DE4321298C2 - Stumpfschweißmaschine - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Stumpfschweißmaschine für
wenigstens im Schweißbetrieb plattenförmige
Kunststoffteile aus PP, PE, PVC, PVDF o. dgl., bei der
ein vorzugsweise längs seiner Mittellinie
zweigeteilter Spanntisch eine auf- und zufahrbare
Trennfuge aufweist, welche den Schweißbereich markiert
und bei der über jeder Spanntisch-Hälfte im Abstand ein
Spannbalken gehalten ist, der mittels an ihm
befestigter Druckarbeitsglieder mit Spannplatten
Kunststoffteile, die auf den Spanntisch-Hälften liegen
mittels Druckbeaufschlagung fixiert,
wobei unter den Spanntisch-Hälften ein Richt- sowie ein
Heizschwert mit steuerbaren Antriebseinrichtungen
angeordnet sind, wobei das Richtschwert zum
schweißgerechten Plazieren der Kunststoffteile von
unten her in die offene Trennfuge einfahrbar ist,
während das Heizschwert in die offene Trennfuge
einfahrbar und nach Schließen der Trennfuge
Kontaktwärme auf die Schweißkanten der Kunststoffteile
überträgt,
während nach Absenken von Richt- und Heizschwert an
einem Maschinengestell oder den Spanntisch-Hälften
gehaltene Druckglieder zum Schließen der Trennfuge, die
Schweißkanten der Kunststoffteile mit voreinstellbarem
Druck und während einer voreinstellbaren Zeit
aneinanderpressen.
Das Zusammenschweißen von Kunststoffteilen mittels der
Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art -
siehe DE 35 39 842 A1 - geschieht in der Weise, daß
man die zu verschweißenden Nahtkanten auf den beiden
Schweißtisch-Hälften zunächst in eine exakte,
gegenseitige Position bringt, wobei das Richtschwert,
welches zu diesem Zeitpunkt in die Trennfuge zwischen
den Schweißtisch- oder Spanntisch-Hälften eingefahren
ist, unten, also in der Ebene der Spanntisch-Hälften,
breiter und darüber, also in der Ebene der
Kunststoffplatten, schmäler ist. Durch diese Maßnahme
stehen die Kunststoffteile um eine bestimmte, vorher
berechnete Breite über die Spanntischtrennfugenkanten
nach innen über und werden festgespannt. Danach werden
die Schweißtisch-Hälften auseinandergefahren, und es
wird ein Heizschwert in die Trennfuge eingefahren.
Dieses Heizschwert wird nun durch Zusammenfahren der
Schweißtisch-Hälften mit vorbestimmten Druck mit den
Schweißkanten der Kunststoffteile in Kontakt gebracht
und dort für vorbestimmte Zeit belassen. Durch diese
Erhitzung wird zumindest der Überstand der
Kunststoffteile über die Kanten der
Schweißtisch-Hälften durchgehend erwärmt und zwar auf
Temperaturen die um 220°C bis 240°C liegen. Alsdann
werden die Schweißtisch-Hälften wieder
auseinandergefahren, und das Heizschwert wird nach
unten aus der Trennfuge herausgezogen. Durch den
Wärmeeinfluß haben die überstehenden Nahtkanten der
Kunststoffteile einen adhäsiv-zellplastischen Zustand
angenommen. Nun werden die Spanntisch-Hälften wieder,
diesmal aber unter vorbestimmten Druck, der sich aus
der Dicke des Werkstoffes, der Länge der Naht, der Art
des Materials usw., ergibt und tabellarisch
feststellbar ist, gegeneinander gepreßt und auch eine
bestimmte Zeit lang - ebenfalls ein tabellarisch
feststehender Wert unter Druck gehalten. Nach Ablauf
dieser Zeit ist die Schweißung beendet. Die Spannbalken
bzw. Spannplatten können gelöst und der verschweißte
Kunststoffgegenstand entnommen werden.
Unter diesen Bedingungen haben sich die erwärmten
Nahtkanten der Kunststoffteile zu einer Wulst
umgeformt, die oben und unten über die Oberfläche der
Kunststoffteile übersteht und die spanabhebend
abgetragen wird.
Bei bekannten Stumpfschweißmaschinen der eingangs
genannten Art haben die Spanntisch-Hälften bzw. deren
Trennfuge eine Länge von bis zu 3 m und können
Kunststoffteile bis zu 30 mm Stärke verschweißen. Der
zum Erzielen der Verschweißung aufzubringende Druck
beträgt in solchen Fällen wiederum je nach Werkstück
etwa 10 bar.
Dieser Hinweis sollte nur demonstrieren, daß Maschinen
der eingangs genannten Art nicht nur große Abmessungen
haben müssen, sondern auch enormen Kräften bzw. Drücken
widerstehen müssen. Es ist daher kein Wunder, daß
Maschinen der eingangs genannten Art schwer, klobig und
teuer sind. Es leuchtet auch ein, daß sie durch das
Zusammenwirken hoher Temperatur, Bewegung und hoher
Kräfte bzw. Drücke außerdem infolge der großen
Abmessungen und der daraus resultierenden Möglichkeit
gewisser Verkantungen in Führungen einem sehr starken
Verschleiß ausgesetzt sind und daher auch einen
intensiven und teuren Wartung bedürfen.
Alle bekannten Stumpfschweißmaschinen haben
Spanntisch-Hälften, die sich synchronsymmetrisch
gegensinnig bewegen. Sie führen beim Öffnen und
Schließen eine Art Zangenbewegung aus. Das bedeutet,
daß für beide Spanntisch-Hälften hoch belastete
Führungen - man beachte Trennfugenlängen von 3 m - aber
entsprechend aufwendige Druckarbeitsglieder zum Bewegen
und zum Erzeugen des Preßdrucks erforderlich sind. Die
Druckarbeitsglieder brauchen entsprechend aufwendige
Steuerungen, die nur mit neuen technischen Hilfsmitteln
ermöglicht werden können um die Spanntisch-Hälften
verkantungsfrei und über die Länge der Trennfuge hinweg
mit gleichem Druck und gleichem Vorschub bewegen zu
können.
Im Hinblick auf diesen allgemein üblichen Aufbau ist es
kein Wunder, daß die Maschinen teuer und aufwendig und
verschleißanfällig sind.
Es ist offensichtlich Standard, daß bei den bekannten
Maschinen, auch insbesondere der, der eingangs
genannten Art, innerhalb des Maschinengestells in
relativ großem Abstand von der Trennfuge unten
Arbeitszylinder angeordnet sind, die überlange
Druckstangen am oberen Ende das Richtschwert tragen und
daß das Richtschwert an seiner Oberkante zur
Befestigung des Heizschwertes dient. Siehe insbesondere
die DE 35 39 842 A1 oder auch EP
0 222 290 A1.
Es ist sichtlich auch heutzutage noch relativ schwer,
ein z. B. 3 m langes Richtschwert über sehr lange
Kolbenstangen gleichmäßig auf und ab zu bewegen und
auch noch exakt in Toleranzen unter Millimetergröße in
Lage und Position zu steuern. Deshalb kommt es in der
Praxis nicht selten vor, daß das Richtschwert gewisse
Verwerfungen erleidet, also seine Linealität verliert,
aber auch in Höhe und Breite ungenau zur Trennfuge beim
Hochfahren zum Stillstand kommt. Deshalb ist es
unerläßlich, die Spanntisch-Hälften mit einem gewissen
Korrekturdruck zu beaufschlagen, wenn diese gegen das
Richtschwert zusammenfahren, damit etwaige Verwerfungen
und Verkantungen korrigiert werden. Wenn jedoch die
zwischen den Trennfugenkanten der Spanntisch-Hälften
anzuordnenden, breiten Kanten des Richtschwertes
Höhenvariationen aufweisen, dann kann es je nach Zufall
oder Maschinentyp dazu kommen, daß ein Teil des
breiteren Abschnittes des Richtschwertes nach oben
übersteht. Das Ergebnis besteht dann darin, daß die
Kunststoffteile, wenn sie gegen die engen Flanken des
Richtschwertes gefahren werden, an den erhöhten
breiteren Teilen des Richtschwertes zur Anlage kommen,
so daß sich kein paralleler Schweißspalt bildet oder
aber daß sie über die Kanten des breiteren Bereiches
des Richtschwertes gleiten und dann mit ihren
Schweißkanten nicht mehr eben ausgerichtet sind. Es
versteht sich von selbst, daß unter solchen Bedingungen
Schweißfehler vorprogrammiert sind.
Damit nicht genug, ist es üblich, das Heizschwert an
der Oberkante des Richtschwertes zu befestigen. Es ist
eine für jeden Konstrukteur plausible, bekannte
Tatsache, daß hohe Temperaturen isolierter Bauteile
infolge Wärmedehnung an anderen Maschinenteilen
Verwerfungen u. dgl. verursachen. Infolgedessen kommt zu
der Ungenauigkeit, die allein auf der Konstruktion des
Richtschwertes beruht, auch noch die Ungenauigkeit
hinzu, die durch die thermischen Belastungen entstehen,
denn es ist unvermeidbar, daß die Hitze des
Heizschwertes auf das Richtschwert übertragen wird und
dieses mehr oder weniger erwärmt.
Dieser Effekt verstärkt sich noch dadurch, daß das
Richtschwert nicht immer konstante Temperatur hat; denn
es gibt bspw. in Extremfällen Abkühlzeiten im
Schweißprozeß, die in der Größenordnung von 40 Minuten
liegen. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wäre
es nicht richtig, das Heizschwert während dieser 40
Minuten auf seiner Arbeitstemperatur zu belassen,
sondern es ist ökonomisch vorteilhafter, zumindest auf
einen bestimmten Bereich abzukühlen, d. h. durch
Nichtbeheizung oder Unterbrechung der Energiezufuhr
einen niedrigeren Heizschwert-Temperaturgrad
einzustellen. Dies bedeutet aber für das Richtschwert
ständig wechselnde Temperaturausdehnungen und
wärmebedingte Schwindungen, die mit Verwerfungen des
Richtschwertes notwendigerweise verbunden sein müssen.
Erschwerend kommt noch hinzu, daß das Heizschwert
während des Betriebes noch besonders hohen,
mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Es ist zwar
üblich, das Heizschwert mit einer Teflonbeschichtung zu
versehen, um der Haftung mit den Schweißkanten der
Werkteile entgegenzuwirken. Die Praxis zeigt jedoch,
daß die Haftung trotz solcher Maßnahmen oftmals so groß
ist, daß das Heizschwert nicht ohne seitliche Belastung
von den Schweißkanten der Werkstücke gelöst werden
kann. Man muß also davon ausgehen, daß Richtschwert und
Heizschwert sowie deren Antriebe und Führungen
insbesondere wenn diese als sehr lange Kolbenstangen
ausgebildet sind, wie bei der Ausführung der eingangs
genannten Art, sehr rasch unbrauchbar werden und zu
teuren Reparaturen führen oder aber Ausschuß bei der
Schweißarbeit zur Folge haben, weil das genaue
Plazieren der Kunststoffteile infolge des schlecht
geführten oder verformten Richtschwertes nicht gelingt.
Auch die bereits genannte europäische Patentanmeldung
0 222 290 A1 entspricht dem geschilderten Aufbau und hat
die beschriebenen Nachteile. Sie befaßt sich mit der
Fertigung rohrförmiger Kunststoffteile und offenbart
diesem Zweck dienende konstruktive Einzelheiten.
Ausgehend von diesem unbefriedigenden Stand der Technik
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art zu
schaffen, die bei einfacherer, insbesondere
preiswerterer Herstellbarkeit zumindest gleichpräzise,
vorzugsweise präziser und besser arbeitet als die
beschriebenen bekannten Ausführungen.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine
Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch, daß eine Spanntisch-Hälfte
fest am Maschinengestell gehalten ist,
daß die andere Spanntisch-Hälfte mittels
Druckarbeitsgliedern auf am Maschinengestell
vorgesehenen Gleitführungsgliedern zum Öffnen
und Schließen der Trennfuge von der festen
Spanntisch-Hälfte weg- und zurückbewegt ist,
daß das Richtschwert mittels Winkelhebeln auf und
absenkbar unterhalb der bewegbaren
Spanntisch-Hälfte angelenkt ist und daß das
Heizschwert mitsamt Druckzylinder auf einem am
Maschinengestell angeordneten Gleitführungsglied
zwischen Anschlägen quer zu seiner Betätigungsrichtung
gelagert ist.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
Stumpfschweißmaschine ist erstmals das konstruktive
Prinzip der spiegelbildlichen Symmetrie und die
Arbeitsweise gegensinnig symmetrisch-synchroner
Bewegungen der Spanntisch-Hälften aufgegeben worden.
Eine Spanntisch-Hälfte oder Schweißtisch-Hälfte ist
festes unbewegliches Bestandteil des Maschinengestells,
wird niemals bewegt und bedarf daher keiner Führungen,
keiner Antriebseinrichtungen usw. Auf diese Weise
werden bei Maschinen gemäß der Erfindung die
Aufwendungen für Antrieb und Steuerung, Drucksteuerung
usw. nahezu halbiert und die Preise entsprechend
gesenkt. Auch die Verschleißteile halbieren sich
nahezu, so daß der Aufwand an Reparatur, Wartung,
Service entsprechend geringer wird.
Erfindungsgemäß wurde auch mit dem bisher üblichen
Prinzip gebrochen, das Heizschwert und das Richtschwert
übereinander zu ordnen und miteinander zu verbinden.
Statt dessen ist das Richtschwert unterhalb der
beweglichen Spanntisch-Hälfte mittels Winkelhebeln
angelenkt und kann in jeder Position, die die zweite
bewegliche Spanntisch-Hälfte einnimmt, auf- und
abgeschwenkt werden. Da das Richtschwert mühelos
mehrfach über die Winkelhebel geführt und abgestützt
werden kann, und auch miteinander durch Verbindungen
zwischen den Winkelhebeln über die Länge aussteifbar
ist, entfallen alle Probleme eines
Synchron-Bewegungsablaufes und alle Probleme einer
präzisen Einstellung zur Trennfuge zwischen den
Spanntisch-Hälften. Es sind sogar Anschläge verwendbar,
gegen die ein einziger Richtschwertantrieb z. B. ein
Druckzylinder das Richtschwert in Gebrauchsstellung
hebt. Eine gewisse horizontale Beweglichkeit schadet
nicht, falls sie in den Führungen des Richtschwertes
auftritt, denn durch das Zugverfahren der
Spanntisch-Hälften werden solche Toleranzen
ausgeglichen.
Sehr wesentlich ist, daß das Richtschwert von
thermischen Beanspruchungen befreit ist, weil es
keinerlei wärmeleitende Verbindung mit dem Heizschwert
hat. Damit ergeben sich hohe Präzision und lange
Lebensdauer.
Ein weiterer Gesichtspunkt der mechanischen, räumlichen
Trennung von Richtschwert und Heizschwert besteht
darin, daß dem Richtschwert auch die starken
mechanischen Beanspruchungen beim Losreißen oder
Losschlagen des Heizschwertes von den Schweißkanten der
Werkstücke erspart bleiben.
Durch die starke Einsparung von Bauteilführungen
unterhalb der Spanntisch-Hälften und infolge der
getrennten Lagerung des Richtschwertes wird es möglich,
das Heizschwert relativ nahe unterhalb der
Spanntisch-Hälften abzustützen, so daß die
Druckzylinder zum Heben und Senken mit relativ geringen
Kolbenstangen versehen werden können. Das erhöht die
Lebensdauer der Druckzylinder und erleichtert auch die
Arbeit.
Um sicherzugehen, daß die Schweißungen, die mit der
Maschine gemäß der Erfindung ausgeführt werden, auch
einwandfrei sind, wurden Schweißproben dem TÜV Bayern,
Sparte Qualitätssicherung und Werkstofftechnik in
München, zur Verfügung gestellt. Es hat sich
herausgestellt, daß die mittels der erfindungsgemäß
ausgebildeten Stumpfschweißmaschine hergestellten
Schweißnähte beim Biegeversuch mindestens dreifach
besser abschnitten als auf herkömmlichen Maschinen
durchgeführte Schweißungen und daß beim Zugversuch
mindestens 10-%ige Verbesserungen erzielt werden
konnten.
Damit hat sich ergeben, daß die Abkehr von alten
Prinzipien, die bei der Stumpfschweißmaschine gemäß der
Erfindung vollzogen wurde, neben der erheblichen
Preisminderung unter Vereinfachung der Maschine selbst
auch noch zu bedeutenden Qualitätsverbesserungen der
Schweißergebnisse führt.
Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ist das
Heizschwert oder zumindest seine Zugeinrichtung mittels
einer kräftigen Zugfeder mit der beweglichen
Spanntisch-Hälfte verbunden.
Diese Maßnahme hat den großen Vorteil, daß auch das an
der Schweißkante des Werkteils anhaftende Heizschwert
nicht nur durch die Kraft der Zug- und Senk- oder
Antriebseinrichtungen sondern auch zusätzlich durch die
Zugkraft der Zugfeder vom Kunststoffteil getrennt wird,
wenn die bewegliche Spanntisch-Hälfte zurückgefahren
und dadurch die Zugfeder gespannt wird. Die Fälle, in
denen trotzdem noch mit Gewalt, durch Schläge u. dgl.,
eingegriffen werden muß, um das Heizschwert von den
Werkteilen zu trennen, werden dadurch vollständig
vermieden.
Eine in der Praxis besonders elegante Lösung für die
Lagerung und Bewegung des Richtschwertes offenbart der
Unteranspruch 3. Dadurch, daß die Winkelhebel
ungleichschenkelig U-förmig gestaltet sind und mit
einem kurzen U-Schenkel einendig angelenkt sind,
während am anderen langen U-Schenkel das Richtschwert
befestigt ist, können unterhalb des Schweißbereiches an
der beweglichen Spanntisch-Hälfte befindlichen Ein- und
Aufbauten, Versteifungen u. dgl. elegant überbrückt
werden. Andererseits bietet sich der U-Rücken als
Angriffspunkt für das Druckarbeitsglied zum Auf- und
Abschwenken des Richtschwertes an, so daß solide
Konstruktionen erzielt werden, aber auch bei sehr
langen Richtschwertern mit nur einem Druckarbeitsglied
gearbeitet werden kann.
Eine Vielzahl bekannter Stumpfschweißmaschinen für
Kunststoffteile ist so gestaltet, daß notfalls auch in
sich rohrförmig gestaltete oder kanalartig geformte
Kunststoffkörper hergestellt bzw. geschweißt werden
können. Die Anpassung an diese Arbeitsmöglichkeit ist
in Unteranspruch 4 offenbart.
In der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ist offenbart,
daß die Gleitführungsglieder als zylindrische
Hohlwellen ausgebildet sind und die gleitend darauf
geführten Maschinenteile, vorzugsweise die bewegliche
Spanntisch-Hälfte, mittels Gleitbuchsen auf diesen
aufgenommen sind.
Zylindrische Hohlwellen sind preiswert, stabil und
erfüllen die Führungsaufgaben für die erfindungsgemäß
ausgebildete Stumpfschweißmaschine optimal.
Die erfindungsgemäße Stumpfschweißmaschine hat etwa nur
die Hälfte des bisher üblichen Aufwandes für Arbeits
glieder-Steuerungseinrichtungen. Sie arbeitet infolge
der räumlichen Trennung von Richtwert und Heizschwert
präziser. Sie ist weniger stör- und verschleiß- und
serviceanfällig und daher für einen erheblich geringe
ren Preis herstellbar, als dies bei üblichen, ver
gleichbaren Maschinen der Fall ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß
ausgebildeten Stumpfschweißmaschine ist in den
Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht der
Stumpfschweißmaschine bei
lotrecht und rechtwinklig zur Trennfuge
verlaufender Schnittebene und
Fig. 2 eine Schnittansicht bei längs der Linie II in
Fig. 1 verlaufender Schnittebene.
Die Figuren zeigen eine Stumpfschweißmaschine 1, die
für wenigstens im Schweißbereich plattenförmige
Kunststoffteile aus PP, PE, PVC, PVDF o. dgl. vorgesehen
ist. Die Stumpfschweißmaschine 1 weist ein
Maschinengestell 2 auf, welches am oberen Ende einen
aus zwei Spanntisch-Hälften 3a und 3b bestehenden
Spanntisch aufweist. Die Spanntisch-Hälften 3a und 3b
bilden sich zwischen sich bzw. den aneinander
zugekehrten Stirnkanten eine Trennfuge 4.
Die in Fig. 1 linke Spanntisch-Hälfte 3a ist, wie
erkennbar, fest und starr mit dem Maschinengestell 2
verbunden, während die rechte Spanntisch-Hälfte 3b in
Richtung der Pfeile 5 mittels nicht gezeigter
Druckarbeitsglieder in Richtung auf die
Spanntisch-Hälfte 3a hin und her beweglich ist. Bei
solchen Bewegungen wird die Trennfuge 4 vergrößert oder
verkleinert bzw. geschlossen. Gleitführungsglieder 6,
vorzugsweise hohlzylindrische Wellen, sind im
Maschinengestell 2 befestigt und Führungsbuchsen 7
dienen dazu, z. B. die bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b
während der Bewegungen in exakter Position zur
Spanntisch-Hälfte 3a zu führen.
Jede Spanntisch-Hälfte 3a, 3b besitzt einen
Spannbalken 8, der mit Druckarbeitsgliedern 9 bestückt
ist und sich parallel zur Trennfuge 4 erstreckt und
dessen Druckarbeitsglieder 9 am unteren Ende
Spannplatten 10 aufweisen, die durch Beaufschlagung der
Druckarbeitsglieder 9 ein jeweils auf der
Spanntischhälfte 3a oder 3b liegendes Kunststoffteil
11 festlegen und unverrückbar - auch bei hoher
Beanspruchung - in Positionen festhalten. Über die
Länge des bzw. der Spannbalken 8 sind eine geeignete
Anzahl von Druckarbeitsgliedern 9 verteilt, um die
exakte Fixierung zu gewährleisten.
Am Maschinengestell 2, unterhalb der beweglichen
Spanntisch-Hälfte 3b ist ein U-förmiger Winkelhebel 12
angelenkt, und zwar mit dem freien Ende seines kurzen
U-Schenkels. Am freien Ende des langen U-Schenkels ist
ein Richtschwert 13 befestigt, und außermittig, etwa in
Richtung des kurzen U-Schenkels versetzt, greift am
U-Rücken 14 des Winkelhebels 12 ein Druckarbeitsglied
15 an, welches zum Auf- und Abschwenken des
Richtschwertes 13 dient. Aufgrund der U-Form kann der
Winkelhebel das Richtschwert 13 nur in eine definierte
hochgeschwenkte Lage - in Fig. 1 gestrichelt
wiedergegeben - bringen, bei welcher ein verbreiteter
unterer Teil des Richtschwertes exakt zwischen den
einander zugekehrten Kanten der Spanntisch-Hälften 3a
und 3b, während ein schmälerer nasenförmiger oberer
Teil 16 zwischen den Kunststoffteilen 11 liegt. Das
Richtschwert 13 kann während jeder Position, die die
bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b einnimmt, auf- und
abgeschwenkt werden. Auf dem Maschinengestell 2 ist
unterhalb der Trennfuge 4, relativ nahe der Trennfuge
auf einem Gleitführungsglied 21 mittels Druckzylinders
17 ein Heizschwert 18 angeordnet, das in Richtung der
in Fig. 1 gezeichneten Pfeile 19 auf und ab, z. B. in
die in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete
Gebrauchsposition hochfahrbar ist. Wie zu sehen liegt
das Heizschwert 18 in dieser Position an den
Schweißkanten der Kunststoffteile 11. Es ist mit nicht
gezeigten Einrichtungen versehen, die es ermöglichen,
das Heizschwert auf eine Temperatur im Bereich um 200°C
bis 240°C zu erhitzen. Auch bei
Spanntisch-Hälftenlängen im Bereich um 3 m genügt es
bei der gezeichneten und beschriebenen Konstruktion,
wenn das Heizschwert 18 nur an zwei Positionen
abgestützt ist. Das Richtschwert 13, bei dem es auf
sehr hohe Präzision der Endlage ankommt, kann mit
mehreren Winkelhebeln 12 bestückt sein, vorzugsweise,
wenn letztere noch in geeigneter Weise miteinander
verbunden sind. Es genügt aber ein einziges
Druckarbeitsglied, um auch bei 3 m Länge eine exakte
Positionierung des Richtschwertes 13 zu gewährleisten.
Die insoweit beschriebene Stumpfschweißmaschine 1
arbeitet wie folgt:
Zwei Kunststoffteile 11 werden mit den zu
verschweißenden Kanten auf die Spanntisch-Hälften 3a,
3b aufgelegt. Das Richtschwert 13 wird in die
Trennfuge 4 hochgefahren. Alsdann werden die
Kunststoffteile 11 zur satten Anlage an der schmalen
Nase 16 des Richtschwertes 13 gebracht. Bei exakter
Plazierung werden die Druckzylinder 9 der Spannbalken 8
betätigt und die Spannplatten fixieren die
Kunststoffteile in dieser Position.
Danach werden die Spanntisch-Hälften 3a, 3b wieder
etwas auseinandergefahren. Das Richtschwert 13 wird in
die in Fig. 1 gezeigte, in vollen Linien
wiedergegebene Position zurückgeschwenkt, und statt
dessen wird das Heizschwert 18 hochgefahren, bis es die
in gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigte Position
einnimmt. Die beiden Spanntisch-Hälften werden dann
erneut zusammengefahren - wobei nur die bewegliche
Spanntisch-Hälfte 3b bewegt wird, und es wird auf die
erforderliche Temperatur während einer entsprechend
bestimmten Zeit Wärmemengen auf die anliegenden
Schweißkanten der Kunststoffteile 11 abgegeben. Ist das
Material der Kunststoffteile ausreichend erwärmt,
werden die Spanntisch-Hälften 3a, 3b, bzw. die
bewegliche 3b, wieder voneinander entfernt, und das
Heizschwert 18 wird in die in vollen Linien in Fig. 1
wiedergegebene Position zurückgeschoben, wobei u. U.
große Abreißkräfte aufzubringen sind, weil Kunststoff
in erwärmten Zustand adhäsiv, klebrig, zäh, plastisch
geworden ist. Um das Abreißen vom Kunststoff zu
sichern, ist am Arbeitsglied 17 des Heizschwertes 18
eine kräftige Zugfeder 20 befestigt und das
Arbeitsglied 17 mitsamt Heizschwert 18 ist auf dem
Gleitführungsglied 21 zwischen den Anschlägen 22 quer
zur Betätigungsrichtung 19 verschieblich gelagert. Die
Zugfeder 20 wird durch das Zurückfahren der beweglichen
Spanntisch-Hälfte 3b gespannt bis das Abreißen des
Heizschwertes 18 erfolgt, wobei die Einheit von
Heizschwert 18 und Druckzylinder 17 die in der Fig. 1
dargestellte, durch einen der Anschläge 22 klar
definierte Lage einnimmt. Aufgrund der Führung erfolgt
die Abreißbewegung sehr gleichmäßig. Ein Verkanten des
Heizschwertes während der Abreißbewegung ist dadurch
vermieden.
Sobald das Heizschwert wieder seine Ruheposition
eingenommen hat, werden die Spanntisch-Hälften
zusammengefahren, d. h., es wird die bewegliche
Spanntisch-Hälfte 3b gegen die feste gefahren, und es
wird ein bestimmter vorgegebener Druck aufgebaut und so
lange aufrechterhalten, bis die Schweißnaht abgekühlt
ist. Durch hohen Druck bildet sich an der Schweißstelle
eine Wulst aus. Ist die Schweißnaht hinreichend
abgekühlt und verfestigt, dann werden die Spannplatten
10 wieder angehoben, und die Schweißtisch-Hälfte 3b
wird von der festen 3a abgefahren und das verschweißte
Werkstück kann entnommen werden. Die entstandenen
Schweißwülste werden durch spanabhebende Bearbeitung
entfernt.
In Fig. 2 ist symbolisch angedeutet, daß der
Spannbalken 8 an seinen Enden über eine
Gelenkverbindung 23, von denen eine als
Schnellspannverbindung ausgebildet ist, verbunden sein
kann, damit im Bedarfsfalle auch kanalförmige oder
rohrförmige Kunststoffteile geschweißt werden können.
Die Antriebs- und Druckzylinder für die beschriebene
Stumpfschweißmaschine 1 können in beliebiger bekannter
Weise ausgebildet und angeordnet sein. Wichtig ist
jedoch, daß für die beschriebene Maschine nur ein Satz
Druck- und Bewegungszylinder erforderlich sind, um die
Spanntisch-Hälfte 3b zu bewegen und somit auch ein
entsprechend reduzierter Steuer-, Regel- und Bauaufwand
insgesamt erzielt wird. Die Maschine arbeitet erheblich
präziser, weil das Richtschwert 13 so gut wie kaum in
irgendeiner Form mechanisch beansprucht wird und
infolgedessen auch immer in eine exakte Lage zu den
Stirnkanten der Schweißtisch-Hälften 3a, 3b gebracht
werden kann.
Jede der eingangs genannten Kunststoffarten muß anders
behandelt werden. Das heißt, es sind zum Verschweißen
oder Stumpfschweißen jeweils besondere Temperaturen,
Anwärmzeiten, Preßdrücke u. dgl. erforderlich. Dabei
spielen Dicke des Materials und Länge der Naht
ebenfalls eine Rolle. Für die beschriebene Maschine
kann ein Schaltschrank beigestellt werden, in welchem
die Parameter eingespeichert sind, so daß nach
Eintippen der Schweißnahtlänge, der Kunststoffteildicke
und der Materialart in dem Augenblick, in welchem die
Kunststoffteile 11 richtig fixiert und von den
Spannplatten 10 festgehalten sind, durch Knopfdruck ein
weiterer Ablauf vollautomatisiert eingeleitet werden
kann, bis die Schweißung beendet ist und das fertige
Werkteil entnommen werden kann.
Für unterschiedliche Nahtzugaben ist das Richtschwert
13 entweder auswechselbar am Winkelhebel 12 befestigt,
oder es hat austauschbare Bereiche, etwa am breiten
Bereich aufschraubbare Leisten.
Wie weiter oben bereits beschrieben ist der
Druckzylinder 17 für das Heizschwert 18 auf einem
Gleitführungsglied 21 gelagert, so daß er durch die
Kraft der Zugfeder 13 zumindest geringfügig quer zur
Trennfuge bewegbar ist und nach dem Abreißen und
Wiedereinfahren für den neuen Arbeitsgang wieder in die
richtige Position zurückgeführt werden kann.
Claims (5)
1. Stumpfschweißmaschine für wenigstens im
Schweißbetrieb plattenförmige Kunststoffteile aus
PP, PE, PVC, PVDF o. dgl., bei der ein vorzugsweise
längs seiner Mittellinie zweigeteilter Spanntisch
eine auf und zufahrbare Trennfuge aufweist, welche
den Schweißbereich markiert und bei der über jeder
Spanntisch-Hälfte im Abstand ein Spannbalken
gehalten ist, der mittels an ihm befestigter
Druckarbeitsglieder mit Spannplatten
Kunststoffteile, die auf den Spanntisch-Hälften
liegen, mittels Druckbeaufschlagung fixiert,
wobei unter den Spanntisch-Hälften ein Richt- sowie
ein Heizschwert mit steuerbaren
Antriebseinrichtungen angeordnet sind, wobei das
Richtschwert zum schweißgerechten Plazieren der
Kunststoffteile von unten her in die offene
Trennfuge einfahrbar ist, während das Heizschwert in
die offene Trennfuge einfahrbar und nach Schließen
der Trennfuge Kontaktwärme auf die Schweißkanten der
Kunststoffteile überträgt,
während nach Absenken von Richt- und Heizschwert an
einem Maschinengestell oder den Spanntisch-Hälften
gehaltene Druckglieder zum Schließen der Trennfuge,
die Schweißkanten der Kunststoffteile mit
voreinstellbarem Druck und während einer
voreinstellbaren Zeit aneinanderpressen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Spanntisch-Hälfte (3a) fest am Maschinengestell (2) gehalten ist,
daß die andere Spanntisch-Hälfte (3b) mittels Druckarbeitsgliedern auf am Maschinengestell vorgesehenen Gleitführungsgliedern (6) zum Öffnen und Schließen der Trennfuge (4) von der festen Spanntisch-Hälfte (3a) weg- und zurückbewegbar ist,
daß das Richtschwert (13) mittels Winkelhebeln (12) auf- und abschwenkbar unterhalb der bewegbaren Spanntisch-Hälfte (3b) angelenkt ist und daß das Heizschwert (18) mitsamt Druckzylinder (17) auf einem am Maschinengestell (2) angeordneten Gleitführungsglied (21) zwischen Anschlägen (22) quer zur Betätigungsrichtung (19) gelagert ist.
daß eine Spanntisch-Hälfte (3a) fest am Maschinengestell (2) gehalten ist,
daß die andere Spanntisch-Hälfte (3b) mittels Druckarbeitsgliedern auf am Maschinengestell vorgesehenen Gleitführungsgliedern (6) zum Öffnen und Schließen der Trennfuge (4) von der festen Spanntisch-Hälfte (3a) weg- und zurückbewegbar ist,
daß das Richtschwert (13) mittels Winkelhebeln (12) auf- und abschwenkbar unterhalb der bewegbaren Spanntisch-Hälfte (3b) angelenkt ist und daß das Heizschwert (18) mitsamt Druckzylinder (17) auf einem am Maschinengestell (2) angeordneten Gleitführungsglied (21) zwischen Anschlägen (22) quer zur Betätigungsrichtung (19) gelagert ist.
2. Stumpfschweißgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizschwert (18), vorzugsweise seine
Hub-Antriebseinrichtung (17) mittels einer kräftigen
Zugfeder (20) mit der beweglichen Spanntisch-Hälfte
verbunden ist.
3. Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet
daß die Winkelhebel (12) eine ungleichschenklige U-Form aufweisen, mit dem freien Ende des kurzen U-Schenkels unter der Spanntisch-Hälfte (3b) angelenkt sind, am freien Ende des langen Schenkels mit dem als geradlinige Verlängerung des U-Schenkels angeordneten Richtschwert (13) verbunden sind und
daß einer der U-förmigen Winkelhebel (12) auf dem U-Rücken (14) in Richtung des kurzen U-Schenkels außermittig mit einem Angriffsgelenk eines Druckarbeitsgliedes (15) verbunden ist.
daß die Winkelhebel (12) eine ungleichschenklige U-Form aufweisen, mit dem freien Ende des kurzen U-Schenkels unter der Spanntisch-Hälfte (3b) angelenkt sind, am freien Ende des langen Schenkels mit dem als geradlinige Verlängerung des U-Schenkels angeordneten Richtschwert (13) verbunden sind und
daß einer der U-förmigen Winkelhebel (12) auf dem U-Rücken (14) in Richtung des kurzen U-Schenkels außermittig mit einem Angriffsgelenk eines Druckarbeitsgliedes (15) verbunden ist.
4. Stumpfschweißgerät nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannbalken (8) an einem Ende eine
Gelenkverbindung (23) am anderen Ende eine
Schnellschließverbindung mit dem zugehörigen
Spanntisch-Hälften (3a bzw. 3b) aufweisen.
5. Stumpfschweißmaschine nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitführungsglieder (6) als zylindrische
Hohlwellen ausgebildet sind und daß die bewegliche
Spanntisch-Hälfte (3b) mit Gleitbuchsen (7) auf den
Hohlwellen geführt ist.
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