DE3236793A1

DE3236793A1 - Verfahren zur herstellung einer teilweise mit kunststoff ummantelten metallschraube und eine fuer die ummantelung vorgesehene schraube

Info

Publication number: DE3236793A1
Application number: DE19823236793
Authority: DE
Inventors: Andreas El.Ing. HTL 8730 Uznach Hilty
Original assignee: HILTY ANDREAS EL ING HTL
Current assignee: HILTY ANDREAS EL ING HTL
Priority date: 1982-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1984-04-05

Description

Verfahren zur Herstellung einer teilweise mit Kunststoff
ummantelten Metallschraube und eine für die Ummantelung vorgesehenen Schraube.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer am Schaft mindestens teilweise mit Kunststoff ummantelten Metallschraube, wobei die Schraube in eine Spritzgiessform eingebracht, in den der Ummantelung entsprechenden Formhohlraum plastifizierter Kunststoff eingespritzt und die ummantelte Schraube aus der Spritzgiessform entfernt wird und eine Metallschraube.
Es ist bekannt, für Brillenscharniere Metallschrauben zu verwenden, die entlang des Schraubenschaftes mit einer im Spritzgiessverfahren aufgebrachten Kunststoffummantelung versehen sind. Solche Schrauben haben gegenüber gewöhnlichen Stahlschrauben verschiedene Vorteile. Sie können das Spiel eines Scharniergelenkes aufheben und bei richtiger Dimensionierung im Scharniergelenk eine erwünschte leichte Reibung (Gangregulierung) erzeugen. Die Kunststoffummantelung, wenn sie bis in das Scharniergewinde reicht, dient im weiteren aber auch als Sicherung gegen ein Herausfallen bzw. Verlieren solcher Brillenschrauben.
Teilweise mit Kunststoff ummantelte Schrauben in gleichen oder ähnlichen Abmessungen wie für Brillenscharniere, können auf anderen Fachgebieten andere Vorteile erzeugen. In der Elektrotechnik kann beispielsweise die hervorragende Isolationswirkung der Ummantelung genutzt werden.
Die Ummantelung des Schaftes von solch kleinen Schrauben in den erforderlich engen Toleranzen beinhaltet einige technische Probleme. Bei einem äusseren Manteldurchmesser der in der Regel kleiner als 2 mm ist, beträgt die Manteldicke nur 0.2 - 0.4 mm, damit der zu ummantelnde Schraubenkern noch ausreichend Festigkeit besitzt.
Das Anspritzen der erwähnten Schraubenummantelung mit einer Dicke von 0.2 - 0.4 mm erfolgt im herkömmlichen Verfahren über sehr klein dimensionierte Anschnitte (Angusspunkte). -Diese befinden sich an der äusseren Oberfläche der Ummantelung und beeinflussen direkt die Durchmessertoleranz und können bei zu grosser Dimensionierung zum Aufreissen der Ummantelung führen. Die erwähnten kleinen Anschnitte lassen jedoch nur die Verarbeitung von in plastifiziertem Zustand gut fliessenden Kunststoffen zu.
Solche Kunststoffe weisen aber eine ungenügende Warm -festigkeit auf, wenn die ummantelten Schrauben im montierten Zustand beim Anschweissen des Scharniers und/oder bei Einbrennlackiervorgängen Temperaturen von über 200ob ausgesetzt werden. Kunststoffe, welche solch hohen Temperaturen ohne Qualitätseinbusse widerstehen und die geforderten Eigenschaften (E-Modul, Gleiteigenschaften etc.) beibehalten, sind z.B. Fluorpolymere. Die Fliesscharakteristik dieser Produkte ist dergestalt, dass ein Ummanteln des Schraubenschaftes nach dem herkömmlichen Verfahren nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ummantelungsverfahren für mit Kunststoff ummantelte Schraubenschäfte und eine Metallschraube für das genannte Verfahren zu schaffen, die zur Lösung der beschriebenen Probleme geeignet sind. Insbesondere soll die Möglichkeit eröffnet werden, hochhitzebeständige Kunststoffe mit vorteilhaften Gleiteigenschaften und mit ungünstiger Charakteristik im plastifizierten Zustand mit guten Resultaten bezüglich Massgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit in der Herstellung anwenden zu können. Im weiteren soll dieses Verfahren auch die Möglichkeit eröffnen, die Dimensionierung solcher Schrauben weiter zu verkleinern.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kunststoff durch mindestens eine an einer Verbundfläche zwischen der Ummantelung und der Schraube mündenden Einspritzöffnung durch die Schraube selbst eingespritzt wird.
Die erfindungsgemässe Metallschraube zeichnet sich dadurch aus, dass das Einspritzkanalsystem für die Ummantelung in der Schraube selbst,beginnend an einer Stirnseite der Schraube und endend an der Verbundfläche zwischen der Ummantelung und dem Schraubenschaft, vorgesehen ist.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können Kunststoffe mit verschiedenster Fliessfähigkeit, auch solche mit hoher Viskosität im platifizierten Zustand verwendet werden. Die Ummantelung ist dabei insbesondere an ihrer Aussenfläche sehr massgenau und ohne jegliche Abrisstellen von Angüssen, weil das Anspritzen an einer technisch untergeordneten Stelle und ohne Angussquerschnittver engung erfolgt. Ummantelungen von 0.2~mm Schichtdicke und weniger lassen sich wirtschaftlich mit geringer Ausschussquote auf Schraubenschaftdurchmesser von beispielsweise 1.2 mm aufspritzen. Hochtemperaturbeständige Kunststoffe mit guten Gleiteigenschaften sind für Ummantelungen von Scharnierbolzen für Brillenscharniere erstmals einsetzbar. Mit leicht verspritzbaren Kunststoffen können mit diesem Verfahren zusätzlich noch kleiner dimensionierte Scharnierbolzen für Brillen etc. als heute üblich ummantelt werden.
Das Verfahren setzt voraus, dass eine erfindungsgemässe Metallschraube verwendet wird.
Aus fertigungstechnischen Gründen und bezüglich einer grösstmöglichen Dimensionierung des innerhalb der Schaube angeordneten Einspritzkanalsystems ist es von besonderem Vorteil, wenn der Kunststoff durch eine axiale Bohrung in der Schraube und durch mindestens eine an der Verbundfläche mündenden Querbohrung eingespritzt wird.
Die axiale Bohrung ermöglicht ein Ankörnern (Verstemmen) der montierten Schraube nach dem herkömmlichen Verfahren, um- eine zusätzliche Sicherung bei verschlissenen, nicht mehr toleranzhaltigen Scharnieren zu erreichen.
Zur Verkürzung des Fliessweges im Formhohlraum der Ummantelung ist es weiter von Vorteil, wenn der Kunststoff etwa in der Mitte der ummantelten Schaftlänge eingespritzt wird.
Für die Verarbeitung besonders schlecht fliessender Kunststoffe wird der Durchmesser der Querbohrung grösser als die Schichtdicke der Ummantelung und die axiale Bohrung gleich oder grösser als die Querbohrung gewählt.
Je nach der Art der Schraube und der Platzierung des Gewindes kann die axiale Bohrung von der einen oder anderen Stirnseite gebohrt werden. Bei den gebräuchlichen Schrauben mit einem Schraubenkopf- und einem Gewindeende auf der gegenüberliegenden Seite ist es zusätzlich von Vorteil, wenn die axiale Bohrung auf die gewindeseitige Stirnseite der Schraube hin offen ist. und die Querbohrung etwa in der Mitte der ummantelten Schaftlänge mündet.
Ummantelungen, die bei Temperaturen von beispielsweise 2200 C widerstehen, werden mit Vorteil aus einem Kunststoff der Gruppe Fluorpolymere, wie Deflon, Defzel und Hotaflon (Markennamen) hergestellt.
Bei Scharnierschrauben ist es von ganz besonderem torteil, wenn die Ummantelung über die Verbindung mit dem mit Kunststoff gefüllten Einspritzkanalsystem der Schraube drehgesichert ist.
Ummantelte Metallschrauben sind für verschiedene Anwendungen wie elektronische Einrichtungen etc. von Vorteil.
Besonders geeignet sind solche Schrauben für Scharnierbolzen von Brillen, wobei Brillen mit montiertem Scharnier, bei entsprechender Kunststoffwahl, ohne Nachteil einer Einbrennlackierung von ca. 220 0C oder hohen Temperaturen, bedingt durch Anschweissen des Scharniers unterzogen werden können. Im weiteren sind solche Schrauben auch für Schliessblockschrauben zur Montage von Brillengläsern bei metallischen Brillengestellen mit Vorteil zu verwenden'um ein Lösen bzw. Herausfallen solcher Schliessblockschrauben zu verhindern.
Das Herstellungsverfahren und die Metallschraube wird an Hand einer Zeichnung eines Beispiels näher beschrieben.
Diese Zeichnung zeigt in vergrössertem Massstab einen Ausschnitt aus einer Mehrfachspritzform mit eingelegter Schraube nach der Spritzoperation.
Eine Metallschraube 1 mit einem Schraubenkopf 2, einem Schaft 3 und einem Gewinde 4 ist zwischen zwei Formteilen einer Spritzgiessform 6 eingelegt. Mit einem Pfeil 7 ist ein Einspritzkanalsystem innerhalb der Schraube 1 begrenzt.
Dieses Einspritzkanalsystem ist verbunden mit einem weiteren Einspritzkanal 8 der Spritzgiessform 6. Während der Spritzoperation bewegt sich plastifizierter Kunststoff in Richtung eines Pfeiles 13 in der Spritzgiessform 6 in den Kanal 8 und weiter in das Einspritzkanalsystem der Schraube 1, das an einer Stirnseite 15 der Schraube 1 beginnt und an einer Verbundfläche 16 zwischen einer Ummantelung 17 und dem Schraubenschaft 3 endet.
Das mit Pfeil 7 angedeutete Einspritzkanalsystem besteht aus einer axialen Bohrung 20 und einer zwischen der Verbundfläche 16 und der axialen Bohrung angeordneten Querbohrung 21. Die axiale Bohrung 20 ist auf die gewindeseitige Stirnseite 15 hin offen und die Querbohrung mündet etwa in der Mitte der ummantelten Schaftlänge 23.
l Die Ummantelung 17 ist in diesem Beispiel aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff gespritzt. Sie könnte aber auch aus jedem anderen Kunststoff hergestellt sein.
Die Ummantelung 17 ist über die Verbindung mit dem mit Kunststoff gefüllten Einspritzkanalsystem (Querbohrung 21, axiale Bohrung 20) drehgesichert.
Das Verfahren zur Herstellung dieser am Schaft ummantelten Schraube 1 umfasst folgende Schritte. Die Schraube 1 wird von Hand oder automatisch in die Spritzgiessform 6 eingebracht. In den der Ummantelung 17 entsprechenden Formhohlraum wird plastifizierter Kunststoff durch mindestens eine an der Verbundfläche 16 mündenden Einspritzöffnung, die mit einem innerhalb der Schraube angeordneten Kanal verbunden ist, eingespritzt. Die ummantelte Schraube wird anschliessend aus der Spritzform 6 entfernt.
Bei Verwendung der Schraube 1 als Scharnierbolzen für ein Brillenscharnier sind bestimmte Grössenverhältnisse vorgegeben. Eine Schichtdicke 25 der Ummantelung beträgt in der Regel 0.1 - 0.4 mm, der Schraubenschaft durchmesser, sowie der Querbohrungsdurchmesser werden kleiner als 1 mm gewählt. Der Durchmesser der Querbohrung ist vorteilhafterweise grösser als die Schichtdicke der Ummantelung.
Anstelle der im Beispiel beschriebenen Spritzgiessform können im Rahmen der Erfindung auch andere Konstruktionen verwendet werden.
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Claims

Patentansprüche @ Verfahren zur Herstellung einer am Schaft mindestens teilweise mit Kunststoff ummantelten Metallschraube, wobei die Schraube in eine Spritzgiessform eingebracht, in den der Ummantelung entsprechenden Formhohlraum plastifizierter Kunststoff eingespritzt und die ummantelte Schraube aus der Spritzgiessform entfernt wird, dadurch gekennzeichnet,dass der Kunststoff durch mindestens eine an der Verbundfläche zwischen der Ummantelung und der Schraube mündenden Einspritzöffnung durch die Schraube selbst eingespritzt wird.
:2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch eine axiale Bohrung in- der Schraube und eine an der Verbundfläche mündenden Querbohrung eingespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff etwa in der Mitte der ummantelten Schaftlänge eingespritzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der an der Verbundfläche mündenden Einspritzöffnung grösser als die Schichtdicke der Ummantelung gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung gleich oder grösser als die Querbohrung gewählt wird.
6. Metallschraube deren Schaft für eine mindestens teilweise Ummantelung mit Kunststoff vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzkanalsystem für die Ummantelung (17) in der Schraube (1) selbst, beginnend an einer Stirnseite (15) der Schraube (1) und endend an der Verbundfläche (16) zwischen der Ummantelung (17) und dem Schraubenschaft (3), vorgesehen ist.
7. Metallschraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzkanalsystem aus einer axialen Bohrung (20) und einer zwischen der Verbundfläche (16) und der axialen Bohrung (20-) angeordneten Querbohrung (21) besteht.
8. Metallschraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (20) auf die gewindeseitige Stirnseite (15) der Schraube (1) hin offen ist-und die Querbohrung (21) etwa in der Mitte der ummantelten Schaftlänge (23) mündet.
9. Metallschraube nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (17) aus einem Kunststoff der Gruppe der Fluorpolymere wie beispielsweise Deflon, Defzel, Hostaflon (Markennamen) besteht.
10. Metallschraube nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (17) über die- Verbindung mit dem mit Kunststoff gefüllten Einspritzkanal system der Schraube (1) drehgesichert ist.
11. Metallschraube nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ummantelte Schraube (1) als Scharnierbolzen für ein Brillenscharnier vorgesehen-ist.
12. Metallschraube nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (25) der Ummantelung 0,1 bis 0,4 mm beträgt.
13. Metallschraube nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaftdurchmesser #2mm, der axiale Bohrungsdurchmesser und der Querbohrungsdurchmesser vlmm sind.