DE102018202937A1

DE102018202937A1 - Vorrichtung zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, System und Verfahren

Info

Publication number: DE102018202937A1
Application number: DE102018202937.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Rosensträter
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-08-29
Also published as: WO2019166239A1

Abstract

Vorrichtung zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils,
- mit einer Halteeinrichtung (4) zum Halten des erwärmten Kunststoffbauteils (38) und
- mit einer Andrückvorrichtung (6) zum Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils (38) an ein weiteres Kunststoffbauteil (40),
- wobei die Andrückvorrichtung (6) eine Membran (8) aufweist,
- wobei die Membran (8) eine Kontaktfläche (10) hat, die zur Anlage an dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) eingerichtet ist,
- wobei die Membran (8) eine der Kontaktfläche (10) abgewandte Druckfläche (12) hat,
- wobei die Druckfläche (12) eine Druckkammer (14) zur Aufnahme eines Fluids begrenzt und
- wobei die Membran (8) infolge eines innerhalb der Druckkammer (14) einstellbaren Fluiddrucks auslenkbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, ein System zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen sowie eine Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen.
Während des elektrischen Fahrbetriebs von Hybrid-Fahrzeugen wird der Kunststoffkraftstoffbehälter, der flüssigen Kraftstoff bevorratet, verschlossen, um Kraftstoffemissionen zu vermeiden. Im verschlossenen Zustand kann der Innendruck des Kraftstoffbehälters temperaturbedingt Werte zwischen -150 mbar und +450 mbar annehmen.
Infolge der Druckbelastung kann die Kunststoffwandung des Kraftstoffbehälters um mehrere Zentimeter nach außen oder innen gewölbt werden. Diese Deformationen können zu einer Beschädigung der Wandung des Kraftstoffbehälters oder von in dem Kraftstoffbehälter aufgenommenen oder an den Kraftstoffbehälter angebundenen Funktionseinheiten führen. Weiter muss zusätzlicher Bauraum vorgehalten werden, damit eine deformierte Wandung weder unter die Bodenfreiheitslinie eines Kraftfahrzeugs reicht noch gegen die Karosserie gepresst wird.
Um die Deformationen einer Wandung eines Kunststoffkraftstoffbehälters infolge von temperaturbedingten Innendruckschwankungen zu reduzieren, kann die Kunststoffwandung lokal verstärkt werden. Hierzu können beispielsweise Verstärkungselemente aus faserverstärktem Kunststoff eingesetzt werden, die mit der Tankwandung verschweißt werden.
Beim Verschweißen von Anbauelementen mit einer solchen Kunststoffwandung eines Kunststoffkraftstoffbehälters besteht grundsätzlich die Herausforderung, die Applikation der Anbauelemente möglichst effizient in den Fertigungsprozess einzubinden. Weiter besteht die Herausforderung, dass eine vollflächige homogene Anlage zwischen zu verschweißenden Flächen erreicht werden sollte, um eine zuverlässige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Kunststoffbauteilen herzustellen.
Soweit beispielsweise flächige Verstärkungselemente mit einer Wandung eines Kunststoffkraftstoffbehälters verschweißt werden sollen, muss sich ein jeweiliges Verstärkungselement beim Verschweißen enganliegend an das Wandungselement anschmiegen, um eine zuverlässige vollflächige Verschweißung zu bewirken.
Wird das Wandungselement durch Extrusionsblasformen bereitgestellt, so kann das üblicherweise mehrschichtige Wandungselement Schwankungen in der Wandungsdicke aufweisen, und zudem die üblichen Ausnehmungen, Einsenkungen oder Vorsprünge haben, die zum Anbau von Funktionseinheiten oder zum Anschluss von Befestigungsmitteln vorgesehen sind. Beim Andrücken des flächigen Verstärkungselements an eine solche Geometrie, die Vorsprünge, Absätze oder Freiformflächen aufweist, sollte daher senkrecht zum Oberflächenverlauf des Wandungselements eine möglichst homogene Kraftaufbringung erreicht werden um Hohlräume und ein inhomogenes Verschweißen zu vermeiden. Dies ist mit konventionellen Haltevorrichtungen, wie sie beispielsweise an Mittenrahmen zum Einbringen von Zusatzbauteilen zwischen Formhälften eines Blasformwerkzeugs vorgesehen sind, nicht möglich.
Wenn vorliegend von einem Mittenrahmen gesprochen wird, so handelt es sich dabei insbesondere um einen verfahrbaren Rahmen, der zwischen Formhälften eines Formwerkzeugs bewegbar ist, um Funktionseinheiten zu applizieren und/oder Anbauteile zu positionieren.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, Vorrichtung zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, ein System und ein Verfahren anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen, und insbesondere ein zuverlässiges Verschweißen von Kunststoffbauteilen ermöglichen.
Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 10 und ein Verfahren nach Anspruch 11. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, mit einer Halteeinrichtung zum Halten des erwärmten Kunststoffbauteils und mit einer Andrückvorrichtung zum Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an ein weiteres Kunststoffbauteil, wobei die Andrückvorrichtung eine Membran aufweist, wobei die Membran eine Kontaktfläche hat, die zur Anlage an dem erwärmten Kunststoffbauteil eingerichtet ist, wobei die Membran eine der Kontaktfläche abgewandte Druckfläche hat, wobei die Druckfläche eine Druckkammer zur Aufnahme eines Fluids begrenzt und wobei die Membran infolge eines innerhalb der Druckkammer einstellbaren Fluiddrucks auslenkbar ist.
Mithilfe der Membran kann ein zuverlässiges Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an ein weiteres Kunststoffbauteil erfolgen, da die Membran zumindest abschnittsweise an die Form des erwärmten Kunststoffbauteils und/oder des weiteren Kunststoffbauteils anpassbar ist. Bei der Membran handelt es sich insbesondere um eine flexible Trennfläche zwischen dem Fluid und dem erwärmten Bauteil die infolge des Fluiddrucks auslenkbar und/oder reversibel verformbar ist. Insbesondere ermöglicht die Membran eine Kraftaufbringung im Wesentlichen senkrecht zu Absätzen oder Freiformflächen, um ein zuverlässiges, insbesondere vollflächiges Verschweißen einander zugewandter Schweißflächen zu erreichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Membran in einer Halteposition mit einem Teil der Kontaktfläche einen Abstand zu dem erwärmten Kunststoffbauteil aufweist. So kann eine Wärmeabfuhr aus den erwärmten Kunststoffbauteil reduziert werden. So kann die Membran durch Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der Druckkammer hinter eine Ebene angesaugt und ausgelenkt werden, die von Kontaktpunkten der Halteeinrichtung ausgespannt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist in der Halteposition 90% oder mehr der Kontaktfläche der Membran zu dem erwärmten Kunststoffbauteil beabstandet. Mit anderen Worten sind 90 % oder mehr der Kontaktfläche in der Halteposition hinter die von den Haltepunkten aufgespannte Ebene zurückversetzt, um eine Kontaktfläche zu dem erwärmten Kunststoffbauteil und ein damit einhergehendes Abkühlen vor dem Verschweißen gering zu halten.
Es kann vorgesehen sein, dass die Membran einen Kunststoff, wie Silikon oder dergleichen, aufweist oder dem Kunststoff besteht. Der Kunststoff kann eine hitzebeständige Beschichtung ausweisen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Membran einen metallischen Werkstoff aufweist oder aus einem metallischen Werkstoff besteht. Der metallische Werkstoff kann eine Antihaftbeschichtung aufweisen.
Die Kontaktfläche der Membran kann vor einem Schweißvorgang mit einem Schmierstoff oder einem Antihaftmittel besprüht und benetzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckkammer eine Fluideinlass und einen Fluidauslass hat, wobei der Fluideinlass mit einer Einrichtung zum Fördern eines Fluids in die Druckkammer gekoppelt ist. Bei der Einrichtung zum Fördern eines Fluids kann es sich um eine Hydraulikpumpe handeln, wie eine Drehkolbenpumpe oder dergleichen, die zum Aufbringen eines hydrostatischen Drucks von 1 bis 10 bar innerhalb der Druckkammer eingerichtet ist.
Bei dem Fluid kann es sich um Kühlmedium handeln, wie Wasser, Öl oder dergleichen, so dass unmittelbar nach dem Verschweißen ein Abkühlen der Schweißverbindung erreicht werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung hat die Halteeinrichtung mindestens ein Halteelement, das dazu eingerichtet ist, das erwärmte Kunststoffbauteil zu halten, wobei die Membran eine Ausnehmung aufweist, in der das Halteelement zumindest abschnittsweise angeordnet ist.
Bei dem Halteelement kann es sich um einen Vakuumsauger handeln. Der Vakuumsauger kann eine starre Saugfläche haben, die aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem Sinterwerkstoff aufweist oder aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem Sinterwerkstoff gebildet ist.
Die Saugfläche kann an einem porösen oder geschlitzten Saugeinsatz gebildet sein, der auf einer dem erwärmten Kunststoffbauteil abgewandten Seite mit einer Vakuumpumpe gekoppelt ist.
Die Saugfläche kann eine Planfläche sein.
Die Saugfläche kann dazu eingerichtet sein, das erwärmte Kunststoffbauteil an das weitere Kunststoffbauteil anzudrücken, um mechanisch einen Druck auf das erwärmte Kunststoffbauteil und das weitere Kunststoffbauteil auszuüben und so ein zuverlässiges Verschweißen im Bereich der Saugfläche durch mechanische Druckaufbringung zu erreichen.
Insbesondere kann die Saugfläche als dem erwärmten Kunststoffbauteil zugewandte Stirnseite der Halteeinrichtung zumindest abschnittsweise entsprechend der Kontur einer zugeordneten Blasform geformt sein.
Alternativ oder ergänzend kann wenigstens ein Halteelement ein Dorn oder eine Nadel sein, der bzw. die dazu eingerichtet ist, das erwärmte Kunststoffbauteil formschlüssig zu halten.
Alternativ oder ergänzend kann wenigstens ein Halteelement ein Greifer sein, der dazu eingerichtet ist, das erwärmte Kunststoffbauteil zu umgreifen und formschlüssig und/oder kraftschlüssig zu halten.
Bei dem erwärmten Kunststoffbauteil kann es sich um ein flächiges Verstärkungselement handeln, wie ein Organoblech, ein faserverstärktes Tape, ein Tapegelege oder dergleichen.
Bei dem erwärmten Kunststoffbauteil kann es sich um einen Bauteil handeln, das teilweise oder vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Bei dem erwärmten Kunststoffbauteil kann es sich um eine Funktionseinheit handeln, wie ein Heizelement, insbesondere ein Flächenheizelement, eine Struktur zum Dämpfen von Schwappgeräuschen oder dergleichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Halteeinrichtung und/oder die Andrückvorrichtung eine Hubeinrichtung haben, wie einen Hubkolben oder dergleichen. So kann das erwärmte Kunststoffbauteil aus einer ersten Position der Hubeinrichtung in eine zweite Position der Hubeinrichtung bewegbar sein, um das erwärmte Kunststoffbauteil dem weiteren Kunststoffbauteil anzunähern und/oder an das weitere Kunststoffbauteil anzudrücken.
Ein Hubkolben kann einen mit einer Hohlwelle fluidverbundenen Kanal aufweisen, um einen Unterdruck im Bereich einer stirnseitigen Saugfläche zum Ansaugen des erwärmten Kunststoffbauteils zu erzeugen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen, mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Kunststoffbauteils, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils, mit einer Extrusionsvorrichtung zum Bereitstellen eines weiteren Kunststoffbauteils, und mit einer Blasform zur Formgebung des weiteren Kunststoffbauteils, wobei die Vorrichtung zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils in Richtung einer Formhälfte der Blasform bewegbar ist, um das erwärmte Kunststoffbauteil gegen das weitere Kunststoffbauteil zu drücken.
Mithilfe der Membran kann ein zuverlässiges Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an das weitere Kunststoffbauteil erfolgen, da die Membran zumindest abschnittsweise an die Form des erwärmten Kunststoffbauteils und/oder des weiteren Kunststoffbauteils und/oder der Formhälfte anpassbar ist. Bei der Membran handelt es sich insbesondere um eine flexible Trennfläche zwischen dem Fluid und dem erwärmten Bauteil, die infolge des Fluiddrucks auslenkbar und/oder reversibel verformbar ist. Insbesondere ermöglicht die Membran eine Kraftaufbringung im Wesentlichen senkrecht zu Absätzen oder Freiformflächen, um ein zuverlässiges, insbesondere vollflächiges Verschweißen einander zugewandter Schweißflächen zu erreichen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen, mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Kunststoffbauteils; Erwärmen des Kunststoffbauteils, wobei insbesondere ein Verbindungsbereich des Kunststoffbauteils oder das gesamte Kunststoffbauteil erwärmt werden; Extrudieren eines weiteren Kunststoffbauteils; Verschweißen des erwärmten Kunststoffbauteils mit dem weiteren Kunststoffbauteil durch Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an das weitere Kunststoffbauteil unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; wobei das erwärmte Kunststoffbauteil während des Verschweißens mit einer dem weiteren Kunststoffbauteil abgewandten Seite zumindest abschnittsweise an der Membran anliegt; und das weitere Kunststoffbauteil während des Verschweißens mit einer dem erwärmten Kunststoffbauteil abgewandten Seite an einer Blasform anliegt.
Mithilfe der Membran kann ein zuverlässiges Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an das Wandungselement erfolgen, da die Membran zumindest abschnittsweise an die Form des erwärmten Kunststoffbauteils und/oder des weiteren Kunststoffbauteils und/oder der Formhälfte anpassbar ist. Bei der Membran handelt es sich insbesondere um eine flexible Trennfläche zwischen dem Fluid und dem erwärmten Bauteil, die infolge des Fluiddrucks auslenkbar und/oder reversibel verformbar ist. Insbesondere ermöglicht die Membran eine Kraftaufbringung im Wesentlichen senkrecht zu Absätzen oder Freiformflächen, um ein zuverlässiges, insbesondere vollflächiges Verschweißen einander zugewandter Schweißflächen zu erreichen.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass beim Verschweißen ein hydrostatischer Arbeitsdruck der Druckkammer auf die Membran wirkt; und die Membran das erwärmte Kunststoffteil zumindest abschnittsweise verformt, wobei das erwärmte Kunststoffteil und die Membran zumindest abschnittsweise an eine Kontur des Wandungselements und der Blasform angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beim Andrücken zunächst ein zu Randbereichen der Membran beabstandeter Mittenbereich der Membran mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird und anschließend eine Druckaufbringung in Richtung der Randbereiche der Membran erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Querschnitt;
2 ein erfindungsgemäßes System in einem Querschnitt;
3 das System aus 2 beim Verschweißen von Kunststoffbauteilen;
4 ein weiteres erfindungsgemäßes System beim Verschweißen von Kunststoffbauteilen in einem Querschnitt;
5 ein weiteres erfindungsgemäßes System beim Verschweißen von Kunststoffbauteilen in einem Querschnitt;
6 ein weiteres erfindungsgemäßes System beim Verschweißen von Kunststoffbauteilen in einem Querschnitt.
1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, wie einem in 2 oder 3 gezeigten Kunststoffbauteil 38.

Die Vorrichtung 2 gemäß 1 hat eine Halteeinrichtung 4 zum Halten des erwärmten Kunststoffbauteils.
Die Vorrichtung 2 hat eine Andrückvorrichtung 6 zum Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils an ein weiteres Kunststoffbauteil. Die Andrückvorrichtung 6 hat eine Membran 8. Die Membran 8 hat eine Kontaktfläche 10, die zur Anlage an dem erwärmten Kunststoffbauteil eingerichtet ist. Die Membran 8 hat eine der Kontaktfläche 10 abgewandte Druckfläche 12, wobei die Druckfläche 12 eine Druckkammer 14 zur Aufnahme eines Fluids begrenzt. Die Membran 8 ist infolge eines innerhalb der Druckkammer 14 einstellbaren Fluiddrucks auslenkbar. Die Membran 8 besteht vorliegend aus einem Kunststoff.
Die Druckkammer 14 hat einen Fluideinlass 16 und einen Fluidauslass 18. Der Fluideinlass 16 und der Fluidauslass 18 sind mit einer Einrichtung zum Fördern eines Fluids in die Druckkammer 14 koppelbar, wobei insbesondere ein geschlossener Fluidkreislauf gebildet sein kann. Bei dem Fluid, das in die Druckkammer 14 eingeleitet wird, handelt es sich vorliegend um ein Kühlmedium.
Die Halteeinrichtung 4 hat Halteelemente 20, 22, die dazu eingerichtet sind, das erwärmte Kunststoffbauteil zu halten. Die Membran 8 weist Ausnehmungen 24, 26 auf, in der die Halteelemente 20, 22 jeweils angeordnet sind, um mit einem zu haltenden Kunststoffbauteil in Anlage gebracht zu werden. Bei den Halteelementen 20, 22 handelt es sich vorliegend um Vakuumsauger 20, 22.
Jeder Vakuumsauger 20,22 weist einen Einsatz 28, 30 aus einem porösen Sinterwerkstoff auf, der rückseitig mit einer Durchgangsöffnung 32, 34 verbunden ist. Die Durchgangsöffnungen 32, 34 sind mit einer Vakuumpumpe koppelbar, um ein zu haltendes, erwärmtes Kunststoffbauteil im Bereich der Vakuumsauger 20, 22 anzusaugen.
2 zeigt ein System 36 zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen 38, 40. Das System 36 hat eine voranstehend mit Bezug zu 1 beschriebene Vorrichtung 2 zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils 38.
Das System 36 hat eine Heizvorrichtung 42 zum Erwärmen des Kunststoffbauteils 38. Das System 36 hat weiter eine Extrusionsvorrichtung 44 zum Bereitstellen des Kunststoffbauteils 40, das vorliegend ein mehrschichtiges Wandungselement für einen Kunststoffkraftstoffbehälter ist.
Bei der Heizeinrichtung 42 handelt es sich vorliegend um ein Flächenheizelement in Form eines Infrarotstrahlers 42.
Das System 36 hat weiter eine Blasform 46 zur Formgebung des Wandungselements 40. Vorliegend ist lediglich eine Formhälfte 48 der Blasform 46 gezeigt. Die Vorrichtung 2 zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils 38 ist in Richtung der Formhälfte 48 der Blasform 46 bewegbar (siehe 3).
Zum Verschweißen der Kunststoffbauteile 38, 40 wird das Kunststoffbauteil 38 zunächst mithilfe der Heizeinrichtung 42 erwärmt. Anschließend wird das erwärmte Kunststoffbauteil 38 an die Vorrichtung 2 zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils 38 übergeben.
In dem in 2 gezeigten Zustand befindet sich die Membran 8 in einer Halteposition und ist mit einem Teil der Kontaktfläche 10 zu dem erwärmten Kunststoffbauteil 38 beabstandet angeordnet. So ist zwischen der Membran 8 und dem erwärmten Kunststoffbauteil 38 in der in 2 gezeigten Halteposition ein Abstand a gebildet. Durch den Abstand a wird vermieden, dass das erwärmte Kunststoffbauteil 38 abkühlt, was das Schweißergebnis beeinträchtigen könnte. In der in 2 gezeigten Halteposition sind mehr als 90 % der Kontaktfläche 10 der Membran 8 zu dem erwärmten Organoblech 38 beabstandet angeordnet.
Bei dem erwärmten Kunststoffbauteil 38 handelt es sich vorliegend um ein flächiges, dünnwandiges Organoblech 38. Das Organoblech 38 ist auf eine Temperatur erwärmt worden, die oberhalb einer Schmelztemperatur eines Matrixwerkstoffs des Organoblechs 38 liegt. Das Wandungselement 40 befindet sich durch den Extrusionsvorgang noch in einem plastifizierten Zustand.
Die Vorrichtung 2 wird in Richtung der Blasform 48 bewegt. Das erwärmte Kunststoffbauteil 38 liegt während des Verschweißens mit einer dem weiteren Kunststoffbauteil 40 abgewandten Seite 50 an der Kontaktfläche 10 der Membran an (3).
Innerhalb der Druckkammer 14 wird über den Fluideinlass 16 ein Fluid zu geführt und ein Fluiddruck aufgebaut, sodass sich die Membran 8 in Richtung der Blasform 46 wölbt und das Organoblech 38 an die Kontur der Formhälfte 48 und des Wandungselements 40 anpasst.
Wie in 3 zu erkennen, schmiegt sich das Organoblech 38 infolge der rückseitigen Druckaufbringung durch die Membran 8 bündig und spaltfrei an die Kontur des Wandungselements 40 an. Wie ebenfalls zu 3 zu entnehmen ist, ist das Organoblech 38 nunmehr nicht mehr an den Vakuumsaugern 20, 22 gehalten.
4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 52 zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils 38. Die Vorrichtung 52 unterscheidet sich dadurch von dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, dass die Halteeinrichtung 4 Hubkolben 54 hat, an denen endseitig die Einsätze 28, 30 gehalten sind.
Die Hubkolben 54 sind jeweils mittels einer Hohlwelle 56 axial in Richtung der Blasform 46 verschiebbar und bilden demnach gleichermaßen einen Teil der Andrückvorrichtung 6. Über die jeweilige Hohlwelle 56 wird mittels einer Vakuumpumpe 58 ein Unterdruck zum Ansaugen des Kunststoffbauteils 38 erzeugt.
Die jeweilige Hohlwelle 56 ist mittels eines Antriebs 60 aus der in 4 dargestellten, ausgerückten Position bis zu einem Anschlag 62 zurückziehbar.
5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 64 zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils 38. Die Vorrichtung 64 unterscheidet sich dadurch von den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der 1 bis 4, dass die Einsätze 28, 30 und die Halteelemente 20, 22 stirnseitig entsprechend der Werkzeugkontur der Blasform 46 geformt sind, um ein Andrücken des Kunststoffbauteils 38 an das Kunststoffbauteil 40 im Bereich der Saugflächen der Einsätze 28, 30 zu ermöglichen.
6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 66 zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils 38. Die Vorrichtung 66 unterscheidet sich dadurch von den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der 1 bis 4, dass die Einsätze 28, 30 und die Halteelemente 20, 22 stirnseitig entsprechend der Werkzeugkontur der Blasform 46 geformt sind, um ein Andrücken des Kunststoffbauteils 38 an das Kunststoffbauteil 40 im Bereich der Saugflächen der Einsätze 28, 30 zu ermöglichen.
Die Vorrichtung 66 unterscheidet sich weiter von dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, dass die Halteeinrichtung 4 Hubkolben 54 hat, an denen endseitig die Einsätze 28, 30 gehalten sind.
Die Hubkolben 54 sind jeweils mittels einer Hohlwelle 56 axial in Richtung der Blasform 46 verschiebbar und bilden demnach gleichermaßen einen Teil der Andrückvorrichtung 6. Über die jeweilige Hohlwelle 56 wird mittels einer Vakuumpumpe 58 ein Unterdruck zum Ansaugen des Kunststoffbauteils 38 erzeugt.
Die jeweilige Hohlwelle 56 ist mittels eines Antriebs 60 aus der in 6 dargestellten, ausgerückten Position bis zu einem Anschlag 62 zurückziehbar.
Bezugszeichenliste

2: Vorrichtung
4: Halteeinrichtung
6: Andrückvorrichtung
8: Membran
10: Kontaktfläche
12: Druckfläche
14: Druckkammer
16: Fluideinlass
18: Fluidauslass
20: Halteelement
22: Halteelement
24: Ausnehmung
26: Ausnehmung
28: Einsatz
30: Einsatz
32: Durchgangsöffnung
34: Durchgangsöffnung
36: System
38: Kunststoffbauteil
40: Kunststoffbauteil
42: Heizvorrichtung
44: Extrusionsvorrichtung
46: Blasform
48: Formhälfte
50: abgewandte Seite
52: Vorrichtung
54: Hubkolben / Hubeinrichtung
56: Hohlwelle
58: Vakuumpumpe
60: Antrieb
62: Anschlag
64: Vorrichtung
66: Vorrichtung
a: Abstand

Claims

Vorrichtung zum Handhaben eines erwärmten Kunststoffbauteils, - mit einer Halteeinrichtung (4) zum Halten des erwärmten Kunststoffbauteils (38) und - mit einer Andrückvorrichtung (6) zum Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils (38) an ein weiteres Kunststoffbauteil (40), - wobei die Andrückvorrichtung (6) eine Membran (8) aufweist, - wobei die Membran (8) eine Kontaktfläche (10) hat, die zur Anlage an dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) eingerichtet ist, - wobei die Membran (8) eine der Kontaktfläche (10) abgewandte Druckfläche (12) hat, - wobei die Druckfläche (12) eine Druckkammer (14) zur Aufnahme eines Fluids begrenzt und - wobei die Membran (8) infolge eines innerhalb der Druckkammer (14) einstellbaren Fluiddrucks auslenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (8) in einer Halteposition mit einem Teil der Kontaktfläche (10) einen Abstand (a) zu dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halteposition 90% oder mehr der Kontaktfläche (10) zu dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) beabstandet sind.
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Membran (8) einen Kunststoff, wie Silikon oder dergleichen, aufweist oder aus dem Kunststoff besteht oder - die Membran (8) einen metallischen Werkstoff aufweist oder aus einem metallischen Werkstoff besteht.
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Druckkammer (14) eine Fluideinlass (16) und einen Fluidauslass (18) hat, - wobei der Fluideinlass (16) mit einer Einrichtung zum Fördern eines Fluids in die Druckkammer (14) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Kühlmedium ist, wie Wasser, Öl oder dergleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Halteeinrichtung (4) mindestens ein Halteelement (20, 22) hat, das dazu eingerichtet ist, das erwärmte Kunststoffbauteil (38) zu halten, - wobei die Membran (8) eine Ausnehmung (24, 26) aufweist, in der das Halteelement (20) zumindest abschnittsweise angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Halteeinrichtung (4) und/oder die Andrückvorrichtung (6) eine Hubeinrichtung (54) haben, wie einen Hubkolben (54) oder dergleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Halteeinrichtung (4) einen porösen und/oder geschlitzten Saugeinsatz (28, 30) mit einer Saugfläche zum Ansaugen des erwärmten Kunststoffbauteils (38) hat, wobei die Saugfläche insbesondere zumindest abschnittsweise als Planfläche gebildet ist und/oder - die Halteeinrichtung (4) im Bereich einer dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) zugewandten Stirnseite zumindest abschnittsweise entsprechend der Kontur einer zugeordneten Blasform (46) geformt ist.
System zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen, - mit einer Heizvorrichtung (42) zum Erwärmen eines Kunststoffbauteils (38), - mit einer Vorrichtung (2, 52, 64, 66) zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - mit einer Extrusionsvorrichtung (44) zum Bereitstellen eines weiteren Kunststoffbauteils (40), und - mit einer Blasform (46) zur Formgebung des weiteren Kunststoffbauteils (40), - wobei die Vorrichtung (2, 52, 64, 66) zum Handhaben des erwärmten Kunststoffbauteils in Richtung einer Formhälfte (48) der Blasform (46) bewegbar ist, um das erwärmte Kunststoffbauteil (38) gegen das weitere Kunststoffbauteil (40) zu drücken.
Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen, mit den Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Kunststoffbauteils (38); - Erwärmen des Kunststoffbauteils (38); - Extrudieren eines weiteren Kunststoffbauteils (40); - Verschweißen des erwärmten Kunststoffbauteils (38) mit einem weiteren Kunststoffbauteil (40) durch Andrücken des erwärmten Kunststoffbauteils (38) an das weitere Kunststoffbauteil (40) unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9; - wobei das erwärmte Kunststoffbauteil (38) während des Verschweißens mit einer dem weiteren Kunststoffbauteil (40) abgewandten Seite (50) zumindest abschnittsweise an der Membran (8) anliegt; und das - weitere Kunststoffbauteil (40) während des Verschweißens mit einer dem erwärmten Kunststoffbauteil (38) abgewandten Seite an einer Blasform (48) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass - beim Verschweißen ein hydrostatischer Arbeitsdruck der Druckkammer auf die Membran (8) wirkt; und - die Membran (8) das erwärmte Kunststoffteil (38) zumindest abschnittsweise verformt, wobei das erwärmte Kunststoffteil (38) und die Membran (8) zumindest abschnittsweise an eine Kontur des weiteren Kunststoffbauteils (40) und der Blasform (46) angepresst werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - beim Andrücken zunächst ein zu Randbereichen der Membran (8) beabstandeter Mittenbereich der Membran (8) mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird und - anschließend eine Druckaufbringung in Richtung der Randbereiche der Membran (8) erfolgt.