DE19938099A1

DE19938099A1 - Mehrkopf-Reibschweissverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19938099A1
Application number: DE19938099A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Crasser
Original assignee: EXAMA MASCHINEN GmbH
Current assignee: CRASSER, LEONHARD, 95119 NAILA, DE
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-15
Also published as: WO2001012421A1

Abstract

Zur Herstellung von gehrungsverschweißten Profilen bzw. Profilrahmen wird für das Reibschweißfügen eine Reibschweißeinheit verwendet, mit der sowohl offene als auch verschlossene Rahmenprofile hergestellt werden können. Eine besondere Ausführungsform sieht vor, daß in einer Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung zeitgleich alle Gehrungsverbindungen mit sehr kurzer Taktzeit und sehr geringem Schweißaustrieb herstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrkopf-Reibschweißverfahren zum gleichzeitigen Verschweißen der Fügeflächen offener oder geschlossener Profilrahmen.

Reibschweißverfahren als solche sind an sich bekannt, wobei durch relative Bewegung und gleichzeitigen Druck Reibung erzeugt wird, um die nötige Schmelz energie an den zu verschweißenden Flächen zu erzeugen. Es handelt sich hierbei vor allem um linearsymmetrische und rotationssymmetrische Verschweißungen, die für das Verschweißen asymmetrischer Körper, wie z. B. Profilstäbe für Fenster- und Tür profilrahmen, nicht ohne weiteres geeignet sind.

Für die Herstellung von Fenster- und Türrahmen aus Kunststoffprofilen ist es heute gängige Praxis, die auf Gehrung geschnittenen Fügeflächen mit Hilfe eines Spiegelschweißverfahrens zu verbinden (DE-A-41 18 258). Das gleichzeitige Verschweißen der Gehrungsflächen derartiger Profilrahmen mit Hilfe von Schweiß spiegeln ist als Mehrkopf-Preßstumpfschweißen bekannt, wobei mit Hilfe der Schweißspiegel die einzelnen Fügeflächen angeschmolzen und nach dem Entfernen der Spiegel diese unter Preßkraft zusammengefügt werden (DE-A-19 50 236). Dieses Mehrkopf-Preßstumpfschweißen hat Nachteile insbesondere aufgrund der hohen Prozeßzeiten, d. h. der für das Anschmelzen, das Fügen und das Aushärten benötigten Zeit. Da die Prozeßwärme nur langsam aus dem Nahtbereich abfließt, können die sich stark ausbildenden unvermeidlichen Schweißwülste erst nach einigen Minuten durch eine spanende Bearbeitung beseitigt werden, die ihrerseits wiederum sehr aufwendig ist, vor allem im Innenbereich und im Eckbereich. Schließlich benötigen derartige Mehrkopf-Preßstumpfschweißanlagen unverhältnismäßig viel Energie, da die Schweißspiegel auch in der Zeit, in der keine Schweißung durchgeführt wird, kon tinuierlich auf Schweißtemperatur gehalten werden müssen. Schließlich bilden sich auf der Oberfläche der Spiegel Oxidhäute, die entfernt werden müssen, wozu in der Regel aus Teflonfolien bestehende Spiegelummantelungen Verwendung finden, die ihrerseits die Kosten erhöhen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mehrkopf-Reibschweiß verfahren und eine für die Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit dem die dem Mehrkopf-Preßstumpfschweißen anhaftenden Nachteile überwunden werden können und mit welchem gleichzeitig mehrere oder alle Fügeflächen von aus Profil stäben aufgebauten Profilrahmen zeitgleich in wesentlich kürzeren Prozeßzeiten im Vergleich mit Schweißspiegelverfahren und ohne die Entstehung großer Schweiß wülste verschweißt werden können.

Für das Mehrkopf-Reibschweißverfahren der eingangs genannten Art wird diese Auf gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bezogen auf die Fügeebenen der Profil stäbe eines Profilrahmens zumindest jeweils ein Ende benachbarter Profilstäbe in eine Linearschwingung senkrecht zur Rahmenebene versetzt wird.

Mit den Maßnahmen der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Profilrahmen durch eine sehr starke Verkürzung der Prozeßzeiten wesentlich erhöhen läßt. Dies ergibt sich insbesondere dadurch, daß sowohl die Anschmelz- als auch die Füge- und Haltezeit sehr kurz ist und in der Regel in der Größenordnung von 1 Minute bzw. weit darunter liegt. Da nur eine verhältnis mäßig geringe Prozeßwärme eingebracht werden muß, entstehen keine starken Schweißwülste. Deshalb kann in der Regel unmittelbar nach dem Schweißvorgang mit der Versorgung der Außenflächen begonnen werden, was sich als äußerst vorteil haft erweist.

Das Einleiten der Schwingungsenergie in die in der Fügeebene aneinander anliegen den Fügeflächen kann zur Lösung der Aufgabe durch verschiedene Maßnahmen erfolgen.

So sieht die Erfindung vor, daß von jeweils zwei in der Fügeebene benachbarten Pro filstäbe ein Profilstab fixiert und der andere mit der Linearschwingung beaufschlagt wird.

Abweichend davon können erfindungsgemäß auch jeweils zwei in der Fügeebene be nachbarten Profilstäbe mit einer gegenphasigen Linearschwingung beaufschlagt werden.

Schließlich wird das gewünschte Ziel erfindungsgemäß auch dadurch erreichbar, daß von jeweils zwei in der Fügeebene benachbarten Profilstäbe das freie Ende des einen Profilstabs fixiert und das andere Ende mit der Linearschwingung beaufschlagt wird, und daß jeweils nur ein Ende jedes Profilstabs fixiert wird.

Zum Reibverschweißen von Tür- bzw. Fensterrahmen aus Kunststoff- oder Metall profilen sieht die Erfindung vor, daß die Profilstäbe vor dem Verschweißen mit an liegenden Fügeflächen auf einer Montageebene positioniert werden, daß die freien Enden der Profilstäbe der Tür- bzw. Fensterrahmen während des Verschweißens auf genaues Maß zugestellt werden, und daß die Reibschweißköpfe zur Einleitung der Reibschweißenergie in alle Fügeflächen in Abhängigkeit von den Parametern Frequenz der Schwingung, Amplitude der Schwingung und Anpreßdruck kurzzeitig in Betrieb genommen werden.

In einem solchen Fall findet eine Reibschweißvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise vier, auf einer Montageebene zustellbar angeordneten Schweißeinheiten zum Ver schweißen der Fügeflächen offener und geschlossener Profilrahmen derart Verwen dung, daß jede Schweißeinheit zumindest einen Schweißkopf mit Schwingplatte um faßt, daß die Schwingplatte jedes Schweißkopfes mit einer Klemmeinheit fest verbun den ist, daß jede Klemmeinheit eine bezüglich einer zweiten Klemmplatte verschieb bare erste Klemmplatte aufweist, mit welcher jeweils das freie Ende des mit der Schwingung zu beaufschlagenden Profilstabs des Profilrahmens verspannbar ist, daß jeder Reibschweißkopf mit seiner Klemmeinheit auf einer Grundplatte derart verfahr bar ist, daß er auf die Fügeebene mit dem benachbarten Profilstab und auf die genaue Abmessung des Profilrahmens zustellbar ist, und daß die Grundplatte zur Positio nierung der Reibschweißköpfe auf die Winkellage der Fügeebenen auf der Montagee bene in Parallelführung und/oder verstellbaren Winkelführung verschiebbar bzw. zur Ausrichtung auf die Fügeebene verschwenkbar ist.

Da gemäß der Erfindung die auf der Montageplatte montierten Reibschweißköpfe und die jeweils damit verbundenen Klemmeinheiten zur Zustellung gegenläufig in Richtung auf die Fügeebene verschiebbar sind und ferner die Zustellung des zu verschweißenden Rahmens synchronisierbar ist, läßt sich eine Verschweißung unter genauer Maßhaltigkeit des gewünschten Profilrahmens in einfacher Weise ermöglichen.

Da die Profilstäbe aus Kunststoff aufgrund der im Inneren vorhandenen verhältnis mäßig dünnen Stege keiner allzu hohen Klemmkraft ausgesetzt werden dürfen, sieht die Erfindung vor, daß zur Begrenzung der an einem Kunststoff-Profilstab an greifenden Klemmkraft Metallzulagen Verwendung finden, die jeweils zwischen 1/10 mm bis 10/10 mm kleiner als das Klemmmaß des Profilstabs sind. Die mit der Schwingplatte des Reibschweißkopfes verbundene Klemmeinheit hat einen U-förmi gen Aufnahmebereich für den Profilstab, wobei innerhalb des U-förmigen Aufnahme bereichs eine erste verschiebbare Klemmplatte angeordnet ist, die mit Hilfe eines Profilspannzylinders, vorzugsweise eines Pneumatikzylinders, vertikal gegen den eingelegten Profilstab verspannbar ist, der sich dabei an einem Schenkel des U-förmi gen Aufnahmebereichs als Gegendruckfläche abstützt.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Klemmeinheit in Draufsicht vorzugsweise die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, wobei die Basis des U-förmigen Aufnahmeberei ches senkrecht zur Fügeebene verläuft. Durch diese Ausgestaltung der Klemmeinheit ist es möglich, sowohl stumpf aneinander anschließende Profilstäbe als auch unter ei nem nahezu beliebigen Gehrungswinkel aneinander anliegenden Fügeflächen in der Klemmeinheit zu spannen, um eine immer senkrecht zu der Fügeebene stehende Zu stellung zu gewährleisten.

Um die Reibschweißvorrichtung gemäß der Erfindung zum Verschweißen von Fensterrahmen verwenden zu können, die auch verhältnismäßig kurze Profilstäbe haben, wobei bei Normfenstern eine Stablänge von minimal 26 cm üblich ist, sieht die Erfindung vor, daß der Motor für den jeweiligen Antrieb des Reibschweißkopfes parallel hinter dem Schwingkopf liegt und diesen über einen Zahnriemen antreibt. Auf diese Weise lassen sich zwei an benachbarten Fügeebenen angesetzte Reibschweiß köpfe so nahe aneinander positionieren, daß auch die kürzesten üblichen Profilstäbe verschweißt werden können.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Profilrahmen zur Erläuterung der Wirkungsweise einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Profilrahmen zur Erläuterung der Wirkungsweise einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 einen Profilrahmen zur Erläuterung der Wirkungsweise einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Reibschweißeinheit mit zwei linear zu verschweißenden Profilstababschnitten;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Reibschweißeinheit in Richtung Nord-Süd der Fig. 4;

Fig. 6 eine leicht vergrößerte Seitenansicht der Klemmeinheit;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Reibschweißeinheit mit zwei rechtwinklig zu verschweißenden Profilabschnitten;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Reibschweißeinheit beim Verschweißen eines geraden Profilstabes mit einem Stichbogen;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung zum Verschweißen eines rechtwinkligen Profilrahmens;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung zum Herstellen eines Profilrahmens mit vom rechten Winkel abweichenden Eckver bindungen.

In der nachfolgenden Beschreibung sind für die Ausführungsbeispiele gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Mehrfach-Eckrahmen mit beispielsweise vier Profilstäben 1, 2, 3 und 4, die längs unter einem Winkel von 45° verlaufenden Fügeebenen miteinander verbunden sind, wird die prinzipielle Wirkungsweise der Erfindung beschrieben.

Die drei verschiedenen Ausführungsformen unterscheiden sich in der Art der Einlei tung der Schwingungsenergie.

Gemäß Fig. 1 werden die zwei einander gegenüberliegenden Profilstäbe 1 und 2 fixiert und die beiden anderen Profilstäbe 3 und 4 mit einer Linearschwingung beauf schlagt die senkrecht zur Rahmenebene ausgerichtet ist. Dabei deuten bezogen auf den gleichen Zeitpunkt die Pfeile mit ausgefüllter Spitze die Bewegungsrichtung wäh rend der ersten Halbperiode und die mit nicht-ausgefüllter Spitze die Bewegungsrich tung während der zweiten Halbperiode der angelegten Schwingung an.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 werden jeweils zwei einander gegenüberlie gende Profilstäbe 1 und 2 sowie 3 und 4 mit einer gegenphasigen Linearschwingung senkrecht zur Rahmenebene, wie durch die Pfeile angedeutet, beaufschlagt.

Für die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 3 läßt die Darstellung erkennen, daß je weils jeder Profilstab an einem Ende fixiert und am anderen Ende mit der Linear schwingung derart beaufschlagt wird, daß die aneinander anliegenden Fügeflächen aneinander reiben.

Die für das Reibschweißfügen einzuleitende Schwingungsenergie wird beispielsweise mit Hilfe einer nachfolgend beschriebenen Reibschweißeinheit 30 mit jeweils zwei Reibschweißköpfen 44 in den zu verschweißenden Eckbereich eingeleitet. Zu diesem Zweck ist jeder Reibschweißkopf 44 mit einer Klemmeinheit 64 versehen, mit der das Ende eines Profilstabes fixiert oder aber auch die Schwingungsenergie in das Ende eingeleitet werden kann. Dabei kann die Fixierung auch ohne Reibschweißkopf in herkömmlicherweise erfolgen. Die beiden Reibschweißköpfe 44 sind in der Reibsch weißeinheit 30 derart gelagert, daß die Fügeflächen in der Fügeebene gegeneinander gedrückt werden können. Die in der Klemmeinheit 64 gehaltenen Enden der Profilstä be 1, 2, 3 und 4 werden in der Fügeebene mit Hilfe der Reibschweißköpfe 44 in der für die drei Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ast derart in Schwingung versetzt, daß die aneinander anliegenden Fügeflächen eine gegenläufige Schwingung ausführen, die bewirkt, daß die asymmetrischen bzw. nicht rotationssym metrischen Enden der Profilrahmen durch lokale Reibungsenergien miteinander ver schmelzen. Diese Art der Einleitung von Schwingungsenergie erlaubt eine verhältnis mäßig niedrige Betriebsfrequenz und vermeidet damit eine belästigende Lärmentwick lung.

Als Parameter für den Reibschweißvorgang ergeben sich vier Größen, nämlich die Frequenz und die Amplitude der Schwingung sowie der Druck und die Zeit, während welcher die beiden Fügeflächen gegeneinander gedrückt werden.

Bezüglich der Frequenz ist für die eingeleitete Linearschwingung vorgesehen, daß die Frequenz je nach dem für die Profilstäbe verwendeten Material zwischen 20 Hz und 500 Hz liegt, wobei die Schwingung eine maximale Amplitude haben soll, die kleiner als 50% der Profilstegdicke ist. Bis zum Erkalten der Verschweißung wird von einer Zeitdauer von weniger als 30 s ausgegangen.

Für den Sonderfall, daß jeweils ein Profilstab oder ein Profilstabende festgehalten und in den nächsten Profilstab bzw. das nächste Profilstabende die Schwingung eingeleitet wird, ergibt sich für die festgehaltenen Profilstäbe bzw. -enden eine Frequenz von Null Herz.

Innerhalb dieser Werte sind erhebliche Unterschiede je nach dem verwendeten Material für die Profilstäbe gegeben. Bei der Verwendung thermoplastischer Kunststoffe (PVC) mit einem E-Modul von ca. 2800 Nm bei Raumtemperatur wird er wartet, daß bei einer Schwingungsfrequenz von 75 Hz und einer Amplitude von etwa 0,4 mm der Schweißvorgang bereits nach wenigen Sekunden abgeschlossen werden kann. Diese Bedingungen wirken sich auch sehr günstig für die Lärmvermeidung aus.

Für die Durchführung des vorausstehend erläuterten Reibschweißfügens ist ein Reibschweißkopf besonders geeignet, wie er durch die DE-OS 44 36 857 bekannt ist. Der Einsatz dieses Reibschweißkopfes bietet den Vorteil, daß soweit erforderlich meh rere Reibschweißköpfe leicht zu synchronisieren sind und insbesondere eine ein wandfreie Anlaufsynchronisation möglich ist, so daß der Reibschweißvorgang mit der gewünschten Phase anläuft und die Phasenlage zwischen den einzelnen Reibschweiß köpfen sicher eingehalten werden kann. Der Reibschweißkopf ist bei dieser be kannten Ausführung mit einem Steuerexzenter und einer Parallelführung ausgerüstet, durch die eine eingangsseitige Rotationsenergie zunächst in eine zirkulare parallelge führte Bewegung und dann mittels einer herkömmlichen Transfermechanik in eine Li nearschwingung umsetzbar ist. Zur Anlaufsynchronisation werden, bei Einbringung der Schwingungsenergie in alle Profilstäbe z. B. gemäß Fig. 2, alle Exzenter der einzel nen Reibschweißköpfe auf Vollausschlag gebracht und dann jeder zweite Kopf in eine um 180° verschobene Anfangsphase. Erst in der gegenphasigen Lage werden die Pro file geklemmt und dann die Reibschweißköpfe für das Reibschweißfügen in Betrieb genommen. Wenn der Reibschweißkopf nur zur Fixierung eines Profilstabes Verwen dung findet, wird dieser nicht angetrieben.

Eine Reibschweißeinheit mit zwei derartigen bekannten Schwingköpfen ist in Fig. 4 in Draufsicht dargestellt. Diese Reibschweißeinheit 30 ist auf einer gegenüber einer Basisplatte 31 drehbaren Drehscheibe 32 aufgebaut, deren Drehposition mit Hilfe einer Fixierschraube 33 festgehalten werden kann. Auf der Drehscheibe 32 ist eine Montageplatte 35 derart befestigt, daß sie mit Bezug auf Fig. 4 in Nord-Süd-Richtung verschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Achszylinder 37 vorgesehen, dessen Schubwelle 36 an der Montageplatte 35 angreift und diese entlang von Führungsschäften 38 in Kugelbüchsenführungen 39 vor- und zurückverschieben kann. Auf der Montageplatte 35 sind seinerseits Schieber 40 in Profilschienenführungen mit Bezug auf Fig. 4 in Ost-West-Richtung verschiebbar.

Auf den Schiebern 40 sind jeweils die beiden einer Reibschweißeinheit 30 zuge ordneten und nachfolgend als Exzenterschwingköpfe 44 bezeichnete Reibschweiß köpfe montiert, welche von jeweils einem Motor 46 aus mit Hilfe vorzugsweise eines Zahnriemens 47 angetrieben werden. Dieser Motor 46 ist vorzugsweise in Nord-Süd- Richtung hinter dem Exzenterschwingkopf 44 angeordnet, um die Reibschweißeinheit 30 möglichst schmal aufbauen zu können, damit das Reibverschweißen von Profil rahmen mit möglichst kurzen Profilstäben möglich ist. Auch eine Montage über dem Reibschweißkopf ist in dieser Hinsicht vorteilhaft.

Die Verschiebung der Schieber 40 und damit der Exzenterschwingköpfe 44 senkrecht zur Nord-Süd-Richtung gemäß Fig. 4 erfolgt mit Hilfe von Achszylindern 50, welche an Montagewänden 51 auf beiden Seiten der Montageplatte 35 befestigt sind. Der vom jeweiligen Achszylinder 50 ausgehende Zylinderschaft 52 ist an dem zugeordneten Schieber 40 befestigt und ermöglicht die Verschiebung derselben auf die ebenfalls in Nord-Süd-Richtung verlaufende Fügeebene zwischen den Exzenterschwingköpfen.

Zur Führung an der Montagewand 50 befestigten Führungsschäfte 53 dienen dem Zweck, eine kippfreie Verschiebung der Schieber 40 zu gewährleisten. Es sind jedoch auch beliebig andere Verschiebevorrichtungen als geeignet anzusehen. Diese Führungsschäfte können ebenfalls mit einer Kugelbuchsenführung in herkömmlicher Weise zusammenwirken.

Die für das Reibschweißverfügen benötigte Schwingungsenergie wird von den Exzenterschwingköpfen 44 über eine Exzenterwelle 60 und einen Schwingungswand ler 62 auf die Klemmeinheit 64 übertragen. Dieser Schwingungswandler überführt die Zirkularschwingung in eine Linearschwingung senkrecht zur Darstellungsebene. Die Klemmeinheit hat in Draufsicht die Form eines rechtwinkligen Dreiecks und ist in Sei tenansicht gemäß Fig. 6 mit einem U-förmigen Aufnahmebereich 71 versehen, dessen Basis 65 senkrecht zur Fügeebene verläuft. Die in der Draufsicht dreieckigen oberen Schenkel 66 und unteren Schenkel 67 greifen über die gesamte Breite der zu verarbei tenden Profilstäbe, welche innerhalb des U-förmigen Aufnahmebereichs 71 mit Hilfe einer Klemmplatte 68 festgehalten werden. Diese Klemmplatte 68 ist mit Hilfe eines Profilspannzylinders 69 gegen den eingelegten Profilstab vertikal verspannbar. Um die Spannkraft zu begrenzen, mit der zum Beispiel thermoplastische Kunststoffprofile be ansprucht werden, können in dem U-förmigen Aufnahmebereich 71 der Klemmein heit 64 Metallzulagen 72 eingelegt werden, die zum Beispiel in der Größenordnung von 2/10 mm kleiner als die Abmessung des entsprechenden Kunststoffprofils sind und damit die vom Profilspannzylinder 69 aufgebrachte Restkraft aufnehmen.

Dadurch wird die Haltekraft begrenzt, was natürlich bei der Festlegung der Parameter für das Reibschweißfügen berücksichtigt werden muß.

In die Klemmeinheiten 64 der in Fig. 4 dargestellten Reibschweißeinheit 30 sind Ab schnitte zweier Profilstäbe 70 eingezeichnet, die in der Fügeebene stumpf miteinander verschweißt werden. In Fig. 7 ist eine Anordnung der Profilstäbe für einen 45°-Eck verschweißung dargestellt, wogegen die Verschweißung eines geradlinigen Profilstabs mit einem Stichbogen 75 in Fig. 8 gezeigt ist.

Aus den Darstellungen kann man entnehmen, daß durch die rechtwinklige Ausge staltung der oberen und unteren Schenkel 66, 67 der Klemmeinheit 64 nahezu be liebige winklige Verschweißungen von zwei Profilstäben möglich sind.

In Fig. 9 ist eine Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung zum Verschweißen eines recht winkligen Viereck-Profilrahmens dargestellt. Um die vier Ecken zeitgleich verschweißen zu können, müssen die Reibschweißeinheiten 30 zunächst derart in Position gebracht werden, daß die Profilstäbe 1, 2, 3 und 4 mit ihren Fügeflächen aneinander anliegend in die Klemmeinheiten 64 eingelegt werden können. Dazu sind die Reibschweißeinheiten 30 auf einem Maschinenbett 80 entsprechend verschiebbar angeordnet, was durch an den Seiten der Reibschweißeinheiten angebrachten Doppelpfeile angedeutet wird. Eine Erläuterung der Vorrichtung zum Verschieben der einzelnen Reibschweißeinheiten ist nicht erforderlich, weil hierfür vielseitig her kömmliche Maßnahmen zur Verfügung stehen.

Nach dem paßgenauen Einlegen der Profilstäbe 1, 2, 3 und 4 in die Klemmeinheiten 64 der einzelnen Reibschweißeinheiten 30 wird vor dem Verspannen durch die vorausstehend erwähnte Anlaufsynchronisation dafür gesorgt, daß alle Köpfe phasen richtig anlaufen, um eine Verschiebung in der Verklemmung zu vermeiden. Die Koordination der Reibbewegungen erlaubt hierbei das zeitgleiche Verschweißen von mehreren Ecken, wobei keine Längskräfte in den Profilstäben auftreten. Diese Tatsa che kommt auch der Anforderung entgegen, daß die Klemmkräfte zum Festhalten der Profilstäbe während des Verschweißens verhältnismäßig klein sein sollen. Während der gesamten Dauer der Einleitung der Schwingenergie werden die Fügeflächen druckbelastet, um mit der Erweichung des Materials den Profilrahmen endab messungsgenau zu verschweißen.

In Fig. 10 ist die in Fig. 9 gezeigte Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung für das Reibschweißfügen eines Viereck-Profilrahmens mit von 90° abweichenden Eckver bindungen dargestellt. Dabei hat das in der Darstellung rechte obere Eck Fügeflächen mit einem über 45° liegenden Gehrungsschnitt, wogegen die Fügeflächen des rechten unteren Ecks unter einem Winkel kleiner als 450 zugeschnitten sind. Um die Füge flächen in der Fügeebene in die richtige Position zu bringen und die Reibschweiß einrichtung auf die Fügeebene auszurichten, ist die Drehscheibe 32 gegenüber der Basisplatte 31 verdreht und mit Hilfe der Fixierschraube 33 in einem entsprechenden Führungsschlitz fixiert. Nach dieser Ausrichtung der Reibschweißeinheit 30 auf die Fügeebene und einer entsprechenden Verschiebung der Reibschweißeinheit 30 auf dem Maschinenbett 80 kann der Profilrahmen nach dem Einlegen und Spannen der Profilstäbe in die Reibschweißeinheiten entsprechend der vorausgehend erläuterten Schritte verschweißt werden.

Da bei dem Reibschweißfügen nach den Maßnahmen der Erfindung die Schmelztiefen äußerst gering sind, ergeben sich kurze Auskühlzeiten und in Folge davon entstehen nur geringe Schweißaustriebe, so daß sich auch nur wenig Nachbearbeitungen, wenn überhaupt nötig, ergeben. Sollte es jedoch erforderlich sein, die Schweißaustriebe insbesondere im Innenbereich des Profilrahmens entfernen zu müssen, so kann dies unmittelbar im Anschluß an das Reibschweißfügen erfolgen.

Durch die Maßnahmen der Erfindung stellen sich wesentliche Vorteile ein, da die Taktzeit gegenüber der Spiegelschweißung erheblich verringert werden kann und die Nachbearbeitung der verschweißten Bereiche zur Beseitigung der Schweißaustriebe unmittelbar nach dem Fügen erfolgen kann, da die Schweißnaht sehr schnell auskühlt.

Obwohl im einzelnen nicht erläutert, können mit den Maßnahmen der Erfindung offene Rahmen mit ein, zwei oder drei Ecken bzw. einer ungeradzahligen Eckenzahl und geschlossene Rahmen ab vier Ecken mit einer geradzahligen. Eckenzahl ohne Schwierigkeiten hergestellt werden.

Claims

1. Mehrkopf-Reibschweißverfahren zum gleichzeitigen Verschweißen der Fügefläche offener oder geschlossener Profilrahmen, wobei während der Einleitung der Schwingungsenergie die freien Enden der Profilstäbe der Profilrahmen gegenein ander gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Fügeebenen der Profilstäbe eines Profilrahmens zumindest jeweils ein Ende benachbarter Profilstäbe in eine Linearschwingung senkrecht zur Rahmenebene versetzt wird.

2. Mehrkopf-Reibschweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von jeweils zwei in der Fügeebene benachbarten Profilstäbe ein Profilstab fixiert und der andere mit der Linearschwingung beaufschlagt wird.

3. Mehrkopf-Reibschweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei in der Fügeebene benachbarten Profilstäbe mit einer gegenphasigen Linearschwingung beaufschlagt werden.

4. Mehrkopf-Reibschweißverfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von jeweils zwei in der Fügeebene benachbarten Profilstäbe das freie Ende des einen Profilstabs fixiert und das andere Ende mit der Linearschwingung beaufschlagt wird
und daß jeweils nur ein Ende jedes Profilstabs fixiert wird.

5. Mehrkopf-Reibschweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Verschweißen von Tür- bzw. Fensterrahmen aus Kunststoff oder Metallpro filen diese vor dem Verschweißen mit anliegenden Füge flächen auf einer Montagee bene positioniert werden,
daß die freien Enden der Profilstäbe der Tür- bzw. Fensterrahmen während des Verschweißens auf genaues Maß zugestellt werden,
und daß die Reibschweißköpfe zur Einleitung der Reibschweißenergie in alle Fügeflä chen in Abhängigkeit von den Parametern Frequenz der Schwingung, Amplitude der Schwingung und Anpreßdruck kurzzeitig in Betrieb genommen werden.

6. Mehrkopf-Reibschweißverfahren nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Ende der Profilstäbe mit einer Linearschwingung zwischen 20 Hz und 500 Hz und einer Amplitude kleiner 1 mm für weniger als 10 Sekunden beaufschlagt werden.

7. Mehrkopf Reibschweißverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Linearschwingung kleiner als die halbe Profilwanddicke ist.

8. Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung mit mehreren, vorzugsweise vier, auf einer Montageebene zustellbar angeordneten Schweißeinheiten zum Verschweißen der Fügeflächen offener und geschlossener Profilrahmen zur Durchführung des Ver fahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Schweißeinheit zumindest einen Schweißkopf mit Schwingplatte umfaßt, daß die Schwingplatte jedes Schweißkopfes mit einer Klemmeinheit fest verbunden ist,
daß jede Klemmeinheit eine bezüglich einer zweiten Klemmplatte verschiebbare erste Klemmplatte aufweist, mit welcher jeweils das freie Ende des mit der Schwingung zu beaufschlagenden Profilstabs des Profilrahmens verspannbar ist,
daß jeder Reibschweißkopf mit seiner Klemmeinheit auf einer Grundplatte derart verfahrbar ist, daß er auf die Fügeebene mit dem benachbarten Profilstab und auf die genaue Abmessung des Profilrahmens zustellbar ist,
und daß die Grundplatte zur Positionierung der Reibschweißköpfe auf die Winkellage der Fügeebenen auf der Montageebene in Parallelführung und/oder verstellbaren Winkelführung verschiebbar bzw. zur Ausrichtung auf die Fügeebene verschwenkbar ist.

9. Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der an einem Kunststoff-Profilstab angreifenden Klemmkraft Metallzulagen Verwendung finden, die jeweils zwischen 1/10 mm bis 10/10 mm kleiner als das Klemmmaß des Profilstabs sind.

10. Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Schwingplatte verbundene Klemmeinheit einen U-förmigen Auf nahmebereich für den Profilstab und die erste verschiebbare Klemmplatte hat, und daß die erste Klemmplatte mit Hilfe eines Druckzylinders bzw. eines Pneumatik zylinders vertikal gegen den eingelegten Profilstab zu dessen Fixierung verspannbar ist.

11. Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung nach einem oder mehreren der An sprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit in Draufsicht die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, wobei die Basis des U-förmigen Aufnahmebereichs einen senkrecht zur Fügeebene verlaufenden Schenkel bildet.

12. Mehrkopf-Reibschweißvorrichtung nach einem oder mehreren der An sprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor für den jeweiligen Antrieb des Reibschweißkopfes parallel hinter dem Reibschweißkopf liegt und diesen über einen Zahnriemen antreibt.