten Klebstoffs über
die Oberfläche
der Reibungsschweißoberfläche bereit.
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US-Patentschrift
Nr. 4,551, 189 von Peterson offenbart ein Reibungsschweiß-Befestigungssystem
zum Fixieren eines thermoplastischen Kunststoffbefestigungselements
auf einem Trägermaterial durch
Reibungswärme,
die durch die Ausübung
von Dreh- und Längskräften auf
das Befestigungselement verursacht wird. Von der Unterfläche des
thermoplastischen Grundelements nach innen ist ein Hohlraum gebildet,
und ein durch Wärme
aktiviertes Klebstoffmaterial, das eine Verbindungsaffinität sowohl
für das
Grundmaterial als auch für
das Trägermaterial
aufweist, wird in den Hohlraum eingeführt, um eine Schicht, deren
Dicke gleich oder größer als die
Dicke des Grundelements ist, zu bilden. Das Grundelement wird mit
ausreichenden Dreh- und Längskräften gedreht,
um zu bewirken, dass die durch Wärme
aktivierte Klebstoffschicht am Trägermaterial haftet.
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Die
Europäische
Patentanmeldung 0 937 544 A2 von Smith offenbart ein Verfahren zum
Herstellen einer abtragenden Behandlungsscheibe, wobei die Scheibe
aus einem abtragenden Material gebildet ist, das durch Ultraschall
an ein Aufnahmeelement geschweißt
wird.
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US-Patentschrift
Nr. 5,931,729 von Pentilla et al. offenbart ein Verfahren zum Drehschweißen eines
Befestigungselements an einen Gegenstand und einen solchen Gegenstand.
Das Befestigungselement wird durch Verschmelzung mit der Rückseite der
Oberflächenbehandlungsscheibe
verbunden. Der Oberflächenbehandlungsgegenstand
weist eine Arbeitsfläche,
die dafür
geeignet ist, eine Werkstückoberfläche zu behandeln,
und eine Rückfläche auf, wobei
die Rückfläche einen
offengewebten Stoff umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Oberflächenbehandlungsgegenstand
eine nicht gewebte abtragende Oberflächenbehandlungsscheibe auf.
Der Pentilla et al. – Verweis
gibt an, dass es auch möglich
ist, dass der Oberflächenbehandlungsgegenstand
eine beschichtete Schleifscheibe, ein Polierpad, eine Bürste oder
ein ähnliches
Oberflächenbehandlungselement
ist.
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Oberflächenbehandlungsscheiben,
die einen Gewindeknopf aufweisen, der durch einen Klebstoff mit
der Rückseite
der Scheibe verbunden ist, sind im Handel als RolocTM Oberflächenbehandlungsscheiben
von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota,
erhältlich.
Diese Oberflächenbehandlungsscheiben
weisen ein abtragendes Element und ein Befestigungselement, das durch
eine Schicht aus wärmehärtendem
Klebstoff am abtragenden Element angebracht ist, auf. Das Befestigungselement
weist einen Sockel und einen Gewindeabschnitt zum Anbringen eines
geeigneten Schleiftellers auf. Diese Oberflächenbehandlungsscheiben werden
so zusammengebaut, dass zuerst das Befestigungselement in eine beheizte
Halterung (üblicherweise
200–260 °C) derart
eingeführt
wird, dass der Gewindeabschnitt des Befestigungselements von der
beheizten Halterung festgehalten wird, und der Sockel freiliegt.
Die beheizte Halterung erwärmt
das Befestigungselement. Dann wird eine Schicht wärmehärtenden
Klebstoffs auf den Befestigungselementsockel, üblicherweise durch Aufspritzen,
aufgetragen. Nach dem Aufspritzen des wärmehärtenden Klebstoffs wird ein
abtragendes Element mittig in Bezug auf das Befestigungselement,
das von der beheizten Halterung gehalten wird, angeordnet, und kommt
dann in Kontakt mit der Schicht aus wärmehärtendem Klebstoff auf dem Befestigungselement.
Das abtragende Element und das Befestigungselement werden durch
Druckkraft zusammengehalten, bis die Schicht aus wärmehärtendem
Klebstoff ausgehärtet
ist. Dann wird die Oberflächenbehandlungsscheibe
von der beheizten Halterung abgenommen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Oberflächenbehandlungsgegenstand
bereit. Der Oberflächenhandlungsgegenstand
weist auf: a) ein Oberflächenbehandlungselement;
b) ein Befestigungselement, das eine im Allgemeinen ebene Oberfläche und
ein An triebselement aufweist; und c) eine Klebstoffschicht zwischen
dem Oberflächenbehandlungselement
und der ebenen Oberfläche
des Befestigungselements, wobei die Klebstoffschicht eine Drehausrichtung
aufweist.
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Vorzugsweise
weist die ebene Oberfläche
einen mittleren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt, der an den
mittleren Abschnitt angrenzt, auf, wobei die Klebstoffschicht mit
dem Oberflächenbehandlungselement
angrenzend an den äußeren Abschnitt der
ebenen Oberfläche
des Befestigungselements fester verbunden ist, als die Klebstoffschicht
angrenzend an den mittleren Abschnitt der ebenen Oberfläche des
Befestigungselements.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
weist das Oberflächenbehandlungselement
eine Arbeitsfläche
und eine Rückfläche, die
gegenüber
der Arbeitsfläche
angeordnet ist, auf, wobei die Klebstoffschicht zwischen der Rückfläche des Oberflächenbehandlungselements
und der ebenen Oberfläche
des Befestigungselements angeordnet ist. In einem anderen Aspekt
dieser Ausführungsform ist
die Klebstoffschicht im Wesentlichen auf der gesamten Rückfläche des
Oberflächenbehandlungselements
aufgetragen.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
ist das Oberflächenbehandlungselement
ein abtragendes Element. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
weist die Arbeitsfläche
ein nicht gewebtes Schleifmittel auf. In noch einem anderen Aspekt
dieser Ausführungsform
weist die Arbeitsfläche
ein beschichtetes Schleifmittel auf.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
weist das Befestigungselement einen thermoplastischen Kunststoff
auf. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungs form umfasst das Befestigungselement
Nylon. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
umfasst das Befestigungselement Metall. In einem anderen Aspekt
dieser Ausführungsform
umfasst das Befestigungselement Stahl.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
umfasst die Klebstoffschicht einen thermoplastischen Klebstoff.
In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wurde die thermoplastische
Klebstoffschicht durch Verursachen einer Relativdrehung zwischen
dem Befestigungselement und dem Oberflächenbehandlungselement, wobei
die Schicht aus thermoplastischem Klebstoff zwischen der ebenen
Oberfläche
des Befestigungselements und dem Oberflächenbehandlungselement angeordnet
ist, erwärmt.
In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform umfasst die Klebstoffschicht
einen wärmehärtbaren
thermoplastischen Klebstoff.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Oberflächenbehandlungsgegenstands
weist das Befestigungselement eine im Wesentlichen ebene Basis und
ein Antriebselement auf, wobei die ebene Basis die ebene Oberfläche und
eine zweite Oberfläche
gegenüber
der ebenen Oberfläche
aufweist, und wobei sich das Antriebselement von der zweiten Oberfläche der
ebenen Basis erstreckt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
ermöglicht
die ebene Basis, dass der Klebstoff frei zwischen der Rückfläche des
Oberflächenbehandlungselements
und der ebenen Basis fließt,
wobei sich der Klebstoff in einem erweichten Zustand befindet.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum
Anbringen eines Befestigungselements an einem Oberflächenbehandlungselement
bereit. Das Verfahren zum Anbringen eines Befestigungselements an einem
Oberflächenbehandlungselement
weist die folgenden Schritte auf: a) Verursachen einer Relativdrehung
zwischen einem Befestigungselement und einem Oberflächenbehandlungselement,
wobei eine thermoplastische Klebstoffschicht in Kontakt mit einer
ebenen Oberfläche
des Befestigungselements und mit dem Oberflächenbehandlungselement ist,
wodurch die Klebstoffschicht erweicht wird, um eine Verbindung zwischen dem
Befestigungselement und dem Oberflächenbehandlungselement zu bilden;
und b) anschließendes Anhalten
der Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement und dem Oberflächenbehandlungselement.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Verfahrens weist die Klebstoffschicht eine
Klebstofffolie oder -platte auf. In einem anderen Aspekt dieser
Ausführungsform
weist die Klebstoffplatte eine Klebstoffscheibe auf. In einer anderen
bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Verfahrens weist die Klebstoffschicht einen
Klebstoffring auf.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des oben beschriebenen Verfahrens weist das Oberflächenbehandlungselement
eine Arbeitsfläche
und eine Rückfläche, die
gegenüber
der Arbeitsfläche
angeordnet ist, auf, wobei Schritt a) das Verursachen einer Relativdrehung
zwischen dem Befestigungselement und dem Oberflächenbehandlungselement, wobei
die Klebstoffschicht in Kontakt mit der ebenen Oberfläche des
Befestigungselements und mit der Rückfläche des Oberflächenbehandlungselements ist,
aufweist. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform weist das Oberflächenbehandlungselement
ein abtragendes Element auf. In noch einem weiteren Aspekt dieser
Ausführungsform
weist das Verfahren des Weiteren den Schritt des Auftragens der
Klebstoffschicht auf die Rückfläche des
Oberflächenbehandlungsgegenstands
vor Schritt a) auf. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
umfasst das Verfahren des Weiteren den Schritt des Beschichtens
im Wesentlichen der gesamten Rückfläche des
Oberflächenbehandlungsgegenstands
mit der Klebstoffschicht vor Schritt a). In noch einem weiteren
Aspekt dieser Ausführungsform
weist die Arbeitsfläche
ein beschichtetes Schleifmittel auf. In noch einem anderen Aspekt
dieser Ausführungsform weist
die Arbeitsfläche
eine nicht gewebte Oberfläche
auf.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens weist das Befestigungselement einen
thermoplastischen Kunststoff auf. In einem anderen Aspekt dieser
Ausführungsform
weist das Befestigungselement Nylon auf. In einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens umfasst das Befestigungselement Metall.
In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform umfasst das Befestigungselement
Stahl.
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In
noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform des oben genannten
Verfahrens umfasst die Klebstoffschicht einen thermoplastischen
Klebstoff. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform umfasst die thermoplastische
Klebstoffschicht einen wärmehärtbaren
thermoplastischen Klebstoff.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens weist das Befestigungselement eine
im Allgemeinen ebene Basis und ein Antriebselement auf, wobei die
ebene Basis die ebene Oberfläche
und eine zweite Oberfläche, die
gegenüber
der ebenen Oberfläche
angeordnet ist, aufweist, und wobei sich das Antriebselement von der
zweiten Oberfläche
der ebenen Basis erstreckt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens weist Schritt a) das Verursachen einer
Relativdrehung mit zwischen 2.000 und 10.000 Umdrehungen pro Minute
auf. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des oben genannten
Verfahrens weist Schritt a) das Ausüben einer Druckkraft von zwischen
5 und 90 Pfund, zwischen dem Befestigungselement und dem Oberflächenbehandlungselement
auf. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform bewirkt Schritt
a), dass sich die ebene Oberfläche
des Befestigungselements erweicht und mit dem Oberflächenbehandlungselement
verbindet.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens weist das Verfahren des Weiteren den
Schritt des Auftragens der Klebstoffschicht auf die ebene Oberfläche des
Befestigungselements vor Schritt a) auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird näher
erklärt unter
Bezugnahme auf die angehängten
Figuren, wobei in sämtlichen
Ansichten ähnliche
Strukturen mit ähnlichen
Bezugsziffern gekennzeichnet sind, und wobei:
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1 eine
Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Oberflächenbehandlungsgegenstands
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2a ein
Querschnitt des Oberflächenbehandlungsgegenstands
von 1 entlang der Linie 2a-2a ist;
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2b ein
Querschnitt einer anderen Ausführungsform
des Oberflächenbehandlungsgegenstands
von 1 entlang der Linie 2b-2b ist;
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3 eine
Draufsicht einer anderen Ausführungsform
eines Oberflächenbehandlungsgegenstands
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 ein
Querschnitt des Oberflächenbehandlungsgegenstands
von 3 entlang der Linie 4-4 ist;
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5 eine
teilweise schematische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung zum
Ausführen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung vor der Kontaktherstellung
zwischen dem Befestigungselement und der Klebstoffschicht, die sich
in Kontakt mit dem Oberflächenbehandlungselement
befindet, ist; und
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6 eine
Ansicht eines Abschnitts der Vorrichtung von 5 ist, welche
das Befestigungselement in Kontakt mit der Klebstoffschicht, die
sich in Kontakt mit dem Oberflächenbehandlungselement befindet,
abbildet.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 der
vorliegenden Erfindung ist in 1 abgebildet.
Der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 weist
ein Oberflächenbehandlungselement 40 und
ein Befestigungselement 12, das durch eine Klebstoffschicht 24 angebracht
ist, auf. Um den Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 zu
bilden, werden das Befestigungselement 12 und das Oberflächenbehandlungselement 40 gegeneinander
verdreht, wobei eine Klebstoffschicht zwischen ihnen angeordnet
ist, um die Klebstoffschicht zu erweichen, wodurch ermöglicht wird,
dass der Klebstoff zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 fließen kann.
Beim Abkühlen
bildet die Klebstoffschicht eine Verbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40.
Das bevorzugte Drehschweißverfahren
zum Erweichen der Klebstoffschicht zwischen dem Befestigungselement 12 und dem
Oberflächenbehandlungselement 40 ist
im Folgenden beschrieben.
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Das
Oberflächenbehandlungselement 40 weist
eine Arbeitsfläche 42 und
eine Rückfläche 44, die
gegenüber
der Arbeitsfläche 42 angeordnet
ist, auf. Des Weiteren weist das Oberflächenbehandlungselement 40 eine
Randoberfläche 46,
die sich zwischen der Arbeitsfläche 42 und
der Rückfläche 44 erstreckt,
auf. Wie abgebildet ist das Befestigungselement 12 durch
die Klebstoffschicht 24 an der Rückfläche 44 des Oberflächenbehandlungselements 40 angebracht.
Alternativ dazu kann das Befestigungselement 12 durch die
Klebstoffschicht 24 an der Arbeitsfläche 42 des Oberflächenbehandlungselements 40 angebracht
sein.
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Das
Befestigungselement 12 weist eine im Allgemeinen ebene
Basis 15 und ein Antriebselement 18 auf. Die ebene
Basis 15 weist eine im Allgemeinen ebene Oberfläche 14 auf.
Vor dem Verursachen einer Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 wird
eine Klebstoffschicht zwischen der ebenen Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 und
der Rückfläche 44 des
Oberflächenbehandlungselements 40 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Klebstoffschicht eine Schicht aus thermoplastischem
Klebstoff. Durch Verursachen einer Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und dem
Oberflächenbehandlungselement 40,
zwischen denen eine thermoplastische Klebstoffschicht angeordnet
ist, bewirkt die Reibung, dass sich der thermoplastische Klebstoff
erweicht und zwischen dem Befestigungselement 12 und dem
Oberflächenbehandlungselement 40 fließt. Beim
Abkühlen
bildet die Klebstoffschicht 24 eine Verbindung zwischen
dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Klebstoffschicht eine getrennte Klebstofffolie oder -platte.
Der Vorteil einer getrennten Klebstofffolie oder -platte ist jener,
dass es möglich
ist, eine Klebstofffolie oder -platte auf dem Oberflächenbehandlungselement 40 anzuordnen,
von diesem abzunehmen oder neu auf diesem zu positionieren, bevor
eine Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht
wird. Vorzugsweise weist eine solche Klebstofffolie oder -platte
die Form eines Kreises oder einer Scheibe auf, und entspricht im
Allgemeinen der Form der ebenen Oberfläche 14 des Befestigungselements 12.
Noch bevorzugter weist die Klebstoffscheibe einen Durchmesser auf, der
geringer ist, als der Durchmesser der ebenen Oberfläche 14,
so dass der Klebstoff nicht über
den Außenrand
des Befestigungselements 12 hinaus fließt. Vorzugsweise weist die
Klebstofffolie oder -platte 24 eine gleichmäßige Dicke
auf, um eine gleichmäßige Klebstoffschicht 24 zwischen
dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40 zu
bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klebstoffschicht
vor dem Drehschweißen
0,05 bis 0,3 cm dick. In. einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist die Klebstoffschicht vor dem Drehschweißen 0,15 cm dick. Solche getrennten
Platten thermoplastischen Klebstoffs können aus einer langen Bahn
thermoplastischen Klebstoffs ausgeschnitten werden.
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Aufgrund
der Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 zum
Erweichen des Klebstoffs, weist die Klebstoffschicht. eine Drehausrichtung
auf, die schematisch durch die Bezugsziffer 30 gekennzeichnet
ist. Diese Drehausrichtung kann auf verschiedene Weise beobachtet
werden. Zum Beispiel kann die Klebstoffschicht 24 Wirbel
in einer Drehrichtung aufweisen, die anzeigen, dass das Befestigungselement 12 in
Bezug auf das Oberflächenbehandlungselement 40 gedreht
wurde. Oder es kann sich in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Rückfläche 44 des
Oberflächenbehandlungselement 40 etwas
Rückflächenmaterial
in einer Drehrichtung mit der Klebstoffschicht 24 vermischen.
Hat sich das Rückflächenmaterial
mit dem Klebstoff vermischt, können
sowohl im Klebstoff als auch im Rückflächenmaterial die Wirbel in
einer Drehrichtung zu sehen sein.
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Das
Befestigungselement 12 weist eine Basis 15 und
ein Antriebselement 18 auf. Die Basis 15 weist
eine ebene Oberfläche 14 und
eine zweite Oberfläche 16,
die gegenüber
der ebenen Oberfläche 14 angeordnet
ist, auf . Die ebene Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 ist vorzugsweise glatt und eben,
um einen ausreichenden Flächeninhalt zum
Erzielen der Reibungstemperaturen, die zum Erweichen der Klebstoffschicht,
so dass diese Fließen kann,
erforderlich sind, aufzuweisen. Des Weiteren ist die ebene Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 auch deswegen vorzugsweise glatt
und eben, um zu ermöglichen,
dass die Klebstoffschicht 24 frei zwischen dem Befestigungselement 12 und der
Rückfläche 44 des
Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 fließt, wenn
der Klebstoff erhitzt und erweicht wird. Die ebene Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 kann jedoch eine texturierte Oberfläche aufweisen,
wobei sie jedoch nach wie vor eben ist. Es ist auch bevorzugt, dass
die ebene Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 kreisförmig ist. Die ebene Oberfläche 14 weist
einen mittleren Abschnitt 20 und einen äußeren Abschnitt 22 außerhalb
des mittleren Abschnitts 20 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die ebene Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 einen
Durchmesser von ungefähr
3 cm (1,2 Inch) auf, jedoch umfasst der Umfang der Erfindung auch
größere und
kleinere Befestigungselemente. Wie abgebildet, verjüngt sich
die zweite Oberfläche 16 zur
Außenkante
des Befestigungselements 12 hin. Von der Mitte der zweiten Oberfläche 16 erstreckt
sich das Antriebselement 18. Ein bevorzugtes Befestigungselement 12 ist
in US-Patentschrift Nr. 3,562,968 „Surface Treating Tool", Johnson et al.,
offenbart.
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Das
Antriebselement 18 ist so gestaltet, dass der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 an
einem gewünschten
Elektrowerkzeug angebracht werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Antriebselement 18 ein Gewindebolzen, der zu einem
entsprechenden Schleifteller mit Innengewinde passt (nicht abgebildet).
Ein geeigneter Schleifteller ist im Handel als ein RolocTM-Scheibenteller von der Minnesota Mining
and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich.
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2a bildet
eine Querschnittsansicht des Oberflächengegenstands 10 entlang
der Linie 2a-2a in 1 ab. Das Oberflächenbehandlungselement 40 ist
ein abtragendes Element 40. In der abgebildeten Ausführungsform
ist das abtragende Element 40 ein beschichtetes abtragendes
Element 40. Die Rückfläche 44 weist
eine Verstärkung 45 auf.
Eine bevorzugte Verstärkung
ist dick genug und steif genug, um dem Drehschweißvorgang
standzuhalten. Die Arbeitsfläche 42 des
abtragenden Elements 40 weist eine abtragende Schicht auf.
Die abtragende Schicht weist eine Vielzahl von abtragenden Teilchen 48 auf,
die durch eine Einschlussschicht und wahlfrei eine Harz- oder Leimschicht
mit der Rückfläche verbunden
sind. Beschichtete abtragende Elemente und deren Herstellungsverfahren
sind Fachleuten wohlbekannt. Ein Beispiel eines beschichteten abtragenden
Elements 40 ist in US-Patentschrift Nr. 5,766,277, „Coated
Abrasive Article and Method of Making the Same", DeVoe et al., veranschaulicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
verbindet die Klebstoffschicht 24 fester zwischen dem äußeren Abschnitt 22 des
Befestigungselements 12 und der Rückfläche 44, als zwischen
dem mittleren Abschnitt 20 des Befestigungselements 12 und
der Rückfläche 44.
Da die Längsgeschwindigkeit,
die durch die Drehung des Befestigungselements 12 verursacht
wird, am Außendurchmesser
der ebenen Oberfläche 14 größer ist,
sind die Reibungstemperaturen am Außendurchmesser am größten. Demgemäß erhitzt
sich der Abschnitt des Klebstoffs angrenzend an den äußeren Abschnitt 22 des
Befestigungselements 12 rascher, als der Abschnitt des
Klebstoffs angrenzend an den mittleren Abschnitt 20. Der
Klebstoffabschnitt 24 angrenzend an den äußeren Abschnitt 22 schafft
beim Abkühlen
eine starke Verbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und dem abtragenden
Gegenstand 40. Am mittleren Abschnitt 20 der ebenen
Oberfläche 14,
wo die Drehung eine geringere Längsgeschwindigkeit
verursacht, ist die Reibungshitze geringer. Folglich kann sich die Klebstoffschicht 24 angrenzend
an den mittleren Abschnitt 20 des Befestigungselements 12 nicht
so stark erhitzen, um eine ebenso starke Verbindung zu schaffen,
als der Klebstoff angrenzend an den äußeren Abschnitt 22 des
Befestigungselements 12. Besteht das Befestigungselement 12 aus
einem thermoplastischen Kunststoff, und ein Abschnitt der ebenen
Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 befindet sich in direktem Kontakt
mit der Rückfläche 44 des
abtragenden Gegenstands 40, kann sich der thermoplastische
Kunststoff des Befestigungselements während des Drehschweißens ebenfalls
erweichen, um das Befestigungselement 12 durch Verschmelzen
mit der Rückfläche 44 des
abtragenden Gegenstands 40 zu verbinden. Dies kann erreicht werden,
indem eine Klebstoffschicht 24 geschaffen wird, deren Durchmesser
geringer ist, als der Durchmesser der ebenen Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12, wodurch möglich wird, dass sich ein Abschnitt
des thermoplastischen Befestigungselements in direktem Kontakt mit
dem abtragenden Gegenstand 40 befindet.
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Anstatt
eine Klebstoffschicht oder eine getrennte Klebstofffolie oder -platte
als ein separates Element zwischen dem Befestigungselement 12 und der
Rückfläche 44 des
Oberflächenbehandlungselement 40 anzuordnen,
kann die Rückfläche 44 mit
einer Klebstoffschicht überzogen
werden, bevor die Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht
wird. Vorzugsweise ist die Klebstoffschicht ein thermoplastischer
Klebstoff. Die Klebstoffschicht kann einen Durchmesser aufweisen,
der kleiner oder größer ist,
als der Durchmesser des Befestigungselements 12. Zum Beispiel
kann im Wesentlichen die gesamte Rückfläche 44 mit der Klebstoffschicht überzogen
sein.
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Alternativ
dazu kann eine Klebstoffschicht auf der ebenen Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 aufgetragen werden, bevor die Relativdrehung
zwischen dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht wird.
Durch Auftragen einer Klebstoffschicht auf die Rückfläche 44 oder auf die
ebenen Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 ist es nicht erforderlich, eine
getrennte Klebstofffolie oder -platte zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement
mittig anzuordnen, bevor eine Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht
wird.
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2b bildet
eine Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 entlang
der Linie 2b-2b in 1 ab. Das Oberflächenbehandlungselement 40 ist
ebenfalls ein abtragendes Element, es ist jedoch speziell ein nicht
gewebtes abtragendes Element 40. Das nicht gewebte abtragende
Element 40 weist Fasern 50 auf, die in einen gewebten
Stoff nadelgeheftet sind. Die Arbeitsfläche 42 und die Rückfläche 44 weisen
Fasern 50 auf. Ein bevorzugtes nicht gewebtes abtragendes Element
ist in US-Patentschrift Nr. 3,688,453 ausführlich beschrieben. Wenn eine
Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht
wird, beginnt sich die Klebstoffschicht zu erweichen und dringt
in die Räume
zwischen den gewebten Fasern 50 ein, wodurch sie eine zusätzliche
mechanische Verbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 schafft.
Ist der Durchmesser der Klebstoffschicht geringer als der Durchmesser
der ebenen Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 kann sich das Material der Fasern
während
der Relativdrehung ebenfalls erweichen, um sich durch Verschmelzung
mit dem Befestigungselement 12 zu verbinden.
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3 bildet
eine alternative Ausführungsform
des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10a ab,
der ein alternatives Befestigungselement 12a aufweist.
Der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a ist
gleich dem Oberflächenbehandlungsgegenstand 10 von 1,
außer
dass er ein alternatives Befestigungselement 12a und eine
ringförmige
Klebstoffschicht 36 aufweist. Die ringförmige Klebstoffschicht 36 kann
eine getrennte ringförmige
Klebstofffolie oder -platte sein, die auf dem Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a angeordnet,
von diesem abgenommen oder neu auf dem Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a positioniert
werden kann. Das Befestigungselement 12a weist eine Gewindeaufnahme 13 zum
Anbringen des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10a an
einem gewünschten Elektrowerkzeug
auf. In einer bevorzugten Ausführungsform
passt die Gewindeaufnahme 13 zu einem entsprechenden Schleifteller
mit Außengewinde (nicht
abgebildet). Ein geeigneter Schleifteller ist im Handel als ein
RolocTM-Scheibenteller von der Minnesota
Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich.
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4 bildet
eine Querschnittsansicht des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10a ab.
Das Befestigungselement 12a weist eine Basis 15 und eine
Gewindeaufnahme 13 auf. Die Basis 15 weist eine
ringförmige
ebene Oberfläche 14 auf. Ähnlich dem
oben beschriebenen Verfahren wird das Befestigungselement 12a durch
einen Klebstoffring 36 an der Rückfläche 44 des abtragenden
Elements 40 angebracht. Vorzugsweise ist der Klebstoffring
eine Schicht aus thermoplastischem Klebstoff. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Klebstoffring eine getrennte ringförmige Klebstofffolie oder -platte. Durch
Verursachen einer Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12a und
dem Oberflächenbehandlungselement 40,
zwischen denen ein Ring aus thermoplastischem Klebstoff angeordnet ist,
bewirkt die Reibung, dass sich die thermoplastische Klebstoffschicht
erweicht und zwischen das Befestigungselement 12a und das
Oberflächenbehandlungselement 40 fließt. Beim
Abkühlen
bildet der Klebstoffring 36 eine Verbindung zwischen dem
Befestigungselement 12a und dem Oberflächenbehandlungselement 40.
Vorzugsweise weist die ringförmige
Klebstoffschicht dieselben Abmessungen wie die ringförmige ebene
Oberfläche 14 auf.
Alternativ dazu kann anstatt eines Klebstoffrings eine durchgehende
Klebstoffscheibe verwendet werden, um das Befestigungselement 12a am
Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a anzubringen.
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Der
Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a ist
in 3 und 4 als ein beschichtetes abtragendes
Element 40 abgebildet. Der Oberflächenbehandlungsgegenstand 10a kann
jedoch ein nicht gewebtes abtragendes Element aufweisen.
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Vorzugsweise
besteht das Befestigungselement 12 aus einem thermoplastischen
Kunststoff. Beispiele für
geeignete thermoplastische Kunststoffe sind Nylon und Polyamide.
Das Befestigungselement 12a besteht vorzugsweise aus Metall
statt aus einem thermoplastischen Kunststoff. Ein geeignetes Metall ist
Stahl.
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Vorzugsweise
ist die Klebstoffschicht 24 ein thermoplastischer Klebstoff.
Der hierin und in den Ansprüchen
verwendete Begriff „thermoplastisch" bezieht sich auf
ein Material, das bei der Ausübung
von Hitze seine physikalische Beschaffenheit verändert, d.h., das Material fließt oder
erweicht sich bei Hitze, und kehrt beim Abkühlen in seinen ursprünglichen nicht
fließenden
Zustand zurück.
Die Klebstoffschicht kann ein wärmehärtbarer
thermoplastischer Klebstoff sein, die für die vorliegende Erfindung
eine Untergruppe der thermoplastischen Klebstoffe darstellen. Der
hierin und in den Ansprüchen
verwendete Begriff „wärmehärtbar thermoplastisch" bezieht sich auf
ein Material, das bei der Ausübung
von Hitze seine physikalische und chemische Beschaffenheit verändert, d.h.,
das Material fließt oder
erweicht sich bei Hitze, und kehrt beim Abkühlen in seinen ursprünglichen nicht
fließenden
Zustand zurück.
Während
ein thermoplastischer Klebstoff erneut erhitzt werden kann, wodurch
der Klebstoff erneut fließt
oder sich erweicht, fließt
oder erweicht sich ein wärmehärtbarer thermoplastischer
Kunststoff bei Hitze nicht noch einmal. Geeignete thermoplastische
Klebstoffe sind zum Beispiel Polyamidpolymere und -copolymere, Polyesterpolymere
und -copolymere, und Ethylenacetat-/Vinylacetat-Copolymere. Solche
thermoplastischen Klebstoffe sind im Handel als „Jet-Melt 3738" oder „Jet-Melt
3747" von Minnesota
Mining and Manufacturing, St. Paul, MN, erhältlich. Ein Beispiel für einen
geeigneten wärmehärtbaren
thermoplastischen Klebstoff ist der Klebstoff, der in US-Patentschrift
Nr. 5,368,922, „Prepreg
of Thermoplastic Polymer Particles in Liquid Thermosettable Resin", von Portelli et
al., gezeigt ist.
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5 bildet
eine Drehschweißvorrichtung 60 zum
Verursachen einer Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40,
zwischen denen eine Klebstoffschicht zum Formen eines Oberflächenbehandlungsgegenstands 10 angeordnet
ist, ab. Dieselbe Vorrichtung kann verwendet werden, um das Befestigungselement 12a durch
Drehen mit dem Oberflächenbehandlungselement 40 zu
verschweißen,
zwischen denen ein Klebstoffring zum Formen eines Oberflächenbehandlungsgegenstands 10a angeordnet
ist. Wie oben erwähnt,
kann die Klebstoffschicht eine getrennte Klebstofffolie oder -platte
sein, oder kann bereits auf der Rückfläche 44 des Oberflächenbehandlungsgegenstands
oder auf der ebenen Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12 aufgetragen sein. Eine getrennte
Klebstofffolie oder -platte ist in 5 und 6 abgebildet.
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Die
Vorrichtung 60 weist einen Rahmen 61 auf, an dem
ein Motor 62 und ein Antriebsmechanismus 64 befestigt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Antriebsmechanismus 64 ein Druckluftzylinder. Der
Motor 62 ist über
einen verschiebbaren Rahmen 63 derart befestigt, dass der verschiebbare
Rahmen 63 und der Motor 62 durch die Stange 65,
die sich vom Druckluftzylinder 64 erstreckt, in der Höhe verschoben
werden können.
Die Stange 65 ist am verschiebbaren Rahmen 63 derart angebracht,
dass sich der verschiebbare Rahmen als Reaktion auf das Betätigen des
Zylinders 64 hebt oder senkt. Vom Motor 62 erstreckt
sich eine erste Welle 66. Die erste Welle ist mit einer
zweiten Welle 67 verbunden. In der abgebildeten Ausführungsform ist
eine frei wählbare
Schwungscheibe 68 am entfernten Ende der zweiten Welle 67 befestigt.
Ebenfalls am entfernten Ende der Welle ist eine Halterung 70 zum
Festhalten des Befestigungselements 12 befestigt. Die zweite
Welle kann wahlfrei durch das Traglager 69 laufen, das
vom verschiebbaren Rahmen 63 absteht. Somit ergibt sich,
dass der Motor 62 die erste Welle 66, die zweite
Welle 67, die wahlfreie Schwungscheibe 68 und
die Halterung 70 antreibt; und dass all diese Bauteile
in Reaktion auf das Betätigen
des Zylinders 64 zusammen mit dem verschiebbaren Rahmen 63 gehoben
und gesenkt werden.
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Die
Halterung 70 kann jede geeignete Halterung sein, die das
Befestigungselement 12 während des Drehschweißvorgangs
festhält.
Die Halterung 70 muss das Befestigungselement 12 sicher
genug halten, um ein Nachgeben des Befestigungselements 12 innerhalb
der Halterung 70 zu verhindern, wenn das Befestigungselement
gegen die Klebstoffschicht 24 und das Oberflächenbehandlungselement 40 verdreht
wird. Des Weiteren sollte die Halterung 70 ein einfaches
Lösen des
Befestigungselements 12 nach dem Drehschweißvorgang
ermöglichen.
Die Halterung 70 kann daher bewegliche Elemente zum Klemmen
und Lösen
des Befestigungselements 12 aufweisen, wie sie im Fach
wohlbekannt sind.
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In
der Ausführungsform,
die in 6 abgebildet ist, weist die Halterung 70 einen
Halterungskörper 72,
der einen Hohlraum 74 aufweist, auf. Der Hohlraum ist so
bemessen, dass er das Antriebselement 18 des Befestigungselements 12 aufnehmen kann.
Der Hohlraum 74 kann wahlfrei ein Gewinde aufweisen, das
zum Gewinde des Antriebselements 18 passt. Alternativ dazu
kann der Hohlraum 74 bewegliche Elemente (nicht abgebildet)
zum Einklemmen und Loslassen des Gewindebolzens 20 aufweisen.
Wahlfrei weist die Halterung 70 einen O-Ring 76 auf.
Der O-Ring 76 greift in die zweite Oberfläche 16 des
Befestigungselements 12 ein. Der O-Ring 76 ist insbesondere
dann bevorzugt, wenn die Halterung 70 keine beweglichen
Elemente zum Einklemmen und Loslassen des Antriebselements 18 aufweist. Dies
hilft dabei, ein Nachgeben zwischen dem Befestigungselement 12 und
der Halterung 70 während des
Drehschweißens
zu verhindern. Alternativ dazu kann die Seite der Halterung 70,
die in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 16 des Befestigungselements 12 kommt,
rau oder texturiert sein, um das Nachgeben zwischen der Halterung
und dem Befestigungselement während
des Drehschweißens
zu minimieren. Unabhängig
davon, welche Anordnung verwendet wird, sollte darauf geachtet werden,
das Antriebselement 18 oder das Befestigungselement 12 während des
Drehschweißens
nicht zu beschädigen.
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Das
Oberflächenbehandlungselement 40 kann
am Rahmen 60 festgeklemmt oder auf andere Weise mechanisch
an diesem befestigt sein, um ein Drehen des Elements 40 während des
Drehschweißens
zu verhindern. Alternativ dazu kann der Rahmen 60 eine
Reibungsfläche
aufweisen, an der die Arbeitsfläche 42 des
Oberflächenbehandlungselements 40 anliegt,
um zu verhindern, dass sich das Element 40 während des
Drehschweißens
dreht. Jedes geeignete Verfahren zum Anbringen des Befestigungselements 12 und
des Oberflächenbehandlungselements 40 vor
dem Drehschweißen
und zum Entnehmen nach dem Drehschweißen kann bereitgestellt sein,
und es wird nicht angenommen, dass die Art des Verfahrens das Drehschweißen selbst oder die
Stärke
der Klebverbindung beeinträchtigt.
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Für die bevorzugte
Ausführungsform
der oben beschriebenen Gegenstände
wird folgendes Verfahren zum Drehschweißen des Befestigungselements 12 an
das Oberflächenbehandlungselement 40 bevorzugt.
Im Allgemeinen weist das Drehschweißverfahren die folgenden Schritte.
auf: unbeweglich Halten des Oberflächenbehandlungselements 40,
Anbringen des Befestigungselements 12 in einer geeigneten
Halterung 70, die durch die Drehschweißvorrichtung 60 angetrieben
wird, und die im Allgemeinen mittig über dem Oberflächenbehandlungselement 40 angeordnet
ist, Anordnen einer getrennten thermoplastischen Klebstofffolie
oder -platte ungefähr
in der Mitte des Oberflächenbehandlungselements 40,
Beschleunigen der Halterung 70 und des Befestigungselements 12 auf
die gewünschte
Drehgeschwindigkeit, Betätigen
des Antriebsmechanismus 64 zum Bewegen der ebenen Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 in
Kontakt mit der Klebstofffolie oder -platte 24, die zwischen
dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40 angeordnet
ist, Ausüben
einer ausreichenden Kraft zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 während sich
das Befestigungselement dreht, um eine Reibungstemperatur zu erreichen,
die erforderlich ist, um die Klebstofffolie oder -platte 24 zu
erweichen, Auslaufenlassen der Drehung der Halterung 70 und
des Befestigungselements 12, Aufrechterhalten der Kraft
zwischen dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40 während sich
die erweichte Klebstofffolie oder -platte 24 ausreichend
abkühlt,
um eine Verbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 zu
bilden, und Lösen
des Befestigungselements 12 aus der Halterung 70 und
Abnehmen des Oberflächenbehandlungsgegenstands 10.
Falls die Klebstofffolie oder -platte einen geringeren Durchmesser
aufweist, als die ebene Oberfläche 14 des
Befestigungselements 12, und das Befestigungselement aus
einem thermoplastischen Kunststoff besteht, kann sich die ebene
Oberfläche
ebenfalls erweichen und mit dem Oberflächenbehandlungselement 40 verbinden.
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Statt
eine getrennte Klebstofffolie oder -platte zu verwenden, kann eine
Klebstoffschicht 24 bereits entweder im Befestigungselement 12 oder
im Oberflächenbehandlungselement 40 integriert
sein, bevor die Relativdrehung zwischen dem Befestigungselement
und dem Oberflächenbehandlungselement 40 verursacht
wird. Zum Beispiel kann die ebene Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 mit
einer Klebstoffschicht überzogen
werden, bevor das Befestigungselement 12 in der Halterung 70 angebracht
wird. Alternativ dazu kann die Rückfläche 44 des
Oberflächenbehandlungselements 40 mit
einer Klebstoffschicht überzogen
werden, bevor der Oberflächenbehandlungsgegenstand
in der Vorrichtung 60 aufgenommen wird. Bei keinem dieser
alternativen Verfahren ist es erforderlich, die getrennte Klebstofffolie
oder -platte zwischen dem Befestigungselement 12 und dem
Oberflächenbehandlungselement 40 separat
auszurichten.
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Es
kann jede im Handel erhältliche
Drehschweißvorrichtung 60,
die imstande ist, die hierin beschriebenen Bedingungen zu erfüllen, verwendet werden,
zum Beispiel PMA Spinweld 90, erhältlich von Powell, McGee Associates,
Inc., in Shoreview, Minnesota. Eine andere geeignete Vorrichtung
weist einen Allen-Bradley-Servomotor mit der Modellnummer 1326AB-B410J-21
oder der Modellnummer 1326AS-B330H-21, mit einem 1394-AM04-Achsmodul, alle erhältlich von
der Allen-Bradley Company, Inc., in Milwaukee, Wisconsin, auf.
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Vorzugsweise
wird die Drehschweißvorrichtung
in einem Modus betrieben, der Leistung vom Motor 62 nimmt,
nachdem das Befestigungselement 12 und das Oberflächenbehandlungselement 40 unter
Druck in Kontakt gebracht worden sind, wodurch die Reibung zwischen
dem Be festigungselement und dem Element 40 das drehende
Befestigungselement zum Stillstand bringt. Alternativ dazu kann
die Drehung der Halterung 70 und des Befestigungselements 12 durch
Widerstandsbremsen gestoppt werden.
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Man
hat herausgefunden, dass die folgenden Parameter die Stärke der
Schmelzverbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und
dem Oberflächenbehandlungselement 40 beeinflussen. Die
Kraft, die der Zylinder 64 auf das System ausübt, beträgt vorzugsweise
zwischen ungefähr
125 und 1131 Pfund (10 bis 90 psi für einen Zylinder mit 4-Inch-Durchmesser),
noch bevorzugter zwischen ungefähr
251 und 628 Pfund (20 bis 50 psi) und am bevorzugtesten zwischen
ungefähr
314 und 565 Pfund (25 bis 45 psi). Die Geschwindigkeit des Motors 62 beträgt vorzugsweise
zwischen ungefähr 2.000
und 10.000 Umdrehungen pro Minute. Die Drehzeit beträgt vorzugsweise
zwischen ungefähr 0,15
Sekunden und 0,90 Sekunden. Die Drehzeit ist eine Messung der Zeit,
die der Motor 62 unter Leistung gehalten wird, von dem
Zeitpunkt, zu dem das Magnetventil angewiesen wird, Druckluft an
den Zylinder anzulegen, um die Halterung 70 und das Befestigungselement 12 gegen
die Klebstofffolie oder platte 24 und das Oberflächenbehandlungselement 40 (ein
Verstellweg von ungefähr
2 bis 6 Inch) zu drücken,
bis zur Anweisung, Leistung vom Motor 62 zu nehmen, nachdem
das Befestigungselement 12 die Klebstofffolie oder -platte 24 und
das Oberflächenbehandlungselement 40 berührt hat.
Ein nützlicher
Parameter zur Bestimmung geeigneter Verbindungsstärken ist
die Geschwindigkeit des Motors (Umdrehungen pro Minute) multipliziert
mit der Drehzeit (Sekunden). Man hat festgestellt, dass dieser Parameter über einem
erwünschen
Mindestwert liegen sollte, um die gewünschte Verbindungsstärke zu erreichen. Ein
Erhöhen
des Parameters über
den erwünschten Mindestwert
verschiebt die Ausfallursache vom Lösen der Schmelzverbindung zum
Bruch des Antriebselements 18. Daher führt ein Erhöhen dieses Parameters über den
Wechselpunkt der Ausfallursache hinaus nicht mehr zu einer deutlichen
Verbesserung der Gesamtstärke
des Oberflächenbehandlungsgegenstands.
Zum Befestigen der bevorzugten Ausführungsformen der oben beschriebenen
Elemente ist bevorzugt, dass (Drehzahl) × (Drehzeit) zwischen 200 und
9000 liegt.
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Man
hat herausgefunden, dass innerhalb eines bestimmten Bereichs von
Drehgeschwindigkeit und Drehzeit der Zylinder 64 das Befestigungselement 12 mit
mindestens einer bevorzugten Mindestkraft in Kontakt mit der Klebstofffolie
oder -platte und dem Oberflächenbehandlungselement 40 halten
sollte, um eine gewünschte
Schmelzverbindungskraft zwischen der Klebstoffschicht, dem Befestigungselement
und dem Oberflächenbehandlungselement
zu erzielen, und dass ein Erhöhen
der Kraft die Ausfallursache vom Lösen der Schmelzverbindung zum Bruch
des Antriebselements verschiebt. Daher führt ein Erhöhen der Kraft über den
Punkt, an dem sich die Ausfallursache wechselt, hinaus nicht zu
einer deutlichen Verbesserung der Gesamtstärke des Oberflächenbehandlungsgegenstands.
Für die
bevorzugten Ausführungsformen
des Befestigungselements 12, der Klebstoffschicht 24 und
des Oberflächenbehandlungselements 40,
die hierin beschrieben sind, beträgt die Druckkraft zwischen
dem Befestigungselement 12 und dem Oberflächenbehandlungselement 40 von
ungefähr
5 Pfund bis ungefähr 90
Pfund.
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Die
vorliegende Erfindung ist nun unter Bezugnahme auf verschiedene
Ausführungsformen derselben
beschrieben worden. Die vorhergehende ausführliche Beschreibung und die
Beispiele dienen ausschließlich
dem besseren Verständnis.
Keine unnötigen
Einschränkungen
sind aus ihnen abzuleiten. Für
Fachleute ist offensichtlich, dass viele Änderungen der beschriebenen
Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Daher ist der Umfang
der vorliegenden Erfindung nicht auf die genauen Einzelheiten und
Anordnungen, die hierin beschrieben sind, sondern ausschließlich durch
die Anordnungen, die durch die Formulierung der Ansprüche beschrieben sind,
zu beschränken.