DE102005018478A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen und Vorrichtung dazu - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen und Vorrichtung dazu Download PDF

Info

Publication number
DE102005018478A1
DE102005018478A1 DE102005018478A DE102005018478A DE102005018478A1 DE 102005018478 A1 DE102005018478 A1 DE 102005018478A1 DE 102005018478 A DE102005018478 A DE 102005018478A DE 102005018478 A DE102005018478 A DE 102005018478A DE 102005018478 A1 DE102005018478 A1 DE 102005018478A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inductor
welding
pressure
pressure roller
welding zone
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.)
Granted
Application number
DE102005018478A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005018478B4 (de
Inventor
Rudi Velthuis
Christoph Collet
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.)
Leibniz Institut Fuer Verbundwerkstoffe De GmbH
Original Assignee
Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
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 Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH filed Critical Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
Priority to DE102005018478A priority Critical patent/DE102005018478B4/de
Publication of DE102005018478A1 publication Critical patent/DE102005018478A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005018478B4 publication Critical patent/DE102005018478B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/834—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools moving with the parts to be joined
    • B29C66/8341—Roller, cylinder or drum types; Band or belt types; Ball types
    • B29C66/83411—Roller, cylinder or drum types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/18—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/72—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by combined operations or combined techniques, e.g. welding and stitching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/45—Joining of substantially the whole surface of the articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836—Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
    • B29C66/8362—Rollers, cylinders or drums moving relative to and tangentially to the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3608—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements
    • B29C65/3616—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising single particles, e.g. fillers or discontinuous fibre-reinforcements comprising discontinuous fibre-reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3636—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint comprising independent continuous fibre-reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3672—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3676—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3672—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3684—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General 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
    • B29C66/72—General 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 structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General 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
    • B29C66/818—General 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 cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps
    • B29C66/8181—General 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 cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects
    • B29C66/81811—General 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 cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects of the welding jaws

Abstract

Bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen aus Metall und/oder Kunststoff bzw. Kunststofffaserstrukturen erfolgt dieses unter zumindest lokaler Druckbeaufschlagung mittels einer Anpressvorrichtung (4), wobei mindestens in einer Schweißzone (3) ein elektrisch leitender Werkstoff vorhanden ist und ein Induktor (10) eine Erwärmung der Schweißzone bewirkt. Die Erwärmung der Schweißzone (3) und deren Druckbeaufschlagung erfolgt gleichzeitig.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen aus Metall und/oder Kunststoff bzw. Kunststofffaserstrukturen unter zumindest lokaler Druckbeaufschlagung mittels einer Anpressvorrichtung, wobei mindestens in einer Schweißzone ein elektrisch leitender Werkstoff vorhanden ist und ein Induktor eine Erwärmung der Schweißzone bewirkt, und eine Vorrichtung dazu.
  • Beim Induktionsschweißen von thermoplastischen Kunststoffteilen wird zwischen den zu verschweißenden Kunststoffteilen ein Schweißzusatzwerkstoff angeordnet, der in der Regel aus dem thermoplastischen Kunststoff der Kunststoffteile und einem metallischen Zusatz besteht. Die zum Schweißen erforderliche Wärme wird durch ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt, das durch Hysterese- und Wirbelstromverluste den Schweißzusatzwerkstoff auf Schmelztemperatur bringt, worauf dieser die zu fügenden Kunststoffteile erwärmt, die anschließend druckbeaufschlagt und darauf folgend abgekühlt werden. Beim Verschweißen von Leichtbaustrukturen aus hybriden Metall/Faser-Kunststoff-Verbunden kann ebenso wie beim Verbinden von Fa ser-Kunststoff-Verbunden mit elektrisch leitenden, nicht magnetischen Fasern, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, auf den Schweißzusatzwerkstoff verzichtet werden, da aufgrund des in den Kunststoff induzierten elektromagnetischen Wechselfeldes eine Erwärmung des Werkstoffes infolge von Widerstandsverlusten beispielsweise der Kohlenstofffasern erfolgt.
  • Aus der Praxis ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Kunststoffteilen bekannt, die einen mittels einer Lineareinheit zu bewegenden Schweißtisch umfasst, auf dem die Kunststoffteile angeordnet sind. Des Weiteren sind ein stationärer Induktor und dazu beabstandet eine stationäre Anpressvorrichtung vorgesehen. Hierbei erfolgt zunächst eine Erwärmung der Kunststoffteile und anschließend deren Druckbeaufschlagung. Dies ist insofern nachteilig, als das Schweißzusatzmaterial aufgrund des fehlenden Druckes verhältnismäßig stark bis über die Zersetzungstemperatur von dessen Polymer aufgeheizt werden kann. Darüber hinaus ist ein definierter Abstand zwischen dem Induktor und der Anpressvorrichtung einzuhalten, um innerhalb des Verarbeitungsfensters des Polymers zu bleiben.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die ein Induktionsschweißen mit reduzierter thermischer Schädigung des Polymers der zu fügenden Kunststoffteile bewerkstelligt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren dadurch gelöst, dass die Erwärmung der Schweißzone und deren Druckbeaufschlagung gleichzeitig erfolgt.
  • Das Erwärmen der polymeren Bauteile aus einem Kunststoff bzw. einer Kunststoff-Faserstruktur, nachfolgend als Kunststoffteile bezeichnet, unter Druck wirkt einer Zersetzung des Kunststoffes der Kunststoffteile und/oder eines Schweißzusatzwerkstoffes aufgrund einer guten Wärmeübertragung in der Schweißzone entgegen. Darüber hinaus ist das kontinuierliche Fügen von gekrümmten Kunststoffteilen verhältnismäßig leicht zu bewerkstelligen, da keine komplexe Steuerung für den Induktor und die Anpressvorrichtung benötigt wird, um im Verarbeitungsfenster des Polymers zu bleiben. Selbstverständlich sind auch Bauteile aus einem Kunststoff bzw. einer Kunststoff-Faserstruktur mit Bauteilen aus metallischen Werkstoffen bzw. metallische Bauteile unter Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes, insbesondere einen Kunststoff umfassend, zu verschweißen.
  • Zweckmäßigerweise werden die Anpressvorrichtung und der Induktor zum Schweißen miteinander sowie mit einer gemeinsamen Steuerung verbunden. Damit ist zum Verschweißen der Kunststoffteile entlang einer beliebigen vorbestimmten Kontur lediglich ein Programm für die beispielsweise einen PC (Personal Computer) umfassende Steuerung zu erstellen, weshalb das Verfahren kostengünstig sowohl zur Einzelteil- als auch Serienfertigung einsetzbar ist.
  • In Ausgestaltung wird die Anpressvorrichtung mittels der Steuerung in zumindest einer Ebene über die Kunststoffteile verfahren. Die Bewegung der Anpressvorrichtung in einer Ebene eignet sich selbstverständlich lediglich für das Fügen ebener Kunststoffteile. Falls die Fügezone der Kunststoffteile eine komplexe Geometrie aufweist, ist die Anpressvorrichtung in mehreren Ebenen zu bewegen.
  • Vorzugsweise wird der Induktor über die Steuerung mit Spannung beaufschlagt. Damit wird lediglich eine hardwaremäßige Steuerung zur Ausführung unterschiedlicher Funktionen benötigt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Induktor in die Anpressvorrichtung integriert ist.
  • Demnach werden die miteinander zu verbindenden Kunststoffteile dort druckbeaufschlagt, wo sie auch von dem Induktor erwärmt werden und in der Schweißzone ist eine gute Wärmeübertragung gegeben, durch die eine thermische Schädigung der zu verschweißenden Materialien zu verhindern ist.
  • Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Druckbeaufschlagung mit einfachen Mitteln umfasst vorteilhafterweise die Anpressvorrichtung zumindest eine die Schweißzone beaufschlagende Druckrolle. Damit sich die Druckrolle nicht selbst unzulässig aufheizt, ist zweckmäßigerweise die Druckrolle aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt.
  • Nach einer Weiterbildung besteht die Druckrolle aus einem Glasfaserrohr, in dessen Inneres der Induktor eingesetzt ist. Das kostengünstig zu fertigende Glasfaserrohr hält den Anforderungen beim Schweißen Stand und bietet bei entsprechender Dimensionierung in seinem inneren Freiraum hinreichend Platz zur Anordnung des Induktors in einem geringen Abstand zu dem Um eine rotatorische Bewegung der Druckrolle auch unter einer verhältnismäßig hohen Anpresskraft sicher zu stellen, ist vorzugsweise die Druckrolle zwischen insbesondere drei Führungsrollen drehbar gelagert. Die Führungsrollen sind derart zueinander ausgerichtet, dass sie die Druckrolle in radialer Richtung unverlierbar haltern. Zweckmäßigerweise weist jede Führungsrolle Schultern zur axialen Fixierung der Druckrolle auf.
  • Zur Realisierung einer mechanisch robusten und konstruktiv einfachen Lagerung sind bevorzugt die Führungsrollen auf einer gemeinsamen Halteplatte der Anpressvorrichtung drehbar gelagert, wobei die Halteplatte mit einer Führungsplatte fest verbunden ist, in die Achsen der Führungsrollen eingreifen. Selbstverständlich können die Achsen der Führungsrollen mit Wälz- oder Gleitlagern bestückt sein, um die Führungsrollen leicht drehbar zu lagern.
  • Zweckmäßigerweise ist die Halteplatte mittels eines Antriebes in zumindest einer Richtung verfahrbar gelagert. In Ausgestaltung ist die Halteplatte über einen Antrieb drehbar. Aufgrund des drehbaren Antriebs der Halteplatte lassen sich komplexe Konturen verschweißen, wobei der an der Halteplatte befestigte Induktor stets einen vorbestimmten Abstand zur Schweißzone einhält und die Halteplatte sich nicht störend auswirkt. Zur Automatisierung des Induktionsschweißens sind vorteilhafterweise der bzw. die Antriebe für die Halteplatte mit einer Steuerung eines Handhabungssystems verbunden. Im Weiteren dient die Steuerung zur Spannungsregelung des Induktors.
  • Um das hochfrequente Magnetfeld in der unmittelbaren Nähe der Schweißzone zu erzeugen, ist vorzugsweise der Induktor in einem den zu verschweißenden Kunststoffteilen benachbarten Bereich der Druckrolle angeordnet.
  • Damit eine schnelle Abkühlung der Schweißzone möglich ist, umfasst nach einer weiteren Ausgestaltung die Anpressvorrichtung eine Kühleinrichtung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Induktionsschweißen,
  • 2 eine Seitenansicht einer Anpressvorrichtung der Vorrichtung nach 1 und
  • 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III nach 2.
  • Die Vorrichtung umfasst einen Werkstückträger 1 aus einem elektrisch nicht leitenden Material zur Halterung von zwei miteinander zu verschweißenden Kunststoffteilen 2, die in ei ner Schweißzone 3 überlappend, also auch aufeinander liegend, angeordnet sind. Um die beiden polymeren Kunststoffteile 2, zwischen denen gegebenenfalls ein Schweißzusatzwerkstoff angeordnet ist, in der Schweißzone beim Erwärmen lokal mit Druck zu beaufschlagen, ist eine Anpressvorrichtung 4 vorgesehen, die im Wesentlichen aus einer Halteplatte 5 und einer über einen oberseitigen Steg 6 damit verbundenen Führungsplatte 7 zur Lagerung einer Druckrolle 8 besteht. Die Druckrolle 8 ist aus einem Glasfaserrohr gefertigt, das in seinem inneren Freiraum 9 einen Induktor 10 aufnimmt, der an der Anpressvorrichtung 4 gehalten ist. Zur unverlierbaren drehbaren Lagerung der Druckrolle 8 sind drei Führungsrollen 11 vorgesehen, die zur axialen Fixierung der Druckrolle 8 stirnseitige Schultern 12 aufweisen. Die Führungsrollen 11 sind unter Zwischenanordnung von Wälzlagern 13 auf Achsen 14 angeordnet, die mit ihrem einen Ende in der Halteplatte 5 und mit ihrem anderen Ende in der dazu parallel sowie beabstandet verlaufenden Führungsplatte 7 festgelegt sind.
  • Bei einer Relativbewegung der Druckrolle 8 mit dem Induktor 10 zu den beiden zu fügenden Kunststoffteilen 2 werden diese unter dem herrschenden Druck der Druckrolle 8, gegebenenfalls durch den sich erhitzenden Schweißzusatzwerkstoff, aufgrund des induzierten Magnetfeldes erwärmt und miteinander verbunden, wobei eine Zersetzung des polymeren Kunststoffes der Kunststoffteile und/oder des Schweißzusatzwerkstoffes durch die von dem bei der Erwärmung aufgebrachten Druck herrschende erhöhte Wärmeübertragung in der Schweißzone 3 gegenüber einer drucklosen Wärmeübertragung verringert ist.

Claims (17)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen Induktionsschweißen von Bauteilen aus Metall und/oder Kunststoff bzw. Kunststofffaserstrukturen unter zumindest lokaler Druckbeaufschlagung mittels einer Anpressvorrichtung (4), wobei mindestens in einer Schweißzone (3) ein elektrisch leitender Werkstoff vorhanden ist und ein Induktor (10) eine Erwärmung der Schweißzone bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Schweißzone (3) und deren Druckbeaufschlagung gleichzeitig erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (3) und der Induktor (10) miteinander sowie mit einer gemeinsamen Steuerung verbunden werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (4) mittels der Steuerung in zumindest einer Ebene über die Kunststoffteile (2) verfahren wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (10) über die Steuerung mit Spannung beaufschlagt wird.
  5. Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen unter zumindest lokaler Druckbeaufschlagung mittels einer Anpressvorrichtung (4), wobei mindestens in einer Schweißzone (3) ein elektrisch leitender Werkstoff vorhanden ist und ein Induktor (10) eine Erwärmung der Schweißzone (3) bewirkt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (10) in die Anpressvorrichtung (4) integriert ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (4) zumindest eine die Schweißzone (3) beaufschlagende Druckrolle (8) umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrolle (8) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrolle (8) aus einem Glasfaserrohr besteht, in dessen Inneres der Induktor (10) eingesetzt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrolle (8) zwischen insbesondere drei Führungsrollen (11) drehbar gelagert ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Führungsrolle (11) Schultern (12) zur axialen Fixierung der Druckrolle (8) aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrollen (11) auf einer gemeinsamen Halteplatte (5) der Anpressvorrichtung (4) drehbar gelagert sind, wobei die Halteplatte (5) mit einer Führungsplatte (7) fest verbunden ist, in die Achsen (14) der Führungsrollen (11) eingreifen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (5) mittels eines Antriebes in zumindest einer Richtung verfahrbar gelagert ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (5) über einen Antrieb drehbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Antriebe für die Halteplatte (5) mit einer Steuerung eines Handhabungssystems verbunden sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Spannungsregelung des Induktors (10) dient.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (10) in einem den zu verschweißenden Kunststoffteilen (2) benachbarten Bereich der Druckrolle (8) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (4) eine Kühleinrichtung umfasst.
DE102005018478A 2005-04-21 2005-04-21 Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen Active DE102005018478B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005018478A DE102005018478B4 (de) 2005-04-21 2005-04-21 Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005018478A DE102005018478B4 (de) 2005-04-21 2005-04-21 Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005018478A1 true DE102005018478A1 (de) 2006-10-26
DE102005018478B4 DE102005018478B4 (de) 2008-10-23

Family

ID=37067864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005018478A Active DE102005018478B4 (de) 2005-04-21 2005-04-21 Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005018478B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103057114A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 杭州珂瑞特机械制造有限公司 智能式婴儿拉拉裤生产线及智能焊接方法
DE102012100620A1 (de) 2012-01-25 2013-07-25 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren zum Induktionsschweißen
DE102014203559A1 (de) * 2014-02-27 2015-08-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung
DE102015109288A1 (de) 2015-06-11 2016-12-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Schweißverfahren und Vorrichtung hierzu

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102513685A (zh) * 2011-12-27 2012-06-27 南京广顺电子技术研究所 一种用于焊接接头的高频感应焊接装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2575251A (en) * 1943-09-09 1951-11-13 Orlan M Arnold Method of welding bodies
DE1565580A1 (de) * 1965-10-19 1970-06-11 Heller Jun William C Induktions- und Heizungsvorrichtung fuer Bandmaterial
DE10000347A1 (de) * 2000-01-07 2000-08-10 Inst Verbundwerkstoffe Gmbh Mobile Vorrichtung zum Schweißen und Reparieren von unverstärkten und verstärkten Thermoplasten

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2575251A (en) * 1943-09-09 1951-11-13 Orlan M Arnold Method of welding bodies
DE1565580A1 (de) * 1965-10-19 1970-06-11 Heller Jun William C Induktions- und Heizungsvorrichtung fuer Bandmaterial
DE10000347A1 (de) * 2000-01-07 2000-08-10 Inst Verbundwerkstoffe Gmbh Mobile Vorrichtung zum Schweißen und Reparieren von unverstärkten und verstärkten Thermoplasten

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012100620A1 (de) 2012-01-25 2013-07-25 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren zum Induktionsschweißen
WO2013110270A1 (de) 2012-01-25 2013-08-01 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren zum induktionsschweissen
CN103057114A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 杭州珂瑞特机械制造有限公司 智能式婴儿拉拉裤生产线及智能焊接方法
DE102014203559A1 (de) * 2014-02-27 2015-08-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung
DE102014203559B4 (de) 2014-02-27 2023-06-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung
DE102015109288A1 (de) 2015-06-11 2016-12-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Schweißverfahren und Vorrichtung hierzu

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005018478B4 (de) 2008-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1892078B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vorformen von Kohlenstofffaser-Halbzeugen für die Herstellung von Faserverbundbauteilen
EP3030373B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum widerstandsschweissen von sandwichblechen
DE102005018478B4 (de) Vorrichtung zum Induktionsschweißen von Kunststoffteilen
WO2007019961A1 (de) Verfahren zum verbinden des stoss von dichtungsprofilen sowie vorrichtung zu dessen durchführung
DE102018130769B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Stumpfschweißen von Werkstücken
DE102017205208A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks
EP3710234A1 (de) Vorrichtung zum thermischen verschweissen von kunststoffteilen sowie anordnung enthaltend eine solche vorrichtung
DE102008012021A1 (de) Verfahren, Schweißstation und Vierstellen-Schweißmaschine zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen
DE102016007059B3 (de) Verfahren und Anordnung zum Fixieren und/oder Anbinden mindestens eines Bauteils aus Kunststoff wie aus thermoplastischem Polymer an einem Bauteil aus Metall beim Fügen der beiden Bauteile
DE102019132532A1 (de) Schweißvorrichtung zum Verschweißen von thermoplastischen Bauteilen unter Druckbeaufschlagung und mit der Schweißvorrichtung durchführbares Verfahren
DE10235813B4 (de) Gleitschuh und Verfahren zum Herstellen von erhabenen Anlageflächen eines Gleitschuhs
EP1844889B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum punktförmigen Schweissen an mindestens einem Werkstück positionierter Schweisselektroden mittels mindestens eines Roboters
DE3337913A1 (de) Kontinuierlich arbeitende presse zum pressen einer vorlaufenden werkstoffbahn
DE112019005114T5 (de) Rührreibfügevorrichtung, verfahren zum betreiben derselben und fügestruktur
DE4219619C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen einer kontinuierlich geförderten stromleitenden Materialbahn
DE102014203559B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung
AT515183A1 (de) In-Line Verfahren und In-Line Fertigungsanlage
DE69921017T2 (de) Verbinden durch Aufschmelzen von Bauteilen aus thermoplastischem Harz
DE102008009540B3 (de) Vorrichtung zum Umformen eines Werkstückes aus einem thermoplastischen Werkstoff
EP3034892A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbindung von faserwerkstoffen mit metallwerkstoffen
EP3552729B1 (de) Stanznietvorrichtung
DE102012218655B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum dauerhaften Verbinden zweier Kunststoffschaumelemente
DE102015109288A1 (de) Schweißverfahren und Vorrichtung hierzu
DE202016107208U1 (de) Heizelementschweißeinheit
DE102012107451A1 (de) Rollennahtschweißvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: JOCHEN MUELLER, 55411 BINGEN, DE

Representative=s name: JOCHEN MUELLER, DE

Representative=s name: MUELLER, JOCHEN, DIPL.-ING., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER VERBUNDWERKSTOFFE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: INSTITUT FUER VERBUNDWERKSTOFFE GMBH, 67663 KAISERSLAUTERN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: MUELLER, JOCHEN, DIPL.-ING., DE