Vorrichtung zum Verbinden der Enden eines thermoplastischen Garnes
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verbinden der Enden eines thermoplastischen Garnes ist gekennzeichnet durch ein Organ zur Führung der Enden des Garnes parallel zueinander und in derselben Richtung, feste metallische Backen, welche zusammenwirken zwecks Festhaltung der Enden des Garnes, sowie ein Heiz element, welches in einem geringen Abstand von den metallischen Backen angeordnet ist und der Erhitzung der Enden des Garnes dient, wobei diese Glieder derart angeordnet sind, dass die Garnenden durch Schmelzen an derjenigen Stelle, wo die Hitze zur Einwirkung gelangt abgetrennt werden und das geschmolzene Material zu den Backen zurückfliesst, wo die Enden festgehalten werden und die Wärme abgeführt wird, damit es dort fest wird und eine Verbindung zwischen den Enden bildet.
Diese Vorrichtung ist besonders geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbindung eines thermoplastischen Garnes, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die zu verbindenden Enden des Garnes nahe aneinander und parallel zueinander gehalten werden, wobei sich die Stränge in der gleichen Richtung erstrecken, dass die Enden erhitzt werden, derart, dass sie zum Schmelzen kommen und dass an der Stelle, an welcher die Enden aneinander gehalten werden und die um einen bestimmten geringen Abstand von der Stelle der Erhitzung entfernt ist, Wärme abgeführt wird, derart, dass die Enden an der Stelle, wo die Erhitzung erfolgt, geschmolzen und miteinander verbunden werden, wobei das geschmolzene Material in den Teil zurückläuft, wo die Enden aneinander gehalten werden und die Wärme abgeleitet wird,
so dass das Material hier erstarrt und eine Verbindung der beiden Enden ausgebildet wird.
Die Erfindung wird anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 2 einen Grundriss zur Fig. 1,
Fig. 3 eine räumliche Darstellung, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 und die
Fig. 4 und 5 Schnitte nach der Linie X-X in der Fig. 2, mit offenen und mit geschlossenen Backen, wobei einige Teile aus Gründen der Anschaulichkeit weggelassen wurden,
Fig. 6 eine Ansicht einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 7 einen Grundriss der zweiten Vorrichtung,
Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht, jedoch mit entfernten Gehäuseteilen,
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in der Fig. 8,
Fig. 10 ein Detail im Schnitt, zur Erklärung der Funktion des Auslöse-Mechanismus,
Fig.
11 eine räumliche Ansicht des festen Teils einer funktionellen Einheit der Vorrichtung,
Fig. 12 eine räumliche Ansicht des beweglichen Teils der funktionellen Einheit der Vorrichtung und
Fig. 13 einen Grundriss der gesamten funktionellen Einheit.
Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung enthält als wesentliche Teile Backen zum Fassen der Enden des zu verschweissenden Garnes, ein Heizelement zur Erhitzung der Enden des Garnes sowie Organe zur Betätigung der Backen und des Heizelements.
Zur Führung des Garnes ist ein mit einem Vförmigen Einschnitt versehener Block 10 vorgesehen, der in einem metallischen U-Profil 12 angeordnet ist.
Zum Fassen des Garnes sind zwei Backen 14, 16 vorgesehen. Die Backe 14 ist fest angeordnet und befindet sich in einem quer verlaufenden Schlitz im Block 10 und im Profil 12. Die Backe 16 ist beweglich, und ist um eine Stellvorrichtung 18 schwenkbar, deren Funktion später beschrieben wird. Die Backen haben eine sich ergänzende V-Form. In ihrer geöffneten Stellung (Fig. 4) ist ein Zugang zum V-förmigen Einschnitt der festen Backe 14 gewährleistet. In geschlossener Stellung (Fig. 5) dienen die V-förmigen Einschnitte zum Fassen der Enden 20, 22 des Garnes.
Neben der festen Backe 14 ist ein Heizelement 24 angeordnet. Das Heizelement befindet sich in einem Raum, welcher durch Zurücksetzung des Blocks 10 gegenüber der festen Backe 14 entstanden ist. Das Heizelement besteht aus einem geeigneten Stück von Widerstandsdraht, welches durch keramische Isolatoren 26 durchgeführt und in seiner Stellung gehalten ist. Der Widerstandsdraht ist mit Anschlüssen 28 versehen und erstreckt sich horizontal zu den Ebenen der Backen 14, 16, und zwar auf der Höhe des tiefsten Punktes des Einschnitts in der festen Backe 14. Die in der festen Backe 14 gehaltenen Enden des Garnes liegen somit auf dem Heizelement auf.
Zur Betätigung der Backen 14, 16 ist ein Hebel 30 vorgesehen. Wenn das Ende des Hebels 30 niedergedrückt wird, so sind die Backen 14, 16 geschlossen. Wenn der Hebel 30 gelöst ist und sich in seiner oberen Stellung befindet, so sind die Backen offen. Dieser Zusammenhang ist durch eine geeignete Lagerung der Backen sowie durch eine Verbindung des Hebels 30 mit der Backe 16 möglich. Die Befestigung der beiden Backen ist bereits erwähnt worden. Es ist in diesem Zusammenhang noch erforderlich, die Ausführung und die Funktion der Stellvorrichtung 18 zu beschreiben. Diese besteht aus drei Teilen. Zwei davon sind mit einem Aussengewinde versehene Bolzen 32, 34, die in entsprechenden Bohrungen mit Innengewinde in Stützen 36, 38 befestigt sind.
Die benachbarten Enden der Bolzen 32, 34 sind hohl und dienen der Lagerung der Enden eines Zapfens (der in der Zeichnung nicht dargestellt ist), an welchem die Backe 16 schwenkbar gelagert ist. Die Bolzen 32, 34 dienen einer Einstellung der Backe 16 in Längsrichtung der Vorrichtung sowie relativ zur festen Backe 14, und zwar auf die Weise, dass deren Lage in den Stützen 36, 38 eingestellt wird. Der Hebel 30 ist in einem Block 40 schwenkbar gelagert, welcher einen verstellbaren Anschlag 42 enthält, durch welchen die Bewegung des Hebels 30 nach unten begrenzt ist. Zwischen dem freien Ende des Hebels 30 und einem festen Teil der Vorrichtung befindet sich eine Druckfeder 44, welche den Hebel nach oben drückt.
Ungefähr in der Mitte des Hebels 30 sind zwei weitere Federn vorgesehen, welche den Hebel mit der Backe 16 verbinden. Beide Federn sind Zugfedern. Die eine davon, 46, erstreckt sich zwischen der Backe 16 und einem festen Teil der Vorrichtung derart, dass durch sie die Backe 16 in ihre offene Stellung gezogen wird. Die andere Feder, 48, erstreckt sich zwischen der Backe 16 und dem Hebel 30 in einer derartigen Lage, dass durch sie die Backe 16 in die geschlossene Stellung gezogen wird. Die Federn 44, 46, 48 sind so gewählt, dass nach einem Niederdrücken des Hebels 30 die Backe 16 in ihre geschlossene Stellung geschwenkt wird, wodurch das Garn zwischen der beweglichen Backe 16 und der festen Backe 14 gehalten wird.
Gleichzeitig ist die Kraft jedoch so gewählt, dass bei einem weiteren Niederdrücken des Hebels 30 keine übermässige Kraft auf die Enden des Garnes ausgeübt werden kann, die zu dessen Beschädigung führen würde, und dass nach einem Loslassen des Hebels 30 die feste Backe 16 rasch in ihre offene Stellung gelangt und dort verbleibt.
Zur Betätigung des Heizelements ist ein Druckschalter 50 mit einem zugeordneten Signallicht 52 vorgesehen, welches eingeschaltet wird, wenn das Heizelement an die Stromquelle angeschlossen ist. Diese Teile sind in einem Kreis zwischen einer Hauptleitung 54 und dem Heizelement 24 vorgesehen, wobei der elektrische Strom dem Heizelement so lange zugeführt wird, wie der Druckschalter niedergedrückt wird.
Bei der Betätigung werden die Enden 20, 22 des Garnes nebeneinander in den Ausschnitt des Blocks 10 bei offenen Backen 14, 16 eingelegt. Die Enden des Garnes erstrecken sich über den horizontalen Teil des Heizelements 24 (Fig. 2). Darauf wird der Hebel niedergedrückt, wodurch die Backe 16 in ihre geschlossene Stellung geschwenkt wird und die Enden des Garnes durch leichten Druck in ihrer Stellung hält (Fig. 5).
Darauf wird der Druckschalter betätigt, wodurch das Heizelement 24 aufgeheizt wird und rasch die Enden des Garnes schmilzt und miteinander verbindet. Das geschmolzene Garn läuft zu den Backen 14, 16 zurück, welche als ein Kühlorgan wirken und rasch das ge schmolzene Material des Garns abkühlen, sobald es sich den Backen nähert, wodurch eine feste Verbindung der Enden entsteht. Nach dem Schweissvorgang wird der Druckschalter 50 gelöst, wodurch das Heizelement 24 von der Stromzufuhr getrennt wird. Unmittelbar nach der Herstellung der Verbindung kann auch der Hebel 30 gelöst werden, wodurch die Backen geöffnet werden und worauf die verbundenen Enden des Garnes aus der Vorrichtung entfernt werden können.
Die Fig. 6 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Wie am besten aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, hat die Vorrichtung ein äusseres Gehäuse in der Form einer Pistole, und ist zum Halten in der Hand während der Betätigung bestimmt. Das Gehäuse enthält einen Teil 100, welcher die eine Seite des Gehäuses bildet, sowie Teile 101 und 102, die mit dem Teil 100 durch Schrauben 103 verbunden sind und die andere Seite des Gehäuses bilden. Zwischen den Teilen 101 und 102 befindet sich ein Schlitz 104, in welchen ein Paar zu verbindender Stränge des Garnes Y eingelegt werden kann, derart, dass sich diese parallel zueinander und quer zum vorderen Teil des Gehäuses erstrecken.
Zur Betätigung der Vorrichtung ist ein nach innen ins Gehäuse beweglicher Auslöser 105 vorgesehen. Wenn der Auslöser 105 nach innen gedrückt wird, so gelangt er in eine verriegelte Stellung, aus welcher er durch einen Entriegelungsknopf freigegeben werden kann, welcher sich aus dem Teil 101 des Gehäuses nach aussen erstreckt.
Wie es am besten aus den Fig. und 9 ersichtlich ist, enthält der Auslöser 105, der die Form eines Blocks hat, eine Bohrung 107, die sich von seiner hinteren Stirnfläche nach vorne erstreckt. In der Bohrung 107 befindet sich eine Druckfeder 108, welche sich gegen die hintere Wand des Gehäuses stützt und dabei einen Bolzen 109 umfasst, welches sich teilweise in die Bohrung 107 erstreckt, wenn sich der Auslöser in der entriegelten Stellung befindet (wie in der Fig. 8 dargestellt). In der Seitenfläche des Auslösers, die dem Gehäuseteil 100 abgewandt ist, befindet sich eine Nut 110. In der Nut 110 ist ein Hebel 111 mittels eines Zapfens 112 schwenkbar befestigt. Der Zapfen 112 befindet sich am vorderen Ende des Hebels
111. Der Hebel wird durch eine kleine Druckfeder 113 nach aussen gedrückt, welche sich in einer blinden Bohrung im Block des Auslösers 105 befindet.
Das hintere Ende des Hebels 111 ist mit einem Kopf 111a versehen, welcher mit einer Stufe 114 zusammenwirkt, die auf der Innenseite des Gehäuseteils 101 ausgebildet ist und dem Festhalten des Auslösers in seiner inneren Stellung dient, wenn dieser gegen die Kraft der Feder 108 nach innen gedrückt wird. Der Knopf 106 stützt sich gegen eine Blattfeder 115, welche dem Abheben des Kopfes 11a von der Stufe 114 dient (siehe Fig. 10), wenn der Kopf 106 niedergedrückt wird. Darauf bringt die Feder 108 den Auslöser 105 in seine vordere Stellung zurück.
Im vorderen Ende des Gehäuses 100 ist eine funktionelle Einheit 116 angeordnet. Dieses enthält ein Gleitstück 117, welches sich aus der Einheit nach hinten erstreckt. Das Gleitstück 117 ist mit einem Einschnitt 117a versehen, welcher sich an dessen hinterem Ende befindet und mit einem Teil 118 zusammenwirkt, der am Auslöser 105 befestigt ist und sich von diesem nach oben erstreckt.
Wenn der Auslöser 105 nach innen gedrückt wird, so übt er eine doppelte Funktion aus. In der ersten Phase wirkt der Teil 118 mit dem Gleitstück 117 zusammen und zieht dieses nach hinten. In der zweiten Phase wirkt die untere Fläche des Auslösers 105 mit einer Blattfeder 119 zusammen und schliesst auf diese Weise einen Schalter 120, wobei der Auslöser in seine verriegelte Stellung gedrückt wird.
Durch den Griffteil des Gehäuses ist ein elektrisches Kabel 121 mittels einer Durchführung 122 eingeführt.
Das Kabel 121 hat zwei Leiter, von denen der eine an das Gehäuse angeschlossen ist, das aus einem elektrisch leitfähigen Metall hergestellt ist. Der zweite Leiter ist an einen Pol des Schalters 120 angeschlossen. Der andere Pol des Schalters ist mit einer Signallampe 123 am hinteren Ende des Gehäuses sowie einem elektrischen Widerstands-Heizelement 124 verbunden. Das Heizelement 124 befindet sich in der funktionellen Einheit 116.
Daraus folgt, dass, wenn der Auslöser 105 sich in seiner innersten Stellung befindet, die Lampe 123 aufleuchtet und das Heizelement 124 eingeschaltet ist.
Die Fig. 11 und 12 zeigen die funktionelle Einheit 116. Diese enthält einen Körperteil 125 mit im wesentlichen H-förmigem Querschnitt, mit Führungen 126 und 127 an entgegengesetzten Seiten eines mittleren Steges 125a. Ein mittlerer Teil eines der seitlichen Flanschen 125b und des Steges 125a des Körperteils 125 ist entfernt, wodurch eine Ausnehmung 128 gebildet wird. Die Ausnehmung 128 befindet sich im Schlitz 104 des Gehäuses, so dass in das Gehäuse durch den Schlitz 104 eingeführte Stränge von Garn in die Ausnehmung 128 zu liegen kommen.
Im Körperteil 125 sind 2 metallische Streifen 129 und 130 angeordnet, welche V-förmige Einschnitte aufweisen, die Backen bilden. Die Streifen befinden sich im Abstand voneinander auf einer Seite der Führung 126. Die Vförmigen Einschnitte befinden sich nebeneinander und liegen auf der hinteren Seite der Ausnehmung 128.
In der Führung 126 ist ein Gleitteil 117 beweglich, zusammen mit einem metallischen Streifen 131. In der Führung 127 ist ein metallischer Streifen 132 beweglich.
Die Streifen 131 und 132 sind miteinander durch einen Zapfen 133 verbunden, der sich zwischen beiden auf der hinteren Seite des Körperteils 125 erstreckt.
Zwischen dem hinteren Ende des Streifens 131 und dem Gleitstück 117 erstreckt sich eine kleine Zugfeder 134, wobei die Bewegung der Streifen 131 und 132 im Gleitstück 117 durch das vordere Ende des Streifens 131 begrenzt ist. Dieses Ende ist gebogen und schlägt gegen das vordere Ende des Gleitstücks 117 an.
Die Streifen 131 und 132 sind mit Einschnitten 131a und 132a versehen, in welche das Garn einführbar ist.
Der entsprechende Teil des Gleitstückes 117, welcher ein Einlegen des Garnes durch die Ausnehmung 128 verhindern würde, ist entfernt.
Bei der Betätigung bewegt sich der Streifen 131 zwischen den Streifen 129 und 130. Der vordere Teil des Einschnittes 131a hat dabei eine V-Form, durch welche eine Backe gebildet wird, welche mit den V-förmigen Backen der Streifen 129 und 130 zusammenwirkt und dem Fassen der Enden des Garnes dient.
Um einen geringen Abstand von den Streifen 129 und 130 entfernt befindet sich ein Widerstands-Heizelement 124. Das Heizelement 124 befindet sich um ein geringes Mass vor den tiefsten Punkten der V-förmigen Einschnitte der Streifen 129 und 130.
Bei der Betätigung werden die Enden des zu verbindenden Garnes nebeneinander durch den Schlitz 104 eingeführt, derart, dass sie sich parallel in der gleichen Richtung erstrecken. Die Enden sind dabei so angeordnet, dass Teile, welche an entgegengesetzten Seiten der Verbindungsstelle liegen sollen, sich vom oberen Ende des Schlitzes 104 im vorderen Teil des Gehäuses nach aussen erstrecken. Darauf wird der Auslöser 105 nach innen gedrückt, wodurch die Streifen 131 und 132 nach hinten bewegt werden. Die Streifen 131 und 132 bewegen die Enden des Garnes mit sich, wodurch das Garn von den Backen erfasst wird, welche durch die Einschnitte der Streifen 128, 129 und 131 gebildet werden. Dabei gelangt das Garn in den Bereich des Heizelements 124.
Die Backen werden durch die Feder 134 in geschlossener Stellung gehalten, wobei die Feder eine weitere Bewegung des Gleitstückes 117 gegenüber dem Streifen 131 und 132 gestattet. Sobald der Auslöser 105 in seine verriegelte Stellung gelangt, wird das Heizelement 124 eingeschaltet, wodurch die Enden des Garnes geschmolzen und miteinander verschweisst werden. Das geschmolzene Garn läuft zurück zu den Backen, welche durch die Streifen 130 und 131 gebildet werden. Die Backen wirken als kühlendes Organ und haben eine rasche Abkühlung des geschmolzenen Materials wie sich dieses den Backen nähert, zur Folge. Auf diese Weise wird eine feste Verbindung des Garnes gebildet. Nachdem der Schmelzvorgang abgeschlossen ist, wird der Auslöser losgelassen, bleibt jedoch verriegelt.
Dadurch wird das Heizelement zusammen mit dem Signallicht abgeschaltet, das Garn bleibt jedoch weiter in den Backen eingeklemmt. Es folgt eine Abkühlung der gebildeten Schweissverbindung, welche einen Zeitraum von 2 bis 3 Sekunden erfordert. Nach diesem Zeitraum wird der Entriegelungsknopf 106 niedergedrückt, wodurch der Auslöser freigegeben wird. Der Auslöser bewegt sich unter der Einwirkung der Feder 108 nach vorne, was eine Öffnung der Backen zur Folge hat. Die miteinander verbundenen Enden des Garnes können nun aus der Vorrichtung entfernt werden.
Die gegenseitigen Dimensionen der verschiedenen Teile der als Beispiele angeführten Vorrichtungen sind nicht näher beschrieben worden, da ein Fachmann, eventuell nach einigen Versuchen diese selbst entsprechend den konkreten Bedürfnissen mit Rücksicht auf die Eigenschaften des zu verbindenden Garnes wählen kann.
Das als Garn bezeichnete Material kann ein beliebiges fadenförmiges Gebilde aus thermoplastischem Kunststoff sein. Die Erfindung ist insbesondere zur Bildung von Verbindungen von schweren Garnen, wie z.B. für Teppiche, geeignet, bei welchen eine Verbindung durch Knoten nicht zulässig ist. Es hat sich erwiesen, dass eine ausgezeichnete Verbindung zwischen zwei Enden eines Nylongarnes von 1050 Denier in annähernd 12 Sekunden hergestellt werden kann. Eine nähere Untersuchung der Schweissverbindung zeigte, dass, während die Festigkeit des Materials genau gleich war wie im unverschweissten Teil, der Querschnitt an der Schweissstelle um ein wenig kleiner war als der durchschnittliche Querschnitt des Garnes.
Ein, vielleicht überraschendes, Resultat war auch das, dass die Enden des Garnes leicht nach der Bildung der Schweissverbindung in einer Geraden ausgerichtet werden konnten und auch nachher gerade blieben.
Es versteht sich, dass die beschriebenen Ausführungen der Erfindung nur als Beispiele dienen sollen und dass weitere Ausführungen im Rahmen der folgenden Ansprüche möglich sind. Es ist dabei allerdings wichtig, dass das Heizelement das Garn rasch zum Schmelzen bringt, dass dabei die Entfernung zwischen dem Heizelement und den Backen richtig gewählt wird und dass für eine rasche öffnung der Backen nach der Ausbildung der Verbindung gesorgt wird.