DE10102058A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen, deren zu verschweißende Schnittflächen formschlüssig aneinander anschließen, wird vorgeschlagen, wenigstens zwei Formteile aus Metall vorzusehen, welche die zu verschweißenden Profile im Bereich der Schweißnaht abdecken und im Bereich der Schweißnaht formschlüssig zur Oberfläche des Profils ausgebildet sind und die Profile relativ zu den Formteilen unter Wahrung des Formschlusses mit den Formteilen bewegbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen, deren zu verschweißende Schnittflächen formschlüssig aneinander anschließen.

Kunststoffhohlprofile haben in weiten Bereichen der Technik Holz als Bau­ stoff verdrängt. Der Vorteil dieses Werkstoffs liegt darin, daß diese Profile - auch solche mit relativ komplizierten Querschnitten - einfach herzustellen und im Vergleich zum Naturprodukt Holz relativ preiswert sind. Darüber hinaus weisen sie auch eine hohe Korrosionsfestigkeit gegenüber chemi­ schen Stoffen und witterungsbedingten Einflüssen auf. Sie finden insbe­ sondere Anwendung beim Fensterbau und der Sanitärtechnik.

Die Verarbeitung dieser Profile, insbesondere das Verbinden zweier Profile, erfordert wegen der im Profil eingeschlossenen Hohlräume besondere Techniken. Bewährt hat sich eine Verfahren, das unter dem Namen Spie­ gelschweißen bekannt ist. Bei dieser Methode werden die Schnittflächen der zu verbindenden Profile in einem schmalen Bereich entlang der Schnittkanten mittels einer erhitzten Platte, dem Spiegel, aufgeweicht und anschließend zusammengefügt.

Dabei wird der Fügevorgang in der Regel so durchgeführt, daß die zu ver­ bindenden Profile um ein definiertes Maß aufeinander zu verschoben wer­ den. Bei manchen Anwendungsfällen werden die zu verschweißenden Teile zusätzlich zu dieser Bewegung auch in seitlichen Richtungen gering­ fügig gegeneinander bewegt. Aufgrund der ausgeführten Bewegungen fließt der Kunststoff an den Berührflächen ineinander, so daß eine innige Verbindung der aufgeweichten Kunststoffkanten erreicht wird.

Unvermeidbar bei dieser Schweißtechnik sind Schweißwülste, die sowohl auf den inneren als auch den äußeren Oberflächen der Profile entlang der Schweißnähte aufgeworfen werden. Bei den meisten Anwendungsfällen sind diese Schweißwülste unerwünscht, da sie sowohl das optisch Er­ scheinungsbild der gefertigten Artikel stören als auch wesentliche Eigen­ schaften, wie beispielsweise die Abdichtbarkeit, beeinträchtigen.

Nach dem Stand der Technik begegnet man diesen Nachteilen dadurch, daß man die Schweißnähte einer Nachbearbeitung unterzieht, bei der die Nähte mit Hilfe von Schneid- oder Schleifwerkzeugen entfernt werden. Da­ bei ist diese Methode problemlos anzuwenden ist, wenn die Schweißnähte in ebenen Flächen liegen, dagegen ergeben sich Schwierigkeiten im Fall gekrümmter Oberflächen. In diesem Fall sind aufwendige Schneidwerk­ zeuge erforderlich, beispielsweise an Pendeln aufgehängte Werkzeuge im Fall von kreisförmigen Schweißnähten, wobei das Ergebnis trotz des hohen Aufwandes dennoch oft unbefriedigend ausfällt.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu schaffen, bei wel­ cher die Entstehung von Schweißwülsten vermieden wird und die genann­ ten Nacharbeiten und die hierdurch bedingten Nachteile daher entfallen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß

• - wenigsten zwei Formteile aus wärmebeständigem Material, vorzugs­ weise Metall, vorgesehen sind, welche
• - jeweils die Oberfläche der zu verschweißenden Profile im Bereich der Schweißnaht abdecken,
• - wenigstens im Bereich der Schweißnaht formschlüssig zur Oberfläche der Profile ausgebildet sind,
• - und die Profile relativ zu den Formfeilen, unter Wahrung des Form­ schlusses mit den Formteilen, bewegbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zwei Formteile auf, welche die zu verschweißenden Profile im Bereich der Schweißnaht abdecken. Dabei sind die Oberflächen der Formteile, die auf dem Profil aufliegen, form­ schlüssig zur Oberfläche der Profile ausgebildet. Die beiden Formteile grenzen entlang der Schweißnaht aneinander an, wobei die Begrenzungs­ flächen von gleicher Form wie die zu verschweißenden Schnittflächen, sind.

Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung ist die Beweglichkeit der Profile relativ zu den Formteilen. Diese Bewegung erfolgt so, daß die formschlüs­ sig aufeinander liegenden Oberflächen von Profil und Formteil unter Wah­ rung des Formschlusses sich gegeneinander verschieben.

Ein der Erfindung zugrunde liegender Kerngedanke besteht darin, die beim Schweißen nach dem Stand der Technik unvermeidbaren Schweißwülste von vorne herein zu verhindern. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß beim Schweißen der Profile die Oberflächen im Bereich der Schweiß­ nähte durch die genannten Formteile abgedeckt sind. Der Schweißvorgang läuft dabei folgendermaßen ab:
Die Profile werden, wie bisher üblich, an ihren Schnittflächen mit Hilfe des erhitzten Schweißspiegels aufgeweicht und anschließend auf einander zu verschoben. Dabei fließt das weiche Material ineinander, wobei es jedoch aufgrund der Abdeckung der Profile im Bereich der Schweißnähte daran gehindert wird, sich nach außen aufzuwölben. Die Schweißwulst formt sich daher nur auf der nach innen gerichteten Oberfläche des Profils aus. Die nach außen gerichtete, sichtbare Oberfläche bleibt dabei glatt, wie durch die formschlüssige Oberfläche des Formteils vorgegeben.

Die beim Spiegelschweißen nach dem Stand der Technik notwendige Nacharbeitung mit Hilfe von Schneid- oder Schleifwerkzeugen entfällt somit vollständig. Hieraus resultieren mehrere Vorteile: Zu einen ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung, auch kompliziert geformte Schweißnähte, beispielsweise an Rundungen, mit einer optisch und funktionell ein­ wandfreien Oberfläche herzustellen. Zum anderen werden die beim Spie­ gelschweißen notwendigen Arbeitsgänge generell reduziert und damit Ko­ sten bei der Herstellung von Gegenstände aus Kunststoffprofilen einge­ spart.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sind die Formteile gegeneinander bewegbar ausgebildet. Sie grenzen entlang der Schweißnaht aneinander an und weisen Begrenzungsflächen, die vom gleichen Typus, wie die zu verschweißenden Schnittflächen, sind. Die Bewegung der Formteile erfolgt so, daß die Begrenzungsflächen der Formteile während der Bewegung in permanentem Kontakt zueinander bleiben. Aufgrund dieser Vorgaben können sich beide Formteile nur in Richtungen bewegen, die in der Oberfläche der Begrenzungsfläche liegen. Die Form der Begrenzungsflächen legt somit die möglichen Bewegungs­ richtungen fest. Nach einem Merkmal der Erfindung sind die Begrenzungs­ flächen so ausgebildet, daß sie dem Verlauf der Schweißnaht folgen und vom gleichen Typus sind, wie die zu verschweißenden Schnittflächen. Das bedeutet beispielsweise bei geradlinigen Schweißnähten und einer ebenen Schnittfläche der zu verschweißenden Profile, daß die Begrenzungsflächen Ebenen sind. In selteneren Fällen sind die Schnittflächen als Zylinderfläche oder Kugelfläche ausgebildet. In diesem Fall werden auch die Begren­ zungsflächen durch Zylinderflächen bzw. Kugelflächen gegeben.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung entsprechend den dargelegten Merk­ malen ermöglicht es, während des Schweißvorgangs die Profile nicht nur auf einander zu, sondern die Profite zusammen mit den Formteilen in seitli­ chen Richtungen gegeneinander zu bewegen. Dabei erfolgt in vorteilhafter Weise auch diese Bewegung in der Weise, daß die Profile im Bereich der Schweißnähte abgedeckt bleiben. Im Ergebnis erreicht man hierdurch, daß einerseits das aufgeweichte Material an den Schnittkanten aufgrund der genannten Bewegung besonders gut ineinander fließt und dadurch eine innige Verbindung der Kunsstoffprofile hergestellt wird und andererseits sich keine Schweißwülste nach außen hin aufwölben können.

Im folgenden Teil der Beschreibung sind Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt, welche die Ausgestaltung der Formteile betreffen.

Bei einer ersten Variante liegen Schweißnähte zugrunde, welche sich nicht glatt aneinander anschließen. Schweißnähte dieser Art treten auf, wenn die Schweißung beispielsweise über den Umfang des Kunststoffprofils ausge­ führt wird und das Profil aus aneinander anschließenden ebenen Flächen gebildet wird. Um bei einer derartigen Schweißnaht nicht nur eine in einem ebenen Bereich liegende Naht ohne Wulst auszubilden, sind die Formteile nach einem Merkmal der Erfindung so ausgebildet, daß sie die Profile je­ weils wenigstens teilweise umschließen und somit mehrere ebene Teilbe­ reiche des Profils abgedeckt werden. Beim Fügen der erhitzten Profile wer­ den dann alle Bereiche der Schweißnaht, welche durch die Formteile ab­ gedeckt sind, ohne Schweißwulst ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Variante sind die Formteile als Halbschalen ausgebildet und jeweils zwei Halbschalen umschließen jeweils ein Profil vollständig. Mit dieser Ausführung ist es beispielsweise möglich, eine um den gesamten Umfang eines zylindrischen Profils oder eines kastenförmigen Profils umlaufende Schweißnaht ohne Schweißwül­ ste herzustellen. Für diesen Schweißvorgang werden insgesamt vier Formteile benötigt, von denen je zwei jedes der beiden zu verschweißen­ den Profile im Bereich der Schweißnaht umschließen. Die Formteile sind so ausgebildet, daß sie entlang der Schweißnähte je eine Begrenzungsfläche aufweisen.

In der Praxis fallen auch Schweißnähte an, die in verschiedenen Schnittflä­ chen liegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Profil eine keilförmig zugeschnittene Stirnseite aufweist, die in einen gleich geformten Ausschnitt in einem zweiten Profil eingesetzt werden soll. Auch dieser Anwendungsfall wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung abgedeckt. Die Formteile weisen in diesem Fall als Begrenzungsfläche aneinander an­ schließende, ebene Flächen auf, welche die Keilform wiedergeben.

Nach einem Merkmal der Erfindung wird die vorgeschlagene Vorrichtung insbesondere beim Fenster- und Türenbau und in der Sanitärtechnik ein­ gesetzt.

Bei der Herstellung von Fenstern und Türen sind glatte Oberflächen nicht nur aus optischen Gründen erwünscht, sondern auch zur einwandfreien Abdichtung zwischen Fenster bzw. Tür und Rahmen zwingend erforderlich. Zur Abdichtung werden in der Regel Dichtungslippen aus elastischem Ma­ terial verwendet, deren Fußteil in einer Nut des Fenster- bzw. Rahmenpro­ fils festgelegt ist, während die eigentliche Lippe gegen die Dichtflächen des Rahmen- bzw. Fensterprofils drückt. Diese Dichtflächen müssen in allen Bereichen, in denen die Dichtlippe aufsetzt, eine glatte Oberfläche aufwei­ sen. Außerhalb von Schweißnähten sind glatte Oberflächen aufgrund der Fertigung der Profile mit Hilfe von Extrudierverfahren a priori gegeben, während im Bereich der Schweißnähte die Anwendung der vorgeschlage­ nen Vorrichtung glatte Oberflächen liefert.

Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung läßt sich mit Vorteil aber auch in den Bereichen des Profils einsetzen, in denen die Nuten für die Dichtungslippe ausgebildet sind. Bewährt hat sich ein Schweißverfahren, bei welchem die Profile mit bereits eingelegten Dichtungslippen miteinan­ der verschweißt werden. Die Formteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen in diesem Fall Aussparungen auf, in denen nicht zum Profil gehöri­ ge Elemente, vorzugsweise die Dichtelemente, zu liegen kommen.

Der Schweißvorgang läuft im vorliegenden Fall in gleicher Weise wie bei den bereits dargestellten Vorgängen ab. Wie oben beschrieben, werden die Profile beim Verschweißen um ein definiertes Maß aufeinander zu ver­ schoben. Die Verschiebung der Profile aufeinander zu führt dabei zu einer Verkürzung der Profilmaße. Diese Stauchung wirkt sich auch auf die ein­ gelegten Dichtungen aus. Die Folge hiervon ist, daß die Enden der Dich­ tungen entweder ebenfalls gestaucht werden oder aber im Bereich des erweichten Profils nach innen in das Profil ausweichen. In beiden Fällen ist im Bereich der Verschweißung eine einwandfreie Dichtfunktion ohne jegli­ che Nacharbeiten gegeben. Beim Schweißen nach dem Stand der Technik dagegen wölbt sich die Dichtung in nachteiliger Weise über die Schweiß­ wulst nach außen und muß per Hand in diesem Bereich zurückgeschnitten werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen. In diesem Teil wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand einer beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Darstellung zeigt eine axiome­ trische Ansicht der Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen.

Der Darstellung liegt eine Verschweißung eines kastenförmigen Profils zu­ grunde. Die beiden Profile 1 und 2 sind an ihren Stirnseiten auf Gehrung geschnitten, wobei die Schnittflächen 3 bzw. 4 durch Ebenen gegeben sind. Die Vorrichtung 5 gemäß vorliegender Erfindung ist der Übersichtlich­ keit halber zum größten Teil durchsichtig dargestellt. Sie ist so ausgebildet, daß beim Verschweißen der Profile die Entstehung einer Schweißwulst bei der in der vertikalen Kante 6 liegenden Schweißnaht verhindert wird. Die Vorrichtung weist zwei Formteile 7 und 8 auf, die im Bereich der Schweiß­ naht 6 formschlüssig zur Oberfläche 9 und 10 der Profile ausgebildet sind und die Schweißnaht 6 im genannten Bereich überdecken. Entlang der Schweißnaht weisen die Formteile je eine Begrenzungsfläche 11 bzw. 12 auf, welche vom gleichen Typus wie die Schnittflächen an den Profilen sind, d. h. im vorliegenden Fall als Ebenen ausgebildet sind.

Unter dem Bezugszeichen 13 und 14 sind zwei Verbindungselemente an­ gedeutet, die auf der Unterseite der Vorrichtung jeweils ein Pendant besit­ zen. Diese Verbindungselemente dienen dazu, die beiden Blöcke 15 und 16 der Vorrichtung mit den Profilen fest zu verbinden. Beide Blöcke weisen je eine Bohrung 17 bzw. 18 auf, die je einen Führungsbolzen 19 bzw. 20 aufnehmen. Der Durchmesser von Bohrung und Führungsbolzen ist so gewählt, daß die Bolzen in der Bohrung gleiten können. Die Führungsbol­ zen sind mit ihrem einen Ende 21 bzw. 22 in den Formteilen fest eingelas­ sen. Aufgrund dieses Führungssystems aus Blöcken und Bolzen sind die Profile relativ zu den Formteilen bewegbar, wobei die Bewegungsrichtung parallel zur Richtung der Profilachsen 23 und 24 liegt.

Beim Verschweißen werden die Profile an ihren Schnittflächen 3 und 4 mit Hilfe des erhitzten Schweißspiegels aufgeweicht und anschließend anein­ ander gefügt. Der Fügevorgang erfolgt dabei so, daß die Profile um ein definiertes Maß in Richtung ihrer Achsen 23 bzw. 24 aufeinander zu ver­ schoben werden. Durch diese Bewegungen wird der erhitzte Kunststoff dazu veranlaßt, ineinander zu fließen und sich innig miteinander zu verbin­ den.

Während des Schweißvorgangs sind die Profile im Bereich der Schweiß­ naht 6 abgedeckt, so daß das aufgeweichte Profilmaterial sich nicht nach außen aufwölben kann. Eine Schweißwulst formt sich daher nur auf der nach innen gerichteten Oberfläche des Profils aus. Die nach außen ge­ richtete, sichtbare Oberfläche behält die Glätte bei, die durch die form­ schlüssige Oberfläche des Formteils vorgegeben ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen, deren zu ver­ schweißende Schnittflächen formschlüssig aneinander anschließen, da­ durch gekennzeichnet, daß
wenigsten zwei Formteile aus wärmebeständigem Material, vor­ zugsweise Metall, vorgesehen sind, welche
jeweils die Oberfläche der zu verschweißenden Profile im Bereich der Schweißnaht abdecken,
wenigstens im Bereich der Schweißnaht formschlüssig zur Oberfläche der Profile ausgebildet sind,
und die Profile, unter Wahrung des Formschlusses mit den Formteilen, relativ zu den Formteilen bewegbar sind.

2. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile entlang der Schweißnaht jeweils eine Begrenzungsfläche von gleicher Form, wie die zu verschwei­ ßenden Schnittflächen, aufweisen und unter permanentem Kontakt der Begrenzungsflächen in Richtungen, die in den Begrenzungsflächen liegen, relativ zueinander bewegbar sind.

3. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile die Profile jeweils wenigsten teilweise umschließen.

4. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile als Halbschalen ausgebildet sind und jeweils zwei Halbschalen jeweils ein Profil vollständig umschlie­ ßen.

5. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile in verschie­ denen Schnittflächen liegende Schweißnähte abdecken.

6. Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile Aussparun­ gen aufweisen, in denen jeweils nicht zum Profil gehörige Elemente, vor­ zugsweise Dichtelemente, zu liegen kommen.

7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei der Herstellung von Fenstern, Türen und Rahmen und in der Sanitärtechnik eingesetzt wird.