DE102008012021B4

DE102008012021B4 - Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen

Info

Publication number: DE102008012021B4
Application number: DE102008012021.9A
Authority: DE
Inventors: Kurt Niedermark
Original assignee: AFS FEDERHENN MASCHINEN GmbH
Current assignee: Afs Federhenn Maschinen De GmbH
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2028-03-01
Also published as: DE102008012021A1

Abstract

Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffprofilen (6, 7, 8, 9) zu einem Profilrahmen (34), bei dem das Verschweißen jeweils eines Profilendes zweier Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) miteinander mittels eines Schweißaggregats (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) erfolgt, – wobei zwischen die Profilenden nacheinander ein Profilanschlag (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) und ein Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) eingeführt werden, – wobei in einem ersten Verfahrensschritt während des Einlegens der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) eine Grobausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) durch Bewegen der Profilenden gegen die Profilanschläge (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) erfolgt, – wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Feinausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) erfolgt und – wobei in einem dritten Verfahrensschritt mittels der Schweißaggregate (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) die Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) gegeneinander verspannt und gegen den Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) gepresst werden und so eine Erwärmung der beiden Profilenden zum späteren Verschweißen miteinander erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilanschlag (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) während des ersten Verfahrensschrittes mit einem Heizstrom (IPA) beheizt wird, und dass im zweiten Verfahrensschritt der Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) zur automatisierten Feinausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) zwischen die Profilenden eingebracht wird, wobei als Positions- und Zentrierhilfe der Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen.
Die Herstellung von Rahmen für Fenster (Flügel – oder Blendrahmen) oder dergleichen auf Kunststoffbasis erfolgt in der Regel durch Verschweißen von auf Gehrung geschnittenen Profilstücken. Die verwendeten Schweißmaschinen arbeiten dabei in der Regel nach dem sogenannten Heizspiegelschweißverfahren. Dabei werden die zu verschweißenden Profile zunächst in einer Vorrichtung ausgerichtet und eingespannt. Anschließend werden die Gehrungsflächen mit einem dazwischenfahrenden Heizspiegel erwärmt. Nach Ablauf des Ausschmelzvorgangs fährt der Heizspiegel aus der Gehrung, und die angeschmolzenen Gehrungsflächen werden zusammengepresst oder gestaucht und so miteinander verschweißt. Derartige Schweißmaschinen oder Schweißstationen sind beispielsweise aus der EP 1 136 233 A2 oder aus der EP 0 819 514 A1 bekannt. Ähnliche Schweißmaschinen sind beispielsweise aus DE 196 29 302 A1 , DE 1 910 308 A oder DE 1 479 482 A bekannt.
Auslegungsziel bei der Realisierung derartiger Schweißmaschinen ist gerade bei der Herstellung von Fensterrahmen eine hohe Taktzahl von produzierten Fensterrahmen und eine hohe Genauigkeit und Qualität oder Festigkeit der Schweißverbindungen. Man unterscheidet Einstellen- und Mehrstellenschweißmaschinen. Bei Mehrstellenschweißmaschinen können für eine höhere Taktzahl mehrere Profile gleichzeitig miteinander verbunden werden.
Bei einer sogenannten Vier-Kopf- bzw. Vierstellen-Schweißmaschine werden beispielsweise vier Profilstücke gleichzeitig mittels vier Schweißaggregaten miteinander verschweißt, so dass ein vollständiger vierseitiger Fensterrahmen erzeugt werden kann. Als Schweißaggregate sind dabei jeweils auch als so genannte Schweißköpfe bezeichnete Vorrichtungen zum Verschweißen von Kunststoffprofilen eingesetzt. Grundsätzlich sind dabei jeweils zwei Schweißaggregate auf einem Aggregatträger angeordnet, von denen zwei gegebenenfalls parallel sind. Ein Aggregatträger ist fest mit dem Untergestell der Schweißmaschine verschraubt, während ein zweiter quer zum ersten verfahrbar ist, um beispielsweise unterschiedliche Fensterbreiten zu verschweißen. Ein Arbeitsgang zum Verschweißen der Kunststoffprofile umfasst üblicherweise die Arbeitsschritte „Einrichten", „Schmelzen" und „Stauchen". Um die bei diesen Arbeitsschritten üblicherweise jeweils verschiedene relative Positionierung der Profile zueinander geeignet einstellen zu können, umfasst das Schweißaggregat in der Regel einerseits einen ortsfesten Schlitten, der fest mit dem Aggregatträger verbunden ist, und andererseits einen beweglichen Arbeitsschlitten, der die Arbeitsbewegungen beim Einrichten, Schmelzen und Stauchen der Profile durchführt. Alternativ können auch zwei bewegliche Arbeitsschlitten vorgesehen sein, die ein symmetrisches Bewegen der Profile ermöglichen. Für die Einstellung reproduzierbarer Positionierungen sind auf dem Schweißaggregat jeweils ein Profilanschlag zum Ausrichten der Profile, ein Schmelzanschlag zum Anschmelzen der Profilenden sowie ein Stauchanschlag zum Zusammenpressen der Profile als schaltbare Wegeanschläge für den Arbeitsschlitten vorgesehen; weiterhin sind ein Heizspiegel zum Anschmelzen der Profilstirnseiten sowie Spanneinheiten zum Fixieren der Profile in der Schweißmaschine vorhanden.
Das Verschweißen der Kunststoffprofile zu einem Profilrahmen erfolgt, indem jeweils ein Profilende zweier Kunststoffprofile miteinander mittels eines Schweißaggregats verschweißt wird. Dazu werden beide Profilenden in das Schweißaggregat eingelegt. In der beschriebenen Ausführungsform liegt das Profilende des ersten Kunststoffprofils auf dem ortsfesten Schlitten und das Profilende des zweiten Kunststoffprofils auf dem beweglichen Arbeitsschlitten auf. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt während des Einlegens der Kunststoffprofile eine Grobausrichtung durch das Bedienpersonal, indem die Profilenden mit ihren Gehrungskanten beim Einlegen gegen einen zwischen die Profilenden eingeführten Profilanschlag bewegt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ebenfalls mittels des Profilanschlags eine Feinausrichtung der Kunststoffprofile zueinander.
Dabei gleiten die Profilenden mit ihren Gehrungsflächen am Profilanschlag entlang. Im Anschluss wird der Profilanschlag aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Profilenden herausgefahren. In einem dritten Verfahrensschritt wird der Heizspiegel in den Zwischenraum zwischen den beiden Profilenden eingebracht. Die beiden Profilenden werden gegen den Heizspiegel gedrückt, so dass sie mittels Wärmeleitung erwärmt werden. Schließlich wird der Heizspiegel aus dem Zwischenraum herausgefahren und die beiden erwärmten Gehrungsflächen der beiden Kunststoffprofile werden zum Verschweißen gegeneinander gedrückt. Nach einer bestimmten Zeit sind die beiden Profilenden miteinander verschweißt, und die beiden Kunststoffprofile können dem Schweißaggregat entnommen werden. Bei einer Vierstellen-Schweißmaschine werden diese Verfahrensschritte mittels vier Schweißaggregaten zeitgleich ausgeführt, so dass sich vier Profile in einem Arbeitsgang zu einem Profilrahmen verschweißen lassen.
Ein entsprechendes Schweißverfahren und eine dazu verwendete Schweißmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind aus WO 96 / 06723 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschweißvorgang im Sinne einer optimierten Serienfertigung zu verkürzen und gleichzeitig das Zustandekommen von Schweißverbindungen hoher Güte zwischen den einzelnen Profilen zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffprofilen mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1.
Hierzu wird bereits im zweiten, zur Feinausrichtung der Kunststoffprofile vorgesehenen Verfahrensschritt der Heizspiegel zwischen die Profilenden eingebracht. Mit anderen Worten kommt der Heizspiegel bereits während des zweiten Verfahrensschrittes mit den Profilenden in Kontakt und wärmt die Profilenden bereits während der Ausrichtphase mittels Wärmeleitung auf. Somit ist beim dritten Verfahrensschritt nur noch eine verkürzte Einwirkzeit des Heizspiegels auf die Profilenden notwendig, bis diese die zum anschließenden Verschweißen notwendige Endtemperatur erreicht haben. Mit anderen Worten lässt sich beim dritten Verfahrensschritt Zeit einsparen. Auf diese Weise verkürzt sich die Taktzeit für das Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen. Pro Zeiteinheit ist eine größere Anzahl von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen verschweißbar, als mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik.
Der wesentliche Unterschied gegenüber üblichen Verfahren besteht somit darin, den Heizspiegel bereits im zweiten Verfahrensschritt zur Feinausrichtung der Kunststoffprofile zwischen die beiden Profilenden einzuführen, nicht erst im dritten Verfahrensschritt. Eine derartige Anpassung des Verfahrens lässt sich durch eine einfache Programmanpassung einer den Fertigungsablauf steuernden Anlagensteuerung erreichen. Weitere Anpassungen sind nicht notwendig, so dass keine Veränderung an der Schweißstation durchgeführt werden muss und sich das Verfahren grundsätzlich mit einer ansonsten unveränderten Schweißstation durchführen lässt. Mit anderen Worten lassen sich auch existierende Schweißstationen in der Art einer Nachrüstung oder Ertüchtigung über eine geeignete Programmanpassung auf das erfindungsgemäße Verfahren umrüsten und die je Zeiteinheit verschweißbare Stückzahl von Profilrahmen erhöhen.
Zweckmäßig werden sämtliche vier Ecken des Profilrahmens gleichzeitig oder in unmittelbarer Folge miteinander verschweißt. Dies lässt sich mit einer vier Schweißaggregate umfassenden Vierstellen-Schweißanlage erreichen.
Erfindungsgemäß wird der Profilanschlag während des ersten Verfahrensschritts beheizt. Auf diese Weise lässt sich bereits bei der Grobausrichtung der Kunststoffprofile mittels des Profilanschlags eine Erwärmung der Profilenden erreichen, so dass sich der dritte Verfahrensschritt zur Erwärmung der beiden Profilenden weiter verkürzen lässt. Damit lässt sich insbesondere auch eine insgesamt gesehen besonders kurze Bearbeitungsdauer oder Taktzeit erreichen, da im übrigen bereits durch die Grobausrichtung im ersten Verfahrensschritt an sich die manuelle Einlegearbeit beschleunigt wird, da ein genaues Einlegen nicht erforderlich ist. Vorteilhafterweise wird der Profilanschlag dabei derart beheizt, dass eine geeignete Wärmeübertragung auf die Profilenden nicht lediglich durch direkten Kontakt, sondern auch berührungslos durch Strahlung erfolgt.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Schweißstation verwendet mit zumindest einem Schweißaggregat zum Verschweißen jeweils eines Profilendes zweier Kunststoffprofile miteinander. Zwischen die Profilenden sind wahlweise ein Profilanschlag und ein Heizspiegel einbringbar. Zusätzlich ist der Profilanschlag beheizbar ausgeführt.
Zusätzlich werden in vorteilhafter Weiterbildung die Schnittflächen oder besonders bevorzugt auch die Profilenden insgesamt mittels eines geeigneten Mittels zur Wärmeeinbringung vorteilhaft mittels Heißluft, erwärmt, und zwar insbesondere auch bereits beim Einlegen und/oder der Grobjustierung über den Profilanschlag. Auch durch die Vorwärmung der Profilenden, vorzugsweise mit Heißluft, lässt sich der dritte Verfahrensschritt weiter verkürzen. Für die Beaufschlagung der Profilenden mit Heißluft ist insbesondere ein Heißluftgebläse vorgesehen. Ein derartiges Heißluftgebläse lässt sich im Bereich des Schweißaggregats zusätzlich montieren. Eine Umrüstung oder ein Umbau des Schweißaggregats kann in diesem Fall eingespart werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird während des zweiten oder dritten Verfahrensschritts ein den Heizspiegel aufheizender Heizstrom variiert um die Heizleistung des Heizspiegels und damit dessen Oberflächentemperatur zu steuern. Dabei wird der Heizstrom in einer vorteilhaften Variante unmittelbar vor dem Einbringen des Heizspiegels zwischen die Profilenden ausgeschaltet oder herabgesetzt und unmittelbar nach dem Einbringen wieder eingeschaltet oder heraufgesetzt. In einer anderen vorteilhaften Variante wird der Heizstrom unmittelbar vor dem Einbringen des Heizspiegels von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert erniedrigt und unmittelbar nach dem Einbringen des Heizspiegels wieder auf den ersten Wert oder bedarfsweise auch auf einen anderen, dritten erhöht. Mit anderen Worten kommt es unmittelbar vor dem Einbringen des Heizspiegels durch das Ausschalten oder das Herunterregeln des Heizstroms zu einer Abkühlung des Heizspiegels. Da der Heizspiegel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, geht diese Abkühlung ausreichend rasch vor sich, so dass die Profilenden auch nach dem ersten Kontakt mit dem Heizspiegel mit vergleichsweise hoher Temperatur thermisch nicht beschädigt werden.
Der geeignete Zeitpunkt für das Inkontaktbringen der Profilenden mit dem Heizspiegel lässt sich in einfacher Weise durch Versuche und / oder durch Rechnungen ermitteln. So lässt sich der Temperaturverlauf auf der Oberfläche eines Heizspiegels beim Ausschalten oder Herunterregeln des Heizstroms in einfacher Weise in einer Versuchsanordnung durch Messung ermitteln und in seiner Charakteristik an die Materialeigenschaften, insbesondere auch an die Eigenschaften des Materials der Kunststoffprofile, also den eigentlichen Kunststoff und dessen genaue Rezeptur, anpassen. Da es sich bei dem Heizspiegel um eine im wesentlichen quadratische Platte handelt, die nach dem Ausschalten oder Herunterregeln des Heizstroms einer Abkühlung durch Kontakt mit der kalten Profilschnittfläche als Senke unterworfen ist, lässt sich die Temperatur des Heizspiegels zu einem bestimmten Zeitpunkt auch in einfacher Weise mittels einer Wärmeübergangsrechnung errechnen.
Die Heizleistung für den Heizspiegel wird dabei besonders vorteilhaft derart eingestellt, dass zwar einerseits eine übermäßig große Materialbeanspruchung in der Art eines thermischen Schocks und damit einhergehende unerwünschte Beeinträchtigungen wie beispielsweise ein Verkohlen der Oberflächenschichten vermieden wird, wobei aber andererseits ein vergleichsweise hoher Wärmestrom in die Profilenden hinein angestrebt wird, um auch das vergleichsweise weit innen liegende Material des Profilendes auf Schmelztemperatur zu bringen. Die Heizleistung kann dabei nach vorübergehender Abkühlung der Oberfläche des Heizspiegels stufenweise linear, proportional zur Temperaturabweichung von einer vorgegebenen Solltemperatur, mit dynamischer Differentialreglerkennlinie oder aber besonders bevorzugt nach einer zuvor ermittelten, insbesondere materialspezifisch vorgegebenen Kennlinie geregelt werden.
Vorteilhaft ist auf den Heizflächen des Heizspiegels und/oder auf dem Profilanschlag eine thermisch und mechanisch beständige Funktionsschicht angeordnet.
Zweckmäßig weist diese Funktionsschicht zusätzlich eine hohe Verschleißfestigkeit und / oder gute Gleiteigenschaften auf. Eine thermische Beständigkeit der Funktionsschicht gewährleistet, dass bei einem beheizten Heizspiegel auch langfristig keine Veränderungen der Schichteigenschaften, wie beispielsweise ein Maßverzug oder ein Ablösen vom Heizspiegel, auftreten. Eine gute Gleiteigenschaft der Funktionsschicht bewirkt, dass die Profilenden mit ihren Gehrungsflächen bei der Grobausrichtung der Kunststoffprofile im ersten Verfahrensschritt und bei der Feinausrichtung der Profile im zweiten Verfahrensschritt sanft an der Funktionsschicht entlang gleiten können, so dass eine präzise Ausrichtung der Kunststoffprofile bei geringem Kraftaufwand erreichbar ist. Die hohe Verschleißfestigkeit schließlich bewirkt, dass Kunststoffprofile mit einem Metallkern, deren Gehrungen oftmals scharfe Kanten aufweisen, die Oberfläche des Heizspiegels nicht verletzen, was im Nachgang eine Behinderung des Abgleitens der Profilenden bei der Grobausrichtung oder bei der Feinausrichtung zur Folge haben könnte.
Die Funktionsschicht ist dabei hinsichtlich ihrer Materialschicht und/oder ihrer geometrischen Eigenschaften wie beispielsweise ihrer Schichtdicke vorzugsweise derartig ausgestaltet, dass ihr Wärmewert einen möglichst geringen Wärmewiderstandswert, insbesondere bei dynamisch veränderlichem Wärmeübergang von der Heizquelle zum Profil ergibt.
In einer zweckmäßigen Variante ist die Funktionsschicht als eine Beschichtung des Heizspiegels ausgebildet. Eine metallische, metallbasierte oder keramische Beschichtung lässt sich so ausführen, dass die Schicht gute Gleit- und Verschleißeigenschaften bei einer hohen thermischen Beständigkeit aufweist. Insbesondere bei einer metallischen Beschichtung liegt eine metallisch leitende Verbindung zwischen dem Grundwerkstoff des Heizspiegels und der Funktionsschicht vor. Soll der Heizstrom des Heizspiegels variiert werden, ist so gewährleistet, dass die Oberfläche des beschichteten Heizspiegels in ihrem Temperaturverlauf dem Temperaturverlauf des Grundwerkstoffs praktisch verzögerungsfrei folgt, insbesondere wenn durch geringe Schichtdicken und hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials ein niedriger Wärmewiderstand eingestellt ist.
In einer anderen vorteilhaften Variante ist auf den Heizspiegel eine Folie, vorzugsweise auf Teflon^®-Basis, als Funktionsschicht aufgebracht. Eine derartige Folie lässt sich bei Bedarf in einfacher Weise ersetzen. Weiterhin sind am Markt Folien mit guten Gleiteigenschaften und einer hohen Verschleißbeständigkeit bei hoher thermischer Beständigkeit erhältlich.
Die Funktionsschicht könnte auf Kunststoffbasis, besonders bevorzugt Teflon^® aus (PTFE), aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist als Basismaterial für die Funktionsschicht jedoch ein Metall, ein Me-talloxid oder eine geeignete Keramik, beispielsweise das unter dem Handelsnamen „SICON^®“ erhältliche Material (a-C:H:Si:O), vorgesehen.
Zweckmäßig ist zum Abtransport eines verschweißten Profilrahmens vom Schweißaggregat eine Ausfördereinrichtung mit zumindest einem in einer Förderrichtung vom Schweißaggregat wegführenden Fördermittel vorgesehen. Üblicherweise handelt es sich bei dem Fördermittel um zwei in Förderrichtung verlaufende und zueinander parallele streifenartige Förderbänder. Diese Förderbänder werden so ausgelegt, dass bei einer vorgegebenen Minimallänge der in Querrichtung weisenden Querprofile die in Förderrichtung weisenden Längsprofile seitlich über die beiden Förderbänder überstehen. Da die miteinander verschweißten Ecken des Profilrahmens noch warm sind, weisen die Schweißverbindungen zu diesem Zeitpunkt jedoch eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf. Es besteht somit die Gefahr, dass sich die Schweißverbindungen beim Ausfördern des Profilrahmens bedingt durch das Eigengewicht der in Längsrichtung nicht unterstützten Profilstücke aus der Schweißstation wieder lösen oder zumindest lockern. Ein in Querrichtung weisendes Unterstützungsmittel mit einer entsprechenden Ausdehnung vermeidet somit ein Durchhängen der Längsprofile und schließt somit ein Lösen oder Lockern der Schweißverbindungen beim Ausfördern aus der Shweißstation aus.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem zwei Förderbänder umfassenden Fördermittel an den Außenseiten der beiden Förderbänder in Querrichtung jeweils ein derartiges Unterstützungsmittel vorgesehen ist derart, dass auch ein Profilrahmen mit einer Maximalausdehnung in Querrichtung, d.h. mit längstmöglichen Querprofil, an seinen beiden Längsprofilen abgestützt ist. Die Unterstützungsmittel können dabei konstruktiv auch mit den Schweißköpfen verbunden sein, so dass sie sich selbsttätig bei der Durchführung des Schweißvorgangs auf variierende Profillängen oder Rahmenbreiten einstellen.
Das Unterstützungsmittel kann dabei geeignet ausgestaltet sein, beispielsweise in Form eines fest installierten Führungsfingers mit ausreichend glatter Oberfläche, so dass die Profile darüber hinweg gleiten können. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Unterstützungsmittel also als eine Zylinderrolle mit einer in Querrichtung orientierten Zylinderachse ausgebildet. Auf diese Weise rollt das Längsprofil sanft über die Zylinderrolle ab, wenn es über sie bewegt wird. Ein Hängenbleiben oder Verhaken des Längsprofils ist somit ausgeschlossen.
In einer vorteilhaften Variante ist das Unterstützungsmittel in vertikaler Richtung senkrecht zur Förderrichtung und senkrecht zur Querrichtung höhenverstellbar. Auf diese Weise lässt sich ein Höhenunterschied zwischen der Schweißstation und dem Fördermittel ausgleichen. Das Längsprofil wird beim Ausfördern des Profilrahmens in Förderrichtung aus der Schweißstation mittels des mitgeführten Unterstützungsmittels zu jedem Zeitpunkt unterstützt, so dass ein Überhängen des Längsprofils während der kritischen Phase unmittelbar nach dem Ausfördern aus der Schweißstation zu keiner Zeit gegeben ist. Vorteilhafterweise ist die Höhenverstellung dabei geeignet gedämpft ausgeführt, so dass gerade im Bereich der Ruhepositionen des Profilrahmens (Bearbeitungsposition einerseits, Transportposition andererseits) zu große Vertikalbeschleunigungen und damit unerwünscht hohe Vertikalkräfte vermieden sind.
Gerade in Kombination mit einer derartigen schonenden Behandlungsweise werden vorteilhafterweise besonders gering gehaltene Behandlungszeiten, beispielsweise Schweißzeiten von etwa 5 s eingehalten. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zum Abkühlen des Profilrahmens eine Abkühlzone vorgesehen. Diese weist eine Längsausdehnung auf, die an eine vorgegebene Maximallänge der Längsprofile des Profilrahmens angepasst ist. Bei dieser Maximallänge handelt es sich um die maximal mit der Schweißstation verarbeitbare Profillänge der Längsprofile. Die Abkühlzone ist in zwei in Förderrichtung hintereinander liegende Teilzonen unterteilt, die mittels zweier unabhängiger Fördermittel ansteuerbar sind. Dies lässt sich beispielsweise durch ein Fördermittel mit zwei parallelen Förderschienen erreichen, die für jede Teilzone einen separat ansteuerbaren Abschnitt aufweisen. Vorteilhaft weisen die beiden Teilzonen im wesentlichen zusätzlich gleiche Abmessungen auf. Auf diese Weise lassen sich in der Abkühlzone zwei Profilrahmen abkühlen, wenn ihre Längsprofile eine Länge aufweisen, die bis zur halben Länge der Maximallänge der Abkühlzone beträgt.
Bei den allerwenigsten Profilrahmen weisen deren Längsprofile die Maximallänge der Abkühlzone auf. Vielmehr weisen die meisten Profilrahmen erfahrungsgemäß eine Länge auf, die kleiner oder gleich der halben Maximallänge für einen Profilrahmen ist. Somit lassen sich bei der Fertigung der meisten Varianten von Profilrahmen zwei derartige Profilrahmen zum Abkühlen in die beiden Teilzonen der Abkühlzone nebeneinander legen. Damit lässt sich gewährleisten, dass bei derartigen Profilrahmen auch bei einer hohen Taktzeit der Schweißstation der von der Schweißstation in Förderrichtung weiter entfernte Profilrahmen sicher abgekühlt ist und bei einem anschließenden Abtransport eine hinreichende mechanische Stabilität aufweist. Bei den wenigen Varianten von Profilrahmen, die eine Länge aufweisen, die größer der halben Maximallänge ist, belegt nur ein Profilrahmen die Abkühlzone. In diesem Fall wird der Takt zum Verschweißen der Profilrahmen herabgesetzt, so dass auch derartige Profilrahmen lang genug in der Abkühlzone abkühlen. Da erfahrungsgemäß nur sehr wenige Varianten von Profilrahmen derartige Abmessungen aufweisen, können somit die meisten Varianten von Profilrahmen mit einer hohen Taktzahl unter Ausnutzung der beiden Teilzonen für die Abkühlung von gleichzeitig zwei Profilrahmen genutzt werden.
Zweckmäßig durchsetzt das Fördermittel die Abkühlzonen in Förderrichtung. Mit anderen Worten ist so ein durchgängiger Transport eines Profilrahmens von der Schweißstation zur ersten Teilzone und von dort aus zur zweiten Teilzone möglich.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist jeder Teilzone zumindest ein Sensor zur Erfassung einer Belegung der jeweiligen Teilzone mit einem Profilrahmen zugeordnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen optischen Sensor oder um eine Wägezelle. Bei Belegung einer Teilzone mit einem Profilrahmen wird ein Belegungskennwert ausgegeben, anhand dessen die Belegung der Teilzone erkannt wird. Mittels der Sensoren lässt sich der Abtransport der Profilrahmen von der Schweißstation steuern. Werden Profilrahmen, deren Länge kleiner ist als die halbe Maximallänge der Abkühlzone, gefertigt, so erfolgt ein Transport eines Profilrahmens von der Schweißstation in die erste Teilzone nur dann, wenn der zumindest eine der ersten Teilzone zugeordnete Sensor keinen Belegungskennwert liefert. Analog erfolgt ein Transport von der ersten Teilzone in die zweite Teilzone zur weiteren Abkühlung des Profilrahmens nur dann, wenn der zumindest eine der zweiten Teilzone zugeordnete Sensor keinen Belegungskennwert liefert. Somit ist ein sukzessiver Abtransport der abgekühlten Profilrahmen von der Abkühlzone gewährleistet. Eine derartige sukzessive Belegung der beiden Teilzonen lässt sich mit einer Steuerungslogik der Anlagensteuerung in einfacher Weise umsetzen.
Mittels einer Vierstellen-Schweißmaschine können zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich alle vier Ecken eines Profilrahmens miteinander verschweißt werden. Vorteilhafterweise ist einer der Schweißstationen oder auch der Schweißanlage insgesamt eine Ablagestation zugeordnet, auf der die Profile vor dem Einlegen vorübergehend abgelegt werden können. Die Ablagestation ist dabei hinsichtlich der Auswahl und Zusammenstellung ihrer Komponenten vorzugsweise nach ergonomischen Gesichtspunkten ausgelegt, um dem Bediener ein möglichst einfaches und zielgerichtetes Zugreifen auf die Einzelteile beim Einlegen in die Schweißmaschine zu ermöglichen. Während des automatisiert ablaufenden eigentlichen Schweißvorgangs erhält der Bediener somit in der Art einer Vorsortierung oder eines Vorbereitungsschrittes die Gelegenheit, die im nachfolgenden Arbeitsgang benötigten Profilstücke, beispielsweise aus einem benachbarten Transport- oder Lagerbehälter, bei zu bringen und geeignet abzulegen. Bei der Dimensionierung und Auslegung der Ablagestation ist zudem in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung berücksichtigt, dass auch Profile verschiedener Größe geschweißt werden, so dass eine bedarfsweise geeignete Zwischenablage auch unterschiedlich lange Profilstücke geeignet ermöglicht ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die einzelnen Figuren:
1 eine Schweißstation mit vier Schweißaggregaten zum Verschweißen von Kunststoffprofilen zu einem Profilrahmen,
2 einen ersten Verfahrensschritt zum Verschweißen der Kunststoffprofile,
3 einen zweiten und dritten Verfahrensschritt zum Verschweißen der Kunststoffprofile,
4 einen zwischen zwei Kunststoffprofile eingebrachten Heizspiegel als Detail aus 3,
5 den zeitlichen Verlauf des Heizstroms für den Heizspiegel aus 4,
6 einen Stauchvorgang zum Verschweißen der Profilenden,
7 bis 10 den Transport eines fertig verschweißten Profilrahmens in eine Abkühlzone, sowie
11 zwei in der Abkühlzone der vorherigen Figuren zum Abkühlen abgelegte Profilrahmen.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in der 1 dargestellte Schweißstation 1 in Form einer Vierstellen-Schweißmaschine weist auf einem in der 1 nicht dargestellten Maschinengestell vier Schweißaggregate, 2, 2', 2", 2'" auf. Die Schweißaggregate 2, 2', 2", 2'" sind dabei auf bekannte Weise jeweils gleichmäßig an vier Ecken des Maschinengestells angeordnet. Jeweils zwei der vier Schweißaggregate 2, 2" bzw. 2', 2'" sind auf einem von zwei parallelen Aggregatträgern 3, 3' angeordnet, wobei der Aggregatträger 3' in Richtung des Doppelpfeiles B relativ zum anderen Aggregatträger 3 verstellbar ist, um unterschiedliche Rahmenbreiten zu verschweißen. Der Aggregatträger 3 ist fest mit dem Untergestell verschraubt.
Auf jedem dieser Aggregatträger 3, 3' ist ein Schweißaggregat 2", 2'" fest montiert, während das andere Schweißaggregat 2, 2' auf dem jeweils zugehörigen Aggregatträger 3, 3' in Richtung des Doppelpfeiles C verfahrbar ist, um beispielsweise Rahmen unterschiedlicher Höhe zu verschweißen. Jedes Schweißaggregat 2, 2', 2", 2'" besteht aus einem festen Schlitten 4, 4', 4", 4'", der fest mit dem Schweißaggregat verbunden ist, sowie einem beweglichen Schlitten 5, 5', 5", 5'", der in Richtung des Doppelpfeiles D in Richtung des ortsfesten Schlittens 4, 4', 4", 4'" verfahrbar ist, damit die Profile eingerichtet, angeschmolzen und gestaucht werden können. Des Weiteren ist auf jedem Schweißaggregat 2, 2', 2", 2'" jeweils ein nicht dargestellter Heizspiegel zum Anschmelzen der Profilstirnseiten sowie Spanneinheiten zum Fixieren der Profile in der Vorrichtung vorhanden. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Schweißstation 1 ist somit für ein so genanntes „Diagonalschubverfahren“ ausgelegt, bei dem einer der Schlitten während der Bewegung der Profile festgehalten wird. Alternativ kann die Schweißstation 1 natürlich auch für ein so genanntes „Parallel-Schubverfahren“ ausgelegt sein, bei dem beide Schlitten und somit beide von diesen geführten Profilenden symmetrisch aufeinander zu und ggf. voneinander weg verfahren werden.
In die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 sind jeweils vier Profile 6, 7, 8, 9 eingelegt, die jeweils mit ihren Enden 6', 6", 7', 7", 8', 8", 9', 9" auf einem der Schlitten 4, 4', 4", 4'", 5, 5', 5", 5'" der Schweißaggregate 2, 2', 2", 2'" aufliegen. Wie aus 1 ersichtlich ist, liegt dabei das Profil 6 mit seinen Enden 6', 6" auf den beweglichen Schlitten 5, 5' der einander gegenüberliegenden Schweißaggregate 2, 2' auf, das Profil 8 mit seinen Enden 8', 8" auf den ortsfesten Schlitten 4, 4" der Schweißaggregate 2, 2", das Profil 7 mit seinen Enden 7", 7' auf den beweglichen Schlitten 5", 5'" der Schweißaggregate 2", 2'" und das Profil 9 mit seinen Enden 9', 9" auf den ortsfesten Schlitten 4'", 4' der Schweißaggregate 2'", 2'. Entsprechend können die Profile 6, 7 mittels der beweglichen Schlitten 5, 5', 5", 5'" in Richtung der auf den ortsfesten Schlitten aufliegenden Profile 8, 9 verfahren werden, um die Arbeitsbewegungen des Einrichtens, Schmelzens und Stauchens der bevorzugt aus Kunststoff bestehenden Profile durchzuführen.
An jedem Schweißaggregat 2, 2', 2", 2'" ist eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren der Profile 10, 10', 10", 10"' angeordnet. Diese Zentriereinrichtung 10, 10', 10", 10'" erstreckt sich jeweils in Längsrichtung der Aggregatträger 3, 3' und weist einen druckbeaufschlagten Zylinder 11, 11', 11", 11'" auf, der jeweils am ortsfesten Schlitten 4, 4', 4", 4'" des zugehörigen Schweißaggregates 2, 2', 2", 2'" festgelegt ist. Jeder Zylinder 11, 11", 11", 11'" ist in üblicher Weise mit einem Kolben 12, 12', 12", 12'" sowie einer sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung des beweglichen Schlittens 5, 5', 5", 5'" erstreckenden Kolbenstange 13, 13', 13", 13'" versehen. Der Kolben 12, 12', 12", 12'" befindet sich ohne Druckbeaufschlagung des Zylinders 11, 11', 11", 11'" mittig innerhalb von diesem, um Bewegungen in beide Richtungen durchführen zu können.
Der Zylinder 11, 11', 11", 11'" ist über seine heb- und senkbare Kolbenstange 13, 13', 13", 13'" mit einem Gehäuse 14, 14', 14", 14'" verbunden. Das Gehäuse 14, 14', 14", 14'" wird dabei von der Kolbenstange 13, 13', 13", 13"' durchragt und von dem dem Zylinder 11, 11', 11", 11'" abgewandten Ende 15, 15', 15", 15'" seitlich übergriffen. Das Ende 15, 15', 15", 15'" weist dabei bzw. ist mit einem Schleifkontakt 16, 16', 16", 16'" für ein seitlich am Gehäuse angeordnetes Linearpotentiometer 17, 17', 17", 17'" verbunden.
Die Gehäuse 14, 14', 14", 14'" sind an ihrer den Profilen 6, 7, 8, 9 zugewandten Seite jeweils mit einem an dem Gehäuse festgelegten Profilanschlag 18, 18', 18", 18'" versehen, der jeweils zum Ausrichten und Zentrieren zweier Profile in den Zwischenraum zwischen den Enden bzw. Stirnseiten der Profile hineinragt. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bereits ihre Sollstellung direkt vor dem Ausrichten und Zentrieren sowie Vermessen der Profile erreicht hat, sind die Profilanschläge 18, 18', 18", 18'" bei korrekter Profillänge gleichmäßig beabstandet zu den jeweiligen Stirnseiten der durch sie auszurichtenden Profile in deren Zwischenraum angeordnet. Die Kolbenstangen 13, 13', 13", 13'" sind innerhalb der zugehörigen Gehäuse 14, 14', 14", 14'" verschiebbar gelagert, wobei jede Kolbenstange jeweils von einem Bund 19, 19', 19", 19'" umgeben ist, mittels dessen sie verschiebbar im Gehäuse abgestützt ist. Die Kolbenstange 13, 13', 13", 13'" ist dabei jeweils beidseits des sie umgebenden Bundes 19, 19', 19", 19'" von sich am Bund abstützenden Druckfedern 20, 20', 20", 20'" sowie 21, 21', 21", 21"' umgeben, wobei sich jeweils an einem Bund, beispielsweise 19, eine Druckfeder 20 und 21 abstützen. Die Druckfedern 20, 20', 20", 20'" der Zentriereinrichtungen 10, 10', 10", 10'" weisen jeweils die gleiche Federkonstante auf. Gleiches gilt für die Druckfedern 21, 21', 21", 21'" der Zentriereinrichtungen 10, 10', 10", 10'". Ohne Druckbeaufschlagung des Zylinders 11, 11', 11", 11'" befindet sich der Bund 19, 19', 19", 19"' im Wesentlichen mittig innerhalb des zugehörigen Gehäuses 14, 14', 14", 14'".
Gemäß 2 erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt bereits während des Einlegens der Profile 6, 7, 8, 9 in die Schweißstation 1 eine Grobausrichtung der Profile 6, 7, 8, 9. Dabei werden die Profile 6, 7, 8, 9 manuell mit ihren Profilenden gegen die zwischen die Profilenden eingebrachten Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ bewegt, bis sie mit den Gehrungsflächen ihrer Profilenden flächig an den Profilanschlägen 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ anliegen.
Es ist eine Steuereinheit 24 vorgesehen, die einen Heizstrom I_PA zum Beheizen der Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ vorgibt. Auf diese Weise werden die an den Profilanschlägen 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ anliegenden Profilenden bereits während des Einlegens und der Grobausrichtung der Profile 6, 7, 8, 9 über Wärmeleitung erwärmt.
Jedem Schweißaggregat 2 ist ein Heißluftgebläse 26 zugeordnet, das die Profilenden der Profile 6, 7, 8, 9 während ihrer Grobausrichtung zusätzlich mit einem Heißluftstrom 28 beaufschlagt. Auf diese Weise lässt sich eine zusätzliche Aufheizung der Profilenden erreichen. Der besseren Übersicht halber ist in die 2 nur ein einziges Heißluftgebläse 26 eingezeichnet.
Im Anschluss an die Grobausrichtung der Profile 6, 7, 8, 9 werden die Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ aus dem Zwischenraum zwischen den Profilenden herausgefahren. Gemäß 3 wird an ihrer Stelle in diese Zwischenräume je ein Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ eingebracht. Anschließend erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt eine automatisierte Feinausrichtung der Profilenden, wobei als Positions- und Zentrierhilfe bereits die Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ genutzt werden. Jeder der Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ wird dabei mittels eines Heizstromes I_HS beheizt. Mittels der Schweißaggregate 2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘ werden die vier Profile 6, 7, 8, 9 in einem dritten Verfahrensschritt, nämlich dem eigentlichen Schweißschritt, gegeneinander verspannt und so mit ihren Profilenden gegen die plattenförmig ausgebildeten Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ gepresst, bis sie eine zum späteren Verschweißen notwendige Mindesttemperatur erreicht haben. Sowohl im zweiten wie auch im dritten Verfahrensschritt kann dabei zusätzlich noch ein Wärmeeintrag über das Heißluftgebläse 26 erfolgen.
4 zeigt die rechte obere Ecke der Schweißstation 1 aus 3 mit dem Schweißaggregat 2‘. Zwischen die Profilenden der Profile 6, 9 ist der Heizspiegel 30‘ eingebracht. Der Heizspiegel 30‘ ist beidseitig flächig mit einer Funktionsschicht 32 versehen. Diese Funktionsschicht 32 ist thermisch beständig, und weist eine hohe Verschleißfestigkeit sowie gute Gleiteigenschaften auf. Die guten Gleiteigenschaften gewährleisten, dass die Profilenden der Profile 6, 9 entlang der Funktionsschicht 32 leichtgängig beweglich sind, so dass sich die Feinausrichtung der Profile 6, 9 leichtgängig durchführen lässt. Die hohe Verschleißfestigkeit vermeidet auch langfristig eine Beschädigung der Funktionsschicht 32. So wird die Funktionsschicht 32 auch beim Ausrichten von Kunststoffprofilen mit einem Metallkern, deren Schnittkanten an der Schnittfläche oftmals scharfkantig sind und etwas hervorstehen können, nicht beschädigt.
5 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf des die Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ beheizenden Heizstroms I_HS sowie die vom Heizstrom I_HS abhängige Oberflächentemperatur T_O der Oberfläche des Heizspiegels 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘. Der Heizstrom I_HS wird mittels der Steuereinheit 24 zu einem Zeitpunkt t_aus, der unmittelbar vor dem Zeitpunkt des Verspannens t_Start der Profile 6, 7, 8, 9 während ihrer Feinausrichtung liegt, ausgeschaltet. Etwa zeitgleich zum Verspannen der Profile 6, 7, 8, 9 wird der Heizstrom zum Zeitpunkt t_ein wieder eingeschaltet. In der 5 ist eine Variante eingezeichnet, bei der die beiden Zeitpunkte t_ein und t_Start gleich gewählt sind. Durch diese Betriebsweise wird das Risiko einer thermischen Schädigung der Profilenden durch Überlastung, bei dem in der Art eines „Temperaturschocks“ ein partielles Verkohlen der Oberflächen auftreten könnte deutlich herabgesetzt. Da die Profilenden zusätzlich während des ersten Verfahrensschritts mittels der beheizten Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ und durch eine Beaufschlagung mit Heißluft 28 vorgewärmt wurden, wird das Risiko eines derartigen Temperaturschocks nochmals weiter abgesenkt. Dadurch ist das Risiko einer qualitativ minderwertigen Schweißverbindung zwischen zwei Profilen, hervorgerufen durch eine thermische Schädigung des Kunststoffs, deutlich reduziert. Insgesamt sind die Heizleistungen während dieser Verfahrensschritte, auch im Hinblick auf die jeweiligen Beheizungsdauern, derart aufeinander und individuell auf das Material der Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9 abgestimmt, dass der Gesamt-Energie-oder-Wärmeeintrag besonders hoch, aber dennoch nicht materialschädigend ist.
Sind die Profilenden oder Schnittflächen der Profile 6, 7, 8, 9 auf Schweißtemperatur erwärmt, werden die Profile 6, 7, 8, 9 auseinander gefahren, so dass sich die Heizspiegel, 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ aus den Zwischenräumen zwischen den Profilenden herausziehen lassen. Durch die Oberflächeneigenschaften der Funktionsschichten oder der Beschichtung der Heizspiegel wird dabei ein Anhalten des geschmolzenen Profilmaterial vermieden. Im Anschluss werden die Profilenden für den eigentlichen Fügevorgang gegeneinander gepresst. Die Verpressung wird zu einem vorgegebenen Maß und über einen geeigneten Zeitraum aufrechterhalten, bis die Schweißverbindungen an den Profilenden genügend fest sind und dadurch der Profilrahmen 34 gebildet ist.
Gemäß 7 wird der Profilrahmen 34 aus der nur schematisch dargestellten Schweißstation 1 ausgefördert, damit in der Schweißstation 1 der nächste Profilrahmen verschweißt werden kann. Diese Ausförderung geschieht mittels eines Fördermittels 36, das zwei in einer Förderrichtung 38 verlaufende und einander parallele Förderschienen 40 umfasst. Mittels des Fördermittels 36 wird der Profilrahmen 34 in Richtung einer Abkühlzone 42 bewegt, die in zwei Teilzonen 44, 46 unterteilt ist. Jede dieser Teilzonen 44, 46 dient dabei als Abkühlplatz für einen Profilrahmen 34 und umfasst ein eigenes zugeordnetes, von den jeweils anderen unabhängig ansteuerbares Fördermittel 36.
In Querrichtung 48 schließt sich an die Außenseite einer jeden Förderschiene 40 ein Unterstützungsmittel 50 an, das im Ausführungsbeispiel als Zylinderrolle mit einer in Querrichtung 48 orientierten Zylinderachse 52 ausgebildet ist.
Die Abkühlzone 42 liegt in vertikaler Richtung 44 etwas unterhalb des Niveaus der Schweißstation 1. Daher werden die Zylinderrollen 50 beim Ausfördern des Profilrahmens 34 in vertikaler Richtung 54 auf das Niveau der Schweißstation 1 zur Aufnahme der beiden Seitenprofile 6, 7 des Profilrahmens 34 verfahren.
Gemäß 9 unterstützen die Zylinderrollen 50 die Seitenprofile 6, 7 während des Ausförderns aus der Schweißstation 1. Dabei heben die Zylinderrollen 50 und das Fördermittel 36 in vertikaler Richtung 54 den Profilrahmen 34 sanft an. 9 verdeutlicht nochmals die Funktion der Zylinderrollen 50. Der Profilrahmen 34 liegt lediglich mit seinen in Querrichtung 48 verlaufenden Querprofilen 8, 9 auf den beiden Förderschienen 40 auf. Die beiden in Förderrichtung 38 weisenden Längsprofile 6, 7 stehen seitlich zu den Außenseiten der Förderschienen 40 hin über. Da der Kunststoff an den Schweißstellen noch im Erkalten begriffen ist, könnte die Schweißstelle Schaden nehmen, z. B. in Form von Haarrissen, oder sich im Extremfall ein Längsprofil 6, 7 lösen oder die Schweißstelle zwischen einem Längsprofil 6, 7 und einem Querprofil 8, 9 könnte sich lösen. Dies wird durch die Zylinderrollen 50 sicher vermieden. Dabei sind die Zylinderrollen 50 so ausgelegt, dass sie auch einem Profilrahmen mit einer Maximallänge der mittels der Schweißstation 1 verschweißbaren Querprofile 8, 9 noch sicher unterstützt und führt.
10 zeigt den Profilrahmen 34, der in der Teilzone 44 der Abkühlzone 42 abgelegt wurde. 11 zeigt die Abkühlzone 42, bei der nunmehr beide Teilzonen 44, 46 mit Profilrahmen 34 belegt sind.
Den Förderschienen 40 sind in der ersten Teilzone 44 insgesamt vier Sensoren 56 zugeordnet, anhand derer sich eine Belegung der Teilzone 44 mit einem Profilrahmen 34 sicher erkennen lässt. Analog dazu sind der zweiten Teilzone 46 vier Sensoren 58 zugeordnet, mit denen sich analog eine Belegung der zweiten Teilzone 46 mit einem derartigen Profilrahmen erkennen lässt. Die Sensoren 56, 58 sind beispielsweise als Wägezellen oder als optische Sensoren, beispielsweise als Lichtschranken oder dergleichen, ausgeführt.
Wird nun von einem in Figuren nicht dargestellten Arbeiter oder einem Roboterarm eines Industrieroboters der in der Teilzone 46 liegende Profilrahmen 34 entfernt, so liefern die Sensoren 58 der zweiten Teilzone 46 keinen Belegungskennwert mehr. Mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Steuerung wird nunmehr das Fördermittel 36 zum Weitertransport des in der Teilzone 44 liegenden Profilrahmens 34 in Förderrichtung 38 zur zweiten Teilzone 46 hin angesteuert. Dieser Fördervorgang ist dann abgeschlossen, wenn die Sensoren 58 wieder einen Belegungskennwert für die Teilzone 46 liefern. Da der Profilrahmen 34 nunmehr von der Teilzone 44 in die Teilzone 46 verbracht wurde, liefern die Sensoren 56 der ersten Teilzone 44 nunmehr keinen Belegungskennwert mehr. Nunmehr kann von der Schweißstation 1 her ein fertig verschweißter und in den Figuren nicht dargestellter Profilrahmen in Förderrichtung 38 zur Teilzone 44 hin ausgefördert werden, bis die Sensoren 56 der ersten Teilzone 44 wieder einen Belegungskennwert liefern. Anhand dieser in einer Anlagensteuerung einfach umsetzbaren Logik lässt sich gewährleisten, dass eine Teilzone 44, 46 nur dann mit einem neuen Profilrahmen 34 belegt wird, wenn sichergestellt ist, dass die Teilzone 44, 46 zuvor nicht belegt war.
Zusammenfassend erfolgt der Schweißvorgang bei der Verstellung des Profilrahmens 34 somit nach folgendem Ablaufschema:
Vor dem Beginn des eigentlichen Schweißvorgangs, also noch während der automatisierten Bearbeitung des vorigen Profilrahmens 34 in der Schweißstation 1, nutzt der Bediener die verfügbare Zeit, um die für den ausstehenden Schweißvorgang vorgesehenen Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9 geeignet vorzubereiten und bereitzustellen. Dazu werden diese ergonomisch und für einen schnellen Zugriff geeignet manuell auf der Ablagestation bereit gelegt. Dies erfolgt geeignet an eventuell vorgesehene Sicherheitssysteme wie Lichtschranken oder dergleichen angepasst, ohne den automatisierten Ablauf zu stören, und an einem für einen besonders schnellen und damit zeitsparenden Zugriff geeigneten Ort. Anschließend, insbesondere sobald der Schweißvorgang des vorhergehenden Profilrahmens 34 beendet und dieser aus der Schweißstation 1 ausgefördert wurde, werden die Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ ausgefahren, und der Bediener kann die Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9, durch die Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ in der Art einer Grobausrichtung geeignet geführt, in die Schweißstation 1 einlegen. Während dieses ersten Verfahrensschritts der Grobausrichtung und des Einlegens, in dem die Schweißstation 1 ansonsten über geeignete Sicherungsmittel wie beispielsweise Lichtschranken weitgehend deaktiviert ist, erfolgt bereits eine Vorwärmung der Profilenden durch geeignetes Beheizen der Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ und/oder ggf. durch andere Beheizungsmittel wie beispielsweise das Heißluftgebläse 26.
Anschließend erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt, nachdem der Bediener den Sicherheitsbereich der Anlage verlassen hat und die Sicherungsmittel eine entsprechende Freigabe signalisieren, eine Feinausrichtung der Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9. Hierbei werden die Profilanschläge 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘ wieder eingeklappt und statt dessen die Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ ausgefahren, so dass die Feinausrichtung der Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9 bereits an den Heizspiegeln 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ ausgefahren, so dass die Feinausrichtung der Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9 bereits an den Heizspiegeln 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ erfolgt und somit bereits während dieser Phase eine den späteren Schmelzvorgang begünstigender Wärmeeintrag in die Profilenden stattfindet. Um dabei eine thermische Überbeanspruchung der Profilenden zu vermeiden, wird in dieser Phase die Heizleistung der Heizspiegel 30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘ vorübergehend geeignet reduziert. Im übrigen gleiten während dieser Phase im Sinne einer Feinpositionierung, die Bearbeitungskomponenten in die für den eigentlichen Schmelz- und Schweißvorgang geeignete Position und verspannen dabei auch die Kunststoffprofile 6, 7, 8, 9 geeignet.
Anschließend erfolgt im dritten Verfahrensschritt das eigentliche Anschmelzen der Profilenden und später das eigentliche Fügen oder Verschweißen, wobei die Profilteile geeignet aneinander gepresst werden. Für den eigentlichen Fügevorgang wird hierbei in besonders vorteilhafter Ausgestaltung eine besonders gering gehaltene, an den ermittelten Materialeigenschaften ausgerichtete Fügezeit zugrunde gelegt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2, 2', 2", 2'": Schweißaggregat
3, 3': Aggregatträger
4, 4', 4", 4'": fester Schlitten
5, 5', 5", 5'": beweglicher Schlitten
6, 7, 8, 9: Profil
10, 10', 10", 10'": Zentriereinrichtung
11, 11', 11", 11'": druckbeaufschlagter Zylinder
12, 12', 12", 12'": Kolben
13, 13', 13", 13'": Kolbenstange
14, 14', 14", 14'": Gehäuse
15, 15', 15", 15'": abgewandtes Ende
16, 16', 16", 16'": Schleifkontakt
17, 17', 17", 17'": Linearpotentiometer
18, 18', 18", 18'": Profilanschlag
19, 19', 19", 19'": Bund
20, 20', 20", 20'": Druckfeder
21, 21', 21", 21'": Druckfeder
24: Steuereinheit
26: Heißluftgebläse
28: Heißluftstrom
30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘: Heizspiegel
32: Funktionsschicht
34: Profilrahmen
36: Fördermittel
38: Förderrichtung
40: Förderschiene
42: Abkühlzone
44: erste Teilzone
46: zweite Teilzone
48: Querrichtung
50: Unterstützungsmittel
52: Zylinderachse
54: vertikale Richtung
56: Sensor
58: Sensor

Claims

Verfahren zum Verschweißen von Kunststoffprofilen (6, 7, 8, 9) zu einem Profilrahmen (34), bei dem das Verschweißen jeweils eines Profilendes zweier Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) miteinander mittels eines Schweißaggregats (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) erfolgt, – wobei zwischen die Profilenden nacheinander ein Profilanschlag (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) und ein Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) eingeführt werden, – wobei in einem ersten Verfahrensschritt während des Einlegens der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) eine Grobausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) durch Bewegen der Profilenden gegen die Profilanschläge (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) erfolgt, – wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Feinausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) erfolgt und – wobei in einem dritten Verfahrensschritt mittels der Schweißaggregate (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) die Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) gegeneinander verspannt und gegen den Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) gepresst werden und so eine Erwärmung der beiden Profilenden zum späteren Verschweißen miteinander erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilanschlag (18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘) während des ersten Verfahrensschrittes mit einem Heizstrom (I_PA) beheizt wird, und dass im zweiten Verfahrensschritt der Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) zur automatisierten Feinausrichtung der Kunststoffprofile (6, 7, 8, 9) zwischen die Profilenden eingebracht wird, wobei als Positions- und Zentrierhilfe der Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche vier Ecken des Profilrahmens (34) gleichzeitig oder in unmittelbarer Folge miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilenden mit Heißluft (28) erwärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten oder dritten Verfahrensschritts ein den Heizspiegel (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) aufheizender Heizstrom (I_HS) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstrom (I_HS) unmittelbar vor dem Einbringen des Heizspiegels (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) zwischen die Profilenden ausgeschaltet und nach dem Einbringen wieder eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstrom (I_HS) unmittelbar vor dem Einbringen des Heizspiegels (30, 30‘, 30‘‘, 30‘‘‘) von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert erniedrigt und nach dem Einbringen wieder auf den ersten Wert erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Profilrahmen (34) zum Abkühlen in eine in ihrer Länge an eine vorgegebene Maximallänge der Profilrahmen angepasste Abkühlzone (42) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlzone (42) in Förderrichtung (38) in zwei hintereinander liegende Teilzonen (44, 46) unterteilt ist, die jeweils mit unabhängig voneinander ansteuerbaren Fördermitteln (36) versehen sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Belegung der Teilzonen (44, 46) oder der gesamten Abkühlzone (42) mittels den Teilzonen (44, 46) zugeordneten Sensoren (56, 58) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profilrahmen (34), dessen Länge kleiner als die maximale Länge der Abkühlzone ist, – nur dann von der Schweißstation (1) in die erste Teilzone (44) verbracht wird, wenn der zumindest eine der ersten Teilzone (44) zugeordnete Sensor (56) keinen Belegungskennwert liefert, und – nur dann von der ersten Teilzone (44) in die zweite Teilzone (46) verbracht wird, wenn der zumindest eine der zweiten Teilzone (46) zugeordnete Sensor (58) keinen Belegungskennwert liefert.