DE102005017570A1 - Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür - Google Patents

Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür Download PDF

Info

Publication number
DE102005017570A1
DE102005017570A1 DE200510017570 DE102005017570A DE102005017570A1 DE 102005017570 A1 DE102005017570 A1 DE 102005017570A1 DE 200510017570 DE200510017570 DE 200510017570 DE 102005017570 A DE102005017570 A DE 102005017570A DE 102005017570 A1 DE102005017570 A1 DE 102005017570A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vibration
phase
control device
joining
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510017570
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Jauch
Fritz Schöllkopf
Ralf Nuffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Original Assignee
Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bielomatik Leuze GmbH and Co KG filed Critical Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Priority to DE200510017570 priority Critical patent/DE102005017570A1/de
Publication of DE102005017570A1 publication Critical patent/DE102005017570A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/0609Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding characterised by the movement of the parts to be joined
    • B29C65/0618Linear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8167Quick change joining tools or surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824Actuating mechanisms
    • B29C66/8242Pneumatic or hydraulic drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/94Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the time
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • B29C66/9592Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables in explicit relation to another variable, e.g. X-Y diagrams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Eine Vibrationsschweißanlage für thermoplastische Fügeteile mit einem schwingungsbeweglichen Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines Fügeteiles sowie mit einem weiteren Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines korrespondierenden Fügeteiles, mit einem Schwingungsantrieb, der dem schwingungsbeweglichen Werkzeug zugeordnet ist, und mit einem Linearantrieb zum Zusammenführen der beiden Werkzeuge, sowie mit einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schwingungsantriebs und des Linearantriebs ist bekannt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung (S) ein mehrphasiges Steuermodul (SM) aufweist, das den Schwingungsantrieb (8) und/oder den Linearantrieb (10) in einer Vorwärmphase (VP) und in einer Schweißphase (SP) mit unterschiedlichen physikalischen Steuerparameterwerten ansteuert.
Einsatz für die Schweißung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vibrationsschweißanlage für thermoplastische Fügeteile mit einem schwingungsbeweglichen Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines Fügeteiles sowie mit einem weiteren Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines korrespondierenden Fügeteiles, mit einem Schwingungsantrieb, der dem schwingungsbeweglichen Werkzeug zugeordnet ist, und mit einem Linearantrieb zum Zusammenführen der beiden Werkzeuge, sowie mit einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schwingungsantriebs und des Linearantriebs, sowie eine Steuervorrichtung für eine derartige Vibrationsschweißanlage.
  • Derartige Vibrationsschweißanlagen sind allgemein bekannt (bielomatik-Prospekt "Vibration Welding Machines/Vibrations-Schweißmaschinen") und zum Fügen thermoplastischer Kunststoffteile vorgesehen. Die zu fügenden Kunststoffteile sind in einem Oberwerkzeug bzw. einem Unterwerkzeug gehalten. Das Unterwerkzeug ist in einem entsprechenden Maschinengestell mittels eines Linearantriebs hubbeweglich. Das Oberwerkzeug ist schwingungsbeweglich gelagert und elektromagnetisch erregbar, um entsprechende Horizontalschwingungen durchführen zu können. Durch eine entsprechende Hubbewegung des Unterwerkzeugs werden die beiden Werkzeuge zusammengefügt. Dadurch werden zwangsläufig auch die Kunststoffteile in ihrem Fügebereich zusammengepresst. Der Fügedruck ist durch den Linearantrieb des Unterwerkzeugs steuerbar. Die gleichzeitige Vibration des Oberwerkzeugs, nämlich die für einen entsprechenden Reibschweißvorgang erforderliche lineare Schwingung, führt aufgrund von Grenzflächenreibung im Fügebereich zu einem Anschmelzen beider Kunststoffteile im Fügebereich. Auch nach Beendigung der Vibrationsbewegung wird der Fügedruck aufrechterhalten, bis die Schmelze im Fügebereich wieder erstarrt ist.
  • Problematisch bei derartigen Vibrationsschweißanlagen ist es, dass zu Beginn des Vibrationsschweißvorganges, d.h. während einer sogenannten Feststoffreibphase, ein unerwünschter Abrieb erzielt wird, der zu einer sogenannten Fusselbildung führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vibrationsschweißanlage und eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine solche Fusselbildung vermeiden oder zumindest stark reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Steuervorrichtung ein mehrphasiges Steuermodul aufweist, das den Schwingungsantrieb und/oder den Linearantrieb in einer Vorwärmphase und in einer Schweißphase mit unterschiedlichen physikalischen Steuerparameterwerten ansteuert. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es vorteilhaft möglich, während der Feststoffreibphase den Abrieb und damit eine Fusselbildung stark zu reduzieren. Dabei sind die physikalischen Steuerparameter, mit denen der Schwingungsantrieb und der Linearantrieb angesteuert werden, so gewählt, dass eine Erwärmung der Fügeteile wenigstens in ihren Fügebereichen entweder sehr schnell erfolgt, so dass die Feststoffreibphase bis zur Schmelzphase schnell durchlaufen wird, oder dass während der Feststoffreibphase der Abrieb durch eine Modifikation der Vibrationsschwingungen gegenüber der Schweißphase reduziert wird. Geeignete physikalische Steuerparameter sind insbeson dere Frequenz und Schwingungsamplitude des Schwingungsantriebs bzw. des durch den Schwingungsantrieb betätigten schwingungsbeweglichen Werkzeugs, oder der Fügedruck zwischen den Fügeteilen bzw. den Werkzeugen, der durch den Linearantrieb erzeugt wird.
  • Das Problem der Fusselbildung während der Feststoffreibphase ist bei Vibrationsschweißanlagen bereits seit längerem bekannt. Es sind auch bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, bei denen durch eine externe Heizvorrichtung eine Erwärmung wenigstens eines Fügeteiles vorgenommen wird, bevor der eigentliche Vibrationsschweißvorgang beginnt. Diesbezüglich wird auf die DE 34 05 272 A1 , die DE 101 22 802 A1 oder die DE 102 03 090 A1 verwiesen.
  • Erfindungsgemäß hingegen wird keine zusätzliche Heizvorrichtung benötigt. Vielmehr muss lediglich bei einer bereits vorhandenen Vibrationsschweißanlage die Steuervorrichtung durch Aufnahme des erfindungsgemäßen Steuermoduls modifiziert werden, um die erfindungsgemäßen Vorteile erzielen zu können. Die Steuervorrichtung kann elektronisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgeführt sein. In entsprechender Weise ist das Steuermodul eine elektronische Einheit, die insbesondere eine entsprechende Steueranweisung in Form einer entsprechend angepassten Software aufweisen kann, oder das Steuermodul ist entsprechend elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch als Schalt- oder Steuerteil ausgeführt. Wesentlich für die erfindungsgemäße Lösung ist es, dass durch die erfindungsgemäße Lösung der Vibrationsschweißvorgang zwar eingeleitet wird, während der Feststoffreibphase aber so modifiziert ist, dass eine reduzierte Fusselbildung und dennoch die gewünschte Erwärmung der Fügeteile im Fügebereich bis hin zur Schmelztemperatur erzielt wird. Im Gegensatz zu bekannten Vibrationsschweißverfahren wird durch die erfindungsgemäße Steuerung somit eine Änderung der Steuerparameter zwischen Feststoffreibphase und Schweißphase vorgenommen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuermodul so ausgelegt, dass für die Vorwärmphase gegenüber der Schweißphase reduzierte Steuerparameterwerte vorgesehen sind. Vorzugsweise werden somit Fügedruck, Schwingungsamplitude oder Frequenz in der Vorwärmphase reduziert, um anschließend in der Schweißphase erhöht zu werden. Der Zeitpunkt, zu dem die Steuerparameter für den Übergang aus der Vorwärmphase in die Schweißphase erhöht werden müssen, kann anhand der Werkstoffparameter und der Steuerparameter errechnet werden. Alternativ kann eine empirische Ermittlung erfolgen, die dann vorzugsweise gespeichert und/oder in einem Kennfeld abgelegt werden kann. Es ist auch möglich, dem Steuermodul ein Zeitmodul zuzuordnen, das automatisch nach Ablauf einer definierten Zeitspanne eine Umschaltung der Steuerparameter von den reduzierten Werten für die Vorwärmphase auf die erhöhten Werte für die Schweißphase vornimmt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuermodul als Steuerparameter eine Schwingungsamplitude des Werkzeugs auf, die in der Vorwärmphase kleiner als 0,5 mm und in der Schweißphase größer als 0,5 mm gewählt ist. Vorzugsweise wird die Schwingungsamplitude für die Schweißphase zwischen 1 mm und 1,5 mm gewählt. Das schwingungsbewegliche Werkzeug ist vorzugsweise das Oberwerkzeug. Hubbeweglich ist vorzugsweise lediglich das Unterwerkzeug.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Steuerparameter ein Fügedruck zwischen den Werkzeugen gewählt. Dieser Fügedruck ist – wie auch die Schwingungsamplitude als Steuerparameter – durch geeignete Sensor- oder Messeinrichtungen erfassbar. Aufgrund des erfassten Fügedruckes zwischen den Werkzeugen ist auch der Fügedruck zwischen den Fügeteilen im Fügebereich erfassbar oder bestimmbar. In vorteilhafter Weise ist der Fügedruck in der Vorwärmphase gegenüber der Schweißphase reduziert. Die Reduzierung des Fügedruckes während der Vorwärmphase kann alternativ oder kumulativ zu einer Reduzierung der Schwingungsamplitude in der Vorwärmphase erfolgen.
  • Für die Steuervorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass ein mehrphasiges Steuermodul vorgesehen ist, das die Werkzeuge der Vibrationsschweißanlage in ihrer aneinander gefügten Arbeitsposition zeitversetzt in einer Vorwärmphase und in einer Schweißphase mit unterschiedlichen Steuerparameterwerten ansteuert. Vorzugsweise erfolgt in der Vorwärmphase eine Ansteuerung mit reduzierten Parameterwerten, die dann in der Schweißphase erhöht werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
  • 1 zeigt in einer aufgeschnittenen Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vibrationsschweißanlage und
  • 2 ein Diagramm, das die Ansteuerung der Vibrationsschweißanlage nach 1 erläutert.
  • Eine Vibrationsschweißanlage 1 nach 1 ist für das Fügen thermoplastischer Kunststoffteile vorgesehen. Eine Vibrationsschweißanlage eignet sich insbesondere zum Schweißen von Kunststoffbauteilen mit großen Fügeflächen und schwierig zu verarbeitenden Kunststoffmaterialien. Bevorzugte Einsatzbereiche sind die industrielle Großserienfertigung im Automobilbereich und in der Elektro- oder Verpackungsindustrie. Dazu müssen die zu verschweißenden Kunststoffteile lediglich in ihren Fügebereichen entsprechend schweißbare Kunststoffmaterialien aufweisen. Im übrigen können sie auch aus Holz- oder Metallverbundstoffen oder aus Textilverbundstoffen bestehen.
  • Die Vibrationsschweißanlage 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, in dem ein Hubtisch 3 in Richtung des Doppelpfeiles H hubbeweglich gelagert ist. Der Hubtisch 3 dient dazu, ein entsprechendes Unterwerkzeug für wenigstens ein unteres Fügeteil aufzunehmen. Der Hubtisch 3 ist über Antriebs- und Führungsmittel, wie hydraulische Hubzylinder und Fügungsprofile, anhebbar oder absenkbar. Die Führungsprofile sind vorzugsweise als Säulenprofile ausgeführt und vertikal im Maschinengestell 2 ausgerichtet. Eine obere Werkzeugträgerplatte 4 dient zur Aufnahme eines Oberwerkzeugs. Die Werkzeugträgerplatte 4 ist mit Hilfe von Federn 7 an einer Portalplatte 6 horizontal schwingbeweglich gehalten. Die Werkzeugträgerplatte 4 ist somit einschließlich eines entsprechend befestigten Oberwerkzeugs in Richtung des horizontalen Doppelpfeiles V schwingbeweglich. Die Schwingbewegung wird durch einen Schwingungsantrieb in Form eines Elektromagneten 8 angeregt. Mittels einer Messeinrichtung 9 wird eine durch den Elektromagneten 8 erzeugte Schwingungsamplitude erfasst, um den Schwingungsantrieb und damit den Elektromagneten 8, insbesondere in einem geschlossenen Regelkreis, zu steuern. Vorzugsweise ist es möglich, diese Regelung mit einer Toleranz von +– 0,1 mm für die Schwingungsamplitude durchzuführen. Die Regelung des Schwingungsantriebs und damit des Elektromagneten 8 erfolgt über eine Steuervorrichtung S. An die Steuervorrichtung S ist die Messeinrichtung 9 mittels einer strichpunktiert dargestellten Signalleitung angeschlossen. Die Steuervorrichtung S steht über eine ebenfalls strichpunktiert dargestellte Steuerleitung mit dem Elektromagneten 8 in Steuerverbindung.
  • Der Hubtisch 3, auf dem ein entsprechendes Unterwerkzeug befestigt wird, wird durch den als Linearantrieb ausgestalteten Hubantrieb in Form von wenigstens einem Hydraulikzylinder 10 angehoben und abgesenkt.
  • Das Oberwerkzeug dient dazu, wenigstens ein zu dem entsprechenden Fügeteil des Unterwerkzeugs korrespondierendes oberes Fügeteil aufzunehmen. Fügeteile sind die zuvor angesprochenen Kunststoffteile.
  • Um den Hubantrieb 10 anzusteuern, ist die Steuervorrichtung S mittels wenigstens einer strichpunktiert dargestellten Steuerleitung an den Hubantrieb 10 angeschlossen. Wenigstens eine dem Hubantrieb 10 zugeordnete Signalleitung ist ebenfalls strichpunktiert dargestellt und verbindet eine Weg- und Druckmesseinrichtung mit der Steuervorrichtung S, um den Weg des Hubtisches 3 und den Fügedruck zu erfassen, mit dem die Fügeteile in ihrem Fügebereich zusammengepresst werden. Auch hier ist die Steuervorrichtung S so ausgeführt, dass eine weg- und druckabhängige Regelung des Hubantriebs 10 ermöglicht ist.
  • Die Steuervorrichtung S ist mit einem Steuermodul SM versehen, das eine zweiphasige Ansteuerung des Schwingantriebs 8 und/oder des Hubantriebs 10 ermöglicht. Dabei wird durch das Steuermodul SM der Vibrationsschweißvorgang, bei dem Ober- und Unterwerkzeug bereits zusammengeführt sind und die Fügeteile in ihrem Fügebereich aneinander liegen, in zwei Steuerphasen unterteilt.
  • Anhand der 2 sind die Steuerphasen, wie sie durch das Steuermodul SM vorgegeben werden, erkennbar. In durchgezogener Darstellung ist der Verlauf der Schwingungsamplitude A über der Zeit t, in gestrichelter Darstellung der Verlauf des Fügedruckes D und in strichpunktierter Darstellung der Verlauf des Fügeweges W gezeigt. Das Steuermodul SM ist für den Amplitudensprung und den Drucksprung verantwortlich, der zwischen einer Vorwärm- oder Vorreibphase VP und einer eigentlichen Schweißphase SP erfolgt. An die Schweißphase SP schließt eine Fügephase FP an, in der die Vibrationsbewegung des Schwingungsantriebs 8 beendet ist, wie anhand des Abfalls der Amplitudenlinie A verdeutlicht ist. Der Fügedruck D hingegen bleibt auf gleichem oder gemäß nicht dargestellter Ausführung aber wenigstens auf reduziertem Niveau aufrechterhalten, um die Fügeteile relativ zueinander bis zur vollständigen Erstarrung des Schmelzfilms zu fixieren. Der Fügeweg W entspricht einem Abschmelzweg der Kunststoffmaterialien im Fügebereich der Fügeteile.
  • Sobald Ober- und Unterwerkzeug in ihrer Arbeitsposition relativ zueinander positioniert sind, in der die Fügeteile in ihren Fügebereichen aneinander liegen, wird das Oberwerkzeug gemeinsam mit der Werkzeugträgerplatte 4 in Vibrationsschwingung (Doppelpfeil V) durch den Schwingungsantrieb 8 versetzt. Für die Vorwärm- oder Vorreibphase steuert das Steuermodul SM die Schwingungsamplitude des Oberwerkzeugs über eine bestimmte Zeitspanne, nämlich während der Vorwärm- oder Vorreibphase VP, auf einem reduzierten Niveau. Vorzugsweise wird eine Schwingungsamplitude von 0,5 mm oder weniger gewählt. Die Vibration mit geringer Amplitude führt zu einer ausreichenden Erwärmung im Fügebereich der Fügeteile bis hin zur Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials wenigstens eines Fügeteiles. Sobald die Schmelztemperatur erreicht ist oder sobald ein gewisses Anschmelzen im Fügebereich erfasst werden kann, steuert das Steuermodul SM den Schwingungsantrieb in die Schweißphase SP, indem die Schwingungsamplitude A auf einen für die Schweißung vorteilhaften Wert, vorzugsweise zwischen 1 mm und 1,5 mm, erhöht wird. Der Zeitpunkt, zu dem das Steuermodul SM eine entsprechende Erhöhung des Parameterwertes, nämlich der Schwingungsamplitude A, durchführen muss, kann durch einen dem Fügebereich zugeordneten Temperatursensor oder durch eine hochgenaue Erfassung des Abschmelzweges definiert und eingeleitet werden. Sobald im Fügebereich ein geringfügiges Nachgeben in axialer Druckrichtung des Hubtisches erfasst wird, erfolgt die Umschaltung auf die Schweißphase SP. Denn hierdurch kann indirekt erfasst werden, dass der Beginn einer Schmelzfilmbildung erfolgt ist. Alternativ oder kumulativ zu der Erhöhung der Schwingungsamplitude A ist es möglich, beim Übergang von der Vorwärm- oder Vorreibphase VP zur Schweißphase SP auch den Fügedruck D zu erhöhen. Die Erwärmung der Fügeteile im Fügebereich kann somit in der Vorwärm- oder Vorreibphase ausschließlich durch eine reduzierte Schwingungsamplitude bei über beide Phasen gleichbleibendem Druck oder ausschließlich durch eine Druckreduzierung bei über beide Phasen gleichbleibender Schwingungsamplitude, oder durch eine kombinierte Erhöhung sowohl der Schwingungsamplitude A als auch des Fügedruckes D beim Übergang von Vorwärm- oder Vorreibphase VP zur Schweißphase SP erfolgen. Sobald eine ausreichende Schmelzfilmbildung erzielt ist, wird der Schwingungsantrieb abgeschaltet, während der Fügedruck zumindest auf geringerem Niveau bis zum vollständigen Erstarren des Schmelzfilmes aufrechterhalten wird. Diese Phase wird als Fügephase FP dargestellt. Das Erfassen des Endes der Schmelzphase SP wird durch Erfassung des Abschmelzweges und damit durch Erfassung des Fügeweges W erreicht. Ab einem definierten Abschmelzweg wird eine weitere Vibrationsbewegung durch den Schwingungsantrieb 8 gestoppt. Wie anhand der 2 erkennbar ist, nimmt der Fügeweg W in der Fügephase FP noch bis zur vollständigen Erstarrung um einen gewissen Betrag zu.
  • Das Steuermodul SM umfasst vorzugsweise eine entsprechende Softwaresteuerung, die einem elektronischen Steuerteil der Steuervorrichtung S zugeordnet ist. Die Steuervorrichtung S steuert den Elektromagneten 8 in geeigneter Weise elektrisch und die Hydraulikzylinder 10 entsprechend hydraulisch an.

Claims (7)

  1. Vibrationsschweißanlage für thermoplastische Fügeteile mit einem schwingungsbeweglichen Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines Fügeteiles sowie mit einem weiteren Werkzeug zur Aufnahme wenigstens eines korrrespondierenden Fügeteiles, mit einem Schwingungsantrieb, der dem schwingungsbeweglichen Werkzeug zugeordnet ist, und mit einem Linearantrieb zum Zusammenführen der beiden Werkzeuge, sowie mit einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schwingungsantriebs und des Linearantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (S) ein mehrphasiges Steuermodul (SM) aufweist, das den Schwingungsantrieb (8) und/oder den Linearantrieb (10) in einer Vorwärmphase (VP) und in einer Schweißphase (SP) mit unterschiedlichen physikalischen Steuerparameterwerten ansteuert.
  2. Vibrationsschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (SM) so ausgelegt ist, dass für die Vorwärmphase (VP) gegenüber der Schweißphase (SP) reduzierte Steuerparameterwerte vorgesehen sind.
  3. Vibrationsschweißanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (SM) als Steuerparameter eine Schwingungsamplitude (A) des Werkzeugs (4) aufweist, die in der Vorwärmphase (VP) kleiner als 0,5 mm und in der Schweißphase (SP) größer als 0,5 mm gewählt ist.
  4. Vibrationsschweißanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerparameter ein Fügedruck (D) zwischen den Fügeteilen gewählt ist.
  5. Vibrationsschweißanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügedruck (D) in der Vorwärmphase (VP) gegenüber der Schweißphase (SP) reduziert ist.
  6. Steuervorrichtung für eine Vibrationsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrphasiges Steuermodul (SM) vorgesehen ist, das die Werkzeuge der Vibrationsschweißanlage (1) in ihrer aneinandergefügten Arbeitsposition zeitversetzt in einer Vorwärmphase (VP) und in einer Schweißphase (SP) mit unterschiedlichen Steuerparameterwerten ansteuert.
  7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorwärmphase (VP) gegenüber der Schweißphase (SP) reduzierte Steuerparameterwerte, insbesondere eine reduzierte Schwingungsamplitude, vorgesehen sind.
DE200510017570 2005-04-12 2005-04-12 Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür Withdrawn DE102005017570A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510017570 DE102005017570A1 (de) 2005-04-12 2005-04-12 Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510017570 DE102005017570A1 (de) 2005-04-12 2005-04-12 Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005017570A1 true DE102005017570A1 (de) 2006-10-19

Family

ID=37055453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510017570 Withdrawn DE102005017570A1 (de) 2005-04-12 2005-04-12 Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005017570A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006060269A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Büssing, Maik Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Bearbeitung und Veredelung der Schmalflächen von Holz- und Holzwerkstoffplatten
EP2380726A3 (de) * 2010-04-26 2013-11-27 MULTIVAC Sepp Haggenmüller GmbH & Co KG Verpackungsmaschine mit oszillierendem Siegelwerkzeug
DE102013012716A1 (de) * 2013-08-01 2015-02-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren zum Steuern, insbesondere Dämpfen, einer mechanischen Schwingung eines Svstems
CN111618419A (zh) * 2020-07-01 2020-09-04 重庆科杰实业有限责任公司 一种气缸罩盖焊接工装

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0340671A2 (de) * 1988-05-03 1989-11-08 BRANSON ULTRASCHALL Niederlassung der EMERSON TECHNOLOGIES GmbH & CO. Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Maschinenparametern beim Reibungsschweissen
US5858142A (en) * 1997-02-27 1999-01-12 Inertia Friction Welding, Inc. Angular orientation control system for friction welding

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0340671A2 (de) * 1988-05-03 1989-11-08 BRANSON ULTRASCHALL Niederlassung der EMERSON TECHNOLOGIES GmbH & CO. Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Maschinenparametern beim Reibungsschweissen
US5858142A (en) * 1997-02-27 1999-01-12 Inertia Friction Welding, Inc. Angular orientation control system for friction welding

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Verein Deutscher Ingenieure: Fügen von Kunststoff-Formteilen.VDI- Verlag,1977.ISBN 3-18-404032-1 *
Verein Deutscher Ingenieure: Fügen von Kunststoff-Formteilen.VDI- Verlag,1977.ISBN 3-18-404032-1;

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006060269A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Büssing, Maik Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Bearbeitung und Veredelung der Schmalflächen von Holz- und Holzwerkstoffplatten
EP2380726A3 (de) * 2010-04-26 2013-11-27 MULTIVAC Sepp Haggenmüller GmbH & Co KG Verpackungsmaschine mit oszillierendem Siegelwerkzeug
US8955291B2 (en) 2010-04-26 2015-02-17 Multivac Sepp Haggenmuller Gmbh & Co. Kg Packaging machine with oscillating sealing tool
DE102013012716A1 (de) * 2013-08-01 2015-02-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren zum Steuern, insbesondere Dämpfen, einer mechanischen Schwingung eines Svstems
DE102013012716B4 (de) 2013-08-01 2022-07-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren zum Steuern, insbesondere Dämpfen, einer mechanischen Schwingung eines Svstems
CN111618419A (zh) * 2020-07-01 2020-09-04 重庆科杰实业有限责任公司 一种气缸罩盖焊接工装

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1776205B1 (de) Verfahren zum reibschweissen von bauteilen
EP0340671B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Maschinenparametern beim Reibungsschweissen
DE2937204C2 (de) Extrudermaschine mit Breitspritzkopf und zugeordnetem Kalander
EP1426499A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Endlagendämpfung in Hydraulikzylindern von mobilen Arbeitsmachinen
WO2000079137A1 (de) Stoffschlüssiges verbinden
DE102004012294B4 (de) Hochgeschwindigkeitsantriebsverfahren und -system für Druckzylinder
DE102008018881A1 (de) Verfahren zum Auftragen eines viskosen Materials auf ein Werkstück
EP0421019A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Kunststoffteilen durch Ultraschall
DE102015122314B3 (de) Linearreibschweißmaschine
DE10330188A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Pressschweißen
EP1714756A1 (de) Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken
DE4230882A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines Schweißvorganges bei thermoplastischen Materialbahnen
DE102005017570A1 (de) Vibrationsschweißanlage und Steuervorrichtung hierfür
EP2070686B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verschweissen von Kunststoffprofilteilen
DE4230824A1 (de) Hydromechanischer gussform-schliessmechanismus
EP0759332A1 (de) CNC-gesteuerte Rohrbiegemaschine
WO2005009664A1 (de) Mehrkopf-reibschweissverfahren und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE19514070C2 (de) Steuerverfahren für eine Spritzgießvorrichtung
DE4321874A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern und Regeln von Prozeßparametern beim Ultraschallschweißen
EP1338404B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Schweissen von Kunststoffprofilen
EP0421018B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von metallischen Werkstücken durch Ultraschall
DE102004012733B4 (de) Vorrichtung zum Spannen und Verschließen von Umreifungsbändern
CH681093A5 (de)
DE4303760A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum hydraulischen Antrieb von Spritzgiessmaschinen
EP2873512B1 (de) Vorrichtung zum Stanzen und Schweißen von Kunststoffteilen

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee