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Vorrichtung zum Abkanten in einem wählbaren Winkel und Schweißen
von Platten aus thermoplastischen Kunststoffen Gegenstand der Erfindung ist eine
Vorrichtung zum Abkanten in einem wählbaren Winkel und Schweißen von Platten aus
thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Platten aus Niederdruckpolyäthylen.
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Es ist bekannt, thermoplastische Kunststoffe mit Hilfe von Heißluftdüsen,
die vielfach auch Heißluftbrenner genannt werden, unter Zusatz von drahtförmigem,
gleichartigem Kunststoff zu verschweißen.
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Hierbei wird der Heißluftstrom so geführt, daß gleichzeitig die zu
verschweißenden Kanten und der Kunststoffdraht erhitzt werden. Draht und Kanten
verschmelzen in der Fuge und stellen so die Verbindung her. Auf diese Weise werden
Rohrleitungsteile oder Platten verbunden oder z. B. Flachprofile zu Winkeln oder
Gehäusen verschweißt. Das Verfahren ist umständlich, teuer und stellt hohe Anforderungen
an das fachliche Können des Schweißers.
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Es ist weiter bekannt, kleinere Teile, insbesondere Stäbe oder Rohre,
durch Heizelementschweißung zu verbinden. Hierzu werden die zu verschweißenden Querschnitte
mittels eines elektrisch beheizten Elementes, z. B. eines Kolbens oder einer Platte,
auf Schweißtemperatur erwärmt und durch Aneinanderdrücken verschweißt. Das Verfahren
ist nur zur Verbindung kleinerer Teile geeignet. Als weiterer Nachteil wird dabei
vielfach das Hervorquellen des Materialanteils, der sich in Form einer mehr oder
weniger gleichmäßigen Raupe um die Verbindungsstelle legt, empfunden.
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Zur Herstellung langgestreckter, winkelig profilierter Teile, z.
B. von Abzugsrohren, Trichtern, Gehäusen, Rinnen usw., hat sich der Fachmann bisher
ausschließlich des Heißluft-Schweißverfahrens bedient. Die auffälligen und oft störenden
Raupen der Längsnähte sowie das kostspielige Herstellungsverfahren hat man als materialbedingt
in Kauf genommen. Besonders die hohen Kosten dieses Schweißverfahrens sind jedoch
häufig ausschlaggebend für die mangelhafte Wettbewerbsfähigkeit des Kunststoffes
gegenüber anderen Werkstoffen. Es ist daher schon versucht worden, durch Abbiegen
der Platten Schweißnähte einzusparen. Hierzu hat man die Platten streifenweise mittels
Heißluft erwärmt und um eine geeignete Vorrichtung, z. B. um einen Profilstab, gebogen.
Die hierbei unvermeidlichen Ungleichmäßigkeiten beim Erwärmen führen jedoch leicht
zu welligen unsauberen Fertigteilen, die zum Zurückspringen neigen. Einfaches Abkanten
nach Erwärmen mit Hilfe des Heißluftbrenners führt zu den gleichen Schwierigkeiten.
Unter Anwendung des Heißluftstromes gelingt es bestenfalls, kleine Teile abzubiegen
oder,
wenn an die Beschaffenheit der Kanten keine besonderen Ansprüche gestellt werden,
auch abzuwinkeln.
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Es ist auch bereits eine Vorrichtung zum Verschweißen von Thermoplastfolien
nach dem Wärmeimpulsverfahren bekannt, mit welchem jedoch ein relativ steifes Plattenmaterial
bis zu 10 mm Stärke nicht abgekantet werden kann.
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Ebenfalls bekannt ist die Verschweißmöglichkeit von thermoplastischen
Kunststoffen, wie z. B. auch Niederdruckpolyäthylen, wobei jedoch in der Literatur
nähere Vorschriften über das Abkanten nicht enthalten sind. Lediglich für die Verarbeitung
von Polyvinylchlorid wird bereits darauf hingewiesen, Abkantungen derart vorzunehmen,
daß man die Kunststoffplatte warm biegt. Solche einfachen Abbiegungen haben aber
insbesondere bei Polyäthylen das Bestreben, wieder aufzugehen, so daß auf diese
Weise hergestellte winklige Gegenstände ein unschönes Aussehen aufweisen.
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Es ist auch schon bekannt, z. B. Schaumstoffe u. dgl. bis zu einer
gewissen Tiefe mechanisch derart herauszuarbeiten, daß sie sich an andere Gegenstände
anpassen, oder aber daß sie um 900 abgewinkelt werden.
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Gleichfalls bekannt ist die Verklebung von auf Gehrung geschnittenen
Kunststoffteilen.
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Zum Abkanten oder Biegen von Folien aus thermoplastischem Material
in einem wählbaren Winkel wurde ferner schon eine Vorrichtung vorgeschlagen, die
unter Verwendung eines hochfrequenten elektrischen Feldes arbeitet und bei welcher
die der Biegung bzw. Abkantung dienenden Elektroden als Rollenelektroden ausgebildet
sind, von denen eine oder beide das dem gewünschten Winkel entsprechende Profil
haben.
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Eine auf der ganzen Länge der gewünschten Abkantung stabilisierende
Verschweißung unter optimalen Bedingungen läßt sich jedoch mit dem vorstehend beschriebenen
Verfahren und den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen nicht erreichen.
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Es wurde nun eine Vorrichtung zum Abkanten in einem wählbaren Winkel
und Schweißen von Platten aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Platten
aus Niederdruckpolyäthylen, gefunden, mit welcher die letztgenannte Forderung erfüllt
werden kann und die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen
vermieden werden. In den Abb. 2 und 3 ist eine beispielsweise Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Sie ist insbesondere gekennzeichnet
durch ein beheizbares. auswechselbares, in einem Messertragbalken 2 angebrachtes
Messer 1, dessen Schneidkante dem Gehrungswinkel der Abkantung angepaßt ist, sowie
einem geschlitzten, den Durchtritt des Messers gestattenden verstell- und schwenkbaren
Arbeitstisch 3, an dem eine lösbar verbundene Kant- oder Biegeschablone 4 angebracht
ist.
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Zur Bedienung der Vorrichtung und zur Herstellung von Abkantungen
sind ausgebildete Schweißer oder sonstige Fachkräfte nicht erforderlich. Die Abkantungen
können vielmehr von kurz eingearbeiteten Hilfskräften durchgeführt werden.
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Besonders einfach gestaltet sich die Handhabung der Vorrichtung,
wenn sie in Abwandlung der Erfindung so ausgebildet ist, daß das Messer 1 mit dem
Tragbalken 2 starr verbunden ist und auf die Schneidkante ein auswechselbares mit
Schneidfacen versehenes Ansatzstück 5, dessen Schneidkante von dem des Messers abweicht,
aufbringbar ist. Hierdurch wird das Auswechseln des Messers bei änderung des Abkantwinkels
erspart. Das in seiner Schneide dem veränderten Abkantwinkel angepaßte Ansatzstück
wird in diesem Fall auf das Messer aufgesetzt und durch Einklemmen, Einschrauben
oder durch andere bekannte Maßnahmen auf oder an diesem befestigt.
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Die zum Kerben der Platten erforderliche Wärme wird von dem Messer
an das Ansatzstück übertragen.
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An Stelle eines Ansatzstückes kann bei stumpfwinkligen Abkantungen
ein schmaler, dünnwandiger Blechstreifen an das Messer angesetzt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich in bezug auf die Handhabung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wenn der Tragbalken 2 und der Arbeitstisch 3 stufenlos so gegeneinander
verschiebbar angeordnet sind, daß das Messer in der einen Endstellung mit der Schneidface
über die größte Plattenstärke hinausragt und in der anderen unter oder in dem Arbeitstisch
3 versenkt ist. Bei dieser Anordnung der Vorrichtungsteile kann die Kerbe durch
Einstellung des Messers und/oder des Tisches stets in gleicher Tiefe ausgeführt
werden. Messer und/oder Arbeitstisch werden z. B. so eingestellt, daß die Messerschneide
um zwei Drittel der Plattenstärke aus dem Tisch herausragt. Die Platte wird hierbei,
sobald das Messer die
erforderliche Temperatur aufweist, so lange von Hand oder mittels
mechanischer Vorrichtungen bekannter Art gegen den Tisch gedrückt, bis sie voll
aufliegt.
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Hierauf wird die gekerbte Platte abgenommen und wie beschrieben in
der Schablone weiterbehandelt.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht also insbesondere
darin, daß das Plattenmaterial mittels eines erhitzten, über die ganze Länge der
Kante reichenden Messers 1 durch Andrücken gekerbt und hierauf durch Eindrücken
in die Kant- oder Biegeschablone 4 gegen die Kerbe abgekantet und an der Kerbe verschweißt
wird.
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Das durch das Messer gleichmäßig und nur unmittelbar an der Kerbe
erweichte Material drückt sich dabei in Form eines gleichmäßigen, verstärkenden
Wulstes auf der Innenseite der Abkantung heraus. Der längs des inneren Scheitels
sitzende WuIst wird zweckmäßig in bekannter Weise mittels einer Kühlflüssigkeit,
z. B. Wasser, abgeschreckt. Hierdurch werden besonders saubere Winkel und maßgerechte
Abkantungen erzielt, die überraschenderweise nicht zum Zurückspringen neigen, sondern
ohne jedes Nachbiegen oder Nachdrücken die in der Schablone gegebene Form behalten.
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In der Abb. 1 ist eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte
rechtwinklige Abkantung im Schnitt als Beispiel dargestellt. Die Abkantung selbst
kann in jedem beliebigen Winkel und in allen zweckmäßigen Längen hergestellt werden.
Für sinngemäßes Aneinanderrreihen der Abkantungen können z. B.
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Rinnen, Trichter, Gehäuse, Abzüge, Rohrleitungsteile, Übergangs stücke,
Tragschienen, Behälter usw. unter geringstem Aufwand an Schweiß arbeit der üblichen
Art hergestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet auch noch den besonderen
Vorteil, daß mit ihrer Hilfe auch Stumpfschweißungen an Längsnähten durchgeführt
werden können. Zu diesem Zweck werden die zu verschweißenden Teile, z. B. Platten,
Profilstäbe oder Gehäuseteile, mit den zu verbindenden Flächen gleichzeitig gegen
das in seiner oberen Endstellung stehende Messer gedrückt. Nach Erreichen der Schweißtemperatur
werden das Messer versenkt und die zu verbindenden Flächen von Hand oder mittels
bekannter Vorrichtungen auf dem Tisch zusammengepreßt. Man erhält auf diese Weise
eine sichere und saubere Schweißverbindung, die frei ist von allen Ungleichmäßigkeiten,
z. B. Wellen oder Verwerfungen.
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Die Vorrichtung kann z. B. auch eingesetzt werden zur Herstellung
von Schlußnähten an durch Abkanten vorbereiteten Teilen.
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Bei manchen Arbeiten, z. B. bei eng nebeneinanderliegenden Abkantungen,
kann ein starrer Arbeitstisch hinderlich sein. Es ist in solchen Fällen zweckmäßig,
den Arbeitstisch geteilt auszuführen und ihn ganz oder in Teilen von dem Messer
abschwenkbar oder abklappbar zu gestalten. Für solche Arbeiten ist es häufig vorteilhaft,
daß der Arbeitstisch auch durch Ausfahren von dem Messer getrennt werden kann. Dies
kann in bekannter Weise durch Anordnen von Führungsschienen ermöglicht werden.
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Zur Erwärmung des Messers 1 kann mit Vorteilen eine elektrische Heizeinrichtung,
z. B. Widerstandsheizung, Induktionsheizung, Infrarotstrahlung oder Hochfrequenzheizung,
benutzt werden. In manchen Fällen ist es jedoch wirtschaftlicher, um das Messer
1 oder in dem Messer Heizkanäle 11 vorzusehen, die
von Dämpfen oder
Flüssigkeiten, z. B. Wasserdampf oder Diphenyl-Diphenyloxyd, durchströmt werden.
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Diese Beheizungsart läßt sich besonders zuverlässig und einfach regulieren.
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Zur Erzielung kurzer Anheizzeiten, besonders bei Verwendung starkwandiger
Messer, können zur Erwärmung des Messers auch Brenner angeordnet werden, die z.
B. mit Leuchtgas betrieben werden.
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Starke Wärmeableitung nach dem Tragbalken 2 wird dadurch vermieden,
daß zwischen Messer 1 und Tragbalken 2 Wärmedämmplatten 12 angeordnet sind.
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Wärmedämmstoffe in Form von Platten oder Pakkungen können auch z.
B. eingesetzt werden, um eine unzulässige Erwärmung des Arbeitstisches zu verhindern.
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In der Abb. 3 ist der Arbeitstisch zur Erzielung einer besseren Übersicht
in der Darstellung abgebrochen gezeichnet. In dem Schnitt (Abb. 4) ist gezeigt,
wie das Messer 1 durch Aufstecken eines Ansatzstückes 5 einem anderen Abkantwinkel
angepaßt werden kann.
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In Abb. 2, 3 und 4 ist im Messer 1 ein Kanal 11 ausgespart, der vom
Heizmedium durchflossen wird, oder der zur Aufnahme eines elektrischen Heizelementes
dient. In den Abbildungen ist ferner noch mit 6 eine Auflage oder Stütze für den
eingeschränkten Arbeitstisch, mit 7 eine Einstellvorrichtung hierzu, mit 8 eine
Verstell- und Schwenkvorrichtung für den Arbeitstisch, mit 9 ein Handrad zur Betätigung
dieser Einrichtung und mit 10 der Grundrahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bezeichnet.