DE9214573U1 - Schweißeinrichtung - Google Patents

Schweißeinrichtung

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Description

Beschreibung:
Weegener GmbH, Vaalser Str. 81, W-5100 Aachen Schweißeinrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung zum Verschweißen der Stirnseiten eines oder mehrerer Kunststoffwerkstücke, insbesondere Kunststoffplatten, mit zwei gegenüberliegenden, einen Spalt zwischen sich bildenden und relativ zueinander beweglichen Spanneinrichtungen zum Fixieren und zum Zusammenführen der zu verschweißenden Kunststoffwerkstücke in einer Spannebene sowie mit wenigstens einem sich längs des Spaltes erstreckenden Heizschwert, welches zwischen einer Warteposition außerhalb der Spannebene und einer Heizposition im Bereich der Spannebene bewegbar geführt ist.
Eine solche Schweißeinrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 35 39 842 und dem DE-GM 85 31 748.9 beschrieben. Sie weist einen meist langgestreckten Grundrahmen auf, auf dessen Oberseite zwei sich jeweils in Längsrichtung parallel erstreckende Spanneinrichtungen angeordnet sind. Diese Spanneinrichtungen sind in Querrichtungen synchron, jedoch gegenläufig bewegbar und bestehen im wesentlichen jeweils aus einem in Längsrichtung sich erstreckenden Spanntisch und einem darüber angeordneten, sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckenden Spannbalken, wobei jeder Spannbalken mit einer Vielzahl von in Längsrichtung nebeneinander angeordneten, auf den zugehörigen Spanntisch absenkbaren Spannplatten versehen ist.
Im Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen ist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Heizschwert für die Erhitzung der miteinander zu verbindenden Stirnseiten der Kunststoffwerkstücke angeordnet. Das Heizschwert ist mit einem
Anschlagbalken vergehen.
Ein Schweißvorgang auf einer solchen Schweißeinrichtung wird dadurch eingeleitet, daß die Spanneinrichtungen gegen den in den Spalt eingefahrenen Anschlagbalken verfahren werden, wobei sie jeweils an verbreiterten Abschnitten zur Anlage kommen und auf diese Weise den Anschlagbalken zusätzlich ausrichten. Es werden dann die Kunststoffwerkstücke in die Spanneinrichtungen derart eingelegt, daß sie an dem Anschlagbalken zur Anlage kommen. Nach Festklemmen der Kunststoffwerkstücke - es kann sich auch um ein einzelnes, dann rohrförmiges Werkstück handeln - durch Absenken der Spannplatten gegen den jeweiligen Spanntisch werden die Spanneinrichtungen auseinandergefahren, und das Heizschwert so weit abgesenkt, daß es in der Spannebene liegt. Die Spanneinrichtungen werden anschließend wieder zueinander bewegt, bis die Kunststoffwerkstücke mit ihren zu verbindenden Stirnseiten an dem Heizschwert anliegen. Sie erhitzen sich an dem Heizschwert und werden dann nach Wegfahren des Heizschwertes unter Aufbringung eines Schließdruckes durch die Spanneinrichtungen gegeneinandergepreßt. Nach dem Erkalten ist die Verbindung zwischen den Kunststoffwerkstücken fertig.
Zum Verschweißen von Kunststoffwerkstücken aus einem faserverstärkten Thermoplast ist die vorbeschriebene Schweißeinrichtung insoweit modifiziert worden, als zwei übereinander angeordnete, sich parallel zum Spalt zwischen den Spanneinrichtungen erstreckende Heizschwerter vorgesehen sind^a Die Kunststoffwerkstücke werden bei einem Schweißvorgang zunächst zur Überlappung gebracht, wobei zuvor entsprechende Überlappungsstege in die Stirnseiten eingeformt worden sind. Die Heizschwerter werden dann von beiden Seiten auf den Überlappungsbereich der Kunststoffwerkstücke aufgesetzt, wodurch der Überlappungsbereich plastifiziert wird. Gleichzeitig wird mit den Heizschwertern Druck auf den Überlappungsbereich ausgeübt.
Bei beiden vorbekannten Schweißeinrichtungen wird das Heizschwert bzw. werden die Heizschwerter mittels einer entsprechenden Regeleinrichtung auf einer bestimmten, für das jeweils zu verschweißende Material geeigneten Temperatur gehalten, und zwar auch dann, wenn sich das Heizschwert bzw. die Heizschwerter in der Warteposition außerhalb der Spannebene befinden. Es versteht sich, daß während dieser Zeit Heizenergie unnütz verbraucht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Energieverbrauch für das Heizschwert bzw. die Heizschwerter wesentlich herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Warteposition(en) jeweils ein besonderes Heizschwertgehäuse mit einer öffnung angeordnet ist, durch die das jeweilige Heizschwert für die Warteposition in das Heizschwertgehäuse einfahrbar und für die Heizposition herausfahrbar ist. Vorzugsweise sollte(n) das bzw. die Heizschwertgehäuse wärmeisoliert und/oder innenseitig wärmereflektierend ausgebildet sein. Letzteres kann beispielsweise durch eine blanke, insbesondere verchromte Innenoberfläche erzielt werden.
Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe eines solchen Heizschwertgehäuses der Energieverbrauch des Heizschwertes in den Pausen zwischen den Aufheizvorgängen wesentlich herabgesetzt wird. Durch das Heizschwertgehäuse wird vermieden, daß die von dem Heizschwert ausgehende Hitze an die Umgebung verloren geht. Innerhalb des Heizschwertgehäuses kann die Temperatur des Heizschwertes mit wesentlich geringerer Energiezufuhr gehalten werden, was entsprechende Kosteneinsparungen zur Folge hat.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das bzw. die
Heizschwertgehäuse jeweils ortsfeste Wandungen und einen Schlitz als öffnung für das Ein- und Ausfahren des jeweiligen Heizschwertes hat bzw. haben. Gegenüber dieser einfachen Ausführungsform ' -rd noch mehr Energie eingespart, wenn eine Schließeinrichtung zum Verschließen der öffnung in der Warteposition des Heizschwertes vorgesehen wird. Dies verhindert Konvektionsströmungen und die damit verbundenen Wärmeverluste.
Die Schließeinrichtung jedes Heizschwertgehäuses kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie wenigstens einen sich in Richtung des Heizschwertes erstreckenden Gehäuseabschnitt aufweist, der um eine sich in Richtung des Heizschwertes erstreckende Schwenkachse zwischen einer die öffnung freigebenden Öffnungsstellung und einer die öffnung abschließenden Schließstellung verschwenkbar ist. Statt nur eines Gehäuseabschnittes können auch zwei solche Gehäuseabschnitte vorgesehen sein. Dabei sollte(n) der bzw. die Gehäuseabschnitt(e) derart gelagert sein, daß er bzw. sie in unbeaufschlagtem Zustand selbsttätig in einer der Stellungen, also entweder die Öffnungsstellung oder die Schließstellung, selbsttätig verschwenken. Dies kann dann damit kombiniert sein, daß eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Bewegung des jeweiligen Heizschwertes an den bzw. die Gehäuseabschnitte vorgesehen wird, so daß die Betätigung des bzw. der Gehäuseabschnitte(e) über das Heizschwert erfolgt, eine besondere Betätigungseinrichtung also nicht erforderlich ist. Die übertragungseinrichtung kann beispielsweise aus korrespondierenden Anlageflächen am Heizschwert und an dem bzw. den Gehäuseabschnitt(en) bestehen, die einen Wechsel der Stellung des bzw. der Gehäuseabschnitt(e) bewirken, wenn das jeweilige Heizschwert in die Wartestellung ein- oder aus dieser herausfährt.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:
Figur (1) eine stirnseitige Ansicht der
erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung;
Figur (2) einen Ausschnitt der Schweißeinrichtung
gemäß Figur (1) mit dem Heizschwert in Warteposition;
Figur (3) den Ausschnitt gemäß Figur (2) mit dem
Heizschwert in Heizposition.
Die Schweißeinrichtung (1) hat einen sich senkrecht zur Zeichnungsebene lang erstreckenden Grundrahmen (2) mit dazu parallelen unteren Längsholmen (3, 4), oberen Längsholem (5, 6) sowie mit quer dazu verlaufenden unteren Querholmen (8) und oberen Querholmen (9).
Auf der Oberseite des Grundrahmens (2) befinden sich zwei ebenfalls in Längsrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckende Spanneinrichtungen (10, 11). Sie weisen obenseitig jeweils einen Spannbalken (12, 13) auf. Die Spannbalken (12, 13) haben eine Vielzahl von pneumatisch betriebenen Teleskopzylindern - beispielshaft mit (14) bzw. (15) bezeichnet -, an denen jeweils eine Spannplatte (16, 17) aufgehängt ist. Untenseitig haben die Spanneinrichtungen (10, 11) den Spannplatten (16, 17) jeweils gegenüberliegende Spanntische (18, 19) mit Spanntischverlängerungen (20, 21). Mit jedem Spanntisch (18, 19) ist jeweils ein im Querschnitt H-förmiger, sich ebenfalls über die gesamte Länge der Schweißeinrichtung (1) erstreckender Tischträger (22, 23) verbunden. Die Tischträger (22, 23) sind in Längsrichtung verteilt an mehreren Stellen über Linearführungseinrichtungen querverschieblich - also horizontal und quer zur Längserstreckung der Schweißeinrichtung (1) - gelagert. Die Enden der Tischträger (22, 23) sind mit den Enden der zugehörigen Spannbalken (12) bzw. (13) verbunden, so daß sich
die Spannbalken (12) bzw. (13) jeweils mit dem zugehörigen Spanntisch (18) bzw. (19) bewegen.
Auf den oberen Querholmen (9) befinden sich hintereinander aufgereiht mehrere Lagerböcke (24), an denen jeweils Paare von Antriebshebeln (25, 26) schwenkbar gelagert sind, über hier nicht näher dargestellte Zahnräder sind sie derart miteinander verbunden, daß die Bewegung jedes Paares von Antriebshebeln (25, 26) so synchronisiert ist, daß sich die Antriebshebel (25, 26) immer gegenläufig bewegen und spiegelbildliche Stellungen einnehmen.
Die oberen Arme (27, 28) jedes Paares von Antriebshebeln (25, 26) - der linke obere Arm (27) ist in Figur (1) teilweise weggelassen - greifen in untenseitige öffnungen der jeweils zugehörigen Tischträger (22, 23) ein, und zwar in der Weise, daß eine formschlüssige Gelenkverbindung entsteht. Die unteren Arme (29, 30) der Antriebshebel (25, 26) sind über hier nicht dargestellte, pneumatische Antriebszylinder verbunden. Ein Auseinanderfahren der unteren Arme (29, 30) der Antriebshebel (25, 26) durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Antriebszylinder hat entsprechend der beschriebenen Kinematik zur Folge, daß die Spanneinrichtungen (10, 11) zueinander bewegt werden.
Unterhalb des durch die Oberseite der Spanntische (18, 19) definierten Spannebene verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene ein langgestrecktes Heizschwert (31) rechteckigen Querschnitts. Es sitzt auf einem Anschlagbalken (32), an dessen Längsseitenflächen Anschlagleisten (33, 34) befestigt sind. Der Anschlagbalken (32) ruht auf mehreren hintereinander angeordneten Führungsstangen (35), deren untere Enden mit einem Bulgzylinder"verbunden sind. Durch pneumatische Beaufschlagung der Bulgzylinder (36) kann das Heizschwert (31) mit dem Anschlagbalken (32) vertikal verfahren werden.
In den Darstellungen gemäß den Figuren (1) und (2) befindet sich das Heizschwert (31) in der Warteposition unterhalb der Spannebene, Es ist von einem Heizschwertgehäuse (35) umgeben, das im wesentlichen aus einem Sockel (38) und aus von diesem hochstehenden Gehäusewandungen (39, 40) besteht. Die in dieser Ansicht linke Gehäusewandung (39) ist als gerades Blech ausgebildet, während die rechte Gehäusewandung (40) obenseitig einen waagerecht abgebogenen Endabschnitt (41) aufweist, der am oberen Ende der linken Gehäusewandung (39) anliegt. Das Heizschwertgehäuse (37) erstreckt sich über die gesamte Länge des Heizschwertes (31) und kapselt dieses zusammen mit dem Anschlagbalken (32) ab. Die Gehäusewandungen (39, 40) sind über sich parallel zum Heizschwert (31) erstreckende Schwenkgelenke (42, 43) auf dem Sockel (38) verschwenkbar gelagert.
Mit jeder Gehäusewandung (39, 40) ist je ein Kontergewicht (44, 45) verbunden, und zwar über Streben (46, 47). Die Kontergewichte (44, 45) erstrecken sich jeweils nach außen, wobei sich eine Schwerpunktlage ergibt, auf Grund der die Gehäusewandungen (39, 40) bestrebt sind, in die in Figur (3) dargestellte Offenstellung voneinander wegzuschwenken.
Im unteren Bereich ist an den Innenseiten der Gehäusewandung (39, 40) jeweils ein gestuftes Anschlagstück (48, 49) befestigt. Die Anschlagstücke (48, 49) korrespondieren mit ihren gestuften Abschnitten mit den Anschlagleisten (32, 34) des Anschlagbalkens (32) in der Weise, daß die Anschlagleisten (33, 34) in der in den Figuren (1) und (2) dargestellten Warteposition auf die Anschlagstücke (48, 49) drücken. Auf diese Weise werden die Gehäusewandungen (39, 40) gegen die Wirkung der Kontergewichte (44, 45) zueinander verschwenkt und bilden dabei ein geschlossenes Heizschwertgehäuse (37).
Das Verschweißen von zwei Kunststoffplatten geschieht mit Hilfe der vorbeschriebenen Schweißeinrichtung (1) wie folgt.
Zunächst werden die Spanneinrichtungen (10, 11) mit Hilfe der - nicht dargestellten - Antriebszylinder und der Antriebshebel (25, 26) auseinandergefahren. Dann wird das Heizschwert (31) zusammen mit dem Anschlagbalken (32) hochgefahren. Da dabei der Kontakt zwischen Anschlagleisten (33, 34) und Anschlagstücken (48) bzw. (49) verlorengeht, bewirken die Kontergewichte (44, 45) ein Auseinanderschwenken der Gehäusewandungen (39, 40), so daß das Heizschwert (31) von diesen nicht behindert wird.
Das Hochfahren des Heizschwertes (31) geschieht so weit, daß die Anschlagleisten (33, 34) auf gleiche Höhe mit den Spanntischen (18, 19) zu liegen kommen. Die Spanneinrichtungen (10, 11) werden dann so weit zusammengefahren, bis die gegenüberliegenden Stirnseiten der Spanntische (18, 19) zur Anlage an den Anschlagleisten (33, 34) kommen, über die Antriebszylinder wird dann der Schließdruck aufgebracht, so daß der Anschlagbalken (32) gerade ausgerichtet wird.
Es wird nun von beiden Seiten je eine Kunststoffplatte in jede Spanneinrichtung (10, 11) eingelegt, und zwar zwischen den Spannplatten (16, 17) und den Spanntischen (18, 19). Dabei werden sie so weit vorgeschoben, bis sie am Anschlagbalken (32) oberhalb der Anschlagleisten (33, 34) anliegen. Die Kunststoffplatten stehen dann also entsprechend der Dicke der Anschlagleisten (33, 34) über die Stirnseiten der Spanntische (18, 19) vor. Durch Absenken der Spannplatten (16, 17), bewirkt durch die Druckbeaufschlagung der Teleskopzylinder (14, 15), werden dann die Kunststoffplatten in dieser Stellung festgeklemmt, so daß sie sich nicht mehr relativ zu den jeweils betreffenden Spanneinrichtungen (10, 11) bewegen können. Nach diesem Ausrichtvorgang werden die Spanneinrichtungen (10, 11) durch Betätigung der Antriebszylinder und der Antriebshebel (25, 26) wieder auseinandergefahren. Gleichzeitig werden Heizschwert (31) und Anschlagbalken (32) in die in Figur (3) gezeigte^Stellung abgesenkt, so daß das Heizschwert (31) in die Spannebene zwischen den Spanntischen (18, 19) zu liegen kommt.

Claims (10)

Ansprüche: Weqener GmbH, Vaalser Str. 81, W-5100 Aachen Schweißeinrichtung
1. Schweißeinrichtung zum Verschweißen der Stirnseiten eines oder mehrerer Kunststoffwerkstücke, insbesondere Kunststoffplatten, mit zwei gegenüberliegenden, einen Spalt zwischen sich bildenden und relativ zueinander beweglichen Spanneinrichtungen zum Fixieren und zum Zusammenführen der zu verschweißenden Kunststoffwerkstücke in einer Spannebene sowie mit wenigstens einem sich längs des Spaltes erstreckenden Heizschwert, welches zwischen einer Warteposition außerhalb der Spannebene und einer Heizposition im Bereich der Spannebene bewegbar geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Warteposition(en jeweils ein besonderes Heizschwertgehäuse (37) mit einer Öffnung angeordnet ist, durch die das jeweilige Heizschwert (31) für die Warteposition in das Heizschwertgehäuse (37) und für die Heizposition aus diesem herausfahrbar ist.
2. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Heizschwertgehäuse (37) wärmeisoliert ist bzw. sind.
3. Schweißeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Heizschwertgehäuse (37) innenseitig wärmereflektierend ausgebildet ist bzw. sind.
4. Schweißeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Heizschwerthäuse
jeweils ortsfeste Wandungen und einen Schlitz als Öffnung für das Ein- und Ausfahren des jeweiligen Hiezschwertes hat bzw. haben.
5. Schweißeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließeinrichtung zum Verschließen der Öffnung des Heizschwertgehäuses (37) in der Warteposition des Heizschwertes (31) vorgesehen ist.
6. Schweißeinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung wenigstens einen sich in Richtung des Heizschwertes (31) erstreckenden Gehäuseabschnitt (39, 40) aufweist, der bzw. die um eine sich in Richtung des Heizschwertes (31) erstreckende Schwenkachse (42, 43) zwischen einer die Öffnung freigebenden Öffnungsstellung und einer die Öffnung abschließenden Schließstellung verschwenkbar ist bzw. sind.
7. Schweißeinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung (2) sich in Richtung des Heizschwertes (31) erstreckende, gegenüberliegende Gehäuseabschnitte (39, 40) aufweist, die jeweils um eine sich in Richtung des Heizschwertes (31) erstreckende Schwenkachse (42, 43) zwischen eine die Öffnung freigebenden Öffnungsstellung und eine die Öffnung abschließenden Schließstellung zueinander und voneinander verschwenkbar sind.
8. Schweißeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Gehäuseabschnitt(e) (39, 40) derart gelagert ist bzw. sind, daß er bzw, sie in unbeaufschlagtem Zustand selbsttätig in die öffnungs- oder die Schließstellung verschwenken.
9. Schweißeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine übertragungseinrichtung zur Übertragung der Bewegung des jeweiligen Heizschwertes (31) an dem bzw. die Gehäuseabschnitt(e) (39, 40) vorgesehen ist.
10. Schweißeinrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungseinrichtung aus korrespondierenden Anschlagflächen (33, 34) am Heizschwert (31) und an dem bzw. den Gehäuseabschnitt(en) (39, 40) besteht, die einen Wechsel der Stellung des bzw. der Gehäuseabschnitt(e) (39, 40) bewirken, wenn das jeweilige Heizschwert (31) in die Wartestellung hinein- oder aus dieser herausfährt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0580964A1 (de) * 1992-05-01 1994-02-02 Wegener GmbH Verfahren zum stirnseitigen Verschweissen von Kunststoffwerkstücken sowie Schweissvorrichtung hierfür
DE202013005290U1 (de) 2013-06-12 2014-09-15 Wegener International Gmbh Maschine zur thermischen Bearbeitung von Kunststoffwerkstücken
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