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Schweißmaschine zur Herstellung einer stumpfen Naht bei schweißbaren
Kunststoffolien Die Erfindung bezieht sich auf das Schweißen von Kunststoffolien
aus thermoplastischem Material, z. B. solchem auf Polyvinylchlorid-Grundlage oder
auf der Grundlage von Polyamiden. Das Verbinden von Folienzuschnitten bei der Herstellung
von Schutzbekleidung, Gebrauchsgegenständen und technischen Artikeln aller Art erfolgt
nicht wie bei Textilien durch Nähen mit Faden, sondern durch Schweißen. Für die
Herstellung derartiger Schweißnähte sind Maschinen entwickelt worden, bei denen
ein keilförmiger, elektrisch beheizter und abschwenkbarer Schweißkörper die aufeinanderliegenden
Kunststoffbahnen oder -zuschnitte längs der Nahtlinie bis zum Schmelzen erwärmt,
worauf die Bahnen unter dem gleichmäßigen Vorschub eines Paares von Transport- und
Führungsrollen unmittelbar anschließend kräftig zusammengedrückt werden, wodurch
eine unlösbare Verbindung an der Nahtstelle entsteht.
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Mit Hilfe solcher nähmaschinenartig ausgebildeter Kunststoff-Schweißmaschinen
lassen sich die verschiedenen Nahtarten schnell und einwandfrei herstellen, insbesondere,
wenn es sich um Überlappungsnähte handelt, deren Herstellung nach dem oben beschriebenen
Heizkeilsystem erfolgt. Für dünne Folien und Nähte mit kurzen Bögen sowie für zahlreiche
weitere Anwendungsgebiete schwächerer und stärkerer Kunststoffolien werden aber
vorteilhaft sogenannte Stumpf-oder Stoßnähte angewandt, bei denen also die Kanten
der miteinander auf Stoß zu verbindenden Zuschnitte nicht überlappend aufeinander,
sondern anstoßend aneinander liegen und durch ein Deckband endgültig vereinigt werden.
Dieses Deckband, welches also beide Randpartien der längs der Stoßnaht miteinander
verbundenen Zuschnitte überlappt, wird in der geschilderten Weise mit Hilfe der
nach dem Heizkeilsystem arbeitenden Schweißmaschine aufgebracht.
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Damit hierbei aber keine Fugen entstehen, müssen die Nahtstellen einer
solchen Stoßnaht vorgeheftet werden.
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Dieses Vorheften hat man bisher meistens von Hand durchgeführt, indem
die miteinander auf Stoß zu verbindenden Folienzuschnitte aufeinandergelegt und
mittels eines elektrisch beheizten Handschweißkolbens unter Zuhilfenahme eines Blechlineals
zusammengeheftet werden. Beim Zuschnitt werden an beiden Stücken Randstreifen von
einigen mm Breite zugegeben. Wird nun der messerartige Handschweißkolben am Lineal
entlang über die zusammengelegten Stücke Iängs der vorgesehenen Nahtlinie mit richtiger
Geschwindigkeit und richtigem Druck geführt, so entsteht längs der genannten Linie
die Heftverbindung, und die Zugabestreifen können abgetrennt und fortgeworfen werden.
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Nach dem Auseinanderlegen des nun vereinigten Werkstückes kann dann
auf die entstandene Stoßnaht das genannte Deckband in der Maschine aufgeschweißt
werden.
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Diese Art des Herstellens von Stoßnähten mit Deckband erfordert für
das Vorheften der Stoß stellen erhebliche Geschicklichkeit und Ubung. Denn der Handschweißkolben,
der längs des Lineals über die aufeinandergelegten Werkstücke geführt wird, und
dabei gleichzeitig 4as Zusammenheften und das Abschneiden der Zugabestreifen besorgt,
hat eine ganz bestimmte Arbeitstemperatur, der sowohl die Geschwindigkeit, mit der
der Kolben über die Fläche geführt wird, als auch der Druck, mit der er auf die
Unterlage gepreßt werden muß, angepaßt sein müssen. Bei zu schnellem Darüberführen
und bei zu geringem Druck ist die Vorheftung mangelhaft, und bei zu langsamem Darüberführen
und zu starkem Druck erfolgt ein Verbrennen oder Zerschmelzen an der NahtsteIle,
wodurch das betreffende Stück unbrauchbar wird, also Ausschuß entsteht. Das geschilderte
Vorheften von Hand ist außerdem recht anstrengend und führt infolgedessen bei längerer
Arbeitszeit erfahrungsgemäß zu steigendem Ausschuß durch die genannten BedienungsfehIer,
insbesondere durch falsche Vorschubgeschwindigkeit und falschen Druck des Handschweißkolbens.
Die Leistung mit dieser Methode ist dementsprechend gering. Hinzu kommt die dabei
zusätzlich zu der Kunststoffschweißmaschine erforderliche Anschaffung eines besonderen
Gerätes für die elektrischeBeheizungdes Handschweißkolbens, wodurch die Herstellung
solcher Stumpf- oder Stoßnähte ebenfalls verteuert wird.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Heftvorgang maschinell
durchzuführen. Hierzu soIlten die
übereinandergelegten zu verschweißenden
Bahnen zwlschen zwei beheizten Rollen hindurchgeführt werden, welche die Randzonen
beider Bahnen zur Bildung der Heftnaht flächenhaft verschweißten. Nach Auseinanderklappen
der beiden gehefteten Bahnen stand dann bei dieser Art der maschinellen Vorheftung
aus der Bahnebene eine Art Nahtkamm - etwa wie bei einer Blechbördelnaht - heraus,
der dann im folgenden Schweißvorgang zwischen Rollen abgeschmolzenwurde und so die
fertige Naht bilden sollte.
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Es hat sich gezeigt, daß der bei dieser maschinellen Heftung auftretende
Nahtkamm, der durch die flächenhafte Verschweißung der Randzonen entsteht, die Anwendungsmöglichkeiten
dieses Verfahrens stark beschränkt. Das Verfahren ist eigentlich nur dort anwendbar,
wo es sich um lange gerade Nähte handelt, es ist aber unbrauchbar dort, -wo beliebige
Randformen, die nicht gerade, sondern in kurzen Bögen verlaufen, verschweißt werden
müssen. In diesen Fällen führt der genannte Nahtkamm immer zu unerwünschten Faltenbildungen,
durch welche die Weiterverarbeitung der vorgehefteten Folien Schwierigkeiten begegnet.
In der Praxis der Folienanwendung hat man es aber häufig mit solchen nicht geradlinig
verlaufenden Randformen zu tun, und aus diesem Grunde hat sich auch das eben beschriebene
und nur beschränkt anwendbare Verfahren nicht durchsetzen können. Bis zum Auftreten
der vorliegenden Erfindung hat man daher weiter nach dem umständlichen Handheftverfahren
gearbeitet.
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Die Erfindung hat sich nun das Ziel gesetzt, eine Schweißmaschine
zu schaffen, welche den Bedürfnissen der Praxis für die Herstellung von Stumpfnähten
bei der Kunststoffolienverarbeitung entspricht und beliebige Randformen schnell
wirtschaftlich und einwandfrei vorheften kann, so daß im Endergebnis auch eine einwandfreie
Schweißnaht erzielt wird. Die vorliegende Schweißmaschine zur Herstellung einer
stumpfen Naht zwischen den Rändern von- zwei miteinander zu verbindenden schweißbaren
Kunststoffolien wurde daher erfindungsgemäß so gestaltet, daß sich vor den Transport-
und Andrückrollen der Maschine ein Führungsblech befindet für die Führung der Ränder
von aufeinandergelegten und miteinander zu verbindenden Kunststoffolienzuschnitten
und daß seitlich der zu verschweißenden Stirnseiten ein ein- und ausrückbarer elektrisch
beheizter Schweißkolben derart angebracht ist, daß seine Heizfläche in der Betriebsstellung
des Schweißkolbens den Stirnseiten der Zuschnitte gegenüberliegt, so daß diese beim:Durchschieben
der Folienzuschnitte unter Bildung der Vorheftnaht vereinigt werden. Zweckmäßig
wird dabei erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß das mit Anlageflächen
für die Stirnkanten der aufeinanderliegenden Folienzuschnitte ausgerüstete Führungsblech
einen seitlichen Ausschnitt aufweist, gegenüber welchen der verschwenkbar gelagerte
Schweißkolben mit einer rechtwinklig zu den Transportrollenachsen gestellten Arbeitsfläche
am Schweißansatz angeordnet ist.
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Beim Vorheften von Kunststoffolien mit der Maschine nach der Erfindung
werden jegliche Materialanhäufungen vermieden. Das beruht darauf, daß hierbei nicht
wie bisher die Randzonen der Folien in der Ebene derselben flächenhaft verschweißt
werden, sondern daß die schmalen Stirnseiten der übereinanderliegenden Folien unter
dem Einfluß der den Stirnseiten gegenüberliegenden Heizquelle verschweißt und gewissermaßen
überbrückt werden. Die derart zusammen gehefteten Folienzuschnitte können dann ohne
weiteres auseinandergeklappt werden, wobei dann die beim Heftvorgang in der gleichen
Ebene gelagerten Stirn-
seitender beiden Folienzuschnitte aneinandergeklappt werden,
so daß also die Flächen der Stirnseiten einander flächenhaft berühren. Diese Art
der Heftung führt selbst bei kleinen Bögen der zu verschweißenden Folienzuschnitte
nicht zur Faltenbildung und ergibt daher auch im Endergebnis eine besonders saubere
Naht.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung zum Verschweißen von Kunststoffolienzuschnitten
wurde also eine Schweißmaschine geschaffen, mittels deren es nun möglich ist, auch
beim maschinellen Vorheften so einwandfreie Ergebnisse zu erzielen, daß es auch
für schwierigere Nahtformen, die bisher nach wie vor von Hand vorgeheftet wurden,
anwendbar ist. Wie Erprobungen gezeigt haben, erbringt das mit der beschriebenen
Vorrichtung durchgeführte Vorheften von Nahtstellen eine wesentliche Steigerung
der Leistungen mindestens auf das Doppelte gegenüber dem Vorheften von Hand. Es
schließt weiter die Fehlerquellen, die beim Vorheften nach dem bisher üblichen Verfahren
auftraten, aus und vermindert so den Ausschuß. Ein besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes
liegt auch darin, daß das neuartige Führungsblech und der ihm angepaßte neu gestaltete
Schweißkolben ohne Schwierigkeit mit wenigen Handgriffen an vorhandene Schweißmaschinen
angebracht werden können.
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Die Erfindung wird in Form eines Ausführungsbeispiels an Hand der
Zeichnungen beschrieben. In diesen stellen dar Fig. 1 eine Aufsicht auf die Vorrichtung
mit den dazu erforderlichen Teilen des Gerätes, Fig. 1 a ein Schnittbild durch das
Führungsblech längs der Liniel-I der Fig. i, Fig. 2 eine Ansicht der Vorheftstelle
und der an ihr angeordneten Teile des Gerätes von vorn, und Fig. 3 eine schaubilidliche
-Darstellung des Schweißkolbens zum seitlichen Erwärmen der Stoßnaht.
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In den Zeichnungen sind nur die unmittelbar zum Verständnis der Erfindung
notwendigen Teile abgebildet, während die übrige Ausgestaltung der Kunststoffschweißmaschine,
in die die neuen Teile für das Vorheften einzubauen sind, als bekannt vorausgesetzt
werden. Die beiden auf Stoß miteinander zu verbindenden Folienzuschnitte 1 und 2
werden den Transport-und Anpreßrollen 3 und 4 der Maschine zugeführt und in Richtung
des Pfeiles 5 bewegt. DieRänder der Kunststoffbahnen, die mittels einer stumpfen
Naht miteinander verbunden werden sollen, werden durch ein gewinkeltes Führungsblech6
geführt. Dieses Führungsblech weist kurz vor den Transport- und Andrückrollen 3,
4 einen Ausschnitt 7 auf, so daß an dieser Stelle die Stoßnahtlinie 8 von der Seite
frei zugänglich liegt.
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Gegenüber diesem Ausschnitt 7 befindet sich ein ein-und ausrückbarer
Schweißkolben 9, dessen Einspannteil ebenso ausgebildet ist wie der Einspannteil
der üblichen, für Überlappungsnähte bestimmten keilförmigen Heizkörper der Kunststoffschweißmaschine.
Der elektrisch beheizte Schweißkolben 9 wird ebenso wie die genannten, mit keilförmiger
Arbeitsfläche ausgerüsteten Schweißkörper i-m-Sinne des Pfeiles 10 ein-oder ausgerückt,
wobei die dazu verwendete Fußbedienung, die Heizeinrichtung und die Einspamn- und
Schwenkvorrichtungen nicht näher beschrieben zu werden brauchen, weil sie denen
der bekannten Kunststoffschweißmaschine entsprechen. Der Schweißkolben 9 besitzt
nun an Stelle des zwischen die zu verbindenden Folienzuschnitte zu bringenden, in
der Arbeitsstellung parallel zu den Rollenachsen liegenden Heizkeiles einen Schweißansatz
11, der mit seiner Arbeitsfläche rechtwinklig zu den Rollenachsen gestellt ist.
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Werden nun die vorzuheftenden Folienzuschnitte 1,2 unter Führung
durch das gewinkelte Blech 6 durch die Transport- und Andrückrollen 3, 4 vorwärts
bewegt, so wird der Heizkolben 9 im Sinne des Pfeiles 10 an die Stoßnahtlinie 8
herangeschwenkt, so daß die Stoßkanten der Folien 1, 2 an dem Schweißansatz 11 entlanggleiten
und dort zusammengeschmolzén werden.
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Unmittelbar darauf gelangt die so gebildete Vorheftstelle zwischen
die Rollen 3, 4 und wird von diesen zusammengedrückt, so daß eine einwandfreie und
haltbare vorgeheftete Stoßnahtstelle entsteht. In Fig. 2 sind im Interesse übersichtlicher
Darstellung die einzelnen Teile mit kleinen Zwischenräumen gezeichnet; in Wirklichkeit
liegen sie natürlich eng zusammen.
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Nach dem so erfolgten Vorheften werden die nun vereinigten Arbeitsstücke
wie üblich auseinander gefaltet und können nun in derselben Maschine nach Auswechseln
des Führungsbleches und des Schweißkolbens in bekannter Weise mit dem Deckband endgültig
vereinigt werden. Der Schweißkolben 9, wie er in Fig. 3 etwa in natürlicher Größe
dargestellt ist, entspricht im Material und in den Befestigungseinrichtungen den
üblichen Schweißkörpern nach dem Heizkeilsystem. Ebenso wie bei diesem richtet sich
die optimale Schweiß temperatur, die hier nun für das Vorheften erforderlich ist,
nach der Stärke und Beschaffenheit des Kunststoffmaterials und ist der Vorschubgeschwindigkeit
der Transport- und Andrückrollen angepaßt. Nach Fertigstellung jeder Vorheftnaht
wird der Schweiß ansatz in der üblichen Weise mittels einer Drahtbürste gereinigt.
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PATENTANSPROCHE: 1. Schweißmaschine zur Herstellung einer stumpfen
Naht zwischen den Rändern von zwei miteinander zu verbindenden schweißbaren Kunststoffolien,
dadurch gekennzeichnet, daß vor den Transport- und Andrückrollen der Maschine ein
Führungsblech (6), das die Ränder der miteinander zu verbindenden, aufeinandergelegten
Kunststofffolienzuschnitte führt, sowie seitlich der zu verschweißenden Stirnseiten
ein ein- und ausrückbarer, elektrisch beheizter Schweißkolben (9, 11) derart angebracht
sind, daß die Heizfläche des Schweißkolbens (9, 11) in dessen Betriebsstellung den
Stirnseiten der Zuschnitte gegenüberliegt, so daß diese beim Durchschieben der Folienzuschnitte
unter Bildung der Vorheftnaht vereinigt werden.