DE102017124486A1

DE102017124486A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von Kunststoffprofilen

Info

Publication number: DE102017124486A1
Application number: DE102017124486.7A
Authority: DE
Inventors: André Karbstein
Original assignee: KMW Engineering GmbH
Current assignee: KMW Engineering GmbH
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils mit einem zweiten Kunststoffprofil an deren Verbindungsflächen, wobei die Kunststoffprofile jeweils in einer Spannvorrichtung gehalten und positioniert werden, wobei wenigstens eine der Spannvorrichtungen verfahrbar ist, sodass die Kunststoffprofile aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, die Verbindungsflächen durch eine Heizvorrichtung zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, die Verbindungsflächen mittels einer Andrückvorrichtung gegen die Heizvorrichtung gedrückt werden und eine beim Verbinden der Kunststoffprofile entstehenden Schweißwulst durch einen Putzmechanismus entfernt wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffprofilen bereitzustellen, bei welchen eine hochstabile Verbindung zwischen den Kunststoffprofilen hergestellt wird und die Schweißwulst effektiv entfernt werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gelöst, bei welchen zusätzlich zu der Andrückvorrichtung wenigstens eine Anpressvorrichtung zum Pressen der Kunststoffprofile gegeneinander eingesetzt wird, wobei sich das technische Wirkprinzip der Anpressvorrichtung von dem technischen Wirkprinzip der Andrückvorrichtung unterscheidet und durch die Anpressvorrichtung eine höhere Kraft auf die Kunststoffprofile als durch die Andrückvorrichtung ausübbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils mit einem zweiten Kunststoffprofil an deren Verbindungsflächen, wobei die Vorrichtung eine erste Spannvorrichtung zum Halten und Positionieren des ersten Kunststoffprofils und eine zweite Spannvorrichtung zum Halten und Positionieren des zweiten Kunststoffprofils, wobei wenigstens eine der Spannvorrichtungen verfahrbar ist, sodass die Kunststoffprofile aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind; eine zwischen den Verbindungsflächen positionierbare Heizvorrichtung zum zumindest teilweisen Aufschmelzen wenigstens einer der Verbindungsflächen; wenigstens eine Andrückvorrichtung wenigstens zum Drücken der Verbindungsflächen gegen die Heizvorrichtung und zum Andrücken der Kunststoffprofile gegeneinander; und einen Putzmechanismus zum Entfernen einer beim Verbinden der Kunststoffprofile entstehenden Schweißwulst aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils mit einem zweiten Kunststoffprofil an deren Verbindungsflächen, wobei das erste Kunststoffprofil in einer ersten Spannvorrichtung gehalten wird und das zweite Kunststoffprofil in einer zweiten Spannvorrichtung gehalten wird; die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile mit wenigstens einer Andrückvorrichtung entlang eines Verfahrweges relativ aufeinander zu und gegen eine zwischen den Verbindungsflächen positionierte Heizvorrichtung gedrückt werden; wenigstens eine der Verbindungsflächen durch die Heizvorrichtung zumindest teilweise aufgeschmolzen wird; dann die Heizvorrichtung von den Kunststoffprofilen weggefahren wird; und danach die Verbindungsflächen unter Verwendung der Andrückvorrichtung gegeneinander gedrückt und dabei verbunden werden; und eine bei dem Verbinden der Kunststoffprofile entstehende Schweißwulst entfernt wird.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Kunststoffprofile mittels Heizspiegelschweißen zu Kunststofffenster- oder -türrahmen zu verbinden. Die zu verbindenden Kunststoffprofile werden hierfür auf Gehrung geschnitten und die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile, das heißt jene Flächen, welche sich beim Fügen der Kunststoffprofile berühren, werden durch Andrücken an einen Schweißspiegel aufgeschmolzen. Als Schweißspiegel sind heizplattenartige Heizelemente zu verstehen, welche sich dazu eignen, Verbindungsflächen zumindest teilweise aufzuschmelzen. Die aufgeschmolzenen Verbindungsflächen werden anschließend gegeneinander gedrückt, wobei sich der noch heiße, thermoplastische Werkstoff der Kunststoffprofile derart verbindet, dass eine stabile Schweißverbindung an den Verbindungsflächen entsteht.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens werden die Kunststoffprofile in eine beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 006 421 B4 beschriebene Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffprofilen eingelegt. Die Vorrichtung weist einen feststehenden Tisch auf, auf welchem eines der Kunststoffprofile mit einer Spannvorrichtung eingespannt wird. Ferner besitzt die Vorrichtung einen Arbeitsschlitten, welcher horizontal in Richtung des Tisches bewegbar ist und das zweite Kunststoffprofil trägt. Zum Fügen der Kunststoffprofile wird der Arbeitsschlitten mittels eines Pneumatikantriebes in Richtung des Tisches bewegt, sodass die zuvor ausgeschmolzenen Kunststoffprofile unter Kraft zusammengedrückt werden können.
Nachteilig ist bei dieser Vorgehensweise, dass das beim Gegeneinanderdrücken der Kunststoffprofile verdrängte Material eine Schweißwulst entlang der Schweißnaht ausbildet, welche nachträglich entfernt werden muss.
Eine Vorrichtung zum Entfernen von Schweißwülsten ist beispielsweise in der Druckschrift DE 20 2012 100 935 U1 offenbart. Die Vorrichtung verwendet zum Entfernen von Schweißwülsten eine Schere oder eine Trennzange.
Die Druckschrift DE 35 39 670 C2 lehrt, Schweißwülste mittels eines Abstechmessers, welches entlang der Schweißwulst geführt wird, zu entfernen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffprofilen bereitzustellen, bei welchen eine hochstabile Verbindung zwischen den Kunststoffprofilen hergestellt wird und die Schweißwulst effektiv entfernt werden kann.
Diese Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung gelöst, welche zusätzlich zu der Andrückvorrichtung wenigstens eine Anpressvorrichtung zum Pressen der Kunststoffprofile gegeneinander aufweist, wobei sich das technische Wirkprinzip der Anpressvorrichtung von dem technischen Wirkprinzip der Andrückvorrichtung unterscheidet und durch die Anpressvorrichtung eine höhere Kraft auf die Kunststoffprofile als durch die Andrückvorrichtung ausübbar ist.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „Verbinden“ und „Fügen“ synonym verwendet. Unter dem Begriff „technisches Wirkprinzip“ sind Gesetzmäßigkeiten eines technologischen Vorgangs zu verstehen, welche das Zusammenwirken von physikalischen Effekten, geometrischen und stofflichen Merkmalen in einem Prozess beschreiben. Hier ist insbesondere unter einem technischen Wirkprinzip zu verstehen, ob eine Kraftausübung mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient vorrangig dem Verbinden von beispielsweise Fenster- und/oder Türrahmen ausbildenden Kunststoffprofilen. Speziell kann die Vorrichtung zum Fügen von Fenster- und Türrahmenecken ausbildenden Kunststoffprofilen verwendet werden, welche zuvor mit einer Gehrung versehen wurden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Herstellen von Kämpfern, bogenförmigen Fenster- oder Türrahmen oder anderen, aus Kunststoffprofilen hergestellten Gegenständen genutzt werden.
Als Kunststoffprofile sind hier vorzugsweise länglich ausgebildete Elemente zu verstehen, welche überwiegend aus Kunststoff bestehen und einen beliebigen, oftmals jedoch im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und eine im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen große Länge besitzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zum Aufnehmen der zu verbindenden Kunststoffprofile wenigstens eine erste und eine zweite Spannvorrichtung auf, in welche jeweils ein Kunststoffprofil eingespannt wird. Die Spannvorrichtungen sind so ausgerichtet, dass die zu fügenden Verbindungsflächen des ersten und zweiten Kunststoffprofils miteinander in Kontakt gebracht werden können. Hierzu ist wenigstens die erste Spannvorrichtung verfahrbar angeordnet, sodass wenigstens eines der Kunststoffprofile auf das andere zu und von diesem weg bewegt werden kann.
Um die zu verbindenden Kunststoffprofile exakt positionieren und verbinden zu können, ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Positionierhilfe zum Positionieren der Kunststoffprofile in den Spannvorrichtungen aufweist. Die Positionierhilfe kann beispielsweise ein oder mehrere stift- oder plattenförmig ausgebildete Positionierelemente, an welchen die Kunststoffprofile angelegt oder in welche die Kunststoffprofile eingeklemmt werden, aufweisen. Hierbei können die Positionierelemente verfahrbar oder fest an oder in der Nähe der jeweiligen Spannvorrichtung angebracht sein. Ferner kann auch ein Positionierelement für beide Spannvorrichtungen genutzt werden.
Für ein positionsgenaues, geschwindigkeitsangepasstes und dennoch unter großer Kraft erfolgendes Verfahren wenigstens einer der Spannvorrichtungen mit dem darin befindlichen Kunststoffprofil steht diese sowohl mit der Andrückvorrichtung als auch mit der Anpressvorrichtung in funktioneller Verbindung.
Erfindungsgemäß unterscheidet sich das technische Wirkprinzip der Andrückvorrichtung von dem der Anpressvorrichtung, wobei die Anpressvorrichtung in der Lage ist, eine größere Kraft als die Andrückvorrichtung auf das jeweilige Kunststoffprofil in der jeweiligen Spannvorrichtung auszuüben. Die durch die Andrückvorrichtung und Anpressvorrichtung ausübbaren Kräfte unterscheiden sich derart, dass die Spannvorrichtung mittels der Andrückvorrichtung die Kunststoffprofile positionsgenau und langsam aufeinander zu gefahren werden können und mittels der Anpressvorrichtung schnell und mit hohem Druck. Zum Fügen können die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile somit zunächst mittels der Andrückvorrichtung langsam und genau gegen die zwischen den Verbindungsflächen positionierte Heizvorrichtung und nach Wegfahren der Heizvorrichtung mit geringer Kraft gegeneinander gepresst werden, während sie anschließend mittels der Anpressvorrichtung unter Wirkung einer größeren Kraft fest zusammengepresst werden, wodurch eine qualitativ hochwertige, sehr schmale Schweißnaht erzeugt wird. Hierdurch wird eine besonders hohe Eckfestigkeit der geschweißten Kunststoffprofile erzeugt. Zudem ist die durch die Anpressvorrichtung ausübbare Kraft derart hoch einstellbar, dass an den Spannvorrichtungen vorgesehene Putzwerkzeuge des Putzmechanismus die beim Schweißen entstehende Schweißwulst unmittelbar abscheren können, sodass ein nachfolgendes Zuführen der Putzwerkzeuge zum Verputzen grundsätzlich entbehrlich ist.
Je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Anpressvorrichtung entweder bei Erreichen eines bestimmten Druckes der Andrückvorrichtung und/oder nach einer vorgegebenen Prozesszeit und/oder nach sensorischer Ermittlung eines vorgegebenen Aufschmelzstatus wenigstens einer der Verbindungsflächen aktiviert werden. Beispielsweise kann die Anpressvorrichtung bereits wenige Millisekunden nach einem Andrücken der angeschmolzenen Verbindungsflächen durch die Andrückvorrichtung in Kraft treten.
Vorzugsweise wird die Anpressvorrichtung jedoch erst nach Zurücklegen eines vorgegebenen Verfahrweges der Kunststoffprofile aufeinander zu aktiviert. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens einen Wegsensor auf, mit dem die Position der Kunststoffprofile erfassbar ist.
Zum Aufschmelzen wenigstens einer Verbindungsfläche von wenigstens einem der Kunststoffprofile weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Heizvorrichtung auf. Die Heizvorrichtung ist verfahrbar an der Vorrichtung vorgesehen. Hinsichtlich der Qualität und Stabilität der zwischen den Kunststoffprofilen auszubildenden Fügeverbindung ist es besonders vorteilhaft, wenn durch die Heizvorrichtung beide Verbindungsflächen auf- oder zumindest angeschmolzen werden. Die Heizvorrichtung kann hierfür in direkten Kontakt mit der wenigstens einer Verbindungsfläche gebracht werden oder beabstandet von der wenigstens einen auf- oder anzuschmelzenden Verbindungsfläche vorgesehen sein. Je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Heizvorrichtung manuell oder automatisch aktiviert und/oder deaktiviert werden. Ferner können auch mehrere Heizvorrichtungen mit der Vorrichtung gekoppelt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Heizvorrichtung einen Schweißspiegel auf, durch welchen die Kunststoffprofile besonders schnell und gezielt aufgeschmolzen werden können. Als vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, wenn beide Kunststoffprofile, beispielsweise durch beidseitiges Andrücken eines Kunststoffprofils an den Schweißspiegel, auf- oder angeschmolzen werden. Der Schweißspiegel ist hierfür vorteilhafterweise wenigstens so groß wie die zu verbindenden Verbindungsflächen der Kunststoffprofile ausgebildet. Ferner kann die Vorrichtung zum Aufschmelzen wenigstens einer der Verbindungsflächen auch eine Infrarotheizung, einen Brenner oder ähnliches aufweisen.
Insofern die Vorrichtung einen Schweißspiegel aufweist, ist dieser vorteilhafterweise verfahrbar, sodass dieser wenigstens mit einer der Verbindungsflächen von wenigstens einem der Kunststoffprofile in Kontakt bringbar ist. Bevorzugt ist der Schweißspiegel so angeordnet und geführt, dass dieser zwischen die zu verbindenden Kunststoffprofile gefahren werden kann. Der Schweißspiegel wird vorzugsweise horizontal zwischen die Kunststoffprofile gefahren, was jedoch grundsätzlich auch vertikal oder in einem Winkel erfolgen kann. Die Kunststoffprofile werden dann, wenn der Schweißspiegel zwischen diesen angeordnet ist, mittels einer Zustellung der Spannvorrichtungen gegen den Schweißspiegel gedrückt und zumindest teilweise aufgeschmolzen. Nach dem Aufschmelzen der Verbindungsflächen werden die Spannvorrichtungen wieder auseinander gefahren und die Kunststoffprofile damit von dem Schweißspiegel entfernt, sodass dieser durch Zurückfahren einfach zwischen den beiden Kunststoffprofilen entfernt werden kann. Sobald der Schweißspiegel eine Ausgangsposition erreicht hat, in der er nicht mehr zwischen den beiden Kunststoffprofilen platziert ist, werden die beiden Kunststoffprofile durch Aufeinanderzubewegen der Spannvorrichtungen zusammengepresst und miteinander verbunden. Je nach Ausführungsform kann der Schweißspiegel automatisch oder manuell gesteuert und verfahren werden.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der Schweißspiegel teflonbeschichtet ist, da so ein Ankleben der Kunststoffprofile an dem Schweißspiegel vermieden werden kann. Hierfür kann der Schweißspiegel aber auch eine anders ausgebildete Antihaftbeschichtung aufweisen.
Um eine beim Fügen der Kunststoffprofile entstehende Schweißwulst entfernen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Putzmechanismus auf. Der Putzmechanismus kann beispielsweise wenigstens eine Klinge, eine Schere, eine Schneidzange, ein Abstechmesser oder ein Schneidmesser aufweisen. Der Putzmechanismus kann beispielsweise an einer der Spannvorrichtungen oder an einer separaten Haltevorrichtung vorgesehen sein. Der Putzmechanismus kommt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt nach Beendigung des Fügeprozesses, teilweise sogar schon vor Beendigung des Fügeprozesses, zum Einsatz.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Andrückvorrichtung einen Pneumatikzylinder und die Anpressvorrichtung einen Hydraulikzylinder, einen elektromechanischen Antrieb und/oder einen Kniehebel aufweist. Als Hydraulikzylinder kommt vorzugsweise ein Hydraulikzylinder mit 40 mm Durchmesser zum Einsatz. In geeigneten Ausgestaltungen der Erfindung ist mit der Anpressvorrichtung ein Druck von wenigstens 10 bar auf die Kunststoffprofile ausübbar. Als elektromechanischer Antrieb kann beispielsweise ein Servomotor in Verbindung mit einer Trapezgewindespindel oder einem Kugelgewindetrieb oder einem Planetenrollengewindetrieb verwendet werden. Ferner können zur Bewegungsübertragung Zahnstangen und Ritzel zur Anwendung kommen. Wird ein Kniehebel als Anpressvorrichtung eingesetzt, kann durch diesen zu Beginn des Fügevorganges relativ wenig Kraft auf die Kunststoffprofile ausgeübt werden. Erst wenn sich der Kniehebel durchstreckt, wirkt eine entsprechend große Kraft auf die Kunststoffprofile. Als Andrückvorrichtung kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise ein Pneumatikzylinder mit einem Durchmesser von 80 mm eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise lassen sich Pneumatikzylinder insbesondere bei kleinen Drücken gut regeln, wodurch die Spannvorrichtung und damit das darin eingespannte Kunststoffprofil mit dem Pneumatikzylinder langsam, schonend und gezielt verfahren werden kann. Darüber hinaus lässt sich mit dem Pneumatikzylinder die Geschwindigkeit des Aufeinanderzu- und Voneinanderwegfahrens der Kunststoffprofile sowie die dabei jeweils wirkende Kraft auf die Kunststoffprofile stufenlos einstellen. Pneumatische Antriebe sind in der Regel relativ einfach aufgebaut und damit kostengünstiger als Elektroantriebe. Bei Leckagen werden keine Umweltschäden durch das austretende Fluid verursacht. Der verwendete Pneumatikzylinder ist weitgehend temperaturunempfindlich und robust gegen Überlast, weshalb er sich besonders gut zum Verschweißen von Kunststoffprofilen eignt. Im Vergleich zu einem Hydraulikzylinder können mit dem Pneumatikzylinder jedoch vergleichsweise kleine Kräfte und Momente übertragen werden, weswegen in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Pneumatikzylinder für den Beginn des Verbindevorganges zwischen den Kunststoffprofilen eingesetzt wird, bei welchen es darauf ankommt, die Kunststoffprofile hochgenau aneinander zu platzieren. Es werden also bei dieser favorisierten Ausführungsform der Erfindung die Kunststoffprofile mit Hilfe des Pneumatikzylinders positioniert und vorzugsweise mittels des Hydraulikzylinders unter Wirkung großer Kräfte gefügt.
In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann anstelle des Hydraulikzylinders auch eine Kniehebelvorrichtung oder ein anderer Antrieb bzw. Mechanismus verwendet werden, durch welchen eine größere Kraft auf die Kunststoffprofile als durch den Pneumatikzylinder ausgeübt werden kann. In anderen Ausbildungen der Erfindung kann auch anstelle des Pneumatikzylinders ein Elektroantrieb oder an anderer Antrieb eingesetzt werden.
Als besonders günstig hat es sich auch herausgestellt, wenn die Andrückvorrichtung und die Anpressvorrichtung funktionell gekoppelt sind. So kann insbesondere bei einer Ausgestaltung der Andrückvorrichtung als Pneumatikzylinder und einer Ausbildung der Anpressvorrichtung als Hydraulikzylinder, der Pneumatik- und Hydraulikzylinder derart miteinander verbunden werden, dass die Kolben dieser Zylinder gemeinsam verfahrbar sind. Dies kann beispielsweise durch mechanische Kopplung der Kolbenstange erreicht werden. Die Kopplung kann auch dadurch realisiert werden, dass mit dem Komprimieren und Expandieren der Luft im Pneumatikzylinder Hydraulikflüssigkeit, wie zum Beispiel Öl, aus den bzw. in den Hydraulikzylinder gedrückt wird.
Vorteilhafterweise wird durch die Kopplung des Pneumatik- und Hydraulikzylinders die für die Funktionsfähigkeit des Hydraulikzylinders notwendige Hydraulikflüssigkeit bereits während eines Antriebes des Pneumatikzylinders in eine durch ein Zylinderrohr und einen Kolben ausgebildete Zylinderkammer des Hydraulikzylinders eingesaugt oder aus dieser hinausgedrückt. Bei Ingangsetzung des im Anschluss an den Pneumatikzylinder wirkenden Hydraulikzylinders können hierdurch Schläge an der Vorrichtung vermieden werden. Zudem wird bei Aktivierung des Hydraulikzylinders vergleichsweise wenig Hydraulikflüssigkeit zur Erzielung von großen Kräften benötigt.
Als geeignet hat es sich auch herausgestellt, wenn in einem Zylinderrohr eines Hydraulikzylinders der Anpressvorrichtung beidseitig des Kolbens des Hydraulikzylinders ein Hydraulikflüssigkeitsein- und -ablass vorgesehen ist, wobei wenigstens der an einer Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders vorgesehene Hydraulikflüssigkeitsein- und -ablass mit einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir verbunden ist. Durch das auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders vorgesehene zusätzliche Hydraulikflüssigkeitsreservoir kann vermieden werden, dass während einer durch den Antrieb des Pneumatikzylinders hervorgerufenen Kolbenbewegung des Hydraulikzylinders Umgebungsluft in das Zylinderrohr des Hydraulikzylinders gesaugt wird, da an der Stelle der Umgebungsluft Hydraulikflüssigkeit in das Zylinderrohr gezogen wird. Vorteilhafterweise kann so die Effizienz des Hydraulikzylinders konstant hoch gehalten werden.
Im Hinblick auf das Fügen der beiden Kunststoffprofile hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn beide Spannvorrichtungen verfahrbar und die erste Spannvorrichtung mit einer ersten der wenigstens einen Andrückvorrichtung und einer ersten der wenigstens einen Anpressvorrichtung und die zweite Spannvorrichtung mit einer zweiten der wenigstens einen Andrückvorrichtung und einer zweiten der wenigstens einen Anpressvorrichtung verbunden ist. So kann zum einen eine höhere Anpresskraft erzeugt werden und zum anderen können die Kunststoffprofile flexibler und/oder genauer positioniert werden.
Es hat sich zudem als praktisch herausgestellt, wenn die wenigstens eine Andrückvorrichtung und die wenigstens eine Anpressvorrichtung an Führungen für die Spannvorrichtungen vorgesehen sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Andrückvorrichtung und die Anpressvorrichtung an einem Ende der jeweiligen Führung angeordnet ist, wobei die Andrückvorrichtung und die Anpressvorrichtung hierbei günstigerweise nebeneinander vorgesehen sind. In alternativen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Andrückvorrichtung als auch die Anpressvorrichtung jedoch auch an anderen Teilen der Vorrichtung, wie beispielsweise an einer der Spannvorrichtungen, angebracht sein.
Zum Verbinden von Fenster- und/oder Türrahmenecken ausbildenden Kunststoffprofilen ist es zudem von Vorteil, wenn die Vorrichtung eine erste und eine zweite Führung zum Führen der ersten und zweiten Spannvorrichtung aufweist, wobei die erste und die zweite Führung beispielsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.
Durch die senkrechte Anordnung der Führungen und damit der Spannvorrichtungen können auf Gehrung geschnittene Kunststoffprofile optimal miteinander verbunden werden. Die Führungen sind hierbei derart platziert, dass zumindest die zu verbindenden Kunststoffprofile problemlos aneinandergepresst werden können. Ferner können die Führungen aber auch so ausgerichtet sein, dass sich auch einzelne Komponenten der Spannvorrichtungen berühren können oder solche mit nur geringem Abstand zueinander angeordnet werden können.
Insofern Fenster- oder Türrahmen mit einer nicht rechtwinkligen Ecke, sondern beispielsweis mit einer stumpfwinkligen Ecke, bogenförmige Fenster- und Türrahmen oder andere Gegenstände mit der Vorrichtung hergestellt werden sollen, können die Führungen und die Spannvorrichtungen auch in einem anderen Winkel zueinander angeordnet sein.
Als günstig hat es sich zudem herausgestellt, wenn die erste und die zweite Spannvorrichtung L-förmig ausgebildet sind, wobei ein horizontal ausgerichteter Schenkel des L eine Auflagefläche für jeweils eines der Kunststoffprofile ausbildet und an einem vertikalen Schenkel des L ein relativ zu der Auflagefläche verfahrbares Spannelement vorgesehen ist.
Durch das in funktionsgerechter Ausrichtung der Vorrichtung vertikal verfahrbare Spannelement können Kunststoffprofile mit unterschiedlichen Abmessungen sicher und zerstörungsfrei von der jeweiligen Spannvorrichtung aufgenommen werden. Zum optimalen Klemmen der Kunststoffprofile kann beispielsweise ein Kraft- und/oder ein Wegmesssensor an der Spannvorrichtung vorgesehen sein. Das Spannen erfolgt vorzugsweise automatisch, kann jedoch auch manuell erfolgen.
Insbesondere wenn die die Spannvorrichtungen führenden Führungen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, ist es günstig, wenn die L-förmig ausgebildeten Spannvorrichtungen derart auf den Führungen aufgebracht sind, dass die beiden horizontal ausgerichteten Schenkel der L-förmigen Spannvorrichtungen sich in Längsrichtung der Führungen erstrecken und jene Seiten der horizontalen Schenkel zueinander zeigen, welche nicht mit dem vertikalen Schenkel verbunden sind. Hierbei hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die Auflageflächen und die Spannelemente einen in einer Draufsicht dreieckigen oder als konvexes Viereck ausgebildeten Querschnitt aufweisen, welcher der Form von zu verbindenden, auf Gehrung geschnittenen Kunststoffprofilen angepasst ist. Durch eine solche Ausgestaltung der Auflageflächen und Spannelemente können die zu verbindenden Kunststoffprofile nahezu bündig mit den Auflageflächen und/oder Spannelemente abschließend in den Spannvorrichtungen platziert werden, wodurch die Kunststoffprofile besonders stabil gehalten werden und beim Verbinden dieser große Kräfte ausgeübt werden können, ohne dass es zum Durchbiegen oder gar Brechen der Kunststoffprofile kommt.
In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Spannvorrichtungen auch beispielsweise C-, U-, T- oder I-förmig ausgebildet sein.
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn der Putzmechanismus wenigstens vier Klingen aufweist, wobei eine erste Klinge an dem Spannelement der ersten Spannvorrichtung, eine zweite Klinge an dem Spannelement der zweiten Spannvorrichtung, eine dritte Klinge an der Auflagefläche der ersten Spannvorrichtung und eine vierte Klinge an der Auflagefläche der zweiten Spannvorrichtung angeordnet ist und die Klingen so ausgerichtet sind, dass diese entlang der sich beim Fügen ausbildenden Schweißwulst verlaufen und die erste und zweite Klinge und die dritte und vierte Klinge miteinander wechselwirken können.
Eine solche Klingenanordnung ermöglicht es, dass die beim Verbinden der Kunststoffprofile entstehende Schweißwulst unmittelbar beim Gegeneinanderpressen der Kunststoffprofile und dem damit verbundenen Aufeinanderzubewegen der Auflageflächen bzw. Spannelemente abgeschnitten werden kann. Die Schweißwulst wird hierbei einfach zwischen den beiden an den Auflageflächen angebrachten Klingen bzw. zwischen den beiden an den Spannelementen vorgesehenen Klingen eingequetscht und abgeschnitten. Ein nachfolgendes aufwändiges sowie zeit- und kostenintensives Abtrennen der Schweißwülste kann somit vermieden werden.
Durch die hohen Kräfte, welche von wenigstens der einen Anpressvorrichtung auf wenigstens eine Spannvorrichtung aufgebracht werden können, kann nicht nur sichergestellt werden, dass die Kunststoffprofile mit ausreichendem Druck verbunden werden, sondern auch, dass die Schweißwulst problemlos und rückstandsfrei abgetrennt wird. In Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welchen eine geringe Kraft auf die wenigstens eine Spannvorrichtung aufgebracht wird, kann es aber auch vorkommen, dass ein kleiner Teil der Schweißwulst nicht abgetrennt wird, weil die Klingen nicht komplett zusammengefahren werden können.
Damit die komplette Schweißwulst in einem Arbeitsschritt abgetrennt werden kann, hat es sich zudem als günstig erwiesen, wenn sich die Klingen wenigstens über eine gesamte Länge der sich beim Fügen der Kunststoffprofile ausbildenden Schweißwulst erstrecken. Ferner können die Klingen aber auch länger oder kürzer als die entstehende Schweißwulst ausgebildet sein. In einer alternativen Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch mehrere Klingen an einer Auflagefläche und/oder einem Spannelement angebracht sein.
Bevorzugt sind die Klingen so an der Vorrichtung angeordnet, dass diese leicht ausgewechselt und durch eine identische oder anders ausgebildete Klinge ersetzt werden können. Hierdurch ist es problemlos möglich, stumpfe Klingen durch scharfe Klingen auszutauschen, sodass der Abtrennvorgang möglichst einfach und mit wenig Kraft erfolgen kann. Zudem können die Klingen so auch problemlos an verschiedene Randbedingungen, beispielsweise an unterschiedliche Fügematerialien, angepasst werden.
Damit die sich ausbildende Schweißwulst komplett abgetrennt werden kann, ist es von Vorteil, wenn die Spannvorrichtungen derart verfahrbar sind, dass die erste und zweite Klinge sowie die dritte und vierte Klinge in einem zusammengefahrenen Zustand der Spannvorrichtungen einen Abstand von maximal 0,15 mm zueinander aufweisen. Ein derart enges Zusammenfahren der Spannvorrichtungen zueinander wird insbesondere durch die Anordnung und Ausgestaltung der Führungen der Spannvorrichtungen und den von der Andrückvorrichtung der Anpressvorrichtung erzeugten Kräften gewährleistet.
Als günstig hat es sich zudem erwiesen, wenn die erste und zweite Spannvorrichtung mittels der Anpressvorrichtung, wie beispielsweise mittels eines Hydraulikzylinders, auf ihrer einen Maschinentisch der Vorrichtung gegenüber befindlichen Oberseite gekoppelt sind. Dabei kann der Hydraulikzylinder beispielsweise an in funktionsgerechter Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen oberen Enden der Spannvorrichtungen angebracht sein und damit einer Stabilisierung der Spannvorrichtungen im Belastungsfall dienen. Ein Auseinanderdrücken der oberen Enden der Spannvorrichtungen kann damit vermieden werden, wodurch eine Schweißnaht von gleichbleibend hoher Qualität erzeugt werden kann. Der Hydraulikzylinder kann somit nicht nur zum Pressen der Kunststoffprofile gegeneinander, sondern zusätzlich zur Stabilisierung der Vorrichtung verwendet werden, sodass an den Spannvorrichtungen oben und unten gleiche Kräfte wirken.
Um den hohen Kräften beim Verbinden der Kunststoffprofile standhalten zu können, weist die Vorrichtung vorzugsweise einen Maschinentisch auf, der aus einer mindestens 10 cm dicken Metallplatte ausgebildet ist. Anwendungsspezifisch kann der Maschinentisch jedoch auch dicker ausgebildet sein, beispielsweise kann dieser eine Dicke von 20 cm bis 30 cm aufweisen. Der Maschinentisch kann beispielsweise aus Gusseisen oder Stahl ausgebildet sein.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils mit einem zweiten Kunststoffprofil an deren Verbindungsflächen gelöst, bei welchem das erste Kunststoffprofil in einer ersten Spannvorrichtung gehalten wird und das zweite Kunststoffprofil in einer zweiten Spannvorrichtung gehalten wird; die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile mit wenigstens einer Andrückvorrichtung relativ aufeinander zu und gegen eine zwischen den Verbindungsflächen positionierte Heizvorrichtung gedrückt werden; wenigstens eine der Verbindungsflächen durch die Heizvorrichtung zumindest teilweise aufgeschmolzen wird; dann die Heizvorrichtung von den Kunststoffprofilen weggefahren wird; danach die Verbindungsflächen wenigstens mittels der Andrückvorrichtung gegeneinander gedrückt und dabei verbunden werden; und nachfolgend eine bei dem Verbinden der Kunststoffprofile entstehende Schweißwulst entfernt wird, wobei zum Verbinden der Verbindungsflächen der Kunststoffprofile zusätzlich wenigstens eine Anpressvorrichtung verwendet wird, die mit einem anderen technischen Wirkprinzip als dem der Andrückvorrichtung und mit einer höheren Kraft als die Andrückvorrichtung die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile gegeneinander drückt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorrangig zum Herstellen von Fenster- und/oder Türrahmen aus Kunststoff verwendet, welche an den Ecken verschweißt sind. Ferner kann das Verfahren aber auch zum Verbinden von anderen Gegenständen und Materialien verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu verbindenden Kunststoffprofile zunächst jeweils in einer Spannvorrichtung eingelegt und geklemmt. Anschließend wird wenigstens eine Verbindungsfläche von einem der beiden Kunststoffprofile durch Erhitzen an- oder aufgeschmolzen, sodass durch nachfolgendes Zusammenpressen der Verbindungsflächen der Kunststoffprofile eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Kunststoffprofilen ausgebildet wird.
Zum An- oder Aufschmelzen wenigstens einer Verbindungsfläche von wenigstens einem der Kunststoffprofile hat es sich bewährt, wenn diese durch Andrücken an einen Schweißspiegel aufgeschmolzen wird. Durch die Verwendung eines Schweißspiegels kann gezielt und effektiv Wärme auf die jeweilige Verbindungsfläche übertragen werden. Der Schweißspiegel sollte hierbei jedoch mindestens so groß wie die Verbindungsfläche ausgebildet sein.
Bevorzugt wird die wenigstens eine zumindest teilweise an- oder aufzuschmelzende Verbindungsfläche durch Verfahren des Schweißspiegels mit diesem in Kontakt gebracht. Ganz besonders bevorzugt werden jedoch beide Verbindungsflächen durch die Heizvorrichtung, wie beispielsweise einen Schweißspiegel, aufgeschmolzen, da so eine besonders stabile Schweißverbindung ausgebildet werden kann. Der Schweißspiegel wird hierzu zwischen die zu verbindenden Kunststoffprofilen bewegt. Sobald sich der Schweißspiegel zwischen den Kunststoffprofilen befindet, werden die Kunststoffprofile mittels der Andrückvorrichtung gegen die Heizvorrichtung gedrückt. Sind die Verbindungsflächen ausreichend an- oder aufgeschmolzen, werden die Kunststoffprofile von dem Schweißspiegel wegbewegt und die Heizvorrichtung in eine Ausgangsposition zurückgefahren. Ist der Schweißspiegel zwischen den Kunststoffprofilen entfernt worden, werden die an- oder aufgeschmolzenen, noch warmen Verbindungsflächen der Kunststoffprofile zunächst mittels der Andrückvorrichtung und nachfolgend mittels der Anpressvorrichtung zusammengedrückt.
Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Heizvorrichtung, wie der Schweißspiegel, manuell oder automatisch verfahren werden. Die Heizzeit, das heißt jene Zeit, die zum Aufschmelzen des wenigstens einen Kunststoffprofils notwendig ist, kann beispielsweise in Abhängigkeit des Kunststoffes, aus welchem die Kunststoffprofile gefertigt sind, eingestellt werden.
Zum Zusammenpressen der beiden Kunststoffprofile wird wenigstens eine der beiden Spannvorrichtungen in Bewegung versetzt und in Richtung der anderen Spannvorrichtung bewegt. Hierbei wirkt zunächst eine Andrückvorrichtung auf die zu bewegende Spannvorrichtung ein. Nach wenigen Millisekunden wird die Anpressvorrichtung aktiviert, welche eine größere Kraft auf die zu bewegende Spannvorrichtung als die Andrückvorrichtung ausübt. Hierdurch kann die Spannvorrichtung exakt verfahren werden und die Kunststoffprofile dennoch mit hoher Kraft gegeneinander gedrückt werden. Erfindungsgemäß unterscheiden sich hierbei die technischen Wirkprinzipien der Andrückvorrichtung und der Anpressvorrichtung voneinander.
Insbesondere im Hinblick auf das Verschweißen von zuvor auf Gehrung geschnittenen Kunststoffprofilen, welche zur Ausbildung von Fenster- und Türrahmen verwendet werden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Spannvorrichtung und die zweite Spannvorrichtung beispielsweise rechtwinklig zueinander verfahren werden. Hierfür sind vorteilhafterweise Spannvorrichtung führende Führungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet.
Bevorzugt wird jeweils eines der Kunststoffprofile zwischen einer Auflagefläche und einem Spannelement der jeweiligen Spannvorrichtung geklemmt, wobei die erste und zweite Spannvorrichtung L-förmig ausgebildet sind und ein horizontaler Schenkel der L-förmigen Spannvorrichtung eine Auflagefläche ausbildet und an einem vertikalen Schenkel wenigstens ein Spannelement vorgesehen ist. Zum Klemmen der Kunststoffprofile können die Spannelemente entlang des vertikalen Schenkels verfahren werden, wobei beispielsweise mittels eines Weg- oder Kraftsensors ermittelt werden kann, ob das Kunststoffprofil richtig geklemmt ist.
Zum Verschweißen von auf Gehrung geschnittenen Kunststoffprofilen hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn die Auflageflächen und die Spannelemente in einer Draufsicht eine dreieckige oder konvex-viereckige Form aufweisen und die Kunststoffprofile derart zwischen den Auflageflächen und Spannelementen eingeklemmt werden, dass die Verbindungsflächen der Kunststoffprofile nahezu bündig mit den Auflageflächen und/oder Spannelementen abschließen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Kunststoffprofile beim Verbinden unter hohem Druck nicht durchbiegen oder gar brechen können.
Zum korrekten Positionieren der Kunststoffprofile innerhalb der Spannvorrichtungen und damit zum Ausbilden einer qualitativ hochwertigen Schweißverbindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kunststoffprofile mit Hilfe einer Positionierhilfe in den Spannvorrichtungen positioniert werden. Je nach Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können wenigstens ein Positionierstift und/oder wenigstens eine Anlagefläche, an welche die Kunststoffprofile angelegt oder in welche die Kunststoffprofile eingeklemmt werden, als Positionierhilfen verwendet werden.
Die beim Zusammendrücken der Kunststoffprofile entstehenden Schweißwülste werden mittels des Putzmechanismus abgetragen, sodass sich eine glatte Oberfläche ergibt. Das Abtragen kann durch wenigstens eine Klinge, wenigstens ein Messer, wenigstens eine Schere, wenigstens eine Zange, wenigstens eine Säge oder ähnliches erfolgen.
Optimalerweise wird eine beim Gegeneinanderdrücken der Kunststoffprofile entstehende Schweißwulst durch das Aufeinander-zu-Bewegen einer an dem Spannelement der ersten Spannvorrichtung vorgesehenen ersten Klinge und einer an dem Spannelement der zweiten Spannvorrichtung vorgesehenen zweiten Klinge sowie einer an der Auflagefläche der ersten Spannvorrichtung vorgesehenen dritten Klinge und einer an der Auflagefläche der zweiten Spannvorrichtung vorgesehenen vierten Klinge abgetrennt. Hierbei wird eine erste Schweißnaht zwischen der ersten und zweiten Klinge und eine zweite Schweißnaht zwischen einer dritten und vierten Klinge eingequetscht und abgeschnitten. Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können zum Abschneiden einer Schweißnaht mehrere oder lediglich eine sich über die gesamte Länge der Schweißnaht erstreckende Klinge verwendet werden.
Besonders günstig ist es, wenn die erste und die zweite Klinge sowie die dritte und die vierte Klinge soweit aufeinander zu bewegt werden, dass zwischen diesen jeweils ein Spalt von 0 bis 0,15 mm ausgebildet wird, da so die komplette oder nahezu komplette Schweißnaht entfernt werden kann. Wesentlich hierfür ist, dass die Spannvorrichtungen und Führungen derart angeordnet sind, dass die Klingen soweit zusammengefahren werden können und die Spannvorrichtungen mit genügend hoher Kraft gegen die Schweißwulst gedrückt werden, dass diese durch trennt werden kann. Vorteilhafterweise kann eine derart hohe Kraft jedoch durch das Vorsehen des zweiten Bewegungsmechanismus problemlos erreicht werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Andrückvorrichtung pneumatisch und die Anpressvorrichtung hydraulisch und/oder elektromechanisch und/oder mit einem Kniehebel betrieben wird. Insbesondere bei der Verwendung von Drücken unter 20 bar kann ein Pneumatikzylinder sehr gut geregelt werden, wodurch die Kunststoffprofile exakt und vorsichtig in Kontakt gebracht werden können. Durch den Einsatz und die zeitversetzte Aktivierung der hydraulisch betriebenen Anpressvorrichtung können die Kunststoffprofile anschließend mit großer Kraft zusammengepresst werden. Wird ein elektromechanischer Antrieb für die Anpressvorrichtung genutzt, ist damit eine besonders hochpräzise Steuerung des Kraftweges möglich. Gegebenenfalls können sich hierdurch jedoch höhere Kosten ergeben.
Um Schläge bei der Aktivierung der Anpressvorrichtung zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Andrückvorrichtung und die Anpressvorrichtung gekoppelt werden, sodass diese aufeinander einwirken. Insofern die Andrückvorrichtung einen Pneumatikzylinder und die Anpressvorrichtung einen Hydraulikzylinder aufweist, ist es günstig, den Pneumatik- und Hydraulikzylinder so miteinander zu verbinden, dass die Kolben dieser lediglich gemeinsam verfahren werden können. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch eine an den Kolben angebrachte Befestigungsplatte erfolgen. Zudem kann die Kopplung derart erfolgen, dass die durch den Pneumatikzylinder bewegte Luft auf den Kolben des Hydraulikzylinders wirkt. Durch die Kopplung des Pneumatikzylinders mit dem Hydraulikzylinder wird eine sich in dem Hydraulikzylinder befindliche Hydraulikflüssigkeit während des Aktivseins des Pneumatikzylinders entsprechend der Kolbenbewegung in einem Zylinderrohr des Hydraulikzylinders hin und her bewegt. Vorteilhafterweise kann durch eine solche Ausgestaltung bei Aktivierung des Hydraulikzylinders auch mit vergleichsweise wenig Hydraulikflüssigkeit eine sehr hohe Kraft erzeugt werden.
Als geeignet hat es sich auch herausgestellt, wenn bei einer durch eine Bewegung eines Pneumatikzylinders hervorgerufene Bewegung eines Kolbens eines Hydraulikzylinders Hydraulikflüssigkeit aus einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir des Hydraulikzylinders angesaugt und/oder in dieses eingebracht wird. Durch ein auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders vorgesehenes zusätzliches Hydraulikflüssigkeitsreservoir, aus welchem Hydraulikflüssigkeit angesaugt bzw. in welches Hydraulikflüssigkeit eingebracht werden kann, kann vermieden werden, dass während einer durch den Antrieb des Pneumatikzylinders hervorgerufenen Kolbenbewegung des Hydraulikzylinders Umgebungsluft in das Zylinderrohr des Hydraulikzylinders gesaugt wird. Vorteilhafterweise kann so die Effizienz des Hydraulikzylinders konstant hoch gehalten werden.
Für ein optimales Fügen der Kunststoffprofile hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Spannvorrichtung durch eine erste der wenigstens einen Andrückvorrichtung und nachfolgend durch eine erste der wenigstens einen Anpressvorrichtung und die zweite Spannvorrichtung durch eine zweite der wenigstens einen Andrückvorrichtung und nachfolgend durch eine zweite der wenigstens einen Anpressvorrichtung verfahren werden. Hierdurch kann die Anpresskraft weiter erhöht werden. Auch die Flexibilität und Exaktheit beim Positionieren der Kunststoffprofile kann gegenüber der Bewegung lediglich einer Spannvorrichtung gesteigert werden.
Als vorteilhaft hat sich zudem herausgestellt, wenn die Spannvorrichtungen durch die Anpressvorrichtung, wie beispielsweise einen Hydraulikzylinder, gekoppelt und stabilisiert werden. Insbesondere beim Wirken der wenigstens einen Anpressvorrichtung werden sehr hohe Kräfte auf die Spannvorrichtungen ausgeübt, welche dazu führen können, dass die Spannvorrichtungen vor allem in einem oberen Bereich auseinandergedrückt werden. Dies kann dazu führen, dass die ausgebildete Schweißnaht keine konstante Breite aufweist und die entstandenen Schweißwülste nicht komplett abgetrennt werden. Durch das Wirken eines Hydraulikzylinders vorzugsweise an den oberen Enden der Spannvorrichtungen, kann ein Auseinanderdrücken der Spannvorrichtungen vermieden und eine Schweißnaht mit hoher Qualität ausgebildet werden.
Hinsichtlich des Fügeergebnisses hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn mit der Andrückvorrichtung eine Kraft, die in einem Bereich von 1000 N bis 3000 N liegt, und mit der Anpressvorrichtung eine Kraft, die in einem Bereich von 19000 N bis 22000 N liegt, auf wenigstens eines der Kunststoffprofile ausgeübt wird. Bevorzugt werden solche Kräfte jedoch auf beide Fügepartner ausgeübt.
In weiteren Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch auch andere Kräfte durch die Andrück- und/oder Anpressvorrichtung auf die Kunststoffprofile ausgeübt werden. So kann die Andrückvorrichtung auch nur eine Kraft zwischen 500 N und 1000 N aufbringen. Auch die Anpressvorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass diese eine Kraft unterhalb 19000 N ausübt. Ferner können mit der Anpressvorrichtung aber auch Kräfte über 22000 N ausgeübt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

1 zu verbindende Kunststoffprofile in einer Ansicht von vorn oben zeigt,
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von vorn zeigt,
3 die in 2 gezeigte Vorrichtung in einer Seitenansicht zeigt, und
4 die in den 2 und 3 dargestellte Vorrichtung in einer Draufsicht zeigt.

1 zeigt zu verbindende Kunststoffprofile 6, 6' in einer Ansicht von vorn oben. Die Kunststoffprofile 6, 6' sind aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, ausgebildet. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zu verbindende Enden 61, 61' der Kunststoffprofile 6, 6' auf Gehrung geschnitten, sodass die Kunststoffprofile 6, 6' nach dem Verbinden beispielsweise eine Ecke eines Fenster- oder Türrahmens ausbilden.
Die Kunststoffprofile 6, 6' werden mit einer beispielsweise in 2 gezeigten Vorrichtung 1 an Verbindungsflächen 60, 60' miteinander verbunden, wobei der Anschaulichkeit halber die zu fügenden Kunststoffprofile 6, 6' in 2 nicht dargestellt sind.
Die in 2 gezeigte Vorrichtung 1 weist zum Spannen und Positionieren der zu verbindenden Kunststoffprofile 6, 6' zwei Spannvorrichtungen 2, 2' auf. Die Spannvorrichtungen 2, 2' sind auf zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Führungen 8, 8' verfahrbar gelagert. Hierbei sind die im Wesentlichen L-förmig ausgebildeten Spannvorrichtungen 2, 2' mittels eines horizontalen Schenkels 22, 22' des L mit jeweils einer Führung 8, 8' verbunden. Zugleich bilden die horizontalen Schenkel 22, 22' des L Auflageflächen 23, 23' für die Kunststoffprofile 6, 6' aus. An vertikalen Schenkeln 21, 21' des L sind Spannelemente 24, 24' vorgesehen, welche vertikal verfahrbar sind und dem Klemmen der Kunststoffprofile 6, 6' dienen.
Die Spannelemente 24, 24' sind zum Verfahren der Kunststoffprofile entlang eines Verfahrweges auf einem Maschinentisch 10 an vertikal ausgerichteten Führungen 242, 242' angebracht, welche an den vertikalen Schenkeln 21, 21' des L der Spannvorrichtungen 2, 2' vorgesehen sind. Angetrieben werden die Spannelemente 24, 24' durch jeweils einen Zylinder 243, 243', welcher an einem oberen Ende der Spannvorrichtung 2, 2' angeordnet ist.
Die L-förmigen Spannvorrichtungen 2, 2' sind derart auf den horizontal ausgerichteten Führungen 8, 8' vorgesehen, dass Enden 221, 221' der horizontalen Schenkel 22, 22' des L, an welchen nicht die vertikalen Schenkel 21, 21' des L angebracht sind, zueinander zeigen. Hierbei sind die Enden 221, 221' der horizontalen Schenkel 22, 22' in einer Draufsicht rechteckig ausgebildet, sodass diese trotz der rechtwinkligen Anordnung der Spannvorrichtungen 2, 2' bündig zusammengefahren werden können. Im zusammengefahrenen Zustand der Spannvorrichtungen 2, 2', wie in 2 gezeigt, bilden die Spannvorrichtungen 2, 2' eine Ecke aus, wie sie bei Tür- oder Fensterrahmen zu finden ist. Die zu einer solchen Ecke zu verbindenden Kunststoffprofile 6, 6' können dadurch besonders einfach und exakt in den Spannvorrichtungen 2, 2' platziert und verbunden werden.
Wie in 2 gezeigt, sind auch Enden 241, 241' der Spannelemente 24, 24' in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dreieckig ausgebildet, womit auch diese sich im zusammengefahrenen Zustand der Spannvorrichtungen 2, 2' berühren und eine Ecke ausbilden.
Eine solche Anordnung und Ausgestaltung der Spannvorrichtungen 2, 2' hat sich insbesondere zum Verbinden von Ecken von Fenster- und Türrahmen als günstig erwiesen. In weiteren Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 können die Spannvorrichtungen 2, 2' jedoch auch anders angeordnet und ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Spannvorrichtungen 2, 2' nicht rechtwinklig zueinander, sondern in gerader Verlängerung zueinander oder in einem anderen beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein. Ebenso müssen die Spannvorrichtungen 2, 2' auch nicht L-förmig ausgebildet sein. Vielmehr können die Spannvorrichtungen 2, 2' auch C-förmig oder I-förmig ausgestaltet sein. Auch können in weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mehr oder weniger Spannelemente 24, 24' und/oder Auflageflächen 23, 23' oder anders ausgestaltete Spannelemente 24, 24' und/oder Auflageflächen 23, 23' an einer Spannvorrichtung 2, 2' angebracht sein.
Durch die eine Ecke ausbildende Ausgestaltung der Vorrichtung 1 im zusammengefahrenen Zustand der Spannvorrichtungen 2, 2' können die zu verbindenden Kunststoffprofile 6, 6 besonders einfach und positionsgerecht in den Spannvorrichtungen 2, 2' platziert werden. Vorteilhafterweise besitzen die Spannvorrichtungen 2, 2' hierfür Anlageflächen 91, 91', an welchen die Kunststoffprofile 6, 6' bündig angelegt werden können. Ferner weist die Positionierhilfe 9 der Vorrichtung 1 zum Anordnen der Kunststoffprofile 6, 6' eine Anlagefläche 92 auf. Die Anlagefläche 92 ist zwischen den Spannvorrichtungen 4, 4' angeordnet und ist vertikal verfahrbar. So kann die Anlagefläche 92 zum Anlegen und Positionieren der Kunststoffprofile 6, 6' herausgefahren werden und nach dem Positionieren und Spannen der Kunststoffprofile 6, 6' zwischen den Auflagefläche 23, 23' und den Spannelementen 24, 24' wieder eingefahren werden. Vorteilhafterweise wird der Verbindungsprozess der Kunststoffprofile 2, 2' damit nicht durch die Anlagefläche 92 gestört.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist jeweils an den Enden 241, 241' der Spannelemente 24, 24' und den Enden 221, 221' der Auflageflächen 22, 22' eine Klinge 71, 72, 73, 74 vorgesehen. Die Klingen 71, 72, 73, 74 bilden in der gezeigten Vorrichtung 1 einen Putzmechanismus, der dem Entfernen von beim Fügen der Kunststoffprofile 6, 6' entstehenden Schweißwülsten dient. Vorteilhafterweise kann durch eine derartige Anordnung der Klingen 71, 72, 73, 74 eine Schweißwulst ohne einen nachträglichen Arbeitsschritt direkt beim Zusammenpressen der Kunststoffprofile 6, 6' und damit beim Entstehen der jeweiligen Schweißwulst entfernt werden. Hierbei werden ober- und unterhalb der Kunststoffprofile 6, 6' entstehende Schweißwülste beim Zusammenfahren der Spannvorrichtungen 2, 2' zwischen den Klingen 71 und 72 sowie 73 und 74 eingeklemmt und abgeschnitten.
Damit eine beim Fügen entstehende Schweißwulst komplett abgetrennt werden kann und ein qualitativ hochwertiges Fügeergebnis mit sehr schmaler Schweißnaht bereitgestellt werden kann, werden bei der vorliegenden Erfindung die Spannvorrichtungen 2, 2' mit ausreichend großer Kraft aufeinander zu bewegt. Hierzu sind die Spannvorrichtungen 2, 2' jeweils mit einer Andrückvorrichtung 3, 3' und einer Anpressvorrichtung 4, 4' gekoppelt. Die Andrück- und Anpressvorrichtungen 3, 3', 4, 4' sind jeweils an jenem Ende der Führung 8, 8' angeordnet, an welchem die Führungen 8, 8' voneinander wegweisen.
Die jeweils mit einer Spannvorrichtung 2, 2' gekoppelte Andrück- und Anpressvorrichtung 3, 3', 4, 4' unterscheiden sich in ihrem technischen Wirkprinzip und ihrem Zweck voneinander. So dient die Andrückvorrichtung 3, 3', welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Pneumatikzylinder ausgebildet ist, einem langsamen, gezielten und kontrollierbaren Verfahren der Spannvorrichtung 2, 2'. Die Anpressvorrichtung 4, 4' ist in der veranschaulichten Ausgestaltungsform ein Hydraulikzylinder, welcher zeitversetzt zu der Andrückvorrichtung 3, 3' aktiviert wird und einem Zusammenpressen der Kunststoffprofile 6, 6' sowieeinem Verfahren der Spannvorrichtung 2, 2' und damit der Kunststoffprofile 6, 6' unter großer Kraft dient. Die Anpressvorrichtung 4, 4' wird vorteilhafterweise zeitversetzt zu der Andrückvorrichtung 3, 3' aktiviert, damit die Kunststoffprofile 6, 6' zunächst erst langsam mittels der Andrückvorrichtung 3, 3' positioniert und in Kontakt gebracht werden können und anschließend mittels der Anpressvorrichtung 4, 4' unter großer Kraft gefügt werden können. Insbesondere das Aufbringen der großen Kraft am Ende des Fügeprozesses sorgt dafür, dass entstehende Schweißwülste komplett durchtrennt werden können und die Schweißnaht besonders schmal ausgebildet wird.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Pneumatikzylinder mit einem Kolben des Hydraulikzylinders gekoppelt, sodass beim Komprimieren und Expandieren der Luft in dem Pneumatikzylinder Hydraulikflüssigkeit aus den bzw. in den Hydraulikzylinder gedrückt wird. Die Kolben des Pneumatik- und Hydraulikzylinders sind damit nur gemeinsam verfahrbar, wodurch bereits während des Aktivseins des Pneumatikzylinders Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulikzylinder hin und her bewegt wird und damit bei Aktivierung des Hydraulikzylinders vergleichsweise wenig Hydraulikflüssigkeit zur Erzeugung hoher Kräfte in den Hydraulikzylinder eingebracht werden muss. In alternativen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können der Pneumatik- und Hydraulikzylinder aber auch mechanisch gekoppelt sein oder unabhängig voneinander agieren.
Zum Aufschmelzen der Verbindungsflächen 60, 60' weist die Vorrichtung 1 eine Heizvorrichtung 5 mit einem Schweißspiegel 51 auf. Der Schweißspiegel 51 ist verfahrbar an der Vorrichtung 1 angebracht, sodass dieser zwischen den zu fügenden Kunststoffprofilen 6, 6' platziert werden kann. Zum Anordnen des Schweißspiegels 51 zwischen den Kunststoffprofilen 6, 6' sind die Spannvorrichtungen 2, 2' auseinandergefahrenen, sodass der Schweißspiegel 51 problemlos und kollisionsfrei zwischen den Kunststoffprofilen 6, 6' angeordnet werden kann. Ist der Schweißspiegel 51 zwischen den Kunststoffprofilen 6, 6' platziert, werden die Spannvorrichtungen 2, 2' mittels der Andrückvorrichtung 3, 3' langsam und kontrolliert zusammengefahren und die Kunststoffprofile 6, 6' damit gegen den Schweißspiegel 51 gepresst.
Insofern die Spannvorrichtungen 2, 2' lediglich mit der Andrückvorrichtung 3, 3' verfahren werden, können diese langsam und kontrolliert verfahren werden und die Kunststoffprofile 6, 6' schonend mit dem Schweißspiegel 51 in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Zerstörung des Schweißspiegels 51 vermieden werden kann. Sind die Kunststoffprofile 6, 6' ausreichend an- oder aufgeschmolzen, werden die Kunststoffprofile 6, 6' mittels der Spannvorrichtungen 2, 2' wieder auseinander gefahren, sodass der Schweißspiegel 51 zwischen den beiden Kunststoffprofilen 6, 6' entfernt werden kann. Sobald der Schweißspiegel 51 in seine Ausgangsposition zurückgefahren wurde, werden die zumindest teilweise an- oder aufgeschmolzenen, noch heißen Verbindungsflächen 60, 60' der Kunststoffprofile 6, 6' mittels der Spannvorrichtungen 2, 2' zusammengepresst und damit eine Verbindung zwischen diesen ausgebildet.
Um eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung zu erzeugen, werden die Spannvorrichtungen 2, 2' erfindungsgemäß zunächst mittels der Andrückvorrichtung 3, 3' verfahren. Nach wenigen Millisekunden wird die Anpressvorrichtung 4, 4' aktiviert. Die Anpressvorrichtung 4, 4' kann eine höhere Kraft als die Andrückvorrichtung 3, 3' auf die Spannvorrichtungen 2, 2' aufbringen, wodurch sie die Kunststoffprofile 6, 6', trotz hohen entgegenwirkenden Kräften eng zusammenbringen kann. Durch das Aneinanderpressen der Kunststoffprofile 6, 6' kommt es insbesondere an den aufgeschmolzenen Verbindungsflächen 60, 60' zu Verformungen. Hierbei werden Teile der an- oder aufgeschmolzenen Kunststoffprofile 6, 6' nach außen gedrückt, sodass sich eine unerwünschte Schweißwulst ausbildet. Vorteilhafterweise wird diese durch die Anordnung der vier Klingen 71, 72, 73, 74 an den Spannelementen 24, 24' sowie den Auflageflächen 23, 23' direkt beim Fügen der Kunststoffprofile 6, 6' durchtrennt. Durch die große Kraft, welche mit der Anpressvorrichtung 4, 4' erzeugt werden kann, kann sichergestellt werden, dass die Spannvorrichtungen 2, 2' derart weit zusammengefahren werden können, dass oberhalb und/oder unterhalb der Kunststoffprofile 6, 6' entstehende Schweißwülste komplett durchtrennt werden können.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 zwei Spannvorrichtungen 2, 2' zum Verbinden von zwei Kunststoffprofilen 6, 6' auf. In alternativen Ausgestaltungsvarianten kann die Vorrichtung 1 jedoch auch mehr als zwei Spannvorrichtungen 2, 2' zum Verbinden von mehr als zwei Kunststoffprofilen 6, 6' besitzen.
3 zeigt die in 2 gezeigte Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 2 gleiche Komponenten betreffen, weshalb auf die vorherigen Ausführungen zu diesen verwiesen wird. In 3 ist die L-förmige Ausgestaltung der Spannvorrichtungen 2, 2' besonders gut zu erkennen. Ferner ist aus 3 ersichtlich, dass die Vorrichtung 1 im Wesentlichen von einem Gehäuse 10 umgeben ist.
4 zeigt die in den 2 und 3 dargestellte Vorrichtung 1 in einer Draufsicht, wobei auch hier gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen. Anders als in den 2 und 3 sind die Spannvorrichtungen 2, 2' in 4 in einer zusammengefahrenen Position dargestellt. Ferner ist in 4 der Schweißspiegel 51 in einer ausgefahrenen Position abgebildet, sodass hier nicht dargestellte Kunststoffprofile 6, 6' mit diesem in Kontakt wären und aufgeschmolzen werden würden.
Wie in 4 gezeigt, ist zum Verfahren des Schweißspiegels 51 an dessen einem Ende ein Bewegungsmechanismus 511 vorgesehen. Der Bewegungsmechanismus 511 kann je nach Ausgestaltungsform ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder sein. Ferner kann auch ein elektromechanischer Antrieb oder ein Kniehebel zum Bewegen des Schweißspiegels 51 verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004006421 B4 [0004]
DE 202012100935 U1 [0006]
DE 3539670 C2 [0007]

Claims

Vorrichtung (1) zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils (6) mit einem zweiten Kunststoffprofil (6') an deren Verbindungsflächen (60, 60'), wobei die Vorrichtung (1) eine erste Spannvorrichtung (2) zum Halten und Positionieren des ersten Kunststoffprofils (6) und eine zweite Spannvorrichtung (2') zum Halten und Positionieren des zweiten Kunststoffprofils (6'), wobei wenigstens eine der Spannvorrichtungen (2, 2') verfahrbar ist, sodass die Kunststoffprofile (6, 6') aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind; eine zwischen den Verbindungsflächen (60, 60') positionierbare Heizvorrichtung (5) zum zumindest teilweisen Aufschmelzen wenigstens einer der Verbindungsflächen (60, 60'); wenigstens eine Andrückvorrichtung (3, 3') wenigstens zum Drücken der Verbindungsflächen (60, 60') gegen die Heizvorrichtung (5) und zum Andrücken der Kunststoffprofile (6, 6') gegeneinander; und ein Putzmechanismus (7) zum Entfernen einer beim Verbinden der Kunststoffprofile (6, 6') entstehenden Schweißwulst aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich zu der Andrückvorrichtung (3, 3') wenigstens eine Anpressvorrichtung (4, 4') zum Pressen der Kunststoffprofile (6, 6') gegeneinander aufweist, wobei sich das technische Wirkprinzip der Anpressvorrichtung (4, 4') von dem technischen Wirkprinzip der Andrückvorrichtung (3, 3') unterscheidet und durch die Anpressvorrichtung (4, 4') eine höhere Kraft auf die Kunststoffprofile (6, 6') als durch die Andrückvorrichtung (3, 3') ausübbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückvorrichtung (3, 3') einen Pneumatikzylinder und die Anpressvorrichtung (4, 4') einen Hydraulikzylinder, einen elektromechanischen Antrieb und/oder einen Kniehebel aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (4, 4') einen Hydraulikzylinder aufweist, wobei der Pneumatikzylinder mit einem Kolben des Hydraulikzylinders gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderrohr des Hydraulikzylinders beidseitig des Kolbens ein Hydraulikflüssigkeitsein- und -ablass vorgesehen ist, wobei wenigstens der an einer Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders vorgesehene Hydraulikflüssigkeitsein- und -ablass mit einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir verbunden ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Spannvorrichtungen (2, 2') verfahrbar und die erste Spannvorrichtung (2) mit einer ersten der wenigstens einen Andrückvorrichtung (3, 3') und einer ersten der wenigstens einen Anpressvorrichtung (4, 4') und die zweite Spannvorrichtung (2') mit einer zweiten der wenigstens einen Andrückvorrichtung (3, 3') und einer zweiten der wenigstens einen Anpressvorrichtung (4, 4') verbunden ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Andrückvorrichtung (3, 3') und die wenigstens eine Anpressvorrichtung (4, 4') an Führungen für die Spannvorrichtungen (2, 2') vorgesehen sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Spannvorrichtung (2, 2') auf ihrer einem Maschinenbett (10) gegenüber befindlichen Oberseite mittels der Anpressvorrichtung (4, 4') gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinentisch (10) aus einer mindestens 10 cm dicken Metallplatte ausgebildet ist.
Verfahren zum Verbinden eines ersten Kunststoffprofils (6) mit einem zweiten Kunststoffprofil (6') an deren Verbindungsflächen (60, 60'), wobei das erste Kunststoffprofil (6) in einer ersten Spannvorrichtung (2) gehalten wird und das zweite Kunststoffprofil (6') in einer zweiten Spannvorrichtung (2') gehalten wird; die Verbindungsflächen (60, 60') der Kunststoffprofile (6, 6') mit wenigstens einer Andrückvorrichtung (3) entlang eines Verfahrweges relativ aufeinander zu und gegen eine zwischen den Verbindungsflächen (60, 60') positionierte Heizvorrichtung (5) gedrückt werden; wenigstens eine der Verbindungsflächen (60, 60') durch die Heizvorrichtung (5) zumindest teilweise aufgeschmolzen wird; dann die Heizvorrichtung (5) von den Kunststoffprofilen (6, 6') weggefahren wird; und danach die Verbindungsflächen (60, 60') unter Verwendung der Andrückvorrichtung (3, 3') gegeneinander gedrückt und dabei verbunden werden; und eine bei dem Verbinden der Kunststoffprofile (6, 6') entstehende Schweißwulst entfernt wird; dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden der Verbindungsflächen (60, 60') der Kunststoffprofile (6, 6') in einem Endabschnitt des Verfahrweges zusätzlich zu der Andrückvorrichtung (3, 3') wenigstens eine Anpressvorrichtung (4, 4') verwendet wird, die mit einem anderen technischen Wirkprinzip als dem der Andrückvorrichtung (3, 3') und mit einer höheren Kraft als die Andrückvorrichtung (3) die Verbindungsflächen (60, 60') der Kunststoffprofile (6, 6') gegeneinander drückt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückvorrichtung (3, 3') pneumatisch arbeitet und die Anpressvorrichtung (4, 4') hydraulisch, elektrisch und/oder mit einem Kniehebel arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bewegung eines Pneumatikzylinders der Andrückvorrichtung (3, 3') ein Kolben eines Hydraulikzylinders der Anpressvorrichtung (4, 4') mitbewegt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannvorrichtung (2) durch eine erste der wenigstens einen Andrückvorrichtung (3, 3') und nachfolgend durch eine erste der wenigstens einen Anpressvorrichtung (4, 4') und die zweite Spannvorrichtung (2') durch eine zweite der wenigstens einen Andrückvorrichtung (3, 3') und nachfolgend durch eine zweite der wenigstens einen Anpressvorrichtung (4, 4') verfahren werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Andrückvorrichtung (3, 3') eine Kraft, die in einem Bereich von 1000 N bis 3000 N liegt, und mit der Anpressvorrichtung (4, 4') eine Kraft, die in einem Bereich von 19000 N bis 22000 N liegt, auf wenigstens eines der Kunststoffprofile (6, 6') ausgeübt wird.