DE1202970B

DE1202970B - Vorrichtung zum Stumpfschweissen von Werkstuecken aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE1202970B
Application number: DEZ7839A
Authority: DE
Inventors: Erwin Zuercher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-12-18
Filing date: 1960-02-26
Publication date: 1965-10-14

Description

Vorrichtung zum Stumpfschweißen von Werkstücken aus thermoplastischem Material Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von band- und stabförmigen, glatten oder profilierten Werkstücken aus thermoplastischem Material, die einen keilförmigen Heizkolben besitzt.
Es ist bereits bekannt, zum Stumpfschweißen von Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, insbesondere von Stabprofilen, wie sie im Bauwesen, in der Schreinerei und im Metallbau verwendet werden, keilförmige, insbesondere elektrisch erhitzte Heizkolben zu verwenden, an welche die stumpf zu schweißenden Werkstücke angedrückt werden. Die mit dem Heizkolben in Kontakt stehenden Schweißtlächen werden durch die Hitze so weit angewärmt, daß sie plastisch verformbar werden, bzw. einen Schweißfluß bilden, so daß, wenn nach der Abhebung des Heizkolbens diese Flächen fest aneinandergedrückt werden, der Kunststoff beider Werkstückteile sich verbindet.
Bisher wurde das Heranbringen der zu schweißenden Werkstücke an den Heizkolben entweder manuell besorgt, oder die Werkstücke wurden durch eine Vorrichtung bzw. einen Apparat in der Arbeitsebene zuerst gegen den Heizkolben und, nach dessen Entfernung, gegeneinandergedrückt. Diese beiden vorgenannten bekannten Verfahren sind nachteilig. Reine Handarbeit ist zeitraubend und daher unwirtschaftlich und entbehrt, selbst bei Verwendung von Lehren, der nötigen Genauigkeit. Das Stumpschweißen mit den bekannten Vorrichtungen ergibt andererseits ungünstige Resultate, weil die zu schweißenden Werkstücke, wenn sie an den keilförmigen Heizkolben herangeschoben werden, in jenem Bereich, in dem der Heizkolben dicker ist, zurückschmelzen, so daß es stellenweise überhaupt zu keiner Schweißverbindung kommt.
Weiterhin sind verschiedene Vorschläge für das Stumpschweißen von thermoplastischen Kunststoffgegenständen auf dem Wege des Widerstandsverfahrens bekanntgeworden, bei denen jedoch die Schweißnähte nachgearbeitet werden müssen und deren Wirtschaftlichkeit darüber hinaus auch noch durch die Verwendung von sogenannten verlorenen Heizdrähten zur Verstärkung der Schweißnähte ungünstig beeinflußt wird, da die Heizdrähte rostanfällig sind, eine oft unerwünschte Versteifung der geschweißten Gegenstände bewirken und ihr Einlegen zeitraubend ist und meistens eine Vorbehandlung der zu verschweißenden Kanten erfordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Vermeidung der obengenannten Nachteile eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei denkbar einfachem Aufbau einwandfrei und genau arbeitet.
Zu dem obengenannten Zweck enthält gemäß der Erfindung die neue Vorrichtung zwei Auflageplatten für die zu verschweißenden Werkstücke, und der Heizkolben ist geradlinig auf den Bereich zwischen den beiden Auflageplatten zu und von diesem weg hin und her beweglich ,geführt, während die Auflageplatten am Gestell der Vorrichtung um zueinander parallele Schwenkachsen zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung hin und her verschwenkbar gelagert sind, wobei die Summe der zwischen der Endstellung und der Ausgangsstellung jeder Auflageplatte gebildeten Winkel mindestens annähernd dem Winkel entspricht, den die beiden Seitenflächen des Heizkolbens zwischen sich einschließen.
Die neue Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß für die Durchführung der verschiedenen Arbeiten eine außerordentlich kurze Arbeitszeit aufgewendet werden muß, wenn man von der durch die Stoffart der Werkstücke bedingten Heizzeit absieht. Trotz dieser kurzen Zeit ist die Verschweißung einwandfrei und maßgerecht, so daß keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Die Arbeit kann auch von ungelernten Arbeitskräften ausgeführt werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist ein Aufriß der Vorrichtung mit den Auflageflächen in Arbeitsstellung, d. h. in einer Ebene, und F i g. 2 ist der dazugehörige Grundriß; F i g. 3 ist eine Rückansicht der Vorrichtung, bei welcher auf der rechten Seite andeutungsweise eine in der Arbeitsstellung um 450 geneigte Auflagefläche angebracht ist, so daß sie mit einer entsprechenden Auflagefläche auf der linken Seite einen Winkel von 90< einschließt; Fig.4 stellt einen Seitenriß der Vorrichtung in einem Teilschnitt dar.
In diesen Figuren sind 1 und 1' Auflageflächen, die in der Arbeitsstellung in einer Ebene liegen.
Diese Auflageflächen sind über Zwischenstücke 2 und 2' um die Drehachse 3, 3' schwenkbar, und zwar in die in Fig.3 strichpunktiert gezeichnete Heizstellung. Die Schwenkbewegung wird ausgelöst durch einen Konus 4, der auf einer Zugstange 5 angeordnet ist, die in einer Führungsmuffe 6 gleitet und zweckmäßig durch eine nicht dargestellte Kette, die in einen hakenförmigen Schlitz 7 eingehängt werden kann und an ihrem unteren Ende an einem Pedal befestigt ist, nach unten gezogen wird. Dadurch tritt der Konus 4 zwischen die beiden an den Auflageflächen 1, 1' befestigten Rollen 8 und 8' und drängt diese entgegen dem Zug einer Spiralfeder 9 seitwärts nach außen, bis die Auflageflächen 1, 1' die gewünschte Schrägstellung eingenommen haben.
Die Zugstange 5 ist oben an einem Querstück 10 -befestigt, an dem Muffen 11, 11' angeordnet sind, die auf Führungsstäben 12, 12' gleiten, wobei das Querstück 10 bei der Abwärtsbewegung Druckfedern 13, 13' spannt. Am oberen Ende der Zugstange 5, bzw. an dem Querstück 10, ist der keilförmige Heizkolben 14 befestigt, der folglich die Abwärtsbewegung des die Schwenkbewegung bewirkenden Konus 4 mitmacht.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Um zwei Profilstäbe stumpf zusammenzuschweißen, werden diese in die auf den Auflageflächen 1, 1' vorgesehenen Nuten 15, 15' oder 16, 16' eingelegt und durch die Festhaltefedern 17, 17' niedergehalten.
Die Nuten 15, 15' sind hierbei für das geradlinige Zusammenschweißen zweier Profilstäbe vorgesehen, während die Nuten 16, 16' das Zusammenschweißen zweier in einer Ebene angeordneter Profilstäbe unter einem Winkel von 900 ermöglichen. Hierauf wird die Zugstange 5 nach unten gezogen, so daß einerseits der Konus 4 über die Rollen 8, 8' die Auflageflächen 1, 1' seitlich verschwenkt und andererseits der bereits vorher angewärmte Heizkolben 14 zwischen die zu schweißenden Profilstäbe gleitet Die letzteren werden nur durch Verschieben gegen die Mitte fest an den Kolben 14 angedrückt, so daß sie etwas über die schräggestellten Auflageflächen 1, 1' gegen die Mitte zu hervorragen. Dann wird mit einer raschen Bewegung die Zugstange 5 losgelassen, die So weit nach oben gIeitet, bis die Führungsmuffen 11, 11' an die Anschlagstifte 18, 18' anstoßen. Diese Bewegung hat zur Folge, daß einerseits der Heizkolben 14 zwischen den zu schweiß enden Profilstäben herausgezogen wird und andererseits die Auflageflächen 1, 1' in ihre Arbeitsstellung zurückkehren, da der Konus 4 zwischen den Rollen 8, 8' herausgezogen wurde. Da sich beim Rückschwenken in die Arbeitsstellung die Auflageflächen L 1' einander nähern, werden während der ganzen Bewegung die Schweißflächen der Profilstäbe dauernd gegen den Heizkolben gedrückt. Obwohl dieser sich nach unten verjüngt, entsteht also kein Zurückschmelzen und keine vorzeitige Abkühlung einzelner Partien und in dem Augenblick, in dem der Heizkolben 14 die Profilstäbe gänzlich verläßt, treten diese immer noch unter dem Druck, der ihnen von den Auflageflächen während der Rückschwenkbewegung vermittelt wird, an ihren Schweißflächen in innige Berührung und es erfolgt eine vollkommen homogene, über die ganze Schweißstelle gleichmäßige Schweißung. Die Rückschwenkbewegung der Auflageflächen 1, 1' wird durch die Zugfeder 9 bewirkt, die also indirekt zuerst das Andrücken der Schweißflächen an den Heizkolben und dann das Gegeneinanderdrücken der beiden Schweißflächen beeinflußt, da die zu schweißenden Profilstäbe durch die Festhaltefedern 17, 17' an die Auflageflächen 1, 1' angedrückt werden und daher bestrebt sind, der Bewegung der Auflageflächen 1, 1' zu folgen.
Sollen Profilstäbe nicht in einer Ebene, sondern außerhalb einer Ebene in einem Winkel zueinander verschweißt werden, dann kann dies beispielsweise durch das Aufsetzen von Winkelstücken 19 auf die Auflageflächen 1, 1' geschehen, wobei die Winkelstücke 19 selbst wieder Auflageflächen 20 und Festhaltefedern 21 tragen. Da in diesem Fall die Schweißstelle höher gelegen ist als bei einer Schweißung in einer Ebene, müssen auch der Heizkolben 14 und der Konus 4 entsprechend höher gestellt werden, wie dies aus der F i g. 3 ersichtlich ist. Diese Höherstellung kann auf verschiedene, im einzelnen nicht gezeigte Weise erfolgen, z. B. durch eine entsprechende Verlängerung der Zugstange 5, der Führungsstangen 12, 12' und der Druckfedern 13, 13', oder durch ein Höherstellen aller dieser Teile. Im Grunde genommen entspricht der Schweißvorgang dann genau demjenigen, der für das Schweißen in einer Ebene beschrieben wurde. Es muß nur darauf Bedacht genommen werden, daß der Konus 4 weniger tief zwischen die Rollen 8, 8' eindringt, da die oberen Enden der schräggestellten Auflageflächen 20, weiter von den Schwenkachsen 3, 3' entfernt sind, als die gegen die Mitte zu gerichteten Enden der ebenen Auflageflächen 1, 1', so daß die Schwenkbewegung sich stärker auswirkt und daher kleiner sein kann.
Die Ausbildung und Anordnung der Nuten in den Auflageflächen kann selbstverständlich je nach der Form der Profilstäbe variieren, und ebenso können im Bedarfsfalle Zwischenstücke aller Art vorgesehen werden, um ein schnelles und sicheres Aufsetzen der zu schweißenden Profilstäbe auf die Auflageflächen zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, Stumpfschweißungen von Profilstäben aller Art aus Kunststoff nicht nur mit einer bisher unerreichten Schnelligkeit und Präzision auszuführen, sondern auch Schweißungen zu erzielen, deren Festigkeit allen Anforderungen genügt, da sie keine unverbundenen Stellen aufweisen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Stumpfschweißen von band- und stabförmigen, glatten oder profilierten Werkstücken aus thermoplastischem Material, die einen keilförmigen Heizkolben besitzt, dadurch gekennzeichnet, daßsiezweiAuflageplatten (1, 1') für die zu verschweißenden Werkstücke enthält und der Heizkolben (14) geradlinig auf den Bereich zwischen den beiden Auflageplatten zu und von diesem weg hin und her beweglich geführt ist und daß die Auflageplatten am Gestell der Vorrichtung um zueinander parallele Schwenkachsen (3, 3') zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung hin und her verschwenkbar gelagert sind, wobei die Summe der zwischen der Endstellung und der Ausgangsstellung jeder Auflasreplatte gebildeten Winkel mindestens annähernd dem Winkel entspricht, den die beiden Seitenflächen des Heizkolbens zwischen sich einschließen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite der Auflageplatten (1, 1') Halterungsmittel, vorzugsweise in Gestalt von Nuten (15, 15', 16, 16') vorgesehen sind, mit deren Hilfe die zu verschweißenden Werkstücke an den Auflageplatten (1, 1') genau in der gewünschten Stellung angeordnet werden können.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur genau arbeitsgerechten Anordnung der zu verschweißenden Werkstücke an den Auflageplatten (1, 1') Zwischenstücke (19) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen der Auflageplatten (1, 1') in der der Ausgangsstellung entsprechenden Schweißstellung in einer Ebene liegen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen (20) an den Auflageplatten (1, 1') in der der Ausgangsstellung entsprechenden Schweißstellung zueinander in einem Winkel stehen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (3, 3') der Auflageplatten (1, 1', 20) derart angeordnet sind, daß die zu verschweißenden Werkstücke mit den Schweißflächen aneinandergedrückt werden, wenn die Auflageplatten (1, 1', 20) aus der Ausgangsstellung in die Endstellung geschwenkt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (3, 3') der Auflageplatten (1, 1', 20) unterhalb derselben an der dem Heizkolben (14) entgegengesetzten Seite angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Schwenkbewegung der Auflageplatten (1, 1', 20) ein vorteilhaft von oben her zwischen die einander zugewandten Seitenkanten der Auflageplatten einschiebbar, sich in Richtung auf die Platten zu verjüngender Konus (4) vorgesehen ist, dessen Konizität mindestens annähernd dem von den Seitenflächen des Heizkolbens (14) eingeschlossenen Winkel entspricht und dessen Bewegungsrichtung geradlinig und rechtwinklig zu den Drehachsen der Auflageplatten verläuft.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatten (1, 1', 20) und der Heizkolben (14) miteinander so gekuppelt sind, daß ihre Bewegungen mindestens annähernd gleichzeitig erfolgen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1055 305; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1737584; österreichische Patentschrift Nr. 186 852; schweizerische Patentschrift Nr. 260146; Patentschrift Nr. 11319 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; Zeitschrift »Schweißtechnik«, 1951, Heft 5, S. 141.