DE102012112533A1

DE102012112533A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen von faserverstärkten Profilteilen

Info

Publication number: DE102012112533A1
Application number: DE201210112533
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Rotox Besitz und Verwaltungs GmbH
Current assignee: Rotox Besitz und Verwaltungs GmbH
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von mit Fasern (3) verstärkten Profilteilen (1, 2), insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffprofilteilen, wobei wenigstens ein Profilteil (1, 2) und eine Heizfläche (5a, 5b) eines Heizelements (4) in einer Zustellbewegung (Z) miteinander in Kontakt gebracht werden, um das wenigstens eine Profilteil (1, 2) vor einem Zusammenfügen anzuschmelzen. Insbesondere zur Vermeidung einer Beschädigung des Heizelements ist vorgesehen, dass zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche (5a, 5b) mit den Fasern (3) des wenigstens einen anzuschmelzenden Profilteils (1, 2) eine Relativbewegung (R) zwischen Heizfläche (5a, 5b) und Profilteil (1, 2) erzeugt wird, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel (α1, α2) zum Längsverlauf (F1, F2) der Fasern (3) erfolgt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Verschweißen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von mit Fasern verstärkten Profilteilen, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffprofilteilen, wobei wenigstens ein Profilteil und eine Heizfläche eines Heizelements in einer Zustellbewegung miteinander in Kontakt gebracht werden bzw. bringbar sind, um das wenigstens eine Profilteil vor einem Zusammenfügen anzuschmelzen.
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden insbesondere zum Verschweißen von PVC-Profilstäben zu Fensterrahmen oder Türrahmen verwendet. Dazu werden die Profilstäbe vor dem Verschweißen auf die jeweils erforderliche Länge abgelängt und auf Gehrung geschnitten, um die Profilteile anschließend an den Gehrungsschnittflächen durch Verschweißen zu verbinden.
Das eigentliche Verschweißen der Profilteile erfolgt durch Anschmelzen und anschließendes Fügen der Verbindungsflächen an den Profilstabenden. Hierbei werden die zu verschweißenden Profilteile zunächst in eine entsprechende Vorrichtung eingelegt und mit Hilfe von Anschlägen und Führungen positioniert. Daraufhin werden die Verbindungsflächen für den sogenannten Angleich- und Anwärmprozess in einer Zustellbewegung gegen die Heizflächen eines Heizelements gedrückt, wobei Material an den Verbindungsflächen geschmolzen wird. Nach dem Anwärmen erfolgt das Umstellen und Fügen, bei dem zunächst die Profilstabenden von den Heizflächen entfernt werden und das Heizelement aus dem Schweißbereich herausgefahren wird. Abschließend werden die Profilteile mit den angeschmolzenen Verbindungsflächen aufeinander zubewegt bzw. gegeneinander gepresst, wobei sich der noch heiße, thermoplastische Werkstoff der beiden Profilstabenden derart verbindet, dass eine stabile Schweißverbindung entsteht. Derartige Schweißverfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweis aus DE 100 14 168 A1 oder DE 10 2010 012 358 A1 bekannt.
Die Zustell- und Fügebewegung kann dabei u.a. nach zwei unterschiedlichen Schubverfahren, dem Parallelschubverfahren und dem Diagonalschubverfahren erfolgen, die beispielsweise in DE 103 06 524 A1 beschrieben sind. Beim Parallelschubverfahren bewegen sich die anzuschmelzenden Gehrungs- bzw. Verbindungsflächen während des Schmelzprozesses von beiden Seiten gleichmäßig auf die Heizflächen des mittig feststehenden Heizelements zu, wobei die Bewegung der Profilteile beispielsweise gegenläufig und senkrecht zu den Gehrungsflächen oder senkrecht zur Längsachse des Profilstabs erfolgen kann. Beim Diagonalschubverfahren ist ein Profilteile feststehend positioniert, während sowohl das andere Profilteil als auch das Heizelement in Längsrichtung des feststehenden Profilstabs bewegt werden.
Außerdem ist aus DE 10 2006 038 796 A1 bekannt, die Heizflächen des Heizelements mit einer Trennfolie oder Trennschicht, beispielsweise aus Teflon, zu versehen bzw. zu bespannen, um auszuschließen, dass die Profilteile beim Aufheizen der Verbindungsflächen an den Heizflächen haften bzw. anbacken und/oder sich Materialreste an den Heizflächen anlagern. Dabei bilden die Trennfolie bzw. die Trennschicht die eigentliche Heizfläche, die mit den Profilteilen in Kontakt treten.
Insbesondere in der Fenster- und Türbaubranche werden immer häufiger Faserverstärkungen, z. B. aus Glasfasern, in den verwendeten Profilteilen eingesetzt, die dem Profilstab beispielsweise bei seiner Herstellung während des Extrusionsverfahrens zugeführt werden. Derartige faserverstärkte Profilteile zeichnen sich gegenüber mit Stahlelementen verstärkten Profilen u.a. durch eine höhere Stabilität und ein besseres Dämmverhalten aus. Häufig sind die mitunter langfaserigen Glasfasern in einer Längsausrichtung orientiert, wobei sich der Faserverlauf typischerweise in Längsrichtung des Profilsstabs erstreckt.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von faserverstärkten Profilteilen in der Praxis nachteiliger Weise zu einer schnelleren Abnutzung des Heizelements führt.
Dabei kann je nach verwendetem Schubverfahren, insbesondere beim Diagonalschubverfahren, die Trennfolie bzw. Trennschicht beschädigt oder nach nur wenigen Schweißzyklen sogar zerstört werden. In ungünstigen Fällen kann sich die Standzeit der Trennfolie bzw. -schicht auf lediglich einige wenige Schweißzyklen, teilweise unter 10 Zyklen, reduzieren, während bei Profilen ohne Faserverstärkung problemlos mehrere hundert Schweißzyklen ohne beeinträchtigende Beschädigungen der Trennfolie durchführbar sind. Das Austauschen der Trennfolie bzw. Trennschicht bedeutet jedoch einen erheblichen und zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verschweißen der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei Verarbeitung von faserverstärkten Profilteilen eine akzeptable Standzeit des Heizelements, insbesondere der Trennfolie bzw. Trennschicht, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche mit den Fasern des wenigstens einen anzuschmelzenden Profilteils eine Relativbewegung zwischen Heizfläche und Profilteil erzeugt wird, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel zum Längsverlauf der Fasern erfolgt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verschweißen anzugeben, mit der faserverstärkte Profilteile miteinander verschweißbar sind, wobei die genannten Probleme hinsichtlich der Standzeit des Heizelements nicht oder nur in vermindertem Maße auftreten.
Die weitere Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Bewegungserzeugungsmittel vorgesehen ist, das zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche mit den Fasern des wenigstens einen anzuschmelzenden Profilteils eine Relativbewegung zwischen Heizfläche und Profilteil erzeugt, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel zum Längsverlauf der Fasern erfolgt.
In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass die Schäden am Heizelement durch die Spitzen der Fasern der faserverstärkten Profilteile verursacht werden. Abgesehen vom Vorteil ihrer hohen Festigkeit sind die Fasern, insbesondere Glasfasern, nicht bei den üblichen Temperaturen des Heizelements schmelz- bzw. aufweichbar, wie es üblicherweise beim Status von Profilteilen auftritt, so dass sie während des Angleich- und Anwärmprozesses – anders als die Profilteilenden – nicht geschmolzen bzw. aufgeweicht werden. Beim Erstkontakt eines Profilteils mit dem Heizelement, spätestens beim Angleichen kommt es, nachdem angeschmolzenes thermoplastisches Material zurückgedrängt ist, dazu, dass die Spitzen der Fasern aus der Verbindungsfläche heraus stehen. In erfindungsgemäßer Weise wurde weiter erkannt, dass diese herausstehenden Spitzen für die Schäden bzw. den vorzeitigen Verschleiß des Heizelements bzw. der Trennfolie und/oder der Trennschicht verantwortlich sind.
Es kommt insbesondere dann zu einer Beschädigung des Heizelements, wenn die Heizfläche bzw. die Trennfolie und/oder die Trennschicht während des In-Kontakt-Tretens mit den Fasern im Bereich der anzuschmelzenden Verbindungs- bzw. Gehrungsschnittfläche eine Kraft auf die Fasern ausschließlich entlang deren Längsverlauf ausübt; denn hierbei wirken die Spitzen der Fasern wie Spieße, die sich bei der Zustellbewegung in das Material der Heizfläche bohren. Dieser schädigende Wirkprozess tritt insbesondere beim Diagoalschubverfahren auf, da dort die Trennfolie bzw. die Heizfläche bei der Zuführbewegung an die Verbindungsfläche des feststehenden Profilstabs mit den Fasern in entlang deren Längsverlauf in Kontakt tritt.
Zur Vermeidung dieses Schädigungsprozesses wird durch die Relativbewegung von Heizfläche und Fasern unter einem von 180° verschiedenen Winkel zum Längsverlauf der Fasern während der kritischen Phase des In-Kontakt-Tretens der Fasern mit der Heizfläche insbesondere ein Umbiegen und/oder Umknicken der hervorstehenden Faserenden bewirkt.
Im Gegensatz hierzu existieren bei denen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtung im Moment des In-Kontakt-Tretens keine Kraft- bzw. Relativbewegungskomponenten in einer vom Längsverlauf der Fasern abweichenden Richtung, die ein schnelles Umbiegen der mitunter spitzen Faserenden bewirken könnten, so dass die Faserenden stattdessen in die Trennschicht bzw. Trennfolie eindringen und/oder diese sogar perforieren.
In erfindungsgemäßer Weise verhindert eine Relativbewegung zwischen Heizfläche und Profilteil, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel zum Längsverlauf der Fasern und zeitlich zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche mit den Fasern erfolgt, dass die Faserenden bei der Zuführbewegung ausschließlich entlang deren Längsverlauf auf und/oder in die Trennfolie stoßen. Stattdessen bewirkt die Relativbewegung, dass die von der Heizfläche auf die Fasern ausgeübte Kraft auch Komponenten in einer vom Längsverlauf der Fasern abweichenden Richtung aufweist, so dass die Faserenden umknicken oder sich biegen können und somit die Gefahr des Eindringens in die Folie zumindest verringert wird.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Relativbewegung zwischen Heizfläche und Profilteil kann entweder aus einer alleinigen Bewegung der Heizfläche oder des Profilteils oder aber aus der gleichzeitigen Bewegung beider Objekte resultieren.
Ferner kann die Relativbewegung auch bereits vor dem In-Kontakt-Treten der Heizfläche mit den Fasern und/oder während des gesamten Angleich- und Anwärmprozesses erfolgen, wichtig ist in jedem Fall, dass die Relativbewegung im Moment des In-Kontakt-Tretens ausgeführt wird.
Die Trennschicht bzw. Trennfolie, die die eigentliche Heizfläche des Heizelements aufweist, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an einem weiteren Bauteil des Heizelements festgelegt, beispielsweise auf einen Heizspiegel aufgespannt, so dass beispielsweise eine Bewegungserzeugungseinrichtung für das Heizelement verwendet werden kann, um die gewünschte Relativbewegung zu erzeugen. Dies nämlich dadurch, dass beispielsweise der Heizspiegel zusammen mit der daran befestigten Trennfolie bewegt wird.
Alternativ ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zum Erzeugen der Relativbewegung die Heizfläche, also insbesondere die Trennfolie bzw. Trennschicht, relativ einem weiteren Bauteil des Heizelements, insbesondere relativ zu einem Heizspiegel, bewegt wird und daher Heizspiegel und Trennfolie bzw. -schicht derart ausgebildet sind, dass zwar die vom Heizelement erzeugte Wärme über die Trennfolie bzw. -schicht an das anzuschmelzende Profilteil abgegeben werden kann, Heizelement und Trennfolie bzw. -schicht jedoch relativ zueinander bewegt werden. Dazu kann beispielsweise die Trennfolie bzw. -schicht mit einer separaten Antriebseinrichtung über eine – vorzugsweise – plane Heizspiegelfläche des Heizelements gezogen werden, wobei die Trennfolie bzw. -schicht vorzugsweise stets unmittelbar an dem Heizspiegel anliegt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zur Erzeugung der Relativbewegung wenigstens eine der Heizflächen, insbesondere die Trennfolie und/oder Trennschicht, relativ zu wenigstens einem weiteren Bauteil des Heizelements, insbesondere relativ zu einem die Trennfolie und/oder die Trennschicht tragenden Heizspiegel, bewegt wird.
Zum Erzeugen der Relativbewegung weist die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung entsprechende Bewegungserzeugungsmittel auf. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen diese Bewegungserzeugungsmittel Führungs- und Anschlagmittel auf, die dazu ausgebildet und bestimmt sind, die Relativbewegung durch mechanisches Umlenken der Zuführbewegung zu erzeugen.
Dabei kann die Zuführbewegung nach dem Diagonalschubverfahren, aber auch nach dem Parallelschubverfahren erfolgen. Beispielsweise können hierzu, insbesondere bei einer nach dem Diagonalschubverfahren arbeitenden Schweißvorrichtung, einerseits Anschlagrollen an der Spannvorrichtung für das feststehenden Profilteil und anderseits Anschlagbolzen am beweglichen und mit einer Trennfolie bespannten Heizelement vorgesehen sein, die während der Zuführbewegung aufgrund ihrer relativen Anordnung und Ausbildung derart in Wirkverbindung miteinander gelangen, dass die Richtung der Zuführbewegung kurz vor dem In-Kontakt-Treten von Trennfolie und Faserenden in eine Richtung umgelenkt wird, die einen von 180° verschiedenen Winkel zum Längsverlauf der Fasern aufweist. Durch diese mechanische Umlenkung wird vorteilhaft die bereits vorhandene Zuführbewegung ausgenutzt, um mit technisch wenig aufwendigen, insbesondere passiven mechanische Bauteilen die gewünschte Relativbewegung zu erzeugen. Vorzugsweise sind die mechanischen Führungs- und Anschlagmittel derart ausgebildet, dass sie in eine bereits bestehende Schweißvorrichtung als kostengünstiger Nachrüstsatz eingebaut werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann ganz allgemein vorgesehen sein, dass die Relativbewegung durch die Zustellbewegung erzeugt wird und/oder dass ein Teil der Bewegungsenergie der Zustellbewegung zur Erzeugung der Relativbewegung genutzt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Relativbewegung aber auch aus der einer Überlagerung der Zustellbewegung und einer zur Verbindungsfläche nicht-orthogonalen Querbewegung zwischen Heizfläche und Profilteil gebildet sein. Vorteilhaft kann die Querbewegung parallel zur Verbindungsfläche, insbesondere entlang der Gehrungsrichtung erfolgen.
Die Bewegungserzeugungsmittel zur Erzeugung der Relativbewegung können nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wenigstens eine, vorzugsweise von der Erzeugung der Zustellbewegung separate, Antriebseinrichtung aufweisen, die insbesondere dazu ausgebildet und bestimmt sein kann, die Querbewegung zu erzeugen. Denkbar sind u.a. pneumatische und/oder hydraulische und/oder elektrische Antriebseinrichtungen und/oder Federelemente, die beispielsweise das Heizelement, zumindest aber die Heizfläche bzw. die Trennfolie, parallel zu Gehrungsrichtung verschieben können.
Möglich ist aber auch, dass zur Erzeugung der Querbewegung eine bereits vorhandene Antriebseinrichtung für die Zustellbewegung verwendet wird.
Bei einer besonderen Ausführung, ist die Heizfläche in einer Heizflächenebene angeordnet. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Heizfläche während der Zustellbewegung und während des In-Kontakt-Tretens in der Heizflächenebene bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Heizfläche während der Zustellbewegung und während des In-Kontakt-Tretens parallel zu einer Verbindungsfläche eines der Profilteile bewegt wird. Insbesondere diese Ausführungsformen können beispielsweise auf einfache Weise dadurch realisiert sein, dass eine Antriebsvorrichtung zum Einbringen des Heizelements in den Schweißbereich und zum Entfernen desselben nach dem Anwärmen und Angleichen zusätzlich auch dafür benutzt wird, das Heizelement und damit auch die Heizflächen während der Zustellungsbewegung und während des In-Kontakt-Tretens zu bewegen. Insbesondere kann die Bewegung der Heizfläche unabhängig von der Zustellungsbewegung, beispielsweise durch eine von der Antriebsvorrichtung für die Zustellbewegung separate Antriebsvorrichtung, erfolgen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Bewegungserzeugungsmittel zur Erzeugung der Relativbewegung derart ausgebildet, dass die Richtung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung, insbesondere während des Anschmelzprozesses und/oder zwischen den Schweißzyklen, variierbar sind. Je nach Schweißprozess kann es nämlich von Vorteil sein, dass beispielsweise die Querbewegung entlang der Gehrungsrichtung absolut synchron zur Zustellbewegung, oder aber eben gerade langsamer oder schneller als die Zustellbewegung erfolgt. Dies kann beispielsweise durch eine variable Anordnung und Ausbildung der Anschlag- und Führungsmittel erreicht werden. Denkbar ist auch, dass die Antriebseinrichtung für die Querbewegung die Geschwindigkeit und Ausrichtung der Relativbewegung beeinflusst, indem z.B. die Vorschubgeschwindigkeit der Querbewegung steuerbar ist oder die Ausrichtung eines am Heizelement angreifenden Hydraulikzylinders einer hydraulischen Antriebseinrichtung variierbar ist.
Insbesondere kann durch eine derartige Ausgestaltung der Bewegungserzeugungsmittel zum Erzeugen der Relativbewegung auch der Zeitpunkt des Einsetzens der Relativbewegung beeinflusst werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Relativbewegung bereits vor dem In-Kontakt-Treten der Heizfläche mit den Fasern und/oder der Verbindungsfläche begonnen bzw. erzeugt. Dadurch ist in jedem Fall gewährleistet, dass die Richtung der auf die Fasern einwirkenden Kräfte vor Wirkungsbeginn eine zum Längsverlauf der Fasern senkrechte Komponente aufweist.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Vorgänge bei der Ausführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschweißen und
2 eine perspektivische Ansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verscheißen.
1 zeigt in schematischer Darstellung einige der wesentlichen Vorgänge bei der Ausführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, durch das zwei mit Glaserfasern 3 verstärkte und auf Gehrung geschnittene PVC-Profilteile 1, 2 mittels Spiegelverschweißung an den Gehrungsschnittflächen miteinander verbunden werden können. Dazu werden die beiden Profilteile 1, 2 mit ihren jeweiligen Verbindungsflächen 11, 12 in einer Zustellbewegung Z mit den Heizflächen 5a, 5b eines Heizelements 4 in Kontakt gebracht, um die Profile 1, 2 vor dem Zusammenfügen an ihren Verbindungsflächen 11, 12 anzuschmelzen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Verschweißung, insbesondere die Zustellbewegung Z nach dem Diagonalschubverfahren, wobei das Profilteil 1 feststehend ist, während das Heizelement 4 und das Profilteil 2 bewegbar angeordnet sind und in der Zustellbewegung Z parallel auf das feststehende Profilteil 1 in Richtung dessen Längsachse P1 zu bewegt werden.
Um zu verhindern, dass die Profilteile 1, 2 beim Anwärmen und Angleichen der Verbindungsflächen 11, 12 an den Heizflächen 5a, 5b des Heizelements 4 haften bzw. anbacken und/oder sich Materialreste an den Heizflächen 5a, 5b anlagern, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die Heizflächen 5a, 5b jeweils durch die nach außen gerichtete Seite einer Trennfolie aus Teflon gebildet. Die Trennfolie liegt seitlich, insbesondere plan, an einem Heizspiegel des Heizelements 4 an und wird synchron mit diesem bewegt. Denkbar ist aber auch, dass die die Heizflächen 5a, 5b bildenden Trennfolien relativ zum Heizspiegel des Heizelements 4, insbesondere parallel zur Gehrungsrichtung G bewegt werden.
Es wird während des In-Kontakt-Tretens der Heizflächen 5a, 5b mit den Fasern 3, insbesondere im Bereich der anzuschmelzenden Verbindungsflächen 11, 12 der Profilteile 1, 2, eine Relativbewegung R zwischen den Heizflächen 5a, 5b und den Profilteilen 1, 2 erzeugt, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel α1 bzw. α2 zum Längsverlauf F1 bzw. F2 der Fasern 3 erfolgt. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Fasern 3 während des In-Kontakt-Tretens umgebogen werden, so dass die Gefahr der frühzeitigen Zerstörung der Trennfolie durch eindringende Fasern 3 zumindest verringert ist.
Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Relativbewegung R während des gesamten Anschmelzvorgangs, insbesondere vor dem In-Kontakt-Treten, erfolgt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Relativbewegung R aus einer Überlagerung der Zustellbewegung Z und einer parallel zur Gehrungsrichtung G verlaufenden Querbewegung Q erzeugt, wobei die Zustellbewegung Z und die Querbewegung Q vom Heizelement 4 und damit auch von der Trennfolie ausgeführt wird, während sich das feststehende Profilsteil 1 nicht bewegt. Für die konkrete Umsetzung des Verfahrens bedeutet dies, dass das Heizelement 4 während der Zustellbewegung Z zumindest während des In-Kontakt-Tretens mit den Fasern zusätzlich noch entlang der Gehrungsrichtung G verschoben wird, was beispielsweise durch eine zusätzliche, von der Zustellbewegung Z separaten Antriebsrichtung für die Querbewegung Q erreicht werden kann. Der Antrieb kann beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch erfolgen.
Denkbar ist aber auch, dass die Relativbewegung R durch mechanisches Umleiten der Zustellbewegung Z in eine andere, zum Längsverlauf L1 der Fasern 3 nicht gegenläufige Richtung erzeugt werden kann, so dass die umgelenkte Zustellbewegung eine Komponente parallel zur Längsachse P1 des Profilteils 1 und eine dazu senkrechte Komponente aufweist, wobei die erste Komponente im Betrag kleiner ist als die entsprechende Komponente der unumgelenkten Zustellbewegung Z.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6, bei der die Relativbewegung R mit Hilfe entsprechende Bewegungserzeugungsmittel 7 durch mechanisches Umlenken der Zustellbewegung Z erzeugbar ist. Dazu weist die nach dem Diagonalschubverfahren arbeitende Vorrichtung 6 an der Spannvorrichtung 8 für das feststehende Profilteil 1 eine Anschlagrolle 9 auf, die relativ zum Profilteil 1 feststeht. Demgegenüber ist an dem mit einer Teflonfolie bespannten Heizelement 4 ein winkelverstellbarer Anschlagbolzen 10 vorgesehen, der während der Zustellbewegung Z des Heizelements 4 mit der Anschlagrolle 9 in Wirkverbindung gelangt.
Zusätzlich zur Richtung der horizontalen Zustellbewegung Z ist das Heizelement 4 auch parallel zu den als Teflonfolie ausgebildeten Heizflächen 5a, 5b horizontal bewegbar. Dieser Bewegungsfreiheitsgrad wird u.a. dazu genutzt, das Heizelement 4 im Schweißzyklus – wie anfangs beschrieben – für das Angleichen und Anwärmen in den Schweißbereich hinein und für das Umstellen und Fügen wieder heraus zu fahren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Bewegung durch einen pneumatischen Antrieb erzeugt und durch eine parallel zu den Heizflächen 5a, 5b verlaufenden Führungsplatte 15 geführt.
Gelangt nun der Anschlagbolzen 10 während der Zustellbewegung Z mit der Anschlagrolle 9 in Wirkverbindung, so wird die Zustellbewegung Z in ihrer Richtung derart umgelenkt, dass sich die umgelenkte Zustellbewegung, also die gewünschte Relativbewegung R, aus einer Überlagerung einer effektiven Zustellbewegung E in Richtung der ursprünglichen Zustellbewegung Z und einer horizontalen Querbewegung Q parallel zu den Heizflächen 5a, 5b ergibt.
Dabei sind die Anschlagrolle 9 und der Anschlagbolzen 10 entlang des Fahrwegs der Zustellbewegung Z des Heizelements 4 relativ zueinander so angeordnet, dass die Umlenkung, also die Relativbewegung R bereits vor, in jedem Fall aber beim In-Kontakt-Treten der Heizfläche 5a mit den Fasern 3 am Profilstab 1 erfolgt.
Da der Anschlagbolzen 10 mit seiner Führungsfläche 13 winkelverstellbar ausgebildet ist, kann je nach Ausrichtung der Führungsfläche 13 die Geschwindigkeit der Querbewegung Q relativ zur effektiven Zustellbewegung E variiert werden. Demnach kann die Querbewegung Q entweder synchron, oder aber auch schneller bzw. langsamer als die effektive Zustellbewegung E erfolgen. Denkbar ist auch, dass durch eine beispielsweise gekrümmte Ausbildung der Führungsfläche 13 die Geschwindigkeit sogar während des Anschmelzprozesses zur Beeinflussung des Schweißergebnisses variierbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Profilteil
2: Profilteil
3: Fasern, insbesondere Glasfasern
4: Heizelement
5a: Heizfläche, gebildet durch auf Heizelement gespannte Trennfolie
5b: Heizfläche, gebildet durch auf Heizelement gespannte Trennfolie
6: Vorrichtung zu Verschweißen
7: Bewegungserzeugungsmittel zur Erzeugung der Relativbewegung
8: Spannvorrichtung
9: Anschlagrolle
10: Anschlagbolzen
11: Verbindungsfläche
12: Verbindungsfläche
13: Führungsfläche
15: Führungsplatte
R: Relativbewegung
Q: Querbewegung
Z: Zustellbewegung
E: effektive Zustellbewegung
F1: Längsverlauf der Fasern 3 im Profil 1
F2: Längsverlauf der Fasern 3 im Profil 2
P1: Längsachse des Profils 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10014168 A1 [0003]
DE 102010012358 A1 [0003]
DE 10306524 A1 [0004]
DE 102006038796 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Verschweißen von mit Fasern (3) verstärkten Profilteilen (1, 2), insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffprofilteilen, wobei wenigstens ein Profilteil (1, 2) und eine Heizfläche (5a, 5b) eines Heizelements (4) in einer Zustellbewegung (Z) miteinander in Kontakt gebracht werden, um das wenigstens eine Profilteil (1, 2) vor einem Zusammenfügen anzuschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche (5a, 5b) mit den Fasern (3) des wenigstens einen anzuschmelzenden Profilteils (1, 2) eine Relativbewegung (R) zwischen Heizfläche (5a, 5b) und Profilteil (1, 2) erzeugt wird, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel (α1, α2) zum Längsverlauf (F1, F2) der Fasern (3) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4) wenigstens eine Trennfolie und/oder Trennschicht, insbesondere aus Teflon, hat, die die Heizfläche (5a, 5b) des Heizelements (4) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. wenigstens eine der Heizflächen (5a, 5b)), insbesondere die Trennfolie und/oder Trennschicht, relativ zu wenigstens einem weiteren Bauteil des Heizelements, insbesondere relativ zu einem die Trennfolie und/oder die Trennschicht tragenden Heizspiegel, bewegbar ist und/oder dass b. zur Erzeugung der Relativbewegung (R) wenigstens eine der Heizflächen (5a, 5b)), insbesondere die Trennfolie und/oder Trennschicht, relativ zu wenigstens einem weiteren Bauteil des Heizelements, insbesondere relativ zu einem die Trennfolie und/oder die Trennschicht tragenden Heizspiegel, bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilteil (1, 2) und die Heizfläche (5a, 5b) in einer Zustellbewegung nach dem Diagonalschub- oder dem Parallelschubverfahren in Kontakt bringbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung (R) bereits vor, insbesondere kurz vor, dem In-Kontakt-Treten der Heizfläche (5a, 5b) mit den Fasern (3) und/oder mit der Verbindungsfläche (11, 12) des wenigstens einen Profilteils (1, 2) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Relativbewegung (R) durch mechanisches Umlenken der Zustellungsbewegung (Z) erzeugt wird und/oder dass b. die Relativbewegung (R) durch die Zustellbewegung (Z) erzeugt wird und/oder dass c. ein Teil der Bewegungsenergie der Zustellbewegung (Z) zur Erzeugung der Relativbewegung (R) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung (R) aus einer Überlagerung der Zustellbewegung (Z) und einer zur Verbindungsfläche nicht-orthogonalen, insbesondere parallelen, Querbewegung (Q) zwischen Heizfläche (5a, 5b) und dem wenigstens einen Profilteil (1, 2) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbewegung (Q) mittels einer Antriebseinrichtung für die Zustellbewegung (Z) oder separat von der Zustellbewegung (Z), insbesondere mittels einer separaten Antriebseinrichtung, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
a. die Heizfläche (5a, 5b) in einer Heizflächenebene angeordnet ist und dass die Heizfläche während der Zustellbewegung (Z) und während des In-Kontakt-Tretens in der Heizflächenebene bewegt wird und/oder dass
b. die Heizfläche (5a, 5b) während der Zustellbewegung (Z) und während des In-Kontakt-Tretens parallel zu einer Verbindungsfläche (11, 12) eines der Profilteile (1, 2) bewegt wird und/oder dass
c. die Heizfläche (5a, 5b) in einer Heizflächenebene angeordnet ist und dass die Heizfläche unabhängig von der Zustellbewegung (Z) und während des In-Kontakt-Tretens in der Heizflächenebene bewegt wird und/oder dass
d. die Heizfläche (5a, 5b) unabhängig von der Zustellbewegung (Z) und während des In-Kontakt-Tretens parallel zu einer Verbindungsfläche (11, 12) eines der Profilteile (1, 2) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung (R), variiert wird und/oder dass die Richtung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung (R) während des Anschmelzprozesses variiert wird.
Rahmen, insbesondere Fensterrahmen oder Türrahmen, der miteinander verschweißte Profilteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schweißverbindungen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
Vorrichtung (6) zum Verschweißen von mit Fasern (3) verstärkten Profilteilen (1, 2), insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffprofilteilen, wobei wenigstens ein Profilteil (1, 2) und eine Heizfläche (5a, 5b) eines Heizelements (4) in einer Zustellbewegung (Z) miteinander in Kontakt bringbar sind, um das wenigstens eine Profilteil (1, 2) vor einem Zusammenfügen anzuschmelzen, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungserzeugungsmittel (7) vorgesehen ist, das zumindest während des In-Kontakt-Tretens der Heizfläche (5a, 5b) mit den Fasern (3) des wenigstens einen anzuschmelzenden Profilteils (1, 2) eine Relativbewegung (R) zwischen Heizfläche (5a, 5b) und Profilteil (1, 2) erzeugt, die unter einem von 180° verschiedenen Winkel (α1, α2) zum Längsverlauf (F1, F2) der Fasern (3) erfolgt.
Vorrichtung (6) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4) wenigstens eine Trennfolie und/oder Trennschicht, insbesondere aus Teflon, hat, die die Heizfläche (5a, 5b) des Heizelements (4) aufweist.
Vorrichtung (6) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass a. wenigstens eine der Heizflächen (5a, 5b)), insbesondere die Trennfolie und/oder Trennschicht, relativ zu wenigstens einem weiteren Bauteil des Heizelements (4), insbesondere relativ zu einem die Trennfolie und/oder die Trennschicht tragenden Heizspiegel, bewegbar ist und/oder dass b. zur Erzeugung der Relativbewegung (R) wenigstens eine der Heizflächen (5a, 5b)), insbesondere die Trennfolie und/oder Trennschicht, relativ zu wenigstens einem weiteren Bauteil des Heizelements (4), insbesondere relativ zu einem die Trennfolie und/oder die Trennschicht tragenden Heizspiegel, bewegbar ist.
Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Relativbewegung (R) durch mechanisches Umlenken der Zustellungsbewegung (Z) erzeugbar ist und/oder dass b. das Bewegungserzeugungsmittel (7) zum Erzeugen der Relativbewegung (R) Führungs- und Anschlagmittel (9, 10, 13) aufweist und/oder dass c. das Bewegungserzeugungsmittel (7) zum Erzeugen der Relativbewegung (R) Führungs- und Anschlagmittel (9, 10, 13) zum leiten eines Teils der Bewegungsenergie der Zustellungsbewegung (Z) in die Relativbewegung (R) aufweist.
Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsmittel (7) zum Erzeugen der Relativbewegung (R) derart ausgebildet sind, dass sie, vorzugweise separat von der Zustellbewegung (Z), eine zur Verbindungsfläche nicht-orthogonale, insbesondere parallele, Querbewegung (Q) zwischen Heizfläche (5a, 5b) und dem wenigstens einen Profilteil (1, 2) erzeugen, aus der in Überlagerung mit der Zustellbewegung (Z) die Relativbewegung (R) resultiert.
Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsmittel (7) zum Erzeugen der Relativbewegung (R) wenigstens eine pneumatische und/oder hydraulische und/oder elektrische, Antriebseinrichtung und/oder Federelemente, insbesondere zum Erzeugen der Querbewegung (Q), aufweisen.
Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Heizfläche in einer Heizflächenebene angeordnet ist und dass sich die Heizfläche während der Zustellbewegung in der Heizflächenebene bewegt und/oder dass b. sich die Heizfläche während der Zustellbewegung parallel zu einer Verbindungsfläche eines der Profilteile bewegt. c. die Heizfläche in einer Heizflächenebene angeordnet ist und dass sich die Heizfläche unabhängig von der Zustellbewegung in der Heizflächenebene bewegt und/oder dass d. sich die Heizfläche unabhängig von der Zustellbewegung parallel zu einer Verbindungsfläche eines der Profilteile bewegt Siehe auch Anspruch 9.
Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsmittel (7) zum Erzeugen der Relativbewegung (R) derart ausgebildet sind, dass die Richtung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung (R), insbesondere während des Anschmelzprozesses, variierbar ist.