EP2906408A1 - Vorrichtung zum dauerhaften verbinden zweier kunststoffschaumelemente - Google Patents

Vorrichtung zum dauerhaften verbinden zweier kunststoffschaumelemente

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EP2906408A1
EP2906408A1 EP13779783.3A EP13779783A EP2906408A1 EP 2906408 A1 EP2906408 A1 EP 2906408A1 EP 13779783 A EP13779783 A EP 13779783A EP 2906408 A1 EP2906408 A1 EP 2906408A1
Authority
EP
European Patent Office
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plastic foam
elements
heating
receiving
heating element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13779783.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Isele
Uwe KRATZER
Helmut GALL
Reinhold Konnerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IWI GmbH
Original Assignee
IWI GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2906408A1 publication Critical patent/EP2906408A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
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    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91421—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the joining tools
    • B29C66/91423—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the joining tools using joining tools having different temperature zones or using several joining tools with different temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a device for permanently connecting two plastic foam elements according to independent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for permanently connecting two plastic elements according to independent claim 10.
  • plastic foam elements with particularly thick thicknesses were used in the insulation of buildings.
  • plastic foam boards are known, which are formed from insulating materials such as rigid polyurethane foam, expanded polystyrene foam (EPS) or extruded polystyrene rigid foam (XPS).
  • the isolation properties of XPS are very much dependent on the cell structure of the foam. Specifically, it is known that thick XPS plates have significantly lower thermal insulation properties than thinner XPS plates. This is due in particular to the fact that, as the plate thickness increases, deterioration of the cell structure and thus a reduction in the insulating properties of the XPS plate occur.
  • the welding of the plastic foam panels by means of the above-mentioned heating blade has the disadvantage that the surfaces of the two plastic foam sheets to be welded together are changed or compressed by thermal and at the same time mechanical stress in their cell structure. However, this reduces the diffusion properties of the boundary layer, creating a barrier against water vapor diffusion. In addition, by the aforementioned method, excessive emission of styrene and pentane can occur, which are known to be very harmful to health.
  • the present invention has for its object to provide an apparatus and a method for connecting two plastic foam elements, which overcomes the disadvantages mentioned.
  • the invention provides a device or a method can be specified by which a compound of plastic foam elements can be achieved in a simple manner, which has a high vapor permeability and reduces the emission of toxins such as styrene to a minimum.
  • the above object is achieved by a device according to the independent claim 1 and by a method according to independent claim 10.
  • an apparatus for permanently connecting two plastic foam elements which has a first receiving device for receiving a first plastic foam element and a second receiving device for receiving a second plastic foam element.
  • the device according to the invention has at least one heating element which is designed to heat at least the surfaces of the first and second plastic foam elements to be joined.
  • the first receiving device can be arranged relative to the second receiving device in such a way that a gap region is formed between the surfaces of the plastic foam elements to be joined. This gap region has a width which is designed to receive the heating element without contact between the surfaces of the plastic foam elements to be joined.
  • the inventive device for permanently connecting two plastic foam elements has a number of advantages. Thus, it is ensured by the non-contact arranged in the gap region heating element that the surfaces to be joined of the plastic foam elements are heated, without to touch the surfaces. This in turn effectively prevents a change in the cell structure occurs due to mechanical stress. Also, by heating the surfaces exclusively by heat radiation, it is ensured that a sufficiently thin weld seam is formed between the two plastic foam elements, which impairs the vapor permeability of the doubled plastic foam plate only to a small extent. Also, a very low maintenance is required by the device according to the invention, since the heating element is not in contact with the surfaces of the plastic foam elements and thus can not form residues on the surface of the heating element, which affect the functioning of the device.
  • the first and / or the second receiving device having actuating elements which are adapted to press the two plastic elements after heating by the at least one heating element with their surfaces to be joined against each other. Accordingly, the first and second receiving devices can not only be used to form a gap region for heating the plastic foam elements; Rather, it is simultaneously possible to press the plastic foam elements with the aid of the receiving devices, after they have been heated by the heating element. Consequently, there is a reduced space requirement of the device according to the invention and an improved weld, since the plastic foam elements can be brought into contact with each other immediately after heating. It is particularly preferred if the two recording devices can be moved translationally in the vertical direction to each other.
  • the movement of the first and second receiving device can be effected for example by a pneumatic, hydraulic, electrical or magnetic actuator.
  • the first and second receiving devices are formed as flat plate elements and arranged plane-parallel to each other.
  • the first and second receiving devices flat bearing surfaces for the first and second plastic foam elements. Accordingly, it is ensured that the plastic foam elements are not bent during the heating / Anpressvorganges, d. H. are not exposed to any additional bending moment.
  • this has at least one heating station, which is arranged next to the receiving devices.
  • the heating station is in particular designed to heat the at least one heating element.
  • the heating element is designed as a passive heating element, d. H. it has no heating structures, such as heating wires. This has the advantage that the heating element is particularly robust and can be heated in the heating station very precisely to the desired temperature without already influencing the surfaces of the plastic foam elements. It is also ensured by the use of the heating station, that the at least one heating element from the beginning has very good reproducible temperature values.
  • the device according to the invention may further comprise a transport device.
  • the at least one heating element can, for example, be introduced in the horizontal direction into the gap region between the receiving devices.
  • the at least one heating element can be removed in the same way in the horizontal direction again from the gap area.
  • the transport device can be designed for this purpose as a horizontal rail arrangement with at least one carriage for receiving the at least one heating element. In this way, the at least one heating element can be moved particularly quickly and reliably between the heating station and the gap region.
  • the maintenance of the device according to the invention is greatly simplified by the design of the transport device as a horizontal rail arrangement.
  • the device according to the invention may in particular comprise two heating stations and two carriages on opposite sides of the receiving devices for receiving two heating elements.
  • two heating elements can be heated independently and moved between the heating station and the gap area.
  • the two heating elements can be introduced simultaneously into the gap region, whereby the heating of the plastic foam elements can be done faster and more effective, since two heating elements are used for heating the plastic foam elements simultaneously.
  • a first heating element is used for heating the plastic foam elements, while the second heating element is heated in its heating station.
  • the second heating element can be moved into the gap region, while the first heating element is now heated at the corresponding heating station. This ensures that a heating element with a sufficient temperature is available at all times.
  • the two receiving devices are connected to a vacuum source and designed to fix the first and second plastic foam elements during the connection process by means of negative pressure.
  • the receiving devices may be plane-parallel plates which have suction openings in order to fix the plastic foam elements by means of negative pressure during the connection process. Due to this special design of the receiving devices, the plastic foam elements, which in any case have a low weight, can be fixed to the receiving devices in a simple manner (without slipping) during the connection process.
  • the device according to the invention may further comprise an insertion device for automatically inserting the first and second plastic foam elements in the first and second receiving device.
  • the device also has a removal device for automatically removing the connected plastic foam elements. Accordingly, the bonding process of the two plastic foam elements can be perfect run automatically.
  • the removal device can be designed at the same time to automatically stack the permanently interconnected plastic foam elements to each other. It is particularly preferred if the loading and removal device are designed as vacuum conveyors.
  • the present invention further relates to a method for permanently connecting two plastic elements, comprising the following steps:
  • the method according to the invention also has the advantage that thick plastic foam elements can be produced which have a good vapor permeability, the emission of styrene being reduced to a minimum.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first embodiment of the device according to the invention for permanently connecting two plastic foam elements; a side view from the right of the shown in Figure 1 embodiment of the device according to the invention. a side view from the left on the illustrated in Figure 1 embodiment of the device according to the invention. a cross-sectional view through the side view shown in Figure 3 of the device according to the invention. a front view of the embodiment shown in Figure 1 of the device according to the invention. a cross-sectional view from the rear through the illustrated in Figure 1 embodiment of the device according to the invention. and a plan view of the illustrated in Fig. 1 embodiment of the device according to the invention.
  • identical or equivalent components are provided with the same reference numerals.
  • the representations according to Figures 1 to 7 is taken from an exemplary execution ⁇ form of the inventive apparatus for permanently joining two plastic foam elements.
  • the device 1 shown has a first receiving device IIa for receiving a first plastic foam element 12a (FIG. 2), which is arranged plane-parallel with respect to a second receiving device IIb for receiving a second plastic foam element 12b.
  • first and second receiving devices IIa, IIb are adjustably mounted on a frame structure 10 of the device 1 shown.
  • the device according to the invention has at least one heating element 13a, 13b, which is designed to heat at least the surfaces of the first and second plastic show melements 12a, 12b to be joined.
  • the device 1 has in particular two heating elements 13a, 13b, which are designed as plate elements. It is also shown that the first receiving device 11a is arranged according to the invention relative to the second receiving device 1b so that a gap region a is formed between the surfaces of the plastic foam elements 12a, 12b to be joined. This gap region a has a width which is designed to receive the at least one heating element 13a, 13b in a contact-free manner between the surfaces of the plastic foam elements 12a, 12b to be joined. In particular, the heating elements 13a, 13b can be moved into the gap region along a rail arrangement 16 for this purpose, as will be explained in more detail below.
  • the device 1 further comprises adjusting devices 19a, 19b, which are designed to adjust the first and second receiving devices 11a, 11b in their vertical position.
  • a first handwheel 191a is connected via a gear arrangement with threaded spindles 21a of the first receiving device 11a.
  • a second handwheel 191b is mounted, which is connected via a gear arrangement with threaded spindles 21b of the second receiving device I Ib.
  • the adjustment path position indicator 192a, 192b are preferably connected to the hand wheels 191a, 191b.
  • the width of the gap region a can be adjusted continuously.
  • the arrangement of the first and second receiving device I Ia, I Ib automatically, for example, by a Motoranord voltage.
  • the first plastic foam element 12a further away from the heating element 13a or 13b than is the case with the second plastic foam element 12b.
  • the first and / or the second receiving device 11a, 11b can have actuating elements 22 which are designed to hold the two plastic elements 12a, 12b after being heated by the at least one heating element 13a , 13b to press against each other with their surfaces to be joined.
  • the actuating elements 22 may be, for example, pneumatic cylinders which serve to press the plastic elements 12a, 12b against one another under high pressures.
  • the actuators based on other principles of action, d. H. These may, for example, also be designed hydraulically, electrically or magnetically.
  • the first and second receiving devices I Ia, I Ib are preferably formed as a flat plate elements and arranged plane-parallel to each other, as for example, from the figures 1 to 4 can be seen.
  • the first and second receiving devices I Ia, I Ib form planar bearing surfaces for the first and second plastic foam elements 12a, 12b. Accordingly, it is ensured that the Ku nststoffschaum sculpture 12a, 12b are not bent during the heating / Anpressvorganges, d. H. are not exposed to any additional bending moment.
  • At least one heating element 13a, 13b at least one, in particular two heating stations 14, 15 is provided in the illustrated embodiment of the device 1.
  • the two heating stations 14, 15 are arranged next to the receiving devices I Ia, I Ib. It is particularly advantageous to form the heating stations 14, 15 each with an upper heating area 14a, 15a and a lower heating area 14b, 15b.
  • the upper heating region 14a or 15a is formed such that it is arranged in parallel above the heating element 13a or 13b, wherein the lower heating region 14b or 15b is arranged parallel below the heating element 13a or 13b.
  • test structures 20 have an L-structure, as can be seen from FIG.
  • the upper and lower heating regions 14a, 14b, 15a, 15b of the heating stations 14, 15 may each have one or more heating devices 141a, 141b, 151a, 151b, as shown in FIG. 4 is indicated.
  • the heating devices 141a, 141b, 151a, 151 are designed, for example, as ceramic heating radiators.
  • the heating devices 141a, 141b, 151a, 151b are arranged in such a way that the most homogeneous possible heat input into the surface of the respective
  • Heating element 13a, 13b can be achieved. Accordingly, it is particularly advantageous to provide a plurality of heating devices 141a, 141b, 151a, 151b per heating region 14a, 14b, 15a, 15b. In other words, the heating areas 14a, 14b, 15a, 15b are divided into a plurality of heating zones, each having a heater 141a, 141b, 151a, 151b. Thus, the heat input into the heating elements 13a, 13b can be controlled very accurately. In particular, it is also conceivable to set different temperature zones on the plate surface of the heating elements 13a, 13b, whereby different welding patterns are made possible.
  • reflector elements 142a, 142b, 152a, 152b can be provided.
  • the reflector elements 142a, 142b, 152a, 152b have, as shown in FIG. 4, for example, has a concave cross section to focus the heat radiation of the heaters 141a, 141b, 151a, 151b on the respective heating element 13a, 13b.
  • the heating elements 13a, 13b of the device 1 according to the invention can be particularly effectively, i. H. with high efficiency, to be heated.
  • the device 1 may comprise a transport device which is designed to move the at least one heating element 13a, 13b between the respective heating station 14 or 15 and the gap region a.
  • this transport device is designed as a horizontal rail arrangement 16 with at least one carriage 17a, 17b for receiving the at least one heating element 13a or 13b.
  • FIGS. 5 and 6 A possible embodiment of the horizontal rail arrangement with the at least one carriage 17a, 17b is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the illustrated at least one carriage 17a has two L-shaped carrier elements 173a, which are designed to carry the at least one heating element 13a, 13b on one leg each of the L-shaped carrier elements 173a.
  • the other leg of the L-shaped support elements 173a is attached to a respective base element 172a of the carriage 17a, the two base elements 172a in turn each having rollers 171a, which in the first and second rail 16a, 16b of the rail assembly 16 are feasible.
  • the device 1 according to the invention preferably has two heating stations 14, 15 and two carriages 17a, 17b on opposite sides of the receiving devices 11a, 11b in order to be able to receive both heating elements 13a, 13b.
  • the device 1 for driving the two carriages 17a and 17b at least one drive means 18, which is connected via a gear arrangement with the carriage 17a, 17b.
  • the drive means 18 may be a drive motor, for example an electric motor.
  • the drive means 18 is connected in the illustrated case via a gear arrangement of two drive chains 182 and a plurality of gears 181, 183 with the carriage 17a, 17b of the transport device.
  • the device advantageously has only one drive means 18, which is connected via a synchronization element 184, in particular a shaft, to the gear arrangements of the first and second rails 16a, 16b , Specifically, at least two gears 183 are arranged on the synchronization element 184, which are in operative connection with the drive chain 182 of the respective gear arrangement of the first and second rail 16a, 16b.
  • the at least one drive means 18 rotates the trained as a shaft Synchronization element 184 about its longitudinal axis and thereby sets the two drive chains 182 in motion.
  • the base parts 172a, 172b of the carriages 17a, 17b connected to the drive chains 182 ensure that the movement of the drive chains 182 are transmitted to the carriages 17a, 17b. This results in a simple manner a frictionless movement of the two carriages 17a, 17b along the rail assembly 16th
  • the respective base parts 172a, 172b must be connected at different points to the respective drive chain 182 for this purpose. Specifically, in this configuration, it is required that a first base part 172a of the first carriage 17a is connected to a lower portion of the drive chain 182 while the other base part 172b of the second carriage 17b is connected to an upper portion of the drive chain 182. In this way, it is ensured that in a clockwise rotation of the drive chain 183, both carriages 17a, 17b are moved synchronously into the gap area a. Similarly, a rotation of the drive chain 182, counterclockwise for moving the carriage 17a, 17b would lead out of the gap area a.
  • the heating elements 13a, 13b In order to prevent the heating elements 13a, 13b from slipping off their respective carriages 17a, 17b, the heating elements 13a, 13b, as shown in FIG. 1, have bores on their side edges, via which they can be detachably connected to the carriage 17a, 17b (for example by means of screw elements). Due to the detachable connection of the heating elements 13a, 13b with their respective carriages 17a, 17b, a very simple maintenance of the heating elements 13a, 13b or carriages 17a, 17b is also possible.
  • the two receiving devices I Ia, I Ib connected to a vacuum source and are designed to fix the first and second plastic foam elements 12a, 12b during the bonding process by means of negative pressure ,
  • the two plastic foam elements 12a, 12b are sucked in after insertion of the respective receiving devices I Ia, I Ib, so that their surfaces to be joined are aligned in particular plane-parallel to each other and slipping is effectively prevented during the Verbinddungsreaes.
  • the suction effect after compressing the plastic foam elements 12a, 12b is switched off on at least one of the two receiving devices I Ia, I Ib so as not to unnecessarily burden the newly produced welded connection.
  • a control device may be provided for this purpose, which switches off the suction effect of the first receiving device 11a as soon as the two plastic foam elements 12a, 12b are pressed together.
  • the device 1 according to the invention has loading and unloading devices in front of and behind the first and second receiving devices 11a, 11b.
  • These Vorrichtu are in particular designed to insert the first and second plastic foam elements 12a, 12b in the first and second receiving devices or to remove the associated plastic foam element again.
  • the process for permanently connecting two plastic foam elements can be completely automated by the device according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente (12a, 12b), wobei die Vorrichtung (1) eine erste Aufnahmevorrichtung (11a) zum Aufnehmen eines ersten Kunststoffschaumelements (12a) sowie eine zweite Aufnahmevorrichtung (11b) zum Aufnehmen eines zweiten Kunststoffschaumelements (12b) aufweist. Insbesondere ist die erste Aufnahmevorrichtung (11a) derart gegenüber der zweiten Aufnahmevorrichtung (11b) angeordnet, dass ein Spaltbereich (a) zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) ausgebildet wird. Darüber hinaus ist mindestens ein Heizelement (13a, 13b) vorgesehen, welches ausgelegt ist, zumindest die zu verbindende Oberflächen des ersten und zweiten Kunststoffschaumelements zu erhitzen. Mit dem Ziel verbundene Kunststoffschaumelemente mit besseren Dämmeigenschaften bei guter Dampfdurchlässigkeit herzustellen, weist der Spaltbereich (a) eine Breite auf, welche ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement (13a, 13b) berührungsfrei zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) aufzunehmen. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum dauerhaften Verbinden von Kunststoffschaumelementen.

Description

„VORRICHTUNG ZUM DAUERHAFTEN VERBINDEN ZWEIER
KUNSTSTOFFSCHAUMELEMENTE"
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffelemente gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10.
Gerade in Zeiten immer neuer Energiesparverordnungen wird von Immobilienbesitzern eine immer bessere Wärmedämmung ihres Eigentums verlangt. Dies liegt nicht zuletzt darin begründet, dass eine begrenzte Verfügbarkeit von nicht erneu- erbaren Energieträgern besteht, welche dazu führt, dass alle Verbraucher sparsam mit den verbleibenden Energievorräten umgehen. Eine besonders effektive Variante Energie einzusparen, stellt dabei eine bessere Hausisolierung dar. Insbesondere könnten durch eine optimale Wärmedämmung die Heizkosten laut Deutscher Energie-Agentur (dena) um bis zu 70% gesenkt werden. Aus diesem Grund fanden in der Vergangenheit Kunststoffschaumelemente mit besonders starken Dicken Einsatz in der Isolierung von Gebäuden. Zu diesem Zweck sind vor allem Kunststoffschaumplatten bekannt, welche aus Dämmmitteln wie beispielsweise Polyurethan-Hartschaum, expandiertem Polystyrol-Hartschaum (EPS) oder extru- diertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) gebildet sind.
Insbesondere die Isolationseigenschaften des XPS hängen sehr stark von der Zellstruktur des Schaums ab. Im Einzelnen ist es bekannt, dass dicke XPS-Platten signifikant schlechtere Wärmedämmeigenschaften haben, als es bei dünneren XPS-Platten der Fall ist. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass sich bei größer werdender Plattendicke eine Verschlechterung der Zellstruktur und somit eine Reduzierung der Isoliereigenschaften der XPS-Platte einstellt.
Um die oben beschriebene Problemstellung zu umgehen und dicke Platten mit einer guten Zellstruktur, d . h. guten Wärmedämmeigenschaften herzustellen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, mehrere dünne Kunststoffschaumplatten miteinander zu verbinden. Dazu wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Kunst- stoffschaumplatten mit lösungsmittelfreien Klebern, z. B. auf Polyurethanbasis zu verkleben. Dies hat den Nachteil, dass im Verbindungsbereich der verklebten Kunststoffschaumplatten eine Sperrschicht gegen Wasserdampfdiffusion entsteht, welche selbstverständlich gerade in der Gebäudeisolierung unerwünscht ist. Darüber hinaus stellt der bekannte lösungsmittelfreie Kleber ein Fremdmaterial dar, welches zwischen die Kunststoffschaumplatten eingebracht worden ist und somit das Recyceln der Kunststoffschaumplatte sehr stark erschwert bzw. komplett verhindert.
Aufgrund oben genannter Nachteile ist man in der Zwischenzeit häufig dazu übergegangen, eine Verdoppelung der Kunststoffschaumplatten dadurch zu erreichen, dass die Kunststoffschaumplatten an ihren Berühru ngsflächen miteinander verschweißt werden. Dabei wird eine thermische Verbindung (Schweißnaht) zwischen den Kunststoffschaumplatten hergestellt. Ein derartiges Verfahren zum Verschweißen zweier Kunststoffschaumplatten wird beispielsweise in der DE 44 21 016 AI offenbart. Gemäß den darin angegebenen Lehren erfolgt das Verschweißen der Kunststoffschaumplatten unter Verwendung eines Heizschwertes. Mit Hilfe des Heizschwertes wird unter Berührung der Kunststoffschaumplatten deren Oberfläche angeschmolzen, d. h. die Kunststoffschaumplatten werden unter Zusammendrücken über das Heizschwert gezogen oder geschoben. Nach dem Anschmilzen der Oberflächen der Kunststoffschaumplatten werden diese aufeinander gepresst und gehen somit eine dauerhafte Schweißverbindung miteinander ein.
Das Verschweißen der Kunststoffschaumplatten mittels des zuvor genannten Heizschwertes hat den Nachteil, dass die miteinander zu verschweißenden Oberflächen der beiden Kunststoffschaumplatten durch thermische und gleichzeitig mechanische Belastung in ihrer Zellstruktur verändert bzw. verdichtet werden. Dies reduziert jedoch die Diffusionseigenschaften der Grenzschicht, wodurch eine Sperrschicht gegen Wasserdampfdiffusion entsteht. Darüber hinaus kann es durch das zuvor genannte Verfahren zu einer übermäßigen Emission von Styrol und Penthan kommen, welche als sehr stark gesundheitsschädlich bekannt sind .
Daraus ergibt sich eine Gefährdung für das Bedienpersonal der Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffschaumelementen.
Auf Gru ndlage der oben genannten Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll durch die Erfindung eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren angegeben werden, durch welches auf einfache Weise eine Verbindung von Kunststoffschaumelementen erzielt werden kann, die eine hohe Dampfdurchlässigkeit aufweist und die Emission von Giftstoffen wie Styrol auf ein Minimum reduziert.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 gelöst.
Demnach wird eine Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente vorgeschlagen, welche eine erste Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines ersten Kunststoffschaumelements sowie eine zweite Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines zweiten Kunststoffschaumelements aufweist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens ein Heizelement auf, welches ausgelegt ist, zumindest die zu verbindende Oberflächen des ersten und zweiten Kunststoffschaumelements zu erhitzen. Dabei ist die erste Aufnahmevorrichtung derart gegenüber der zweiten Aufnahmevorrichtung anord- bar, dass ein Spaltbereich zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunst- stoffschaumelemente ausgebildet wird . Dieser Spaltbereich weist eine Breite auf, welche ausgelegt ist, das Heizelement berührungsfrei zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente aufzunehmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoff- schaumelemente weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. So wird durch das berührungsfrei im Spaltbereich angeordnete Heizelement gewährleistet, dass die zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente erhitzt werden, ohne die Oberflächen zu berühren. Dadurch wird wiederum wirkungsvoll verhindert, dass eine Veränderung der Zellstruktur durch mechanische Belastungen eintritt. Auch wird durch das Erhitzen der Oberflächen ausschließlich durch Wärmestrahlung gewährleitstet, dass eine ausreichend dünne Schweißnaht zwischen den beiden Kunststoffschaumelementen gebildet wird, welche die Dampfdurchlässigkeit der verdoppelten Kunststoffschaumplatte nur in geringem Maße beeinträchtigt. Auch ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein sehr geringer Wartungsaufwand nötig, da das Heizelement nicht im Kontakt mit den Oberflächen der Kunststoffschaumelemente steht und sich somit keine Rückstände auf der Oberfläche des Heizelements bilden können, welche die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung beeinflussen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
So ist es in einer ersten Realisierung vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Aufnahmevorrichtung Betätigungselemente aufweisen, welche ausgelegt sind, die beiden Kunststoffelemente nach dem Erhitzen durch das mindestens eine Heizelement mit ihren zu verbindenden Oberflächen gegeneinander zu pressen. Dementsprechend können die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtu ngen nicht nur dazu verwendet werden, einen Spaltbereich zum Erhitzen der Kunststoffschaumelemente auszubilden; vielmehr ist es gleichzeitig möglich, die Kunststoffschaumelemente mit Hilfe der Aufnahmevorrichtungen zu verpressen, nach- dem diese durch das Heizelement erhitzt wurden. Demzufolge ergeben sich ein verringerter Platzbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eine verbesserte Schweißnaht, da die Kunststoffschaumelemente unmittelbar nach dem Erhitzen miteinander in Verbindung gebracht werden können. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die beiden Aufnahmevorrichtungen translatorisch in vertikaler Richtung aufeinanderzu bewegt werden können. Die Bewegung der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise durch eine pneumatische, hydraulische, elektrische oder magnetische Betätigungsvorrichtung erfolgen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen als ebene Plattenelemente ausgebildet und planparallel zueinander angeordnet. In dieser Ausgestaltungsvariante bilden die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen ebene Auflageflächen für die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente. Dementsprechend wird gewährleistet, dass die Kunststoffschaumelemente während des Heiz-/Anpressvorganges nicht verbogen werden, d . h. keinem zusätzlichen Biegemoment ausgesetzt sind. Einem sogenannten „Schüsseln" der verbunden Kunststoffschaumelemente kann somit wirkungsvoll entgegengewirkt werden. Ferner ist es in diesem Zusammenhang vorstellbar, selbst Kunststoffschaumelemente sehr hoher Dicken und Dichten zu verschweißen, da ein Verbiegen der Kunststoffschaumelemente im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Rollenführungen nicht nötig ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Vorrichtung weist diese mindestens eine Heizstation auf, welche neben den Aufnahmevorrichtungen angeordnet ist. Die Heizstation ist dabei insbesondere dazu ausgelegt, das mindestens eine Heizelement zu erhitzen. Mit anderen Worten, das Heizelement ist als passives Heizelement ausgebildet, d . h. es weist keine Heizstrukturen, wie beispielsweise Heizdrähte auf. Dies hat den Vorteil, dass das Heizelement besonders robust ist und in der Heizstation sehr genau auf die gewünschte Temperatu r erwärmt werden kann, ohne dabei bereits die Oberflächen der Kunststoffschaumelemente zu beeinflussen. Auch wird durch die Verwendung der Heizstation gewährleistet, dass das mindestens eine Heizelement von Anfang an sehr gut reproduzierbare Temperaturwerte aufweist.
Um das mindestens eine Heizelement zwischen der Heizstation und dem Spaltbereich verfahren zu können, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Transporteinrichtung aufweisen. Durch die Transporteinrichtu ng kann das mindestens eine Heizelement bspw. in horizontaler Richtung in den Spaltbereich zwischen den Aufnahmevorrichtungen eingeführt werden. Selbstverständlich lässt sich das mindestens eine Heizelement auf gleiche Weise in horizontaler Richtung wieder aus dem Spaltbereich herausnehmen. Die Transporteinrichtung kann zu diesem Zweck als horizontale Schienenanordnung mit mindestens einem Schlitten zur Aufnahme des mindestens einen Heizelements ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das mindestens eine Heizelement besonders schnell und zuverlässig zwischen der Heizstation und dem Spaltbereich verfahren werden. Darüber hinaus wird durch die Ausbildung der Transporteinrichtung als horizontale Schienenano- rdnung die Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark vereinfacht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zwei Heizstationen und zwei Schlitten an gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme von zwei Heizelementen aufweisen. Mit anderen Worten, auf diese Weise können zwei Heizelemente unabhängig voneinander erhitzt und zwischen der Heizstation und dem Spaltbereich verfahren werden. Dadurch können die beiden Heizelemente gleichzeitig in den Spaltbereich eingeführt werden, wodurch die Erhitzung der Kunststoffschaumelemente schneller und effektiver erfolgen kann, da gleichzeitig zwei Heizelemente zum Erhitzen der Kunststoffschaumelemente genutzt werden.
Alternativ ist es bspw. auch vorstellbar, dass ein erstes Heizelement zum Erhitzen der Kunststoffschaumelemente verwendet wird, während das zweite Heizelement in seiner Heizstation erhitzt wird . Sobald das erste Heizelement aus dem Spaltbereich herausgefahren wurde und neue Kunststoffschaumelemente in die Aufnah- mevorrichtungen eingelegt wurden, kann das zweite Heizelement in den Spaltbereich verfahren werden, während nun das erste Heizelement an der entsprechenden Heizstation erhitzt wird . Somit wird gewährleistet, dass zu jedem Zeitpunkt ein Heizelement mit einer ausreichenden Temperatur zur Verfügung steht. Gemäß einer weiteren Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente sind die beiden Aufnahmevorrichtungen mit einer Unterdruckquelle verbunden und ausgelegt, die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente während dem Verbindungsprozess mittels Unterdruck zu fixieren. Dementsprechend kann es sich bei den Aufnahmevorrich- tungen um planparallele Platten handeln, welche Saugöffnungen aufweisen, um die Kunststoffschaumelemente während des Verbindungsprozesses mittels Unterdruck zu fixieren. Durch diese spezielle Ausbildung der Aufnahmevorrichtu ngen können die Kunststoffschaumelemente, welche ohnehin ein geringes Gewicht aufweisen, auf einfache Weise (ohne Verrutschen) während des Verbindungspro- zesses an den Aufnahmevorrichtungen fixiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Einlegevorrichtung zum automatischen Einlegen der ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente in die erste und zweite Aufnahmevorrichtung aufweisen. Analog dazu ist es vorstellbar, dass die Vorrichtung auch eine Entnahmevorrichtung zum automatischen Entnehmen der verbundenen Kunststoffschaumelemente aufweist. Dementsprechend kann der Verbindungsprozess der beiden Kunststoffschaumelemente vollkommen automatisch ablaufen. Die Entnahmevorrichtung kann gleichzeitig ausgelegt sein, die dauerhaft miteinander verbundenen Kunststoffschaumelemente automatisch aufeinander zu stapeln. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Einlege- bzw. Entnahmevorrichtung als Vakuumfördervorrichtungen ausgebildet sind .
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffelemente, welches die folgenden Schritte aufweist:
- Einbringen eines ersten Kunststoffschaumelements in eine erste Auf- nahmevorrichtung;
- Einbringen eines zweiten Kunststoffschaumelements in eine zweite Aufnahmevorrichtu ng;
- Anordnen der ersten u nd zweiten Aufnahmevorrichtungen derart, dass ein Spaltbereich bestimmter Breite zwischen zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente ausgebildet wird;
- Einbringen mindestens eines Heizelements in den Spaltbereich derart, dass das Heizelement berührungsfrei Wärme auf die zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente überträgt;
- Entnehmen des mindestens einen Heizelements aus dem Spaltbe- reich; und
- Zusammenpressen des ersten und zweiten Kunststoffschaumelements entlang ihrer zu verbindenden Oberflächen.
Wie bereits in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt, hat auch das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass dicke Kunststoffschaumelemente hergestellt werden können, welche eine gute Dampfdurchlässigkeit aufweisen, wobei die Emission von Styrol auf ein Minimum reduziert wird .
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform näher erläutert. Dabei zeigen: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente; eine Seitenansicht von rechts auf die in Fig. 1 dargeteilte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; eine Seitenansicht von links auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; eine Querschnitt-Ansicht durch die in Fig. 3 gezeigte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; eine Frontansicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; eine Querschnitt-Ansicht von hinten durch die in Fig. 1 dargestellt Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Den Darstellungen gemäß den Figuren 1 bis 7 ist eine beispielhafte Ausführungs¬ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente zu entnehmen. Die dargestellte Vorrichtung 1 weist eine erste Aufnahmevorrichtung IIa zum Aufnehmen eines ersten Kunststoffschaumelements 12a (Fig. 2) auf, welche planparallel gegenüber einer zweiten Aufnahmevorrichtung IIb zum Aufnehmen eines zweiten Kunststoffschaumelements 12b angeordnet ist. Wie es anschließend näher erläutert wird, sind diese ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen IIa, IIb verstellbar an einer Rahmenstruktur 10 der dargestellten Vorrichtung 1 angebracht. Wie es insbesondere Fig . 2 entnommen werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens ein Heizelement 13a, 13b auf, welches ausgelegt ist zumindest die zu verbindenden Oberflächen des ersten und zweiten Kunststoffschau melements 12a, 12b zu erhitzen. In der hier dargestellten Ausführungsvari- ante weist die Vorrichtung 1 insbesondere zwei Heizelemente 13a, 13b auf, welche als Plattenelemente ausgeführt sind . Auch ist gezeigt, dass die erste Aufnahmevorrichtung I Ia erfindungsgemäß derart gegenüber der zweiten Aufnahmevorrichtung I Ib angeordnet ist, dass ein Spaltbereich a zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente 12a, 12b ausgebildet wird . Dieser Spaltbereich a weist eine Breite auf, welche ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement 13a, 13b berühru ngsfrei zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente 12a, 12b aufzunehmen. Insbesondere können die Heizelemente 13a, 13b zu diesem Zweck entlang einer Schienenanordnung 16 in den Spaltbereich hineinverfahren werden, wie dies anschließend näher erläutert wird.
Zum Ausbilden des zuvor genannten Spaltbereichs a mit der vorbestimmten Breite weist die Vorrichtung 1 ferner Versteileinrichtungen 19a, 19b auf, welche ausgelegt sind, die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib in ihrer verti- kalen Position zu verstellen. Zu diesem Zweck ist ein erstes Handrad 191a über eine Getriebeanordnung mit Gewindespindeln 21a der ersten Aufnahmevorrichtung I Ia verbunden. Analog dazu ist bei einer zweiten Versteileinrichtung 19b ein zweites Handrad 191b angebracht, welches über eine Getriebeanordnung mit Gewindespindeln 21b der zweiten Aufnahmevorrichtung I Ib verbunden ist. Somit kann durch eine Betätigung der Handräder 191a bzw. 191b die vertikale Position der ersten bzw. zweiten Aufnahmevorrichtung auf einfache Weise verändert werden. Zur Kontrolle des Verstellweges sind vorzugsweise Stellungsanzeiger 192a, 192b mit den Handrädern 191a, 191b verbunden. Somit kann die Breite des Spaltbereiches a stufenlos eingestellt werden.
Selbstverständlich ist es alternativ auch denkbar, dass die Anordnung der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung I Ia, I Ib automatisch, beispielsweise durch eine Motoranord nung erfolgt. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass es durchaus denkbar ist, bspw. das erste Kunststoffschaumelement 12a weiter entfernt von dem Heizelement 13a bzw. 13b anzuordnen, als es bei dem zweiten Kunststoffschaumelement 12b der Fall ist. Wie dies insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, kann die erste und/oder die zweite Aufnahmevorrichtung I Ia, I Ib Betätigungselemente 22 aufweisen, welche ausgelegt sind, die beiden Kunststoffelemente 12a, 12b, nach dem Erwärmen durch das mindestens eine Heizelement 13a, 13b mit ihren zu verbindenden Oberflächen gegeneinander zu pressen. Bei den besagten Betätigungselementen 22 kann es sich beispielsweise um Pneumatikzylinder handeln, welche dazu dienen, die Kunststoffelemente 12a, 12b unter hohen Drücken aufeinander zu pressen. Selbstverständlich geschieht dieses Aufeinanderpressen der beiden Kunststoffelemente 12a, 12b durch die erste und/oder die zweite Aufnahmevorrichtung I Ia, I Ib erst dann, wenn sich die Heizelemente 13a, 13b nicht mehr im Spaltbereich a zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente 12a, 12b befinden. Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Betätigungselemente auf anderen Wirkprinzipien basieren, d . h. diese können beispielsweise auch hydraulisch, elektrisch oder magnetisch ausge- bildet sein.
Die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib sind vorzugsweise als ebene Plattenelemente ausgebildet und planparallel zueinander angeordnet, wie dies bspw. aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich ist. In dieser Ausgestaltungsvarian- te bilden die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib ebene Auflageflächen für die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente 12a, 12b. Dementsprechend wird gewährleistet, dass die Ku nststoffschaumelemente 12a, 12b während des Heiz-/Anpressvorganges nicht verbogen werden, d. h. keinem zusätzlichen Biegemoment ausgesetzt sind .
Um das vorzugsweise als Heizplatte ausgebildete mindestens eine Heizelement 13a, 13b zu erhitzen, ist bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 mindestens eine, insbesondere zwei Heizstationen 14, 15 vorgesehen. Die beiden Heizstationen 14, 15 sind neben den Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib angeord- net. Dabei ist es besonderes vorteilhaft, die Heizstationen 14, 15 jeweils mit einem oberen Heizbereich 14a, 15a und einem unteren Heizbereich 14b, 15b auszubilden. Im Einzelnen ist der obere Heizbereich 14a bzw. 15a derart ausgebildet, dass dieser parallel oberhalb des Heizelements 13a bzw. 13b angeordnet ist, wobei der untere Heizbereich 14b bzw. 15b parallel unterhalb des Heizele- ments 13a bzw. 13b angeordnet ist. Die oberen und unteren Teilbereiche 14a, 15a bzw. 14b, 15b der Heizstationen 14, 15 sind auf einfache Weise mit Haltestrukturen 20 am Rahmenelement 10 der Vorrichtung 1 befestigt. Diese Hai- testrukturen 20 weisen insbesondere eine L-Struktur auf, wie dies Fig. 1 zu entnehmen ist.
Die oberen und unteren Heizbereiche 14a, 14b, 15a, 15b der Heizstationen 14, 15 können jeweils ein oder mehrere Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151b aufweisen, wie dies in Fig . 4 angedeutet ist. Um auf einfache Weise Wärmeenergie auf die Heizelement 13a, 13b übertragen zu können, sind die Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151 beispielsweise als Heizstrahler aus Keramik ausgebildet. Die Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151b sind dabei derart angeordnet, dass ein möglichst homogener Wärmeeintrag in die Oberfläche des jeweiligen
Heizelements 13a, 13b erreicht werden kann. Es ist demgemäß besonders vorteilhaft mehrere Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151b pro Heizbereich 14a, 14b, 15a, 15b vorzusehen. Mit anderen Worten, die Heizbereiche 14a, 14b, 15a, 15b werden in eine Vielzahl von Heizzonen unterteilt, welche jeweils eine Heizein- richtung 141a, 141b, 151a, 151b aufweisen. Somit kann der Wärmeeintrag in die Heizelemente 13a, 13b sehr genau gesteuert werden. Es ist insbesondere auch denkbar, verschiedene Temperaturzonen auf der Plattenfläche der Heizelemente 13a, 13b einzustellen, wodurch verschieden Schweißmuster ermöglicht werden. Um die Heizleistung der in den zuvor genannten Heizzonen angeordneten Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151b noch effektiver nutzen zu können, können Reflektorelemente 142a, 142b, 152a, 152b vorgesehen sein. Die Reflektorelemente 142a, 142b, 152a, 152b weisen, wie aus der Fig . 4 erkennbar, bspw. einen konkaven Querschnitt auf, um die Wärmestrahlung der Heizeinrichtungen 141a, 141b, 151a, 151b auf das jeweilige Heizelement 13a, 13b zu fokussieren. Somit können die Heizelemente 13a, 13b der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 besonders effektiv, d . h. mit einem hohen Wirkungsgrad, erhitzt werden.
Wie bereits angedeutet, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nötig, das mindestens eine Heizelement 13a, 13b in den Spaltbereich hinein und aus dem Spaltbereich herauszuverfahren. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung 1 eine Transporteinrichtung aufweisen, welche ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement 13a, 13b zwischen der jeweiligen Heizstation 14 bzw. 15 und dem Spaltbereich a zu verfahren. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist diese Transporteinrichtung als horizontale Schienenanordnung 16 mit mindestens einem Schlitten 17a, 17b zur Aufnahme des mindestens einen Heizelements 13a bzw. 13b ausgebildet. Eine mögliche Ausgestaltung der horizontalen Schienenanordnung mit dem mindestens einen Schlitten 17a, 17b ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Wie zu erkennen ist, weist der dargestellte mindestens eine Schlitten 17a zwei L-förmige Trägerelemente 173a auf, welche ausgebildet sind, das mindestens eine Heizelement 13a, 13b auf je einem Schenkel der L-förmigen Trägerelemente 173a zu tragen. Der andere Schenkel der L-förmigen Trägerelemente 173a ist an einem jeweiligen Basiselement 172a des Schlittens 17a angebracht, wobei die beiden Basiselement 172a wiederum jeweils Rollen 171a aufweist, welche in der ersten bzw. zweiten Schiene 16a, 16b der Schienenanordnung 16 führbar sind. Wie bereits angedeutet, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 vorzugsweise zwei Heizstationen 14, 15 sowie zwei Schlitten 17a, 17b an gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib auf, um beide Heizelemente 13a, 13b aufnehmen zu können. Dabei ist es selbstverständlich besonderes vorteilhaft den zweiten Schlitten 17b identisch mit dem ersten Schlitten 17a auzubilden.
Wie es insbesondere den Figuren 3 und 4 entnommen werden kann, weist die Vorrichtung 1 zum Antreiben der beiden Schlitten 17a und 17b mindestens ein Antriebsmittel 18 auf, welches über eine Getriebeanordnung mit den Schlitten 17a, 17b verbunden ist. Im Einzelnen kann es sich bei dem Antriebsmittel 18 um einen Antriebsmotor, bspw. einen Elektromotor handeln. Das Antriebsmittel 18 ist im dargestellten Fall über eine Getriebeanordnung aus zwei Antriebsketten 182 und einer Vielzahl von Zahnrädern 181, 183 mit den Schlitten 17a, 17b der Transporteinrichtung verbunden. Im Bezug auf die in Fig. 6 gezeigte Darstellung, sei ferner erwähnt, dass die Vorrichtung in vorteilhafter Weise nur ein Antriebsmittel 18 aufweist, welches über ein Synchronisationselement 184, insbesondere eine Welle, mit den Getriebeanordnungen der ersten und zweiten Schiene 16a, 16b verbunden ist. Im Einzelnen sind auf dem Synchronisationselement 184 mindestens zwei Zahnräder 183 angeordnet, welche mit der Antriebskette 182 der jeweiligen Getriebeanordnung der ersten bzw. zweiten Schiene 16a, 16b in Wirkverbindung stehen. Im Betrieb des mindestens einen Antriebmittels 18 rotiert das als Welle ausgebildete Synchronisationselement 184 um seine Längsachse und setzt dadurch die beiden Antriebsketten 182 in Bewegung . Gleichzeitig sorgen die mit den Antriebsketten 182 verbundenen Basisteile 172a, 172b der Schlitten 17a, 17b dafür, dass die Bewegung der Antriebsketten 182 auf die Schlitten 17a, 17b übertragen werden. Somit ergibt sich auf einfache Weise eine reibungsfreie Bewegung der beiden Schlitten 17a, 17b entlang der Schienenanordnung 16.
Es ist jedoch zu beachten, dass die jeweiligen Basisteile 172a, 172b zu diesem Zweck, an unterschiedlichen Punkten mit der jeweiligen Antriebskette 182 ver- bunden sein müssen. Im Einzelnen ist es bei dieser Ausgestaltungsvariante erforderlich, dass ein erster Basisteil 172a des ersten Schlittens 17a mit einem unteren Teilbereich der Antriebskette 182 verbunden ist, während der andere Basisteil 172b des zweiten Schlittens 17b mit einem oberen Teilbereich der Antriebskette 182 verbunden ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass bei einer Rotation, der Antriebskette 183 im Uhrzeigersinn beide Schlitten 17a, 17b synchron in den Spaltbereich a hineingefahren werden. Analog dazu würde eine Rotation der Antriebskette 182, gegen den Uhrzeigersinn zum Verfahren der Schlitten 17a, 17b aus dem Spaltbereich a herausführen. Durch die spezielle Getriebeanordnung ist es dementsprechend auf einfach Weise möglich, die beiden Schlitten 17a, 17b mit nur einem Antriebsmittel 18 vollkommen synchron entlang der Schienenanordnung 16 zu verfahren. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, die beiden Schlitten 17a, 17b jeweils mit separaten Antriebsmitteln zu verbinden, so dass die Schlitten 17a, 17b bspw. alternierend in den Spaltbereich a eingebracht werden können.
Um ein Herunterrutschen der Heizelemente 13a, 13b von ihren jeweiligen Schlitten 17a, 17b zu verhindern, können die Heizelemente 13a, 13b, wie in Fig . 1 dargestellt, Bohrungen an ihren Seitenkanten aufweisen, über die sie mit dem Schlitten 17a, 17b lösbar (z. B. durch Schraubelemente) verbunden werden kön- nen. Durch die lösbare Verbindung der Heizelemente 13a, 13b mit ihren jeweiligen Schlitten 17a, 17b ist darüber hinaus eine sehr einfache Wartung der Heizelemente 13a, 13b bzw. Schlitten 17a, 17b möglich. Mit Hilfe der Schienenanordnung 16 mit den beiden Schlitten 17a, 17b ist es auf einfache und schnelle Weise möglich, die Heizelemente 13a, 13b in den Spaltbereich a zwischen den zu ver- bindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente 12a, 12b einzubringen und diese wieder aus besagtem Spaltbereich a zu entfernen. Zwar ist dies nicht ohne Weiteres aus den Zeichnungen zu erkennen, jedoch ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib mit einer Unterdruckquelle verbunden und ausgelegt sind, die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente 12a, 12b während des Verbindungsprozesses mittels Unterdruck zu fixieren. Mit anderen Worten, die beiden Kunststoffschaumelemente 12a, 12b werden nach dem Einlegen von den jeweiligen Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib angesaugt, so dass ihre zu verbindenden Oberflächen insbesondere planparallel zueinander ausgerichtet sind und ein Wegrutschen während des Verbinddungsprozesses wirkungsvoll verhindert wird .
Selbstverständlich ist es bei dieser Ausführungsvariante nötig, dass die Ansaugwirkung nach dem Zusammenpressen der Kunststoffschaumelemente 12a, 12b an zumindest einer der beiden Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib abgeschaltet wird, um die neu hergestellte Schweißverbindung nicht unnötig zu belasten. Im Einzel- nen kann dazu eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, welche die Saugwirkung der ersten Aufnahmevorrichtung I Ia abschaltet, sobald die beiden Kunststoffschaumelemente 12a, 12b miteinander verpresst sind.
Schließlich ist es auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 Einle- ge- und Entnahmevorrichtungen vor bzw. hinter den ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen I Ia, I Ib aufweist. Diese Vorrichtu ngen sind insbesondere dazu ausgebildet, die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente 12a, 12b in die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen einzulegen bzw. das verbundene Kunststoffschaumelement wieder zu entnehmen. Somit kann durch die erfin- dungsgemäße Vorrichtung das Verfahren zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente vollkommen automatisiert ablaufen.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
10 Rahmengeteil
I Ia erste Aufnahmevorrichtung
I Ib zweite Aufnahmevorrichtung
12a, 12b Kunststoffschaumelement
13a, 13b Heizelement
14, 15 Heizstation
14a, 15a oberer Heizbereich
14b, 15b unterer Heizbereich
16 Schienenanordnung
16a erste Schiene
16b zweite Schiene
17a, 17b Schlitten
18 Antriebsmittel
19a, 19b Versteileinrichtung
20 Haltestruktur
21a, 21b Gewindespindel
22 Betätigungselement
141a, 141b, 151a, 151b Heizeinrichtung
142a, 142b, 152a, 152b Reflektorelement
171a, 171b Rollen
172a, 172b Basisteil
173a, 173b L-förmiges Trägerelement
181 Zahnrad
182 Antriebskette
183 Zahnrad
184 Synchronisationselement
191a, 191b Handrad
192a, 192b Stellanzeige

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente, wobei die Vorrichtung (1) folgendes aufweist:
- eine erste Aufnahmevorrichtung (I Ia) zum Aufnehmen eines ersten Kunststoffschaumelements (12a);
- eine zweite Aufnahmevorrichtung (I Ib) zum Aufnehmen eines zweiten Kunststoffschaumelements (12b);
- mindestens ein Heizelement (13a, 13b), welches ausgelegt ist, die zu verbindende Oberflächen des ersten und zweiten Kunststoffschaumelements zu erhitzen,
wobei die erste Aufnahmevorrichtung (I Ia) derart gegenüber der zweiten Aufnahmevorrichtung (I Ib) angeordnet ist, dass ein Spaltbereich (a) zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) ausgebildet wird, wobei der Spaltbereich (a) derart breit ist, dass das mindestens eine Heizelement (13a, 13b) berührungsfrei zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) aufnehmbar ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
wobei die erste und/oder zweite Aufnahmevorrichtung (I Ia, I Ib) Betätigungselemente (21a, 21b) aufweisen, welche ausgelegt sind, die beiden Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) nach dem Erhitzen durch das mindestens eine Heizelement (13a, 13b) mit ihren zu verbindenden Oberflächen gegeneinander zu pressen.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen (I Ia, I Ib) als ebene Plattenelemente ausgebildet und planparallel zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Heizstation (14, 15) aufweist, welche neben den Aufnahmevorrichtungen (I Ia, I Ib) angeordnet und ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement (13a, 13b) zu erhitzen.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4,
wobei die Vorrichtung (1) ferner eine Transporteinrichtung zum Verfahren des mindestens einen Heizelements (13a, 13b) zwischen der Heizstation (14, 15) und dem Spaltbereich (a) aufweist.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5,
wobei die Transporteinrichtung als horizontale Schienenanordnung (16) mit mindestens einem Schlitten (17a, 17b) zur Aufnahme des mindestens einen Heizelements (13a, 13b) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6,
wobei die Vorrichtung (1) zwei Heizstationen (14, 15) und zwei Schlitten (17a, 17b) an gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmevorrichtungen (I Ia, I Ib) zur Aufnahme von zwei Heizelementen (13a, 13b) aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die beiden Aufnahmevorrichtungen (I Ia, I Ib) mit einer Unterdruckquelle verbunden und ausgelegt sind, die ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) während des Verbindungsprozesses mittels Unterdruck zu fixieren.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) eine Einlegevorrichtung zum automatischen Einlegen der ersten und zweiten Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) in die erste und zweite Aufnahmevorrichtung (I Ib) aufweist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Vorrichtung (1) eine Entnahmevorrichtung zum automatischen Entnehmen der verbundenen Kunststoffschaumelemente (12a, 12b) aufweist.
11. Verfahren zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Einbringen eines ersten Kunststoffschaumelements in eine erste Aufnahmevorrichtung;
- Einbringen eines zweiten Kunststoffschaumelements in eine zweite Aufnahmevorrichtung;
- Anordnen der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtungen derart, dass ein Spaltbereich bestimmter Breite zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente ausgebildet wird;
- Einbringen mindestens eines Heizelements in den Spaltbereich derart, dass das Heizelement berührungsfrei Wärme auf die zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente überträgt;
- Entnehmen des mindestens einen Heizelements aus dem Spaltbereich; und
- Zusammenpressen des ersten und zweiten Kunststoffschaumelements entlang ihrer zu verbindenden Oberflächen.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
wobei das mindestens eine Heizelement vor dem Einbringen in den Spaltbereich an einer Heizstation erhitzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
wobei zwei Heizelemente in den Spaltbereich derart eingebracht werden, dass die beiden Heizelemente gleichzeitig berührungsfrei Wärme auf die zu verbindenden Oberflächen der Kunststoffschaumelemente übertragen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
wobei die verbundenen Heizelemente nach dem Zusammenpressen automatisch aus den Aufnahmevorrichtungen entnommen und abgestapelt werden.
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