JP2015160437A - ホットウェッジ溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットウェッジを、両方の圧着ローラのその都度の方向付けに適合させることができる可能性を提供する。【解決手段】プラスチックウェブをオーバラップさせて溶接するホットウェッジ溶接機１であって、ホットウェッジ２と、ホットウェッジ２にプラスチックウェブを圧着させるための圧着装置と、互いに向かい合って位置している２つの圧着ローラ８，９とが設けられていて、両圧着ローラ８，９の間を、可塑化された溶接部分が溶接時に通過する、ホットウェッジ溶接機において、ホットウェッジ２は、両ホットウェッジフラット面１５，１６の間においてホットウェッジ前縁５及びホットウェッジ後面６に対して平行にそれぞれ間隔をおいて延びている少なくとも１つの軸受ブシュ１９を用いて、軸受シャフト２１に旋回可能に、ひいてはホットウェッジ２の横軸を中心にして上下傾動可能に支持されている。【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチックウェブをオーバラップ溶接するホットウェッジ溶接機であって、ホットウェッジが設けられていて、該ホットウェッジは、ホットウェッジ後面において始まりかつホットウェッジ前縁において互いに合わさる２つのホットウェッジフラット面を有していて、かつホットウェッジは、走行ローラによって保持された台車に、前記ホットウェッジ前縁が溶接時における運動方向とは逆向きになるように、方向付けられて固定されており、ホットウェッジは、プラスチックウェブの間におけるオーバラップ領域の溶接部分においてプラスチックウェブに対して相対的に可動であり、これによって溶接部分を可塑化することができるようになっており、ホットウェッジにプラスチックウェブを圧着させるための圧着装置が設けられていて、該圧着装置は２つの圧着ユニットを有していて、両圧着ユニットのそれぞれ１つが、ホットウェッジフラット面の１つに対応配置されており、互いに向かい合って位置するように配置された２つの圧着ローラが設けられていて、両圧着ローラの間を、可塑化された溶接部分が溶接時に通過する、ホットウェッジ溶接機に関する。

加熱可能なホットウェッジを備えたこのようなホットウェッジ溶接機は、多くの実施形態において知られていて、しばしば特に、プラスチックウェブの縁部を自動的に溶接結合するために使用される。ホットウェッジを用いてプラスチックウェブをオーバラップ溶接する場合、プラスチックウェブはその接触面において可塑化され、次いで押圧作用の下で溶接される。通常、回転可能に支持された両圧着ローラのうちの下側の圧着ローラは、台車に直に結合されており、かつ他方の上側の圧着ローラは、テンションアームを介して台車に固定されていて、このテンションアームは、上側の圧着ローラをばね力によって下側の圧着ローラに押し付ける。両方の圧着ローラの間においてプラスチックウェブがテンションされると、上側の圧着ローラによって高い圧力が加えられ、この圧力によって台車にねじれもしくはゆがみは発生し、その結果、回転可能に支持された圧着ローラは、ホットウェッジ前縁に対して平行にもはや正確に延びなくなる。テンションアームにおいて通常揺動ヘッドに支持されている上側の圧着ローラは、下側の圧着ローラの位置に合わせられる。これによって、プラスチックウェブのオーバラップ領域における可塑化された溶接部分は、ねじれもしくは変形してしまい、このことは、プラスチックウェブの溶接品質に対して不都合に作用する。それというのはこの場合、ホットウェッジは、追加的な力を加えることによってしか、オーバラップ領域に適合することができないからである。溶接過程のために、オーバラップ領域の溶接部分に対するこのような追加的な力作用は、最適ではない。

上に述べた従来技術を出発点として、本発明の課題は、力の影響なしに又は僅かな力の影響で、ホットウェッジを、両方の圧着ローラのその都度の方向付けに適合させることができる可能性を提供することである。

この課題は、本発明によれば請求項１記載の特徴を備えたホットウェッジ溶接機によって解決される。別の好適な態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、本発明に係るホットウェッジ溶接機は、ホットウェッジを有していて、該ホットウェッジは、両ホットウェッジフラット面の間においてホットウェッジ前縁及びホットウェッジ後面に対して平行にそれぞれ間隔をおいて延びている少なくとも１つの軸受ブシュを用いて、軸受シャフトに旋回可能に、ひいてはホットウェッジの横軸を中心にして上下傾動可能に支持されている。軸受シャフトに対する少なくとも１つの軸受ブシュの軸方向長さに関連して、ホットウェッジは、単数又は複数の軸受ブシュを有しており、この軸受ブシュは、軸方向間隔をもって又は軸方向間隔なしに互いに並んで配置されている。特に好適な態様では、円板状のフラットな２つの軸受ブシュが設けられていて、両軸受ブシュは、ホットウェッジフラット面を側部において結合しているホットウェッジ側面に直に配置されている。台車におけるホットウェッジのこのような固定形式は、ホットウェッジの横軸に対する、構造上予め設定された自動的な上下傾動調節を可能にし、このときさらにホットウェッジは、特にホットウェッジ前縁における自動的な方向付けが、設けられた調節手段を用いて予め調節可能であってよい。ホットウェッジは、軸受ブシュが軸受シャフトに対して制限された回転運動を軸受シャフトの周方向において実施できることによって、両方の圧着ローラのその都度の位置に自動的に適合することができる。このときホットウェッジ前縁は、ホットウェッジの回転運動によって、正確に、両圧着ローラの間の中心平面の高さに向かって、つまり両圧着ローラに関して鉛直方向において、方向付けられる。

原則的に、ホットウェッジ前縁に対して平行に延びる軸受ブシュは、任意のポジションにおいてホットウェッジに配置されていてよい。本発明の好適な態様では、軸受ブシュは可能な限りホットウェッジの中央に配置されており、つまりホットウェッジ前縁と、該ホットウェッジ前縁に対して平行にかつ間隔をおいて延在しているホットウェッジ後面とからほぼ等しく離れている。軸受ブシュを、ホットウェッジの中心に対して、ホットウェッジ前縁とホットウェッジ後面との間の間隔の最大約１０％で配置すると、好適であることが証明されている。このように配置されていると、ホットウェッジ後面は、ホットウェッジ前縁が上昇するのとほぼ同じ値だけ下降し、ホットウェッジ前縁の下降時には相応に上昇する。これによってシートウェブはホットウェッジの運動時に、まったく又はほとんど力を受けず、ひいては不都合に変形されない。従って理想的には、ホットウェッジの支持装置は、軸受ブシュ及び軸受シャフトを介して、正確にホットウェッジ前縁とホットウェッジ後面との間の中心に配置されている。

本発明に係るホットウェッジ溶接機のホットウェッジでは、少なくとも１つの軸受ブシュは、軸受シャフトに対して確定された軸方向及び／又は半径方向の自由度を有しているので、ホットウェッジはその長手方向軸線を中心にして左右傾動可能であり、かつ／又は鉛直方向で圧着ユニットに向かってシフト可能である。左右傾動時に軸受ブシュは、制限された並進運動と制限された半径方向における傾動運動とを軸受シャフトの横方向において実施することができる。一般的に、軸受ブシュの横断面形状及び軸受シャフトの横断面形状は、これらの横断面形状が少なくとも、ホットウェッジの軸受シャフトの周方向における旋回運動と軸受シャフトの長手方向に対する傾動運動とを可能にする限り、任意に選択することができる。このとき軸受ブシュ及び軸受シャフトの横断面形状は、その輪郭及び寸法において等しくても又は異なっていてもよい。また、軸受ブシュ及び／又は軸受シャフトは、その長さにわたって変化しない横断面形状を有しているのではなく、横断面形状が長手方向にわたって変化していてもよい。このとき軸受ブシュは、好ましくは、その端部に向かって拡大している、もしくは軸受シャフトは、その端部に向かって先細になっている。

ホットウェッジの左右傾動可能性及び／又は鉛直方向におけるシフト可能性は、好ましくは、軸受ブシュ及び軸受シャフトの異なった横断面形状及び／又は長さによって得られる。軸受シャフトにおけるホットウェッジの支持が、上下傾動可能（neigbar）で、左右傾動可能（verkippbar）で、かつ鉛直方向においてシフト可能であることによって、この特殊な構成では、ホットウェッジ前縁の高さ位置及び傾斜位置を、所定の範囲内において任意に変化させることができる。これによって、軸受ブシュ及び軸受シャフトの互いに異なる外輪郭及び／又は互いに異なる寸法によって、ホットウェッジの簡単かつ楽な方向付けが可能になり、これによって、少なくともホットウェッジ前縁が両圧着ローラに関する位置に最適に適合されている、両圧着ローラによって所定の高さ寸法もしくは所定の角度寸法を得ることができる。

本発明の別の好適な態様では、ホットウェッジは、軸受シャフトに対する軸受ブシュの軸方向における自由度によって、横方向において軸受シャフト上を軸方向に、構造的に予め設定された値だけシフト可能に支持されている。このときホットウェッジは、さらに、軸受シャフトに対する軸受ブシュの半径方向における自由度によって、軸受シャフトの横方向において半径方向で、軸受シャフトの側部において鉛直方向で傾動可能である。両方のホットウェッジ側面が形成されている態様では、軸受シャフトにおけるホットウェッジの横方向への傾動は、軸受シャフトに対する軸受ブシュの軸方向における自由度との関連においてのみ可能である。

他の好適な態様では、軸受シャフトにおけるホットウェッジの左右傾動は、ホットウェッジフラット面を結合する両方のホットウェッジ側面が、少なくとも軸受ブシュの領域において平らではなく、例えば凸面状に球形に形成されている場合には、軸受シャフトの長手方向における軸受シャフトに対する軸受ブシュの自由度なしでも可能である。さもないと、軸受シャフトにおけるホットウェッジの左右傾動は、軸受ブシュが軸受シャフトよりも短い場合にしか可能でない。

ホットウェッジにおいて生じ得る傾動方向は、上側の圧着ローラによるプラスチックウェブのオーバラップ領域のオーバラップ領域の押圧時に、下側の圧着ローラにおいて生じ得る運動方向に相当している。下側の圧着ローラは、上側の圧着ローラの押圧力によって鉛直方向において押圧され、相応の方向において程度の差こそあれ変位させられる。相応にホットウェッジは、特にホットウェッジ前縁の高さ位置及び上下傾動位置（Neigungslage）に関して、楽に両方の圧着ローラに適合することができる。

本発明に係るホットウェッジ溶接機では、好ましくは、軸受ブシュは、長孔に似た横断面形状を備えて、かつ軸受シャフトは、円形の横断面形状を備えて形成されており、このとき軸受シャフトの上下において軸受ブシュと軸受シャフトとの間には、各１つの自由空間が形成されている。このように設けられた自由空間によって、ホットウェッジは軸受シャフトにおいて水平な空間方向に対して典型的には約５°だけ左右傾動並びに鉛直方向にシフトすることができる。軸受ブシュもしくは軸受シャフトの意味的に逆の態様もまた可能である。いずれにせよ、軸受ブシュもしくは軸受シャフトの長孔に似た横断面形状の主延在方向は、両圧着ローラの間における中心平面、つまり両圧着ローラの回転中心を結ぶ接続ラインに対して直交する方向に延在する中心平面に対して、垂直な方向である。主延在方向は、両方の圧着ローラの回転中心を結ぶ接続ラインに対して平行であるので、水平に配置されたホットウェッジは、横方向において揺動可能に支持されていて、ホットウェッジ側面は上方に向かってもしくは下方に向かって両方の圧着ローラに対して移動することができる。水平位置からのホットウェッジの可能な角度変位は、鉛直方向における軸受ブシュもしくは軸受シャフトの種々異なった直径によって、つまり軸受ブシュの横断面形状の過剰長さによって特定される。

公知の従来技術に対する本発明に係るホットウェッジ溶接機の利点としては、次のことを確認することができる。すなわち本発明に係るホットウェッジは、該ホットウェッジがその横方向軸線を中心にして確定された回転を実施することができ、かつその長手方向軸線を中心にして確定されて左右傾動を行うことができ、並びに両方の圧着ローラの間における中心平面に関して両圧着ユニットの方向において鉛直方向のシフトを行うことができるように支持されている。これによってホットウェッジは、力の影響なしに、台車の変形に適合すること、並びに台車の変形に関連した、水平に対する両方の圧着ローラの傾動に適合することができる。このことは、一方では、プラスチックウェブの溶接時における溶接品質に対してポジティブな影響を及ぼし、さらに、良好な溶接品質と共により高い溶接速度を可能にする。これによって、ホットウェッジのポジションを常に上側及び下側の圧着ローラに正確に適合させることが保証される。

次に図面を参照しながら本発明の実施形態を詳説する。本発明のその他の特徴は、請求項及び添付の図面との関連において示されている。本発明の個々の特徴は、単独でも又は複数でも、本発明の種々様々な実施形態において実現することができる。

台車に配置されたホットウェッジと、ホットウェッジのための圧着装置と、溶接シームのための２つの圧着ローラとを備えた、本発明に係るホットウェッジ溶接機を示す図である。 図１に示したホットウェッジの支持装置を拡大して示す図である。 図２に示したホットウェッジの支持装置を示す縦断面図（断面線Ａ−Ａ）である。 図２に示したホットウェッジの支持装置を示す横断面図（断面線Ｂ−Ｂ）である。

図１には、走行ローラ３によって保持された台車４に固定されたホットウェッジ２を用いて、プラスチックウェブをオーバラップ溶接する、本発明に係るホットウェッジ溶接機１の１実施形態が示されている。プラスチックウェブは、図１には示されていない。ホットウェッジ２は、ホットウェッジ前縁５及びホットウェッジ後面６を有していて、ホットウェッジ前縁５は、溶接時におけるホットウェッジ溶接機１の運動方向１２とは逆方向に向けられている。図１においてホットウェッジカバー７によって部分的に覆われているホットウェッジ２は、そのホットウェッジ前縁５が下側の圧着ローラ８及び上側の圧着ローラ９の近傍に配置されている。下側の圧着ローラ８は、台車４に位置固定に結合されている。上側の駆動ローラ９は、揺動ヘッド１０に支持されていて、この揺動ヘッド１０は、台車４に結合されたテンションアーム１１に配置されている。ホットウェッジ溶接機１は、ホットウェッジ２の近傍に、溶接すべきプラスチックウェブをホットウェッジ２に圧着させるための圧着装置を有しており、この圧着装置は、図示されていないプラスチックウェブのオーバラップ領域の可塑化された溶接部分のための２つの圧着ユニット１３，１４を有している。図２は、ホットウェッジ２を図１において部分的に覆っていたホットウェッジカバー７を省いて、ホットウェッジ溶接機１のホットウェッジ２周囲の領域を拡大して示す図である。

図２から分かるように、下側の圧着ユニット１３は、下側のプラスチックウェブ（図示せず）を下側のホットウェッジフラット面１５に押圧し、上側の圧着ユニット１４は、オーバラップするプラスチックウェブ（図示せず）を上側のホットウェッジフラット面１６に押圧する。ホットウェッジ２は、さらに２つのホットウェッジ側面１７を有しており、この両ホットウェッジ側面１７は、ホットウェッジ前縁５からホットウェッジ後面６にまで延びていて、上側のホットウェッジフラット面１６をホットウェッジ２の側部において下側のホットウェッジフラット面１５に結合している。両ホットウェッジフラット面１５，１６は、互いに対して傾斜して、かつ２つのホットウェッジ側面１７に対して直交するように延びており、両ホットウェッジ側面１７は、水平な空間方向に配置されている。ホットウェッジ２は、支持装置１８を用いて台車４に固定されている。支持装置１８は、ホットウェッジ２の長手方向においてほぼ中央に配置されている。

ホットウェッジ２は、図３及び図４に示した、互いに間隔をおいて整合するように配置された２つの軸受ブシュ１９と、これらの軸受ブシュ１９に対応配置された１つの軸受シャフト２１を有している。この軸受シャフト２１は、台車４に結合されたホットウェッジ懸吊部２０から延びている。軸受シャフト２１及び軸受ブシュ１９は、ホットウェッジ２のための支持装置１８を形成している。ホットウェッジ２は、軸受シャフト２１に旋回可能に支持されていて、その横方向軸線を中心にした確定された回転を実施することができる。さらにホットウェッジ２は、その長手方向軸線を中心にして、確定された傾動を実施することができ、かつ両圧着ローラ８，９の間における中心平面に対して垂直方向にシフトすることができる。これによってホットウェッジ２は、軸受ブシュ１９もしくは軸受シャフト２１の長手方向及び横方向において、軸受シャフト２１に対して確定された自由度を有している。軸受シャフト２１の長手方向における軸受ブシュ１９の自由度と、軸受シャフト２１の横方向における軸受シャフト２１に対する軸受ブシュ１９の自由度とによって、ホットウェッジ２は、軸方向及び半径方向においてシフト可能に、かつ半径方向において傾動可能に軸受シャフト２１に支持されている。

図３には、ホットウェッジ２の支持装置１８が再度拡大されて縦断面図で示されている。ホットウェッジ２は、円筒形に形成された軸受シャフト２１によって挿通されていて、拡開リング２２によって軸受シャフト２１からの解離を防止されている。そのために、互いに向かい合って位置している２つのホットウェッジ側面１７と軸受ブシュ１９それぞれは、長孔に似た切欠き２３を有している。この長孔に似た切欠き２３は、該切欠き２３の主延在方向が下側及び上側のホットウェッジフラット面１５，１６に向かって延びるように、ホットウェッジ２において方向付けられている。それに対して横方向では、切欠き２３は、図３に示すように、円筒形の軸受シャフト２１の直径に合わせられた寸法を有している。これによって、軸受シャフト２１に対する軸受ブシュ１９の半径方向における自由度は、両圧着ローラ８，９の間の中心平面に対して垂直な方向に制限される。

ホットウェッジ２の支持装置１８が横断面図で示されている図４に相応して、長孔に似た切欠き２３は、両ホットウェッジフラット面１５，１６の方向において、円筒形の軸受シャフト２１の直径よりも大きく形成されている。軸受シャフト２１と軸受ブシュ１９との間には、両ホットウェッジ側面１７における両方の切欠き２３によって形成されて、各１つの自由空間２４が設けられており、この自由空間２４は、該自由空間２４の寸法に相応して、鉛直方向における、水平に配置されたホットウェッジ２の傾動を可能にする。これによってホットウェッジ２は、長手方向及び横方向において、プラスチックウェブのオーバラップ領域の溶接部分の、下側の圧着ローラ８と上側の圧着ローラ９とによって確定された位置に合わせることができる。これによって、ホットウェッジ２が常に、下側及び上側の圧着ローラ８，９に対する等しい最適な位置を有することが保証される。

１ ホットウェッジ溶接機、 ２ ホットウェッジ、 ３ 走行ローラ、 ４ 台車、 ５ ホットウェッジ前縁、 ６ ホットウェッジ後面、 ７ ホットウェッジカバー、 ８ 下側の圧着ローラ、 ９ 上側の圧着ローラ、 １０ 揺動ヘッド、 １１ テンションアーム、 １２ 運動方向、 １３，１４ 圧着ユニット、 １５ 下側のホットウェッジフラット面、 １６ 上側のホットウェッジフラット面、 １７ ホットウェッジ側面、 １８ 支持装置、 １９ 軸受ブシュ、 ２１ 軸受シャフト、 ２２ 拡開リング、 ２３ 切欠き、 ２４ 自由空間

Claims (4)

1. プラスチックウェブをオーバラップ溶接するホットウェッジ溶接機（１）であって、
   ホットウェッジ（２）が設けられていて、該ホットウェッジ（２）は、ホットウェッジ後面（６）において始まりかつホットウェッジ前縁（５）において互いに合わさる２つのホットウェッジフラット面（１５，１６）を有していて、かつ前記ホットウェッジ（２）は、走行ローラ（３）によって保持された台車（４）に、前記ホットウェッジ前縁（５）が溶接時における運動方向とは逆向きになるように、方向付けられて固定されており、前記ホットウェッジ（２）は、プラスチックウェブの間におけるオーバラップ領域の溶接部分において前記プラスチックウェブに対して相対的に可動であり、これによって溶接部分を可塑化することができるようになっており、
   前記ホットウェッジ（２）に前記プラスチックウェブを圧着させるための圧着装置が設けられていて、該圧着装置は２つの圧着ユニット（１３，１４）を有していて、両圧着ユニット（１３，１４）のそれぞれ１つが、前記ホットウェッジフラット面（１５，１６）の１つに対応配置されており、
   互いに向かい合って位置している２つの圧着ローラ（８，９）が設けられていて、両圧着ローラ（８，９）の間を、可塑化された溶接部分が溶接時に通過する、ホットウェッジ溶接機において、
   前記ホットウェッジ（２）は、前記両ホットウェッジフラット面（１５，１６）の間において前記ホットウェッジ前縁（５）及び前記ホットウェッジ後面（６）に対して平行にそれぞれ間隔をおいて延びている少なくとも１つの軸受ブシュ（１９）を用いて、軸受シャフト（２１）に旋回可能に、ひいてはホットウェッジ（２）の横軸を中心にして上下傾動可能に支持されていることを特徴とする、ホットウェッジ溶接機。
2. 前記軸受ブシュ（１９）は、前記軸受シャフト（２１）に対して確定された、軸方向及び／又は半径方向の自由度を有しているので、前記ホットウェッジ（２）はその長手方向軸線を中心にして左右傾動可能であり、かつ／又は鉛直方向で前記圧着ユニット（１３，１４）に向かってシフト可能である、請求項１記載のホットウェッジ溶接機。
3. 前記ホットウェッジ（２）は、前記軸受シャフト（２１）の長手方向において軸方向で前記軸受シャフト（２１）上をシフト可能である、請求項２記載のホットウェッジ溶接機。
4. 前記軸受ブシュ（１９）は、長孔に似た横断面形状を有し、かつ前記軸受シャフト（２１）は、円形の横断面形状を有しているので、前記軸受シャフト（２１）の上下において前記軸受ブシュ（１９）と前記軸受シャフト（２１）との間には、自由空間（２４）が形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のホットウェッジ溶接機。

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