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DE29507066U1 - Vorrichtung zum Vernieten von Kunststoffteilen - Google Patents

Vorrichtung zum Vernieten von Kunststoffteilen

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DE29507066U1
DE29507066U1 DE29507066U DE29507066U DE29507066U1 DE 29507066 U1 DE29507066 U1 DE 29507066U1 DE 29507066 U DE29507066 U DE 29507066U DE 29507066 U DE29507066 U DE 29507066U DE 29507066 U1 DE29507066 U1 DE 29507066U1
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Germany
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riveting
nozzle
rivet
hot air
air
Prior art date
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DE29507066U
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Paul Kiefel GmbH
Original Assignee
Paul Kiefel GmbH
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Publication date
Application filed by Paul Kiefel GmbH filed Critical Paul Kiefel GmbH
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Description

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Seite : 1 ..... ... Paul Kiefel GmbH
Datum : Freilassing, den 26. April 1995
GEBRAUCHSMUSTERANMELDUNG VORRICHTUNG ZUM VERNEETEN VON KUNSTSTOFFTEILEN
Formstabile Teile aus thermoplastischen Kunststoffen werden häufig durch Nieten mit anderen Teilen, die aus den gleichen oder anderen Materialien bestehen können, verbunden. Sofern die zu vernietenden Kunststoffteile im Spritzgußverfahren hergestellt werden ist es dabei üblich, die Nietzapfen anzuspritzen, wobei die Zapfen entweder voll oder, zur Vermeidung von Einfallstellen auf der dem Zapfen gegenüberliegenden Oberfläche des Teiles, rohrförmig ausgebildet sein können.
Der Nietvorgang erfolgt in der Weise, daß das anzunietende Teil, das an den Nietstellen mit Bohrungen ausgeführt ist, die einen Durchtritt der Nietzapfen gestatten, auf diese aufgesteckt und in der Regel mittels einer Spannvorrichtung, eines sogenannten Niederhalters, angedrückt wird. Anschließend werden die Nietzapfen mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung auf eine Temperatur erwärmt, die ihre plastische Verformung gestattet. Nach Ablauf einer Vorwärmzeit fährt dann der Nietstempel auf den Nietzapfen und formt den Nietkopf. Der Nietstempel bleibt so lange unter Druck auf dem Nietkopfmaterial stehen, bis dieses unter seine Verformungstemperatur abgekühlt ist.
Zur Durchführung des Verfahrens sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt. Bei einem bekannten Verfahren erfolgt das Erwärmen des Nietschaftmaterials und das Formen des Nietkopfs in einem Arbeitsgang mit Hülfe einer entsprechend ausgebildeten Ultraschall-Sonotrode, die beim Aufsetzen auf den Nietzapfen diesen in Ultraschallschwingungen versetzt, dadurch erwärmt und anschließend den Nietkopf formt. Da die Erwärmung im Kunststoffmaterial direkt erfolgt, bleibt die Oberfläche der Sonotrode relativ kalt und erlaubt die Abkühlung des Nietkopfmaterials nach Abschalten der Ultraschallenergie.
Das Verfahren ist weit verbreitet. Nachteilig an ihm sind die hohen Kosten für die Erzeugung der Ultraschallschwingung, das dabei entstehende Geräusch sowie der Platzbedarf.
Es ist weiter ein Verfahrerf bekannt, bei dem der Nietstempel vor der Nietung auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die knapp oberhalb der erforderlichen Plastifizierungstemperatur des Nietzapfenmaterials liegt. Der Nietstempel gibt beim Aufsetzen auf den Nietzapfen seine Wärmeenergie an diesen ab und kühlt sich wegen seiner relativ geringen thermischen Trägheit auf eine Temperatur unterhalb der Plastifizierungstemperatur des Kunststoffmaterials ab. Dieser Vorgang wird häufig noch durch Anblasen des Nietstempels mit Luft unterstützt. Dieses Verfahren ist mit relativ geringen Kosten realisierbar, erfordert aber eine hohe Genauigkeit der Temperaturführung des Nietstempels, und erzeugt Nietungen, deren Festigkeit in der Regel unterhalb der von Ultraschall-Nietungen liegt.
Paul Kiefel GmbH · Industriestraße 17-19 · D-83395 Freilassing ■ Telefon 08654/78-0 · Telex 56625 kiehfd · Telefax 08654/78-490
Datum : Freilassing, den 26. April 1995
Aufgrund des geschilderten Standes der Technik besteht die erfinderische Aufgabe darin, ein Verfahren zum wirtschaftlichen Vernieten von Teilen aus thermoplastischen Kunststoffen anzugeben, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den Zeichnungen Figur 1 und Figur 2 schematisch dargestellt. Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung, die zum Teil geschnitten ist. Die Figur 2 zeigt einen Horizontalschnitt in der in der Figur 1 mit AA angegebene Ebene. Hierbei stellt Pos. 1 das Kunststoffteil mit dem angespritzen Nietzapfen (2) dar, während Pos. 3 das anzunietende Teil zeigt. Konzentrisch zu dem Nietzapfen (2) ist die Heißluftdüse angeordnet, die in der Figur 1 beispielhaft zweiteilig dargestellt ist, nämlich aus einem Oberteil (4), das den Erfordernissen der Luftführung entsprechend ausgebildet ist sowie einem flachen, leicht abgewinkelten Boden (5). Die beiden Teile der Düse (4) und (5) sind im gezeichneten Beispiel durch Schrauben (6) miteinander verbunden. Die den Nietzapfen (2) umschließende Innenwand des Düsenteils (4) ist mit Einkerbungen versehen, die im zusammengebauten Zustand als Austrittsdüsen (7) für die Heißluft dienen. Pos. 8 stellt das Quarzglasrohr eines handelsüblichen Luftstromerhitzers dar, in das durch das metallische Anschlußstück (9) Luft eingeblasen wird. Im Inneren des Glasrohres (8) befindet sich ein elektrischer Heizkörper mit Temperaturregelung, dessen Anschlüsse an das Anschlußstück (9) geführt sind. Oberhalb des Nietzapfens (2) befindet sich der Nietstempel (10), dessen Wirkfläche als Negativform zu der Form des zu bildenden Nietkopfs ausgeführt ist. Er ist an der Kolbenstange eines handelsüblichen Luftzylinders (11) angeschraubt. Luftzylinder (11) und Luftstromerhitzer (8) sowie die Düse (4) und (5) sind im gezeichneten Beispiel durch eine Verbindungslasche (12) miteinander verbunden. Die Lasche (12) ist über den Flansch (13) zur Befestigung des Zylinders (11) an einem Aufnahmeschaft (14) befestigt, der zum Einlegen und Entnehmen der zu vernietenden Teile längs der Achse des Nietschaftes bewegt werden kann. Pos. 15 stellt eine im vorliegenden Beispiel zweiteilig ausgeführte Ringdüse dar, durch die zur Abkühlung des Nietstempels (10) über den Anschlußstutzen (16) Luft eingeblasen werden kann. Sie ist im vorliegenden Beispiel ebenfalls an der Lasche (12) befestigt.
In der Figur 2 sind die gleichen Positionszahlen verwendet wie in der Figur 1. (11) zeigt strichpunktiert den Umriß des an sich oberhalb der Schnitt ebene liegenden Luftzylinders. Die konzentrischen Pfeile geben die Richtung des Heißluftstroms von der Düse (4) und (5) auf den Nietschaft (2) wieder.
Der Arbeitsablauf der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
Nach dem Einlegen der zu vernietenden Teile (1) und (3) in eine hier nicht dargestellte Aufnahmeform fahrt die erfindungsgemäße Vorrichtung in die in Figur 1 gezeigte Stellung. Nun wird durch Einblasen von Luft in das Anschlußstück (9) des Luftstromerhitzers Heißluft erzeugt und wie Figur 2 zeigt auf den Nietzapfen Pos. 2 geblasen. Nach Ablauf einer durch Versuche festgelegten Heizzeit wird die Luftzufuhr zum Luftstromerhitzer abgestellt und der Nietstempel (10) mit einstellbarer Kraft gegen den Nietzapfen gedrückt, so daß dieser die strichpunktiert angedeutete Form des Nietkopfs annimmt. Der Nietstempel (10) bleibt während einer ebenfalls durch Versuche ermittelten einstellbaren Kühlzeit auf dem Nietkopf liegen und wird anschließend in die in der Figur 1 dargestellte Position im Inneren der Kühlluftdüse (15) zurückgezogen, wo er durch Einblasen von Luft wieder abgekühlt werden kann.
Datum : Freilassing, den 26. April 1995
Die gesamte Vorrichtung wird nunmehr zurückgezogen, so daß die vernieteten Teile 1 und 3 entnommen werden können. Die Lage des Nietstempels 10 zur Kühlluftdüse 15 ändert sich beim Zurückziehen der Vorrichtung nicht.
Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Boden der Heißluftdüse unter einer einstellbaren Kraft auf das anzunietende Teil aufgesetzt wird und somit als Niederhalter wirkt. Hierbei ist es zweckmäßig, den erhitzten Boden (5) nicht vollflächig auf dem anzunietenden Teil (3) aufsitzen zu lassen, sondern hierzu Vorsprünge auf der Unterseite des Düsenbodens (5) anzubringen. In einer besonders einfachen Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Befestigungsschrauben (6) über den Boden hinaus verlängert, so daß sie diese Aufgabe übernehmen.

Claims (6)

Datum : Freilassing, den 26, April Schutzansprüche:
1. Vorrichtung zum Vernieten eines formbeständigen Teils aus thermoplastischem Kunststoff mit angeformten Nietzapfen mit einem anderen Teil aus dem gleichen oder einem anderen Material, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nietzapfen (2) durch eine konzentrisch angeordnete Heißluftdüse (4) und (5) so lange mit Heißluft angeblasen wird, bis er eine Temperatur oberhalb seiner Erweichungstemperatur erreicht hat, und daß er anschließend mit Hilfe eines kalten Nietstempels (10) soweit verformt und wieder unter die Verformungstemperatur abgekühlt wird, daß der gewünschte Nietkopf entsteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Heißluft durch einen handelsüblichen Luftstromerhitzer mit Temperaturregelung erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Nietstempels (10) durch einen handelsüblichen Luftzylinder erfolgt, und daß die Schließkraft des Nietstempels durch Veränderung des Luftdrucks beeinflußt werden kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Nietstempel (10) in zurückgezogenem Zustand durch eine Ringdüse (15) mit Luft angeblasen und dadurch gekühlt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftdüse (4) und (5) an ihrer Unterseite mit Vorsprüngen versehen ist, die auf dem anzunietenden Teil bereits bei Beginn des Nietvorgangs unter einer einstellbaren Kraft aufsitzen und als Niederhalter wirken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge durch die überstehenden Verbindungsschrauben (6) zwischen Düsenoberteil (4) und Düsenboden (5) gebildet werden.
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