DE102019113695B4 - Contour plate for applying hot gas along a welding line of a plastic part, method for producing a contour plate and a device for welding plastic parts - Google Patents
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Abstract
Konturplatte (20) zum Aufbringen von Heißgas entlang einer Schweißlinie eines Kunststoffteils (18), zur Verwendung in einer Vorrichtung (10) zum Schwei-ßen von Kunststoffteilen (18), die eine Heizplatte (12) aufweist, auf deren gegenüberliegenden Seiten eine Wärmetauscherplatte (14) angeordnet ist, die ein Gasleitsystem (16) für das Heißgas aufweist, wobei die Konturplatte (20) an der Außenseite der Wärmetauscherplatten (14) angeordnet ist und Düsen (22) zur Abgabe des Gases an die Schweißlinie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (23) der Konturplatte (20) eine Vielzahl von abragenden Düsen (22) vorgesehen sind, die eine Düseneintrittsöffnung (24a) und eine Düsenaustrittsöffnung (24b) aufweisen, wobei ein Querschnitt der Düsenaustrittsöffnung (24b) größer ist als ein Querschnitt der Düseneintrittsöffnung (24a). Contour plate (20) for applying hot gas along a welding line of a plastic part (18), for use in a device (10) for welding plastic parts (18), which has a heating plate (12), on the opposite sides of which a heat exchanger plate ( 14) is arranged, which has a gas control system (16) for the hot gas, wherein the contour plate (20) is arranged on the outside of the heat exchanger plates (14) and has nozzles (22) for delivering the gas to the welding line, characterized in that A plurality of protruding nozzles (22) are provided on the surface (23) of the contour plate (20) which have a nozzle inlet opening (24a) and a nozzle outlet opening (24b), a cross section of the nozzle outlet opening (24b) being larger than a cross section of the Nozzle inlet opening (24a).
Description
Die Erfindung betrifft eine Konturplatte zum Aufbringen von Heißgas entlang einer Schweißlinie eines Kunststoffteils, zur Verwendung in einer Heißgasschweißvorrichtung, die eine Heizplatte aufweist, auf deren gegenüberliegenden Seiten eine Wärmetauscherplatte angeordnet ist, die ein Gasleitsystem für das Heißgas aufweist, wobei die Konturplatte an der Außenseite der Wärmetauscherplatte angeordnet ist und Düsen zur Abgabe des Gases an die Schweißlinie aufweist.The invention relates to a contour plate for applying hot gas along a welding line of a plastic part, for use in a hot gas welding device, which has a heating plate, on the opposite sides of which a heat exchanger plate is arranged, which has a gas control system for the hot gas, the contour plate on the outside of the Heat exchanger plate is arranged and has nozzles for delivering the gas to the welding line.
Vorrichtungen zum Schweißen von Kunststoffteilen, die eine Platte umfassen, welche Bohrungen zum Aufbringen von Heißgas entlang einer Schweißlinie enthalten, sind aus dem Stand der Technik bekannt.Devices for welding plastic parts which comprise a plate which contain bores for the application of hot gas along a welding line are known from the prior art.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Konturplatte, sowie eine Vorrichtung zum Schweißen von Kunststoffteilen, zu schaffen, die eine verbesserte Verteilung eines Heißgases entlang einer Schweißlinie ermöglicht. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Konturplatte zu schaffen, die kostengünstig ist und die Realisierung komplexer Formen der Konturplatte ermöglichen kann.The invention is based on the object of creating a contour plate and a device for welding plastic parts, which enables an improved distribution of a hot gas along a welding line. Furthermore, the invention is based on the object of creating a method for producing a contour plate which is inexpensive and can enable the realization of complex shapes of the contour plate.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Konturplatte zum Aufbringen von Heißgas, insbesondere ein erwärmtes Schutzgas, an einer Schweißlinie eines Kunststoffteils, der eingangs genannten Art, vorgeschlagen, an deren Oberfläche eine Vielzahl von abragenden Düsen vorgesehen sind, die eine Düseneintrittsöffnung und eine Düsenaustrittsöffnung aufweisen, wobei ein Querschnitt der Düsenaustrittsöffnung größer ist als ein Querschnitt der Düseneintrittsöffnung. Aufgrund der abragenden Düsen, kann das Heißgas homogen entlang der Schweißlinie verteilt werden und auf die zu schweißende Schweißlinie hingeleitet werden. Am Fuß der Düse befindet sich die Düseneintrittsöffnung, die eine Fortsetzung der Unterverteilung darstellt. Die Düsenaustrittsöffnung befindet sich am Ende der Düse und ist in Richtung der zu schweißenden Schweißlinie hin ausgerichtet. Als Querschnitt in Bezug auf die Düse ist eine Fläche zu verstehen, die orthogonal zur Ausrichtungsorientierung der Düse angeordnet ist. Da die Düsen von der Konturplatte abragen und zur Schweißlinie hin ausgerichtet sind, kann gezielt das Heißgas übertragen werden und eine gleichbleibende Schmelztiefe gewährleistet werden. Aufgrund des größer werdenden Querschnitts zur Austrittsöffnung hin, ist es möglich, dass die Düsenöffnung die gesamte Breite der Schweißrippe abdeckt. Gleichzeitig wird die Geschwindigkeit des ausströmenden Gases reduziert, so dass der Wärmeübergang vom heißen Gas in die Schweißzone des Kunststoffbauteils optimiert wird. Da die Düse sich in Richtung ihres Anbindungspunktes zumindest teilweise verjüngt, ist sie partiell biegeweich. Insbesondere ist sie biegeweicher, als eine Düse konstanten Querschnitts bei gleichem Ausgangsquerschnitt, wie die erfindungsgemäße Düse. Hierdurch ist die Düse in Querrichtung zu der Schweißlinie verstellbar ausgebildet. Somit lassen sich Bauteiltoleranzen der Kunststoffteile ausgleichen.To solve this problem, a contour plate for applying hot gas, in particular a heated protective gas, to a welding line of a plastic part, of the type mentioned at the outset, is proposed, on the surface of which a plurality of protruding nozzles are provided, which have a nozzle inlet opening and a nozzle outlet opening a cross section of the nozzle outlet opening is larger than a cross section of the nozzle inlet opening. Due to the protruding nozzles, the hot gas can be distributed homogeneously along the welding line and directed to the welding line to be welded. The nozzle inlet opening, which is a continuation of the sub-distribution, is located at the foot of the nozzle. The nozzle outlet opening is located at the end of the nozzle and is aligned in the direction of the welding line to be welded. As a cross section in relation to the nozzle is to understand a surface that is orthogonal to the orientation orientation of the nozzle. Since the nozzles protrude from the contour plate and are aligned towards the welding line, the hot gas can be transferred in a targeted manner and a constant melting depth can be guaranteed. Due to the increasing cross-section towards the outlet opening, it is possible for the nozzle opening to cover the entire width of the welding rib. At the same time, the speed of the outflowing gas is reduced so that the heat transfer from the hot gas into the welding zone of the plastic component is optimized. Since the nozzle tapers at least partially in the direction of its connection point, it is partially flexible. In particular, it is more flexible than a nozzle of constant cross section with the same initial cross section as the nozzle according to the invention. As a result, the nozzle is designed to be adjustable in the transverse direction to the welding line. Component tolerances of the plastic parts can thus be compensated for.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Vorteilhaft erweitert sich der Querschnitt von der Düseneintrittsöffnung hin zu der Düsenaustrittsöffnung. Der Verlauf der Erweiterung des Düsenquerschnitts von einer Düseneintrittsöffnung hin zu einer Düsenaustrittsöffnung kann linear, exponentiell, stufenförmig, wellenförmig oder in einer beliebigen Weise ausgeprägt sein. Dadurch wird eine verbesserte Strömung und Verteilung des Heißgases ermöglicht.The cross section advantageously expands from the nozzle inlet opening to the nozzle outlet opening. The course of the expansion of the nozzle cross-section from a nozzle inlet opening to a nozzle outlet opening can be linear, exponential, step-shaped, undulating or shaped in any desired manner. This enables an improved flow and distribution of the hot gas.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Düse einen unteren Düsenbereich auf, der rechteckförmig ist. Der untere Düsenbereich erstreckt sich zu zweidrittel ausgehend vom Fuß der Düse hin zur Düsenaustrittsöffnung, während sich der obere Düsenbereich zu einem Drittel von der Düsenaustrittsöffnung hin zum Fuß der Düse erstreckt. Ferner können die Düsen im Querschnitt weitgehend rechteckförmig sein.In a further advantageous embodiment, the nozzle has a lower nozzle area that is rectangular. Two thirds of the lower nozzle area extends from the base of the nozzle to the nozzle outlet opening, while the upper nozzle area extends for one third from the nozzle outlet opening to the base of the nozzle. Furthermore, the nozzles can be largely rectangular in cross section.
In einer weiteren denkbaren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querschnitt der Düsen oval, quadratisch, dreieckig oder trapezförmig. Diese können auch in Kombination von einer Vielzahl an Düsen nebeneinander angeordnet werden.In a further conceivable advantageous embodiment, the cross section of the nozzles is oval, square, triangular or trapezoidal. These can also be arranged next to one another in combination with a large number of nozzles.
Düsen, die insbesondere im oberen Düsenbereich gebogene Seiten aufweisen, sind ebenfalls denkbar. Dabei wird es möglich, das Heißgas gleichmäßig, entlang verschiedener Verläufe an Schweißlinien aufzubringen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Düsen vorteilhaft einen in Querrichtung verstellbaren unteren Bereich aufweisen, der senkrecht zur Biegerichtung möglichst wenig gewölbt ist. Des Weiteren ist eine doppelte oder auch mehrreihige, parallel zueinander verlaufende Düsenreihe denkbar. Dadurch ist es möglich, bei besonders großen Wandstärken der Schweißzonen parallele, eng nebeneinander verlaufende Schweißnähte zu bilden.Nozzles which have curved sides, in particular in the upper nozzle area, are also conceivable. This makes it possible to apply the hot gas evenly along different lines on welding lines. It should be noted, however, that the nozzles advantageously have a lower area which can be adjusted in the transverse direction and which is curved as little as possible perpendicular to the bending direction. Furthermore, a double or also multi-row row of nozzles running parallel to one another is conceivable. This makes it possible to form parallel weld seams that run close to one another in the case of particularly large wall thicknesses of the welding zones.
Vorteilhaft verläuft ein oberer Düsenbereich der Düsen entlang einer Schweißlinie. Dadurch kann eine kontinuierliche Schweißlinie gebildet werden.An upper nozzle area of the nozzles advantageously runs along a welding line. This allows a continuous weld line to be formed.
Vorteilhaft sind benachbarte Düsen durch einen gleichmäßig schmalen Spalt beabstandet, wobei der Spalt in der Ebene senkrecht zu einer Schweißlinie verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem Heißgas gleichmäßig die gesamte Schweißfläche anzuströmen und eine Bildung von Dimpeln zu vermeiden.Adjacent nozzles are advantageously spaced apart by a uniformly narrow gap, the gap running in the plane perpendicular to a weld line. In this way it is possible for the hot gas to flow evenly over the entire welding surface and to avoid dimples.
Vorteilhaft sind die Düsen in Querrichtung zu der Schweißlinie verstellbar ausgebildet. Somit lassen sich Bauteiltoleranzen der Kunststoffteile ausgleichen.The nozzles are advantageously designed to be adjustable in the transverse direction to the welding line. Component tolerances of the plastic parts can thus be compensated for.
Vorteilhaft weisen die Düsen im unteren Düsenbereich eine geringere Wandstärke auf als im oberen Düsenbereich. Somit wird gewährleistet, dass bei einer Ausrichtung der Düse der untere Düsenbereich verformt wird, wohingegen der obere Düsenbereich im Querschnitt unverändert bleibt.The nozzles advantageously have a smaller wall thickness in the lower nozzle area than in the upper nozzle area. This ensures that when the nozzle is aligned, the lower nozzle area is deformed, whereas the cross section of the upper nozzle area remains unchanged.
Vorteilhaft weisen die Düsen im Bereich des Übergangs zur Oberfläche der Konturplatte einen Radius auf. Alternativ kann die Düse eine von der Oberfläche der Konturplatte zum restlichen unteren Düsenbereich der Düse abnehmende Wandstärke aufweisen. Somit ist eine reduzierte Kerbwirkung im Übergangsbereich der Düse zur Oberfläche der Konturplatte gewährleistet. Ein mehrmaliges Verstellen ohne Ermüdungserscheinungen im Bereich des Übergangs zur Oberfläche der Konturplatte wird dadurch gewährleistet.The nozzles advantageously have a radius in the region of the transition to the surface of the contour plate. Alternatively, the nozzle can have a wall thickness that decreases from the surface of the contour plate to the remaining lower nozzle area of the nozzle. This ensures a reduced notch effect in the transition area between the nozzle and the surface of the contour plate. A repeated adjustment without fatigue in the area of the transition to the surface of the contour plate is guaranteed.
Vorteilhaft weisen die Düsen an der Düsenaustrittsöffnung gegenüberliegende Leitbleche auf. Diese können zur Führung des Heißgases dienen. Dadurch kann eine zusätzliche präzisere Führung des Heißgases an die Schweißnaht gewährleistet werden. Außerdem kann auf diese Art der Wärmeübergang optimiert werden, so dass kürzere Prozesszeiten möglich sind.The nozzles advantageously have opposite guide plates at the nozzle outlet opening. These can be used to guide the hot gas. As a result, an additional, more precise guidance of the hot gas to the weld seam can be guaranteed. In addition, the heat transfer can be optimized in this way, so that shorter process times are possible.
In vorteilhafter Weise ist die Ausrichtung der Leitbleche verstellbar. Dadurch wird gewährleistet, dass das Heißgas an die Bauteiltoleranzen abgestimmt werden kann und das Heißgas an die Schweißnaht herangeführt wird.The alignment of the guide plates is advantageously adjustable. This ensures that the hot gas can be matched to the component tolerances and the hot gas is brought to the weld seam.
Vorteilhaft entfallen an Kreuzungspunkten der Schweißlinie die Leitbleche. Diese können an einzelnen Düsen und/oder an einzelnen Seiten in der Art entfallen, dass das Schweißgut in die sich bildende Nut eintauchen kann.Advantageously, there are no guide plates at the intersection of the welding line. These can be omitted on individual nozzles and / or on individual sides in such a way that the weld metal can dip into the groove that is being formed.
Vorteilhaft weist der Düsenkopf ein abragendes Plateau auf, auf dem mindestens ein Leitblech angeordnet ist. Das Leitblech kann gerade oder gekrümmt ausgestaltet sein. Das Plateau weist den Vorteil auf, dass trotz eines ungekrümmten Düsenquerschnitts gekrümmte Leitbleche ausgeführt werden können.The nozzle head advantageously has a protruding plateau on which at least one guide plate is arranged. The guide plate can be designed straight or curved. The plateau has the advantage that, despite an uncurved nozzle cross-section, curved guide plates can be implemented.
Des Weiteren wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Schweißen von Kunststoffteilen vorgeschlagen, bei dem die Konturplatte in einem 3-D Druckverfahren hergestellt wird. Durch eine solche Herstellung können beliebige Düsenkonturen hergestellt werden. Insbesondere lässt sich dadurch eine rechteckförmige Kontur im Querschnitt der Düsen, im Gegensatz zu einer Bohrung, welche eine runde Öffnung aufweist, darstellen. Durch das Herstellverfahren kann eine Vielzahl an unterschiedlichen Düsengeometrien geschaffen werden. Ein Weiterer Vorteil ist, dass durch die Düsengeometiren, die mittels des Herstellverfahrens geschaffen werden können, zusätzlich die Bildung runder Dimpel im Bereich der Schweißnaht auf dem Kunststoffteil vermieden werden können und das seitliche Abströmen des Heißgases weiter reduziert wird.Furthermore, in order to achieve the object, a method for welding plastic parts is proposed in which the contour plate is produced in a 3-D printing process. Any nozzle contours can be produced by such a production. In particular, a rectangular contour in the cross section of the nozzles can be represented in this way, in contrast to a bore which has a round opening. The manufacturing process enables a large number of different nozzle geometries to be created. Another advantage is that the nozzle geometries that can be created by means of the manufacturing process also prevent the formation of round dimples in the area of the weld seam on the plastic part and further reduce the lateral outflow of the hot gas.
Vorteilhaft weist die Düsenaußenfläche eine Neigung bis maximal 45° auf. Dadurch vereinfacht sich der Herstellungsvorgang aufgrund eines reduzierten Nachbearbeitungsaufwands, da keine Stützstrukturen für das 3D-Drucken benötigt werden.The outer surface of the nozzle advantageously has an inclination of up to 45 ° at the most. This simplifies the manufacturing process due to reduced post-processing costs, since no support structures are required for 3D printing.
Vorteilhaft weist der Düsenkopf ein Plateau auf, welches im Herstellungsverfahren von einem Stützsteg unterstützt wird. Mittels des für die Herstellung gedruckten Stützstegs wird das Plateau unterstützt. Nach der Herstellung wird der Stützsteg mechanisch entfernt. Das Plateau weist den Vorteil auf, dass beim Verstellen der Leitbleche der obere Bereich der Düse unverbogen bleibt.The nozzle head advantageously has a plateau which is supported by a support web in the manufacturing process. The plateau is supported by means of the support bar printed for production. After production, the support bar is removed mechanically. The plateau has the advantage that the upper area of the nozzle remains unbent when the guide plates are adjusted.
Vorteilhaft wird die Konturplatte aus einem Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, hergestellt. Dadurch lässt sich ein Schutzgas mit hohen Verfahrenstemperaturen zum Schweißen von Kunststoffteilen durch die Gasleitplatten und Düsen leiten.The contour plate is advantageously made from a metal, in particular steel or aluminum. This allows a shielding gas with high process temperatures for welding plastic parts to be passed through the gas guide plates and nozzles.
Des Weiteren wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Schweißen von Kunststoffteilen, insbesondere zum Verbinden von Kunststoffteilen entlang einer Schweißlinie mit einer Heizplatte, vorgeschlagen, auf deren gegenüberliegenden Seiten eine Wärmetauscherplatte angeordnet ist, die ein Gasleitsystem für das Heißgas aufweist, wobei eine Konturplatte an der Außenseite der Wärmetauscherplatte angeordnet ist und Düsen zur Abgabe des Gases an die Schweißlinie aufweist. Vorteilhaft kann die Konturplatte einer solchen Vorrichtung ausgetauscht werden und besonders Kunststoffteile gut schweißen.Furthermore, to achieve the object, a device for welding plastic parts, in particular for connecting plastic parts along a welding line to a heating plate, is proposed, on the opposite sides of which a heat exchanger plate is arranged, which has a gas control system for the hot gas, with a contour plate on the Outside of the heat exchanger plate is arranged and has nozzles for delivering the gas to the welding line. The contour plate of such a device can advantageously be exchanged and particularly well weld plastic parts.
Nachfolgend werden eine Konturplatte sowie eine Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in schematischer Weise in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Hierbei zeigt:
-
1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Schweißen von Kunststoffteilen mit einer Konturplatte gemäß einer möglichen Ausführungsform; -
2 einen vergrößerten Ausschnitt der in1 gezeigten Konturplatte; -
3 eine Draufsicht auf die in2 dargestellte Konturplatte; -
4 einen vergrößerten Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte; -
5 einen Schnitt entlang der Linie I-I in4 ; -
6 einen vergrößerten Ausschnitt einer dritten Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte; -
7 einen vergrößerten Ausschnitt einer vierten Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte; -
8 Draufsicht auf die in7 gezeigte Konturplatte; -
9 einen vergrößerten Ausschnitt einer fünften Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte; -
10 einen vergrößerten Ausschnitt einer sechsten Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte; -
11 einen vergrößerten Ausschnitt einer siebten Ausführungsform der in1 gezeigten Konturplatte.
-
1 a longitudinal section through a device for welding plastic parts with a contour plate according to a possible embodiment; -
2 an enlarged section of the in1 contour plate shown; -
3 a top view of the in2 contour plate shown; -
4th an enlarged section of a second embodiment of the in1 contour plate shown; -
5 a section along the line II in4th ; -
6th an enlarged section of a third embodiment of the in1 contour plate shown; -
7th an enlarged section of a fourth embodiment of the in1 contour plate shown; -
8th Top view of the in7th contour plate shown; -
9 an enlarged section of a fifth embodiment of the in1 contour plate shown; -
10 an enlarged section of a sixth embodiment of the in1 contour plate shown; -
11 an enlarged section of a seventh embodiment of the in1 contour plate shown.
Die in
Das zentrale Heizelement
Das Gasleitsystem
Die Konturplatte
Wie in
Von einer Oberfläche
Die Düsen
Optional, hier aber nicht dargestellt, kann die Konturplatte auch in mehrere Konturplatten aufgeteilt werden, deren Düsen
Ein vergrößerter Ausschnitt der Konturplatte
Ein oberer Düsenbereich
In
Nachdem die Schweißlinie mittels des heißen Schutzgases und ggf. auch durch Strahlungswärme, ausgehend von der Konturplatte
Hergestellt wird die Konturplatte
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Konturplatte
In
In
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- HeißgasschweißvorrichtungHot gas welding device
- 1212th
- HeizplatteHeating plate
- 1414th
- WärmetauscherplatteHeat exchanger plate
- 1616
- GasleitsystemGas control system
- 1818th
- Kunststoffteil Plastic part
- 2020th
- KonturplatteContour plate
- 2222nd
- Düsejet
- 2323
- Oberfläche der KonturplatteSurface of the contour plate
- 24a24a
- DüseneintrittsöffnungNozzle inlet opening
- 24b24b
- DüsenaustrittsöffnungNozzle outlet opening
- 2525th
- DüsenaußenflächeNozzle outer surface
- 2626th
- LeitblechBaffle
- 2828
- Plateauplateau
- 2929
- Unterverteilung der Konturplatte Sub-distribution of the contour plate
- 3030th
- DüsenkopfNozzle head
- 3232
- oberer Düsenbereichupper nozzle area
- 3434
- unterer Düsenbereichlower nozzle area
- 3636
- Übergangcrossing
- 3838
- Verstellrichtung Adjustment direction
- 4141
- senkrechte Ebenevertical plane
- 4242
- waagrechte Ebenehorizontal plane
- 4343
- frontale Ebenefrontal plane
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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