DE4134430C1 - Simple and reliable laminar component prodn. - includes curving pre-finished, magnetically conducting metal plate during pre-finishing and forming magnetisable plastic onto plate by e.g. press moulding - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils und befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils aus einer vorgefertigten, magnetisch leitfähigen Metallscheibe und einem magnetisierbaren Kunststoff.The invention relates generally to a method for producing a composite component and deals deal in particular with a method of manufacture a composite component made of a prefabricated, magnetic conductive metal disc and a magnetizable Plastic.
Verbundbauteile, die aus einem scheiben- oder plattenförmigen Metallteil und einem mit dem Metallteil verbundenen Kunststoffteil bestehen, das ebenfalls scheiben- oder plattenförmig einschließlich ringförmig ausgebildet sein kann, finden in der modernen Technik einen breiten Anwendungsbereich. Ein typisches Anwendungsbeispiel liegt auf dem Gebiet der Sensortechnik. Dort sind magnetfeldempfindliche Sensoren im Einsatz, die von einem sogenannten Magnetrad Gebrauch machen. Dieses Magnetrad besteht aus einer kreisrunden dünnen Stahlscheibe, die auf ihrer einen Oberfläche einen Ring aus einem magnetisierbaren Kunststoff trägt. In dem Kunststoffring sind in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend permanente magnetische Nord- und Südpole ausgebildet. Auf der Unterseite des Kunststoffrings wird der magnetische Kreis durch die ferromagnetischen Eigenschaften der Stahlscheibe geschlossen.Composite components that consist of a disc or plate-shaped Metal part and one connected to the metal part Consist of a plastic part that is also or plate-shaped including annular can find a wide range in modern technology Scope of application. A typical application example is in the field of sensor technology. There are sensitive to magnetic fields Sensors in use by a so-called Use the magnetic bike. This magnetic wheel consists of a circular thin steel disc on one of them Surface of a ring made of a magnetizable plastic wearing. In the plastic ring are in the circumferential direction alternating successive permanent magnetic north and southern poles. On the bottom of the plastic ring the magnetic circuit is replaced by the ferromagnetic Properties of the steel disc closed.
Das oben beschriebene Magnetrad ist im allgemeinen mit Hilfe einer an der Stahlscheibe angebrachten Welle drehbar gelagert. Oberhalb des Kunststoffringes sind in einer entsprechenden ringförmigen Anordnung Sensoren vorgesehen, die an einer feststehenden Leiterplatte befestigt sind. Bei einer solchen Anordnung ist es zum Gewinnen möglichst hoher und genauer Meßsignale erforderlich, daß der Abstand zwischen der Oberseite des Kunststoffringes und den Sensoren möglichst klein ist und trotz der relativen Drehbewegung zwischen dem Kunststoffring und den Sensoren möglichst konstant bleibt. Bei einem typischen Anwendungsbeispiel soll der Abstand zwischen der Oberseite des Kunststoffringes und den Sensoren etwa 0,2 mm betragen.The magnetic wheel described above is general with the help of a shaft attached to the steel disc rotatably mounted. Above the plastic ring are in a corresponding annular arrangement of sensors provided that attached to a fixed circuit board are. With such an arrangement, it is winning measurement signals that are as high and precise as possible are required, that the distance between the top of the plastic ring and the sensors are as small as possible and despite the relative rotation between the plastic ring and remains as constant as possible for the sensors. In a typical application example, the distance between the top of the plastic ring and the Sensors are approximately 0.2 mm.
Die oben erläuterten meßtechnischen Anforderungen bedingen, daß das Meßrad präzise und beständige Abmessungen hat. Insbesondere soll die Oberseite des Kunststoffrings plan sein und in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Drehachse verläuft. Entsprechendes gilt auch für die im allgemeinen aus Stahlblech geschnittene oder gestanzte Stahlscheibe.The metrological requirements explained above condition that the measuring wheel precise and stable dimensions Has. In particular, the top of the plastic ring should be flat and lie on a plane that runs perpendicular to the axis of rotation. The same applies also for those generally cut from sheet steel or stamped steel disc.
Die gewünschte Genauigkeit des Magnetrades läßt sich erreichen, wenn man die Stahlscheibe und den Kunststoffring, beispielsweise durch Spritzgießen, separat herstellt und dann miteinander verklebt. Dieser Herstellungsvorgang ist jedoch mühsam und zeitraubend.The desired accuracy of the magnetic wheel can be reach yourself when you have the steel disc and the plastic ring, for example by injection molding, separately manufactures and then glued together. This manufacturing process however, is tedious and time consuming.
Man hat daher bereits versucht, das Kunststoffteil direkt mit dem Metallteil zu verbinden. Hierbei treten insbesondere im Falle des Magnetrads große Schwierigkeiten auf, da ein magnetisierbarer Kunststoff relativ spröde ist. Er enthält typischerweise etwa 30 bis 70% eines magnetisierbaren Füllstoffes und als jeweiligen Rest Kunststoff. Man ist daher bei der Verbesserung der Materialeigenschaften eines magnetisierbaren Kunststoffes, die für einen direkten Verbund mit der Stahlscheibe günstig wären, stark eingeschränkt. Problematisch ist in diesem Zusammenhang auch die Schwindung des preß- oder spritzgegossenen Kunststoffs beim Erstarren.One has therefore already tried the plastic part connect directly to the metal part. Kick here Great difficulties especially in the case of the magnetic wheel on because a magnetizable plastic relative is brittle. It typically contains about 30 to 70% a magnetizable filler and as a respective Rest plastic. One is therefore in the improvement of Material properties of a magnetizable plastic, that for a direct bond with the steel disc would be cheap, severely restricted. Is problematic in this connection also the shrinkage of the press or injection molded plastic when solidifying.
Aufgabe der Erfindung ist es, zum Herstellen eines Verbundbauteils aus einer vorgefertigten, magnetisch leitfähigen Metallscheibe und einem magnetisierbaren Kunststoff ein einfaches Verfahren anzugeben, bei dessen Anwendung das fertiggestellte Verbundbauteil bei relativ hoher Haltbarkeit planparallele Oberflächen hat.The object of the invention is to produce a Composite component made of a prefabricated, magnetic conductive metal disc and a magnetizable Plastic to specify a simple process in which Application of the finished composite component at relative high durability has plane-parallel surfaces.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Durch die Vorverformung und dabei hervorgerufene Wölbung der vorgefertigten Metallscheibe wird sichergestellt, daß trotz des unmittelbaren Anpressens oder Anspritzens des magnetisierbaren Kunststoffringes die Oberflächen des fertiggestellten Verbundbauteils planparallel zueinander sind und in zur Drehachse senkrecht verlaufenden Radialebenen liegen. Das Ausmaß der Wölbung wird empirisch bestimmt und berücksichtigt vor allem, daß der an die Metallscheibe angepreßte oder angespritzte Kunststoffring beim Erstarren eine Volumenkontraktion erfährt. Die planparallele Ausbildung des Verbundbauteils trägt auch dazu bei, daß die mechanischen Spannungen in dem angeformten Kunststoffbauteil gering sind. Die Planheit der Metallscheibe stellt darüber hinaus sicher, daß beim Anbringen einer Welle an der Metallscheibe eine Verformung der Metallscheibe vermieden wird.This object is achieved by the in claim 1 specified procedures solved. By pre-deformation and thereby caused curvature of the prefabricated metal disc it is ensured that despite the immediate Pressing or spraying on the magnetizable plastic ring the surfaces of the finished composite component are plane-parallel to each other and in to the axis of rotation vertical radial planes. The The extent of the curvature is determined empirically and taken into account especially that the one pressed against the metal disc or molded plastic ring when solidifying undergoes a volume contraction. The parallel training the composite component also helps that the mechanical stresses in the molded plastic component are low. The flatness of the metal disc provides also make sure that when attaching a shaft the metal disc prevents deformation of the metal disc becomes.
Die vorteilhaften Weiterbildungen nach den Unteransprüchen sorgen für eine dauerhafte und sichere Verbindung des Kunststoffrings mit der Metallscheibe, vorzugsweise nach Art einer Senknietung.The advantageous developments according to the dependent claims ensure a permanent and secure connection the plastic ring with the metal disc, preferably like a rivet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is described below with reference to drawings. It shows
Fig. 1 eine Ansicht von oben auf eine vorgefertigte Metallscheibe, die zum Herstellen eines Verbundbauteils verwendet wird, Fig. 1 is a top view of a prefabricated metal disc which is used for producing a composite component,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Metallscheibe, wobei jedoch die Dicke der Metallscheibe im Vergleich zu ihrem Durchmesser aus Gründen einer besseren Veranschaulichung übertrieben stark dargestellt ist, FIG. 2 shows a sectional side view of the metal disk shown in FIG. 1, but the thickness of the metal disk compared to its diameter is exaggerated for reasons of better illustration,
Fig. 3 eine Ansicht von oben auf ein hergestelltes Verbundbauteil, Fig. 3 is a top view of a manufactured composite component,
Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Verbundbauteils, wobei wiederum zur besseren Veranschaulichung die Dickenabmessungen im Vergleich zum Durchmesser übermäßig stark dargestellt sind, und FIG. 4 shows a sectional side view of the composite component shown in FIG. 3, the thickness dimensions again being shown excessively strongly in comparison to the diameter, for better illustration, and
Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Metallscheibe. Fig. 5 is an enlarged partial view of the metal disc shown in section in Fig. 2.
Bei dem an Hand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Herstellung eines Verbundbauteils, das als Magnetrad in einem magnetischen Impulsgeber verwendet werden kann.In the embodiment described with reference to the drawings is the production of a Composite component that acts as a magnetic wheel in a magnetic Pulse generator can be used.
Zunächst wird eine in Fig. 1 und 2 dargestellte Metallscheibe 10 vorgefertigt. Das zur Herstellung der Metallscheibe 10 verwendete Metall ist magnetisch leitfähig und wird beispielsweise durch Ausstanzen aus einem Stahlblech gewonnen. Durch eine gleichzeitig beim Ausstanzen oder nachträglich vorgenommene Verformung ist die Metallscheibe 10 gewölbt ausgebildet und weist dementsprechend eine nach außen gewölbte Oberfläche 12 und eine nach innen gewölbte Oberfläche 14 auf, wie es insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Im übrigen hat die Metallscheibe 10 eine gleichförmige Dicke.First, a metal disc 10 shown in FIGS. 1 and 2 is prefabricated. The metal used to produce the metal disk 10 is magnetically conductive and is obtained, for example, by punching it out of a steel sheet. Due to a simultaneous stamping or subsequent deformation, the metal disc 10 is curved and accordingly has an outwardly curved surface 12 and an inwardly curved surface 14 , as can be seen in particular in FIG. 2. Otherwise, the metal disc 10 has a uniform thickness.
Die Metallscheibe 10 weist ferner eine mittige durchgehende Öffnung 18 zur Aufnahme einer Drehwelle auf, sowie einen Kranz relativ dicht nebeneinanderliegender Löcher 16 auf. Die Löcher 16 sind in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie sich in Richtung auf die nach außen gewölbte Oberfläche 12 der Metallscheibe 10 geringfügig verjüngen.The metal disc 10 also has a central through opening 18 for receiving a rotary shaft, and a ring of holes 16 lying relatively close together. The holes 16 are formed in such a way that they taper slightly in the direction of the outwardly curved surface 12 of the metal disc 10 .
Vorteilhafterweise sind die Löcher 16 entsprechend der Darstellung nach Fig. 5 zum Herstellen einer Nietverbindung ausgebildet. Sie weisen daher vorzugsweise eine Art Senkung 17 zum Herstellen einer Senknietverbindung mit dem Kunststoff auf. Die Löcher 16 einschließlich der Senkung 17 können in einem Arbeitsgang beim Ausstanzen ausgebildet werden. Die Senkung 17 wird somit vorzugsweise durch Verformen herbeigeführt. The holes 16 are advantageously designed as shown in FIG. 5 for producing a riveted connection. They therefore preferably have a type of countersink 17 for establishing a countersunk rivet connection with the plastic. The holes 16 including the countersink 17 can be formed in one operation when punching out. The depression 17 is thus preferably brought about by deforming.
Die vorgefertigte gewölbte Mettallscheibe 10 wird in das Werkzeug einer Preß- oder Spritzgießmaschine für Kunststoffe eingelegt. Mit Hilfe dieser Maschine wird dann an der nach außen gewölbten Oberfläche 12 der Metallscheibe 10 durch Preß- oder Spritzgießen ein Ring aus einem magnetisierbaren Kunststoff angeformt. Nach dem Erstarren oder Erkalten des angeformten Kunststoffes erhält man dann das in Fig. 3 und 4 dargestellte fertige Verbundbauteil 20. Die Metallscheibe 10 trägt einen Kunststoffring 22, der über die mit Kunststoff gefüllten Löcher 16 mit der Metallscheibe 10 fest nach Art einer Vernietung verankert ist.The prefabricated curved metal disc 10 is inserted into the tool of a press or injection molding machine for plastics. With the help of this machine, a ring made of a magnetizable plastic is then formed on the outwardly curved surface 12 of the metal disk 10 by means of press molding or injection molding. After solidification or cooling of the molded plastic is then obtained that shown in Fig. 3 and 4 finished composite component 20. The metal disk 10 carries a plastic ring 22 which is firmly anchored to the metal disk 10 via the holes 16 filled with plastic in the manner of a rivet.
Wesentlich bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Verbundbauteil 20 ist, daß im Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 1 die Metallscheibe 10 keine Wölbung mehr hat, sondern vielmehr plan und eben ist. Gleichermaßen ist der angeformte Kunststoffring 22 von gleichförmiger Dicke mit planen und ebenen Oberflächen. Insbesondere ist die obere Oberfläche 24 des Kunststoffrings 20 planparallel zur unteren Oberfläche 14 der Metallscheibe. Die genannten Oberflächen des Verbundbauteils 20 verlaufen senkrecht zu einer durch die Mitte des Bauteils gehenden gedachten Drehachse 30.It is essential in the composite component 20 shown in FIGS. 3 and 4 that, in contrast to the illustration according to FIG. 1, the metal disc 10 no longer has a curvature, but rather is flat and even. Likewise, the molded plastic ring 22 is of uniform thickness with flat and even surfaces. In particular, the upper surface 24 of the plastic ring 20 is plane-parallel to the lower surface 14 of the metal disk. Said surfaces of the composite component 20 run perpendicular to an imaginary axis of rotation 30 passing through the center of the component.
Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Verbundbauteil kann beispielsweise die Metallscheibe 10 einen Durchmesser von 50 mm und eine Dicke von 1 mm haben. Der Kunststoffring 20 kann einen Außendurchmesser von 50 mm, einen Innendurchmesser von 30 mm und eine Dicke von 2 mm haben. Die Löcher 16 in der Metallscheibe 10 können beispielsweise an der Oberfläche 12 einen Durchmesser von 2,5 mm und an der Oberfläche 14 einen Durchmesser von 3,5 mm haben.In the composite component shown in the drawings, for example, the metal disc 10 can have a diameter of 50 mm and a thickness of 1 mm. The plastic ring 20 can have an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm. The holes 16 in the metal disk 10 can have a diameter of 2.5 mm on the surface 12 and a diameter of 3.5 mm on the surface 14 .
Claims (3)
- a) die Metallscheibe bei der Vorfertigung durch Vorverformen gewölbt ausgebildet wird, und
- b) dann auf der nach außen gewölbten Oberfläche der vorgefertigten Metallscheibe der magnetisierbare Kunststoff unter Anwendung eines Preß- oder Spritzgießverfahrens in Gestalt eines ringförmigen Kunststoffteils angeformt wird,
- c) wobei die Wölbung der vorgefertigten Metallscheibe derart gewählt wird, daß nach dem Erstarren und Erkalten des angeformten Kunststoffteils die Oberfläche der Metallscheibe und des ringförmigen Kunststoffteils im wesentlichen eben und planparallel zueinander sind.
- a) the metal disk is arched during pre-fabrication by pre-forming, and
- b) the magnetizable plastic is then molded onto the outwardly curved surface of the prefabricated metal disk using a pressing or injection molding process in the form of an annular plastic part,
- c) wherein the curvature of the prefabricated metal disk is selected such that after the solidification and cooling of the molded plastic part, the surface of the metal disk and the annular plastic part are substantially flat and plane-parallel to one another.
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