DE10048000B4 - Vorrichtungen, Verfahren und Systemelemente zum Verschweißen und/oder Abdichten von Bodenbelägen - Google Patents

Vorrichtungen, Verfahren und Systemelemente zum Verschweißen und/oder Abdichten von Bodenbelägen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Abdichten und/oder Verschweißen von Bodenbelägen mit
– einem Fahrgestell und einem Antrieb zum Bewegen der Vorrichtung auf einem Bodenbelag,
– Mitteln zum Erwärmen eines thermoplastischen Materials an einer bestimmbaren Stelle (Schweißpunkt),
– einem berührungslos arbeitenden Sensor zum direkten oder indirekten Erfassen einer Relativposition von Vorrichtung und Bodenbelag und
– Mitteln zur Steuerung der Bewegung der Vorrichtung auf dem Bodenbelag anhand der berührungslos erfaßten Relativposition,
dadurch gekennzeichnet,
– daß die Mittel zum Erwärmen des thermoplastischen Materials derart ausgebildet sind, daß der Schweißpunkt auch auf eine Stelle schwenkbar ist, die in Fahrtrichtung außerhalb der senkrechten Projektion der Vorrichtung auf den Bodenbelag liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, Verfahren und Systemelemente zum Verschweißen und/oder Abdichten von Bodenbelägen.
  • Bei Bodenbelägen wie CV-(Cushioned-Vinyl-), PVC-, Linoleum- und ähnlichen Belägen besteht das Problem, daß die der Belag gegenüber der Wand abgedichtet oder daß einzelne Elemete eines solchen Belages, der im Regelfall aus bahn- oder plattenförmigen Bodenbelagelementen besteht, miteinander verschweißt oder zumindest gegeneinander abgedichtet werden sollen.
  • Die CV-Beläge werden meistens in Bahnen oder Platten geliefert und müssen nach dem Verlegen miteinander verschweißt werden. Das Verschweißen mit einer Schweißschnur geschieht entweder von Hand mittels eines Heißluftfön oder bei großflächigen Räumen und geradlinigen Schweißnähten mittels eines selbstlaufenden Heißluft-Schweißgerätes.
  • Folgende Arbeitsschritte sind erforderlich:
    • – Ausfräsen einer Schweißnut
    • – Säubern (Absaugen oder Ausfegen) der ausgefrästen Späne
    • – Einlegen einer Schweißschnur
    • – Andrücken der Schweißschnur
    • – Erwärmen der Schweißschnur
    • – Abschneiden der überstehenden Schweißschnur
  • Es sind also mehrere Arbeitsschritte erforderlich, so daß die bekannten Verfahren sehr zeitintensiv sind.
  • Das Erwärmen, Einlegen und Andrücken der Schweißschnur wird von Hand durchgeführt und hängt von der Genauigkeit des Facharbeiters ab; dadurch bedingt kann es zu Unregelmäßigkeiten kommen, die nach einer gewissen Zeit das Aufplatzen der Schweißnähte zur Folge haben kann, wodurch bei Säuberung mit Wasser Feuchtigkeit in die Nut eindringen und den CV-Belag lösen kann. Eine zu lange oder zu hohe Erwärmung (160–180 °C) kann zur Folge haben, daß das Obermaterial in Mitleidenschaft gezogen wird und verbrennt.
  • Beim Ausfräsen der Nut durch eine Handfräsmaschine entsteht zur Wand ein Abstand, der bisher von Hand durch einen Hobel ausgehoben werden mußte.
  • Das Heißluft-Schweißgerät, welches hinten durch eine Andruckrolle und vorne durch ein Fugenrad geführt wird, kann durch Krafteinwirkung aus der Nut springen und unkontrolliert neben der Nut schweißen.
  • Aus der DE 198 13 625 C1 ist eine Vorrichtung zum Abdichten und/oder Verschweißen von Dachbahnen bekannt. Diese Vorrichtung ist ein Fahrzeug, welches entlang der zu verbindenden Dachbahnen geführt wird, und die Dachbahnen durch ein mitgeführtes Schweißgerät miteinander verbindet. Mit dieser Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, den Schweißpunkt auch auf eine Stelle außerhalb der senkrechten Projektion Projektionsfläche der Vorrichtung zu schwenken, um Bodenbelagelemente bis zur Wand hin zu verschweißen.
  • Ferner sind aus der DE 195 32 598 A1 ein Verfahren bekannt bei dem bahnförmige Bodenbelagelemente, deren Stoßkanten so vorgeformt sind, dass sie einen Aufnahmekanal für einen thermoplastischen Kunststoffdraht bilden. Allerdings ermöglicht es dieses Verfahren nicht, die Bodenbelagelemente so zu verschweißen, dass die Nähte nicht sichtbar sind.
    •
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde Vorrichtungen, Verfahren zum Verschweißen und/oder Abdichten von Bodenbelägen und bei der Herstellung von Bodenbelägen bzw. von Abdichtungen verwendbare Systemelemente anzugeben, welche die genannten Nachteile überwinden.
  • Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, welche das Verschweißen von individuell zugeschnittenen CV-Belägen ohne sichtbare Schweißnähte erlaubt, wobei in vorteilhafter Weiterbildung die Schweißmaschine die zu verschweißende Naht selbständig erkennen und von unten (!) verschweißen soll, unabhängig von Geraden oder Kurven.
  • Die Aufgabe wird gelöst von Verfahren und Vorrichtungen sowie den zusammen ein System bildenden Elementen wie Schweißschnur und Bodenbelagelemente mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen gegeben.
    •
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von thermoplastisch verformbaren Material, also zum Verschweißen und/oder Abdichten von Bodenbelägen mit oder ohne Schweißschnur in Seitenansicht,
  • 2 die Vorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht,
  • 3 eine Prinzipskizze der wesentlichen Elemente der Vorrichtung gemäß 1 in Draufsicht,
  • 4 auf einem Estrich verlegte erfindungsgemäße Bodenbelagelemente mit einem der Oberseite abgewandten Aufnahmekanal für eine Schweißschnur, wobei die erfindungsgemäße Schweißschnur einen metallischen Faden enthält,
  • 5 die Elemente gemäß 4, wobei jedoch die Schweißschnur statt des Fadens kleine Metallpartikel enthält,
  • 6, 7 Prinzipskizzen zur Verdeutlichung des Einsatzes und der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die CNC-gesteuerte Laser-Schweißmaschine ist mit einem schwenkbar gelagerten Laser, 4 einzeln angetriebenen Laufrädern in der Achsialrichtung um 360 Grad drehbar, einem Metallsensor oder -detektor, einem Abstandsmeßgerät und einem Computer ausgerüstet.
  • Die CV-Beläge werden an der Unterseite, an den zu verschweißenden Stellen, halbrund ausgefräst (wird bei der Herstellung mit gemacht). Während dem Verlegen der Beläge wird eine spezielle Schweißschnur (Skizze 4 und 5) in die halbrunde Fräsnut eingelegt, die dann mit der Laser-Schweißmaschine erwärmt und verschweißt wird.
  • Die Vorrichtung erlaubt das Verschweißen von individuell zugeschnittenen CV-Belägen ohne sichtbare Schweißnähte, wobei die Laser-Schweißmaschine die zu verschweißende Naht selbständig erkennt und von unten verschweißt, unabhängig von Geraden oder Kurven – es können also beliebig zugeschnitte Belagelemente miteinander verschweißt werden.
  • Es entfallen die eingangs genannten Arbeitsschritte, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis führt. Zudem gibt es keine deutlich sichtbaren Schweißnähte mehr. Die Laser-Schweißmaschine ist in der Lage, die zu verschweißenden Nähte selbständig zu suchen und bis zur Wand hin zu verschweißen. Es können damit gerade Linien oder Kurven verschweißt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise wie folgt durchgeführt: Das 1.Elemente des CV-Belages wird verlegt, die Schweißschnur wird eingelebt und das 2.Element an das 1.Element angelegt.
  • Der Schweißvorgang erfolgt wie nachfolgend beschrieben: Der Laser-Schweißmaschine wird mittels Computer die gesamte zu verschweißende Strecke eingespeichert. Die Maschine wird an einen Punkt der zu verschweißenden Naht aufgesetzt und dieser Punkt als „Start" im Computer gespeichert. Über einen Metallsensor oder -detektor erkennt die Laser-Schweißmaschine die unter dem CV-Belag liegende Schweißschnur, verschweißt diese mit dem Laser und fährt über die 4 einzeln angesteuerten Laufräder die zu verschweißende Strecke ab. Fährt die Laser-Schweißmaschine vor ein Hindernis (z.B. eine Wand), wird dieses Hindernis von den vorne liegenden Abstandsmessern erkannt und schaltet den Fahrantrieb ab, wobei der Laser in Fahrtrichtung weiter schwenk und bis zur Wand hin verschweißt. Danach fährt die Laser-Schweißmaschine automatisch, durch die in den Computer eingegebenen Daten, zur nächsten zu verschweißenden Stelle. Die verschweißten Strecken werden im Computer als „bearbeitet" gespeichert, damit sichergestellt wird, daß eine Strecke nicht 2 mal bearbeitet wird. Erfaßt der Metallsensor oder -detektor kein Metall mehr und sind alle Strecken im Computer als „bearbeitet" gekennzeichnet, schaltet der Fahrantrieb und der Laser automatisch ab. Die Versorgungsleitungen (z.B. Strom- und Wasserzuführung) für die Laser-Schweißmaschine werden manuell kontrolliert, damit sie nicht durch Zufall überfahren werden.
  • Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich. Wesentliche Erfindungsgedanken sind z.B.:
    • – das Verschweißen der CV-Beläge erfolgt von der Unterseite, dadurch keine sichtbaren Schweißnähte und das Obermaterial kann Fugenlos verlegt werden;
    • – eine metallenthaltende Schweißschnur, damit die Laser-Schweißmaschine ihren Weg selbständig erkennt;
    • – der Laser-Schweißmaschine wird mittels eines Computers die Streckenführung mitgeteilt und über einen Metallsensor oder -detektor sucht sie die zu verschweißenden Nähte selbständig;
    • – die Schweißschnur kann durch den schwenkbaren Laser bis zur Wand erwärmt werden;
    • – beim Reinigen des CV-Belages mit Flüssigkeiten kann diese nicht bis zum Estrich vordringen und ein Lösen des CV-Belages vom Estrich wird verhindert

Claims (32)

  1. Vorrichtung zum Abdichten und/oder Verschweißen von Bodenbelägen mit – einem Fahrgestell und einem Antrieb zum Bewegen der Vorrichtung auf einem Bodenbelag, – Mitteln zum Erwärmen eines thermoplastischen Materials an einer bestimmbaren Stelle (Schweißpunkt), – einem berührungslos arbeitenden Sensor zum direkten oder indirekten Erfassen einer Relativposition von Vorrichtung und Bodenbelag und – Mitteln zur Steuerung der Bewegung der Vorrichtung auf dem Bodenbelag anhand der berührungslos erfaßten Relativposition, dadurch gekennzeichnet, – daß die Mittel zum Erwärmen des thermoplastischen Materials derart ausgebildet sind, daß der Schweißpunkt auch auf eine Stelle schwenkbar ist, die in Fahrtrichtung außerhalb der senkrechten Projektion der Vorrichtung auf den Bodenbelag liegt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslos arbeitende Sensor zum direkten oder indirekten Erfassen der Relativposition von Vorrichtung und Bodenbelag ein CCD-Array (Charge Couple Device-Array) umfaßt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslos arbeitende Sensor zum direkten oder indirekten Erfassen der Relativposition von Vorrichtung und Bodenbelag einen Metalldetektor umfaßt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslos arbeitende Sensor um wenigstens eine zum Bodenbelag parallele Achse schwenkbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der Bewegung der Vorrichtung auf dem Bodenbelag anhand der berührungslos erfaßten Relativposition eine CNC-Steuerung umfassen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erwärmen des thermoplastischen Materials eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallwellen umfassen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erwärmen des thermoplastischen Materials eine Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen umfassen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen im Infrarotbereich erzeugt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen ein Laser ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein Nd:YAG-Laser ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein vorzugsweise elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge zwischen etwa 800 und etwa 1000 nm emittierender Diodenlaser, insbesondere ein Hochleistungsdiodenlaser ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser mehrere Dioden umfaßt und daß optische Elemente zum Fokussieren des gesamten von den Dioden erzeugten Strahlungsfeldes vorgesehen sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erfassung der von den Mitteln zum Erwärmen des thermoplastischen Materials abgegebenen Leistung vorgesehen sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erfassung der von den Mitteln zum Erwärmen des thermoplastischen Materials abgegebenen Leistung ein Photoelement aufweisen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, insbesondere ein Pyrometer, zur berührungslosen Erfassung der Temperatur des von den Mitteln zum Erwärmen des thermoplastischen Materials erwärmten Materials vorgesehen sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerte- und Steuereinheit zur Steuerung der von den Mitteln zum Erwärmen des thermoplastischen Materials abgegebenen Leistung anhand der erfaßten Temperatur des thermoplastischen Materials vorgesehen ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, insbesondere ein Hobel oder ein Messer, zum Abtragen von nach dem Erwärmen und Abkühlen des thermoplastischen Materials eventuell aus der Ebene des Bodenbelags überstehenden Materials vorgesehen sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von beim Erwärmen des thermoplastischen Materials eventuell entstehenden Dämpfen und/oder von Staub und Spänen vorgesehen sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Abstandssensoren zur Messung des Abstands der Vorrichtung zu eventuell im Fahrweg der Vorrichtung auftauchenden Hindernissen wie z.B. Wänden vorgesehen sind.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Mittel zum drahtlosen oder drahtgebundenen Übertragen von Steuer- und/oder und Positionssignalen und/oder mittels der vorgesehenen Sensoren erfaßter Daten zu einer externen Auswerte- und Steuereinheit vorgesehen sind.
  21. Verfahren zum Abdichten und oder Verschweißen von Bodenbelägen mittels eines schnur- oder drahtartigen Abdicht- bzw. Schweißzusatzes ("Schweißschnur") und einer automatisch über die Schweißschnur fahrenden und die Schweißschnur erhitzenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposition von Vorrichtung und Schweißschnur automatisch berührungslos erfaßt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Fügeteil bzw. die Schweißschnur mittels Ultraschall erhitzt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Fügeteil bzw. die Schweißschnur mittels elektromagnetischer Wellen erhitzt wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Flügelteil bzw. die Schweißschnur durch die Verwendung eines Lasers, insbesondere eines Nd:YAG-Lasers oder eines Diodenlasers, erhitzt wird.
  25. Schnur- oder drahtartiger Abdicht- und Schweißzusatz ("Schweißschnur") insbesondere für Bodenbeläge, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißschnur von entsprechenden Sensoren kontaktlos erfaßbare Teile, Partikel oder Pigmente enthält.
  26. Schweißschnur nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißschnur von CCD-Arrays kontaktlos erfaßbare Farbpigmente enthält.
  27. Schweißschnur nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißschnur von Metalldetektoren kontaktlos erfaßbare Teile, insbesondere einen Draht, oder Partikel enthält.
  28. Plattenartiges oder bahnförmiges Bodenbelagelement zur Herstellung eines aus mehreren solcher Elemente hergestellten Bodenbelages, insbesondere eines CV-, PVC-, Linoleum- oder vergleichbaren Belages, dadurch gekennzeichnet, daß die im bestimmungsgemäßen Verlegezustand Stoßkanten mit anderen Elementen bildenden Kanten des Elementes derart vorgeformt sind, daß an den Stoßkanten zweier Elemente ein Aufnahmekanal für eine Schweißschnur gebildet wird, der sich auf der der Nutzseite abgewandten Unterseite der Elemente befindet.
  29. Bodenbelagelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Stoßkanten von einem entsprechenden Sensor kontaktlos erfaßbare Teile, Partikel oder Pigmente vorgesehen sind.
  30. Bodenbelagelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Stoßkanten von CCD-Arrays kontaktlos erfaßbare Farbpigmente vorgesehen sind.
  31. Bodenbelagelement nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Stoßkanten von Metalldetektoren kontaktlos erfaßbare Teile, insbesondere ein Draht, oder Partikel vorgesehen sind.
  32. Bodenbelag, dadurch gekennzeichnet, daß er mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und/oder unter Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 24 und/oder unter Verwendung einer Schweißschnur nach einem der Ansprüche 25 bis 27 und/oder unter Verwendung von Bodenbelagelementen nach einem der Ansprüche 28 bis 31 hergestellt ist.
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