DE1209724B - Vorrichtung zum Verschweissen der offenen Enden von thermoplastischen Rohren unter Verwendung von relativ zueinander bewegbaren Klemm- und Heizbacken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. α.:

B29c

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 39 a2 -19/02

Nummer: 1 209 724

Aktenzeichen: P 24823 X/39 a2

Anmeldetag: 13. April 1960

Auslegetag: 27. Januar 1966

Die offenen Enden thermoplastischer Rohre werden in der Regel unter Anwendung von Druck und Wärme durch Bildung einer Schmelznaht verschlossen. Nach einer bekannten Ausführung werden die Enden durch quer zur Rohrachse bewegte Backen so weit zusammengedrückt, daß ein enger Spalt zwischen den beiden Rohrwandungen verbleibt. Sodann wird ein Heizstrahler dicht an die etwas überstehenden Rohrenden herangeführt, wobei die Enden verschmolzen werden, und daraufhin wird der so verschmolzene Endteil durch die Backen flachgedrückt. Diese Backen werden einmal unmittelbar durch warmes Wasser beheizt und nehmen zusätzlich noch Strahlungswärme beim Schmelzvorgang auf. Es versteht sich von selbst, daß dabei die Aushärtung zwischen den beheizten Backen verhältnismäßig langsam vor sich geht.

Diesem Nachteil unterliegen auch andere bekannte Vorrichtungen, bei welchen ein mit Flüssigkeit oder einem pastenförmigen Medium gefüllter Schlauch durch Schweißnähte in einzelne Behälter abgeteilt wird. Dabei übernehmen in der Regel die Schweißbacken die Verdrängung des Schlauchinhaltes, bis die Schlauchwände aneinanderzuliegen kommen, und führen anschließend die Schweißung durch. Dabei befinden sich die Schweißbacken zunächst auf Raumtemperatur, werden dann auf Schweißtemperatur gebracht und verbleiben an der Schweißstelle, bis die Aushärtung durchgeführt ist, d. h., nach Ende des Andrückvorganges müssen die Backen erwärmt und nach Durchführung der Schweißung müssen sie wieder abgekühlt werden, um überhaupt eine Aushärtung vornehmen zu können. Mitunter wird dabei das Rohr seitlich der Schweißstelle zusätzlich durch Luftstrahlen gekühlt.

Es ist auch bekannt, solche Schweißbacken mit besonderen Klemmbacken zu kombinieren, die über Federn mit den Schweißbacken gekuppelt sind und dazu dienen, den Inhalt des Schlauches noch mit Abstand von der Schweißstelle zu verdrängen. Diese Backen befinden sich jedoch dicht an den Schweißbacken, so daß sie ebenfalls Temperaturänderungen unterworfen sind und auf die durch die Erwärmung und anschließende Abkühlung der Schweißbacken bedingte Verzögerung des gesamten Arbeitsganges keinen Einfluß haben.

Beim Unterteilen eines mit Flüssigkeit oder Paste gefüllten Schlauches in einzelne Behälter wurde auch schon vorgeschlagen, die Klemmbacken mit größerem Abstand von den Heizbacken vorzusehen und den erweichten Kunststoff durch die Heizbacken so zur Seite hin zu verdrängen, daß sich eine wulst-Vorrichtung zum Verschweißen der offenen
Enden von thermoplastischen Rohren unter
Verwendung von relativ zueinander
bewegbaren Klemm- und Heizbacken

Anmelder:

Pneumatic Scale Corporation, Limited,

North Quincy, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. G. Liedl, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 22

Als Erfinder benannt:

Robert Walter Saumsiegle, Lexington, Mass.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. November 1959
(853 167)

artige Verstärkung am Behälterrand bildet. Auch dabei müssen jedoch die Schweißbacken erst nach dem Angriff an dem thermoplastischen Material auf Schweißtemperatur gebracht und anschließend wieder abgekühlt werden, so daß sich erhebliche Verzögerungen des gesamten Schweißvorganges ergeben, abgesehen davon, daß es hier außerordentlich schwierig ist, die Flüssigkeit im Bereich der Schweißstelle zur Seite zu drücken, da dort der Strömungsweg durch die Klemmbacken geschlossen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verschließen der offenen Enden von thermoplastischen Rohren zu schaffen, wobei Abkühlungs- und Erwärmungsvorgänge einzelner Vorrichtungsteile während des Arbeitszyklus weitgehend vermieden werden und eine vergrößerte Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Gemäß der Erfindung wird dies in erster Linie dadurch erreicht, daß die Klemmbacken in einem ersten, dicht bei dem Rohrende liegenden Bereich in Klemmeingriff gebracht werden, daß die Schweiß-

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backen unmittelbar am Rohrende in einem zweiten Bereich, der einen vorgegebenen Wulstbildungsabstand von dem ersten Bereich hat, in Schweißstellung gebracht werden und daß Kühlbacken vorgesehen sind, die nach Abheben der Heizbacken an der Schweißstelle anzulegen sind.

Heiz- und Kühlbacken bleiben hier ständig auf der gleichen Temperatur; Verzögerungen durch Ab-

Mk ύέί'Mm im Ta skiäkr ausgeschaltet. Die Rohrenden werden durch die Klemmbacken in eine solche Lage gebracht, daß die Heiz- und Kühlbacken jeweils unmittelbar auf die Rohrwandungen einwirken können, ohne diese zuvor verformen zu müssen. Außerdem haben die Heizbacken einen solchen vorgegebenen Abstand von den Klemmbacken, daß an der Übergangsstelle vom Schweißbereich zu dem durch die Erwärmung unbeeinflußten Teil des Rohrendes ein Wulst mit definitiver Abmessung gebildet wird. Es ergibt sich daher eine Schweißstelle mit vorbestimmter Festigkeit, die in äußerst kurzer Zeit dadurch hergestellt wird, daß die verschiedenen Backen nacheinander zur Einwirkung gebracht werden. Durch die Kühlbacken kann man dabei der Schweißstelle die gewünschte Endform geben.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die Klemmbacken zwischen einer Aufnahmestellung für die Rohrabschnitte und einer Schweißstellung bewegbar geführt. Durch einen insbesondere einstellbaren Anschlag kann dabei der Abstand zwischen den Klemmbacken einerseits und den Heizbacken und den Kühlbacken andererseits so eingestellt werden, daß beispielsweise der Radius der Wulst mindestens der Wanddicke des Rohrabschnittes entspricht. Vorzugsweise werden die unverschlossenen Rohre reihenförmig auf einem verschiebbaren Tisch angeordnet, und die Klemm-, Heiz- und Aushärtungsbacken sind in einer solchen Länge ausgeführt, daß sie gleichzeitig mehrere reihenförmig angeordnete Rohre erfassen und bearbeiten können.

Erfindungsgemäß können die offenen Enden aufeinanderfolgender Gruppen gefüllter rohrförmiger, flexibler, thermoplastischer Behälter mit äußerster Leistungsfähigkeit verschlossen bzw. verschweißt und ausgehärtet werden, wobei sich glatte, gleichmäßige und ansehnliche Verschlüsse ergeben. Die Rohrenden werden zunächst in den Klemmbacken flachgedrückt und dann in einem Abstand von den Klemmbacken, der wenigstens der Dicke einer Rohrwandung entspricht, von den Heizbacken erfaßt, erweicht und weiter zusammengedrückt, wobei die Dicke des so zusammengeschmolzenen Teiles wenigstens der Dicke einer Rohrwandung entspricht. Temperatur, Druck und Dauer des Verschlußvorganges werden so geregelt und gesteuert, daß ein vorbestimmter Anpreßdruck aufrechterhalten wird. Entsprechend der fortschreitenden Erweichung des Thermoplastes und dem damit verringerten Widerstand werden die Verschlußelemente bzw. Heizbacken während des Schweiß Vorganges gegeneinanderbewegt, bis derVer-Schluß vollendet ist und die Heizverschlußelemente ' zurückgezogen werden. Der so gebildete Verschlußflansch wird unmittelbar darauf durch gegenüberliegende Aushärtungs- oder Formelemente erfaßt, die ständig auf Zimmertemperatur gehalten werden können und ebenfalls so geregelt und gesteuert werden, daß während einer bestimmten Zeit ein vorgegebener Anpreßdruck auf die entgegengesetzten Flanschseiten ausgeübt wird und dadurch eine bestimmte ai fängliche Kühlung und Aushärtung erreicht wir ohne daß der Kunststoff an der Verschlußstelle eii schrumpfen, sich werfen oder verzerren kann, so da 5 man einen Verschlußflansch mit vorgegebener Stärl und Form erhält. Durch die gleichzeitige Behanc lung einer Gruppe oder Reihe von Rohren ergil

M m MPiJt wirtschaftliche und leistungslähiß

Vomcitmg für Roh üus verschiedenen flexiblen Thermoplasten, wie Polyäthylen oder Polyvinylchlorid.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform an Hand der Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Ansicht dieser Vorrichtung von links in F i g. 1 gesehen,

F i g. 3 im vergrößerten Maßstab die Schweiß- und Aushärtungsvorrichtung in der Schweißstellung,

F i g. 4 eine der F i g. 3 ähnliche Darstellung, wobei die Schweißelemente abgeschwenkt und die Aushärtungselemente in Eingriff gebracht sind,

F i g. 5 einen vertikalen Teilschnitt durch den erfindungsgemäß hergestellten Rohrverschluß,

F i g. 6 eine schaubildliche Darstellung eines verschweißten bzw. versiegelten Rohrendes, das ohne Aushärtung abgefüllt ist,

F i g. 7 eine schaubildliche Darstellung einer Schweißstelle bzw. eines Siegels, das einem Aushärtungsvorgang unterworfen wurde,

F i g. 8 eine Ansicht von oben auf eine Nockenanordnung mit einer Nockenwelle und nockenbetriebenen Ventilen zur Steuerung mit Luft betätigter Elemente,

F i g. 9 ein Nockendiagramm mit einer Übersicht der Arbeitsgänge während eines Arbeitszyklus,

Fig. 10 ein Schaltbild der Druckluftzylinder und Druckluftverbindungen und

Fig. 11 ein schematisches elektrisches Schaltbild.

Nach den Zeichnungen werden die thermoplastischen Rohre 10, welche an einem Ende durch Wärmeeinwirkung verschlossen werden sollen, der Verschlußvorrichtung in aufeinanderfolgenden Reihen oder Gruppen zugeführt. Wie gezeigt, sitzen die Rohre in vertikalen Taschen 12, die in Abständen voneinander vorgesehen und auf einem Schiebebrett 14 angeordnet sind. Jedes Rohr 10 hat an seinem unteren Ende bereits einen üblichen Verteilerverschluß, ist mit dem Füllmaterial gefüllt und zur Einführung in die Verschlußvorrichtung in den Taschen 12 in aufrechter Stellung mit den offenen Enden 15 nach oben angeordnet. Das Brett 14 wird auf eine stationäre, horizontale Plattform 16 abgesetzt, deren Seitenschienen 18, 20 hierfür eine Führung bilden. Die Stützplattform 16 kann höhenmäßig verstellt werden, wie bei 22 in F i g. 2 gezeigt, um Rohre verschiedener Längen aufnehmen zu können. Beim Betrieb kann das gefüllte Brett von Hand entlang der Führungen vorgeschoben werden, um die oberen, offenen Enden 15 der Rohrreihe in Eingriffsstellung zu bringen, in welcher die Vorrichtung den Verschluß erzeugt.

Wie in F i g. 1 dargestellt, wird eine Reihe von Rohren zwischen die gegenüberliegenden, langen Klemmbacken 24, 26 eingeführt, die so angeordnet sind, daß sie sich nach innen oder gegeneinander bewegen und die oberen Enden der Rohre erfassen, so

aß die gegenüberliegenden Wände jedes Rohres ;eradlinig zusammengepreßt werden und so je eine 'oppelschicht thermoplastischen Kunststoffs bilden, raktisch wird das obere Ende jedes Rohres 10 hierei knapp unter der oberen Kante ergriffen, so daß ngefähr 3 mm des doppelschichtigen, flachgedrück- |en Rohrendes über der oberen Oberfläche der lemmbacken 24, 26 hervorstehen. Die langen lemmbacken 24, 26 sind in einem mit 28 bezeicheten Hebewerk angeordnet und mit diesem beweglich; nach dem Festklemmen der Rohre zwischen en Klemmbacken 24, 26 wird das Hebewerk angeoben, um die Rohre aus den Taschen herauszuiehen und die nach oben vorstehenden Rohrenden η ihre Betriebsstellung zum Wärmeverschlußmechaismus 25 zu bringen, worauf das leere Brett zuückgezogen und mit einer zweiten Reihe von Rohen gefüllt werden kann, welche im folgenden Areitszyklus verschlossen werden sollen.
Wie dargestellt, umfaßt das Hebewerk 28 eine orizontal angeordnete Platte 30, die im Querschnitt η F i g. 1 gezeigt ist und deren Enden mit gegeniberliegenden Seitenplatten 32, 34 verbunden sind, iese Seitenplatten haben obere und untere Gleitager 36, 38, je eines an jeder Seite, welche an verikalen Stangen 40, 42 gleiten. Die vertikalen Stan- ;en 40, 42 sind an oberen und unteren Stützkonsolen 46 angeordnet, welche ihrerseits an den Stützlatten 48 bzw. 50 befestigt sind, deren Enden an en Seitenrahmenteilen 52, 54 der Vorrichtung an- ;ebracht sind. Wie in F i g. 1 gezeigt, sind diese Seienrahmen auf der Walze 56 montiert.

Um das Hebewerk derart zu heben oder zu sen- :en, daß die hervorstehenden Teile der festgeklemm- :en Rohrenden dem Verschlußmechanismus 25 zugeführt und daraus entfernt werden können, ist das Hebewerk mit der Kolbenstange 57 eines aufrechten Druckluftzylinders 58 verbunden, welcher zwischen den vertikalen Gleitstäben 40, 42 angeordnet ist. Dieser Druckluftzylinder 58 hat zwischen seinen Enden einen Klemmring 60 und ist schwenkbar in Lagerböcken 62 angeordnet, welche hängend an einer Verstrebung 64 zwischen den Seitenrahmen befestigt sind. Der Klemmring besitzt gegenüberliegende, seitenmäßig abstehende Stifte 65, welche, wie dargestellt, in die Lagerböcke eingreifen. Das untere Ende der Kolbenstange 57 ist mit einem Schwenkblock 66 verbunden, welcher auf einer Welle 68 montiert ist, die in in Abständen vorgesehenen Lagerbökken 69 gelagert ist, die ihrerseits, wie gezeigt, an der sich längenmäßig erstreckenden Platte 30 des Hebewerks befestigt sind.

Beim Betrieb ist der Druckluftzylinder 58 so angeordnet, daß er das Glied 28 hebt, nachdem die oberen Enden der Rohre von den Backen 24, 26 ergriffen und dazwischen flachgedrückt worden sind. Hierbei wird die äußere Backe 24 zwischen im Abstand angeordneten Armen 70 getragen, die einen horizontalen oberen Gleitteil und einen herabhängenden Teil haben, an welchem die Backe befestigt ist. Die innere Backe 26 befindet sich zwischen im Abstand angeordneten, horizontalen Gleitarmen 72. Die Arme 70 laufen in oberen Führungsrinnen 74, die an den Innenflächen der gegenüberliegenden Seitenplatten 32, 34 vorgesehen sind. Die Arme 72 laufen in unteren Führungsrinnen, welche ebenfalls an den Innenseiten der Seitenplatten vorgesehen sind. Eine in Böcken 80, welche an der Platte 30 des Hebewerks angebracht sind und davon abstehen, gelagerte Schwingwelle 78 hat an beiden Enden einen zweiarmigen Betätigungshebel. Ein Arm 82 dieses Hebels besitzt eine Rolle 84, welche zwischen den abgesetzten Vorsprüngen 71 des Arms 70 sitzt, welcher die äußere Backe 24 trägt; der andere Arm 86 des Hebels hat eine ähnliche Rolle, welche zwischen die abgesetzten Vorsprünge 73 des Arms 72 eingreift. Wenn daher beim Betrieb die Welle 78 in der einen

ίο Richtung geschwenkt wird, werden die Backen zum Klemmen der oberen Enden der Rohre zusammengebracht, und wenn sie in der anderen Richtung geschwenkt wird, werden diese Backen zum Loslassen der Rohre eingezogen.

Wie gezeigt, ist die Welle 78 so eingerichtet, daß sie durch einen horizontal liegenden Druckluftzylinder 90 bewegt wird, der auf dem Hebewerk 28 sitzt und mit diesem bewegt wird. Dieser Druckluftzylinder 90 hat zwischen seinen Enden einen Klemmblock 92 mit entgegengerichteten, seitenmäßigen Schwenkbolzen 93, welche in in Abständen vorgesehene Lagerböcke 94 eingreifen; diese sind an einer Stützplatte 96 angebracht, die zwischen den gegenüberliegenden Seitenplatten 32, 34 des Hebewerks liegt und daran befestigt ist. Das freie Ende der Kolbenstange 98 des Druckluftzylinders 90 ist durch ein Verbindungsstück 100 mit einem Hebel 102 verbunden, welcher auf die Schwingwelle 78 aufgekeilt ist. Der Drehpunkt des Hebels 102 hat eine Nabe 103 mit einer verstellbaren Anschlagschraube 104. Die Anschlagschraube 104 arbeitet zusammen mit einem Anschlag 106 auf der Platte 30 und begrenzt die Schließbewegung und den Klemmdruck der Backen 24, 26 gegen die Seitenwände der Rohre. Obwohl ein fester Klemmdruck ausgeübt wird, um die Rohre zwischen den Backen festzuhalten, wird dieser Druck derart begrenzt, daß unzulässige Kompression und Verzerrung des nachgiebigen Thermoplasts zwischen den Klemmbacken vermieden wird.

Wie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, wird eine Reihe von thermoplastischen Rohren der Heißverschlußvorrichtung derart zugeführt, daß die offenen Enden der Rohre zwischen die offenen Klemmbacken 24, 26 zu liegen kommen, worauf dann die Backen geschlossen werden, um die oberen Enden der Rohre festzuklemmen und flachzudrücken. Wenn die thermoplastischen Rohre nun so festgeklemmt sind, daß ihre flachen, zu verschließenden Enden über die Oberfläche der Klemmbacken hervorstehen, werden sie angehoben, um diese hervorstehenden Kanten in die Arbeitsstellung des Wärmeverschlußmechanismus 25 zu bringen. Wenn beim Betrieb das Brett 14 in die Arbeitsstellung der Vorrichtung gebracht wird, betätigt sein Vorderende einen in einem Steuerkreis liegenden Abschalter 105, welcher einen Betriebszyklus der Maschine einschaltet, wie im einzelnen im folgenden beschrieben ist.

Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, ist das Hebewerk in seiner unteren Lage durch einen Anschlag 108 begrenzt. Dieser Anschlag befindet sich auf der Platte 50 und arbeitet mit Klötzen 112 zusammen, die an den unteren Enden der Seitenplatten 32, 34 vorgesehen sind, wodurch die Klemmbacken in eine Stellung gebracht werden, in welcher sie die oberen Enden der Rohre in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen gleichmäßig erfassen. Die oberen, an Ansätzen 116 der Seitenrahmen vorgesehenen Anschlagschrauben 114 arbeiten zusammen mit Klötzen 118, die an

den oberen Enden der Seitenplatten vorgesehen sind, Ende mit einer Zahnstange 148 verbunden di

so daß die nach oben vorstoßenden flachen Enden zwecks Hin- und Herbewegung in einer Gleitkonsol

der Rohre in eine zum Verschlußmechanismus stets 150 abgestützt ist. Diese Gleitkonsole 150 is

gleichbleibende Lage gebracht und in dieser festge- schwenkbar an der Welle 132 befestigt und ein mi

π Z^&r^dm- _L, „ , ^{5 der Zahnstan}ge im Eingriff stehendes Zahnsegmen

Der Warmeverschlußmechanismus 25 umfaßt ein 152 ist mit der Welle 132 verkeilt. Beide Enden de

Paar langer, starrer und entgegengesetzter Heiz- und Schwingwelle 132 ragen über die Stutzböcke 134 un<

Preßbacken 120,122, die an Schwingarmen 124 bzw. 136 hinaus und sind mit je einem Zahnsegment 15<

W snpmcH wo und welche zum Eingriff mit versehen, die äaran starr befestigt sind und mit stan entgegengesetzten Seiten der zweischichtigen, nach 10 an den Enden der Schwingwelle 130 befestigten oben vorstoßenden Teile der Rofirreik, welche von Zahnrädern 156 im Eingriff sieben. Die Arme 11{

den Klemmbacken 24,26 festgehalten und abgestützt 126 sind an ihre Wellen 130 bzw. 132 festgeklemmt, wird, eingeschwungen werden. Jede dieser Heizbak- Beim Betrieb wird der doppeltwirkende Druckken 120, 122 kann mit einem langen, röhrenförmi- luftzylinder 140 automatisch so gesteuert, daß die gen, elektrischen Heizelement 128 ausgerüstet sein, 15 Wärmeverschlußbacken 120, 122 zum Eingriff mit welches sich darin befindet und ein Widerstands- den nach oben vorstoßenden Teilen der zu verelement sein kann, wie beispielsweise die handeis- schließenden Rohre eingeschwenkt werden, sobald mäßig erhältlichen, unter dem Namen »Calrod« be- diese Rohre in ihre Betriebsstellung angehoben sind, kannten Heizelemente. Obwohl Widerstandselemente und daß sie nach einer bestimmten, verhältnismäßig vorzuziehen sind, können auch andere Arten von 20 kurzen Zeit, während welcher ein thermoplastischer handelsmäßig erhältlichen Elementen benutzt wer- Verschluß der gewünschten Dicke erzeugt wird, wieden. Diese Heizelemente können auch so kalibriert der abgehoben werden. Wie besonders in F i g. 3 sein, daß eine gleichmäßige Erwärmung der Heiz- dargestellt, sind die Backen 120, 122 beim Eingriff backen über deren gesamter Länge gewährleistet ist. mit den gegenüberliegenden Seiten der Endteile des Die Verschlußbacken können auch mit einem Bezug 25 zu verschließenden Rohrs so gestellt, daß die unteaus nichtklebendem Material versehen werden, wie ren Flächen dieser Backen von den oberen Oberbeispielsweise »Teflon«, um ein Kleben des Thermo- flächen der Klemmbacken 24, 26 in einem Abstand plasts der Rohre an den im Eingriff stehenden Flä- stehen, der mindestens so groß ist wie die Dicke chen während des Wärmeverschlußvorgangs zu ver- einer Rohrwandung, wobei diese Entfernung nach hindern. 30 Maßgabe "der Rohrwanddicke verstellbar ist. Wäh-

Beim Betrieb haben die Wärmeverschlußbacken rend des Schließvorgangs kann das weiche Thermo-120, 122 den Zweck, die hervorstehenden Endteile plast durch die Verschlußbacken zu einem Verder rohrförmigen Behälter mittels Hitze und Druck schlußflansch 121 zusammengepreßt werden, dessen so zu bearbeiten, daß das Material genügend erweicht Dicke ungefähr zwei Drittel bis drei Viertel der urwird, um die beiden Schichten des Thermoplaste zu- 35 sprünglichen Dicke des zweischichtigen zusammensammenzuschmelzen oder zusammenzuschweißen und gefalteten Rohrs beträgt. Der Radius der effektiven so einen vollkommenen Verschluß zu bilden, welcher Verschlußzone 123 ist mindestens so groß wie die einen Flanschteil 121 umfaßt, sowie auch einen ursprüngliche Dicke einer Wandung des Rohrmate-Schweißverschluß 123, dessen Radius zumindest der rials, da diese Zone nicht durch die Backen zu-Dicke einer Rohrwand gleichkommt; praktisch kann 40 sammengedrückt wird.

die Anwendung von Hitze und Druck entsprechend Nach dem Einziehen oder Aufwärtsschwenken der den verschiedenen Thermoplasten reguliert werden, Verschlußbacken 120,122 gelangt ein Paar von Auswobei der Druck zusätzlich so eingestellt werden härtungs- oder Formbacken 160, 162 vorzugsweise kann, daß der Druck nach Maßgabe des sich in- bei Zimmertemperatur zum Eingriff; diese ergreifen folge der Erweichung des Thermoplasts verringern- 45 ^die gegenüberliegenden Seiten des Rohrendes, weiden Widerstands gegen die Preßbacken 120, 122 auf ches noch in seinem weichen oder halbweichen Zueinem vorbestimmten Wert konstant gehalten wird, stand ist, und halten den Verschlußflansch während um so die Verschmelzung und Verschweißung der des anfänglichen Erstarrens in einer geraden Linie, aufeinanderliegenden Schichten und die Bildung so daß ein Schrumpfen oder Runzeln des Thermoeines vollkommen gleichmäßigen Verschlusses zu ge- 50 plasts während des Kühlens hintangehalten wird, währleisten. Erwünschtenfalls können die Eingriffsseiten der Aus-

Die Arme 124, 126, welche die gegenüberliegen- härtungsbacken 160,162 auch mit Zierflächen ausden Heiz- und Preßbacken tragen, sind auf Schwing- gestattet werden, wie beispielsweise mit geriffelten wellen 130 bzw. 132 montiert, welche in Haltekon- Oberflächen, die auf diese Art und Weise in das solen 134, 136 gelagert sind, die, wie in F i g. 2 ge- 55 thermoplastische Material eingepreßt werden und zeigt, in herabhängender Stellung an einem oberen das Aussehen der fertigen, verschlossenen Rohre be-Rahmenverstrebungsteil 138 zwischen den Seiten- trächtlich verbessern. Der praktisch durch die Ausrahmen 52, 54 befestigt sind. Diese Wellen 130, 132 härtungsbacken auf den Verschlußflansch ausgeübte können so geschwenkt werden, daß sie die langen Druck ist derart, daß die Dicke des durch die Ver-Wärmeverschlußbacken zum Eingriff mit den her- 60 schlußbacken geformten Verschlußflansches nicht vorstehenden Enden der Rohre einschwenken, und geändert wird und daß dieser während des Aushärumgekehrt; dies geschieht durch Verbindungen mit- tens nicht zusammengedrückt wird,
tels eines Druckluftzylinders 140, welcher zwischen Wie dargestellt, werden die Aushärtungsbacken seinen Enden durch einen Klemmring 142 abgestützt 160, 162 von den Armen 164 bzw. 166 getragen, wird, der schwenkbar in den Böcken 144 gelagert ist. 65 welche an den äußeren Enden eines zweiten Satzes Wie man sieht, gestattet der Klemmring die längen- von Schwingwellen 168, 170 festgeklemmt sind, die mäßige Verstellung des Druckluftzylinders. Die KoI- ebenfalls in den Böcken 134, 136 drehbar gelagert benstange 146 des Drucksuftzylinders ist an einem sind. Diese Wellen 168, 170 können zum Eingriff der

Aushärtungsbacken mit dem Verschlußflansch eingeschwenkt werden, und umgekehrt. Hierzu dient ein System, umfassend einen Druckluftzylinder 172, der an einem schwenkbar in Stützkonsolen 176 gelagerten Klemmring befestigt ist, wobei die Stützkonsolen an der Unterseite der oberen Rahmenverstrebung 138 befestigt sind. Die Kolbenstange 178 des Druckluftzylinders 172 ist mit einem Hebel 180 verbunden, der auf die Welle 170 aufgekeilt ist. Beide Enden der oberen Welle 170 tragen auch ein Zahnsegment 182, das mit einem fest an der unteren Welle 168 verbundenen Zahnsegment 184 im Eingriff steht. Beim Betrieb wird der Druckluftzylinder automatisch derart gesteuert, daß er die Aushärtungsbacken 160, 162 einschwenkt, sobald die Verschlußbacken eingezogen sind, wie in F i g. 4 gezeigt; die Aushärtungsbacken nehmen dann eine Stellung ein, in welcher ihre unteren Flächen von den oberen Oberflächen der Klemmbacken in einem Abstand stehen, welcher der Dicke der Rohrwandung zumindest gleichkommt. Nach einer bestimmten, verhältnismäßig kurzen Zeit, während welcher die anfängliche Kühlung und Aushärtung des Verschlusses stattfindet, werden die Aushärtungsbacken zurückgezogen.

Mit Bezug auf F i g. 8 umfaßt der Regelmechanismus für die Druckluftzylinder und für die Zeiteinstellung des Vorgangs eine Vielzahl von nockenbetätigten Ventilen, welche einem pneumatischen Regelsystem angehören, das schematisch in Fig. 10 gezeigt ist. Wie in F i g. 8 dargestellt, umfassen die nockenbetätigten Ventile ein Steuerventil 190 für die Klemmbacken, das an einer Seite einer aufrechten Platte 192 vorgesehen ist, welche an einer auf der Walze 56 angebrachten Grundplatte 194 befestigt ist. Dieses Ventil 190 hat einen federbelasteten Kolben mit einem hervorstehenden Kopfteil 196, welcher mit einem starr auf einer Nockenwelle 200 vorgesehenen Nocken 198 zusammenarbeitet. Die Nockenwelle ist drehbar in Lagern in einem Lagerbock 202 der Grundplatte 194 gelagert und wird, wie gezeigt, durch einen Untersetzungsmotor angetrieben. Ein Steuerventil 210 für die Verschlußbacken ist auf der anderen Seite der Platte 192 vorgesehen; dieses Ventil hat ebenfalls einen federbelasteten Kolben mit einem Kopfteil 212, welcher mit einem ebenfalls auf der Nockenwelle 200 befestigten Nocken 214 zusammenarbeitet. Ähnliche Regelventile umfassen ein Regelventil zur Steuerung des Hubs 216 und ein Regelventil 218 für die Aushärtungsbacken. Diese Ventile sind ähnlicherweise an einer aufrechten Platte 220 vorgesehen, die an der anderen Seite der Nockenwelle 200 angeordnet ist, und besitzen ebenfalls federbelastete Kolben, deren Köpfe mit den Nocken 222 bzw. 224 zusammenarbeiten. Die Nokken sind vorzugsweise verstellbar an der Nockenwelle 200 festgeklemmt, und die Nocken 214 und 224, welche die Dauer des Verschlußvorgangs und des Aushärtungsvorgangs regeln, können auch eine verdrehbare Nockenscheibe 225 umfassen, mittels welcher die Dauer des Verschluß- bzw. Aushärtungsvorgangs verlängert oder verkürzt werden kann.

Wie schematisch in F i g. 10 gezeigt, umfaßt das pneumatische Regelsystem eine an eine nicht dargestellte, regulierte Druckluftquelle angeschlossene Hauptleitung 226, die mit einem konventionellen Filter 228, einem Druckregler 230 und einem Öler 232 ausgestattet ist. Eine flexible Leitung 234 ist durch geeignete Verbindungen an die Hauptzuleitung angeschlossen und führt zum nockenbetätigten Regelventil 216 für den Hub. Dieses Ventil hat eine mittig angeordnete Kammer 236 zwischen dem KoI-ben 238 und dem Kopf 240, eine Endkammer 242 auf der anderen Seite des Kolbens, welche mit der Außenluft durch eine öffnung 244 im Stirnende des Ventils verbunden ist und eine Feder 245 enthält, und eine Entlüftungskammer 246 im Kopfteil 240.

ίο Die flexible Leitung 234 liefert Druckluft in die Mittelkammer 236, und eine flexible Leitung 248 verbindet die Mittelkammer mit der oberen Kammer 250 des Hubzylinders 58.

Beim Betrieb steht das Regelventil 216 normalerweise in der in Fig. 10 dargestellten Stellung, in welcher die Feder 245 den Kopf 240 gegen seinen Nocken 222 andrückt, so daß die Kolbenstange normalerweise in ihrer unteren Stellung gehalten wird. Wenn jedoch der Nocken 222 die Bewegung des Kopfes 240 und des Kolbens 238 nach innen verursacht, wird die Luft in der oberen Kammer 250 des Hubzylinder durch die Kammer 246 und die Öffnung 247 in der Wandung nach außen entlüftet, und der Druck in der Mittelkammer wird durch die flexible Verbindung 254 zur unteren Kammer 256 des Hubzylinders ausgeglichen, so daß der Hub des Hebewerks 28 bewirkt wird. Wie bereits beschrieben, wird die Bewegung nach oben und nach unten durch Anschläge 108 und 114 begrenzt.

Das Regelventil 190 für die Klemmbacken hat einen ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Funktion wie das Ventil 216 und ist, wie dargestellt, mittels einer von der Druckluftquelle zur Mittelkammer des Ventils 190 führenden flexiblen Leitung 258 verbunden. Das Regelventil 190 ist auch durch die Leitungen 260, 262 mit den an jedem Ende des Klemmbackenzylinders 90 vorgesehenen Kammern verbunden. Beim Betrieb stehen die Klemmbacken 24, 26 normalerweise in getrennter Stellung; wenn jedoch

der Nocken 198 den Kopfteil 196 des Ventilkolbens eindrückt, bewirkt der Klemmbackenzylinder 90 die Einwärtsbewegung der Klemmbacken zum Festklemmen der Rohrenden auf die bereits beschriebene Art und Weise. Die Klemmbewegung ist auch, wie

bereits erklärt, durch eine Anschlagschraube 104 begrenzt.

Das Regelventil 210 für die Verschlußbacken und das Regelventil 218 für die Aushärtungsbacken sind im Aufbau und in der Funktion den bereits beschriebenen Ventilen ähnlich. Das Regelventil 210 ist durch eine flexible Leitung 264 an die Druckluftquelle angeschlossen und durch flexible Leitungen 266, 268 mit dem Verschlußbackenzylinder 140 verbunden. Das Aushärtungsventil 218 ist durch eine flexible Leitung 270 an die Druckluftquelle angeschlossen und durch flexible Leitungen 272, 274 mit dem Aushärtungsbackenzylinder 172 verbunden. An Stelle der festen Anschläge zur Begrenzung der Bewegung der Verschlußbacken und der Aushärtungs-

backen beim Eingriff derselben mit den Enden der zu verschließenden Rohrbehälter, ist eine verstellbare Regulierung des Drucks und der Eingriffszeit mit dem Abschlußflansch vorgesehen, um einen Verschluß bestimmter Dicke erzeugen zu können. Es ist deshalb ein zweiter Druckregler 276 in der Leitung 264 zum Regelventil 210 vorgesehen sowie ein ähnlicher Druckregler 278 in der Leitung 270 zwischen der Druckluftquelle und dem Regelventil 218. Prak-

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tisch wird der Druck in der Hauptzuleitung durch den Hauptdruckregler auf einen Druck von ungefähr 5,62 kg/cm² eingeregelt und der volle Druck für die Klemm- und Hebegänge benutzt. Die sekundären Druckregler 276, 278 können so eingestellt werden, daß sie den Druck auf ungefähr 2,81 kg/cm² einregeln. Die Dauer des Verschluß- und Aushärtungsvorgangs läßt sich durch Verstellung der Nockenscheiben 225 regeln, welche an dem Verschlußnocken 214 und an dem Aushärtungsnocken 224 vorgesehen sind.

Der Arbeitszyklus der Vorrichtung wird durch die Bewegung des vollen Zufuhrbretts 14 mit thermoplastischen Behältern entlang der Führungen 16 in die Betriebsstellung der Klemmbacken 24, 26 eingeleitet, wobei die Vorderkante des Bretts den normalerweise offenen Schalter 105 auf der Führung 16 betätigt. Wie in Fig. 11 dargestellt, liegt dieser Schalter 105 im Stromkreis des Motors 204. Der Stromkreis umfaßt einen Netzanschluß 280 an eine 60-Hz-Wechselstromquelle über einen normalen, handbetätigten Hauptschalter 282, die Leiter 284, 286 vom Schalter 282 zum Zyklusschalter 105 und einen Leiter 288 vom Schalter 105 zu einer Klemme 290 des Motors 204. Die Klemme 290 ist durch einen Leiter 292 mit einer weiteren Motorklemme 294 verbunden. Der Kreis geht dann durch die Wicklungen 296, 298 des Motors und durch die Rückleitung 300 zur Sicherung 302, über einen handbetätigten Schalter 304, welcher zugleich mit dem Schalter 282 betätigt wird, in den Hauptleiter 306.

Sobald der Motor 204 anläuft, schließt ein fest auf der Nockenwelle 200 vorgesehener Nockenschalter 308 einen normalerweise offenen Halteschalter 310, der im Kreislauf mit dem Leiter 284 und den Wicklungen 296, 298 des Motors liegt. Nachdem die Rohre 10 erfaßt und aus den Taschen 12 herausgehoben sind und das Brett 14 so weit zurückgefahren ist, daß sich der Schalter 105 wieder öffnet, läuft der Motor 204 durch den Betriebszyklus, bis der Nocken 308 den Schalter 310 öffnet und den Gang der Vorrichtung unterbricht.

Wie ebenfalls in Fig. 11 dargestellt, sind die elektrischen Heizelemente 128 im Kreislauf eingeschlossen und werden durch einen einstellbaren Thermostat 312 gesteuert. Eine Klemme des Thermostats 312 ist durch den Leiter 314 an den Leiter 284 angeschlossen, so daß der Strom durch den Arm 316 des einstellbaren Thermostats 312 und durch den Leiter 318 zum Heizelement 128 fließt. Die andere Klemme des Thermostats liegt an einer Rückleitung 320, an welche auch die Heizelemente angegeschlossen sind. Der Kreis ist über die Sicherung 322 und den Leiter 324 zum Schalter 304 geschlossen, welcher im Netzleiter 306 liegt. Auf diese Art und Weise kann die Temperatur der Wärmeverschlußbacken 120, 122 praktisch nach Maßgabe des zu verschließenden Thermoplasts sowie auch nach Maßgabe des veränderlichen, durch die Wärmeverschlußbacken ausgeübten Drucks so verändert werden, daß diese Zusammenwirkung von Wärme und Druck einen vollständigen und dichten Verschluß des Endes des Thermoplastrohrs erzeugt.

Mit Bezug auf das Zeiteinstellungsschema nach F i g. 9 sieht man nun, daß die Folge der Vorgänge während einer vollen 360gradigen Umdrehung der Nockenwelle 200, welche durch den Anlauf des Motors nach Schließen des Schalters 105 eingeleitet wird, zuerst das Schließen der Klemmbacken bewirkt, wie durch die Linie 326 angedeutet. Wenn diese Klemmbacken die Rohre festgeklemmt haben, beginnt das Hebewerk seine Aufwärtsbewegung, um die Rohre in ihre Betriebsstellung zwischen die Wärmeverschlußbacken zu bringen; dies ist durch die Linie 328 angedeutet. Darauf folgt dann unmittelbar das Schließen der Wärmeverschlußbacken, wie durch 330 angezeigt. Die Dauer des wärmebehandelnden Eingriffs ist verhältnismäßig kurz und kann, wie durch die Linien 331, 332, 333 dargestellt, verändert werden, worauf die Wärmeverschlußbacken dann aus ihrem Eingriff mit dem Verschluß ausgeschwenkt werden. Sodann werden die Aushärtungsbacken geschlossen, deren Eingriffszeit ebenfalls, wie aus Linien 334, 335, 336 ersichtlich, variabel ist, so daß sie mit der Öffnungszeit der Verschlußbacken übereinstimmt; ihre Funktion ist derart, daß diese Aushärtungsbacken den noch weichen Verschlußflansch unmittelbar nach dem Freigeben durch die Verschlußbacken ergreifen. Nach einer geeigneten und verhältnismäßig kurzen Eingriffszeit, die zum Formen und eingänglichen Aushärten des Verschlusses während der eingängliehen Kühlung des Thermoplasts genügt, werden die Aushärtungsbacken ausgeschwenkt, wie durch 338 angezeigt. Dann folgt unmittelbar die Abwärtsbewegung des Hebewerks nach Linie 340. Während dieser Abwärtsbewegung des Hebewerks werden die Klemmbacken eingezogen, wie durch 342 dargestellt, um die verschlossenen Rohre freizugeben, die nun unter dem Einfluß der Schwerkraft durch eine Öffnung 344 in der Halteführung 16 auf eine Ausfallrinne 345 fallen und die Vorrichtung verlassen.

In der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Nockenwelle 200 so angeordnet, daß sie durch den Untersetzungsmotor 204 gedreht wird, und zwar mit einer bestimmten Drehzahl, so daß jeder Arbeitszyklus in einer bestimmten Zeitspanne vollendet werden kann. Praktisch kann der Steuernocken 214 für den Wärmeverschluß so eingestellt werden, daß die Verschlußbacken für jede gewünschte Zeitspanne mit dem Rohr im Eingriff verbleiben. Die Eingriffsflächen der Backen 120, 122 und 160,162 können abgerundet oder profiliert sein, so daß, wenn diese Backen zum Eingriff mit den abgeflachten, von den Klemmbacken 24, 26 gehaltenen Enden der Behälter zur Beheizung und Aushärtung eingeschwenkt werden, wie im vorangehenden beschrieben, das thermoplastische Material erwärmt und geformt wird, um so einen Verschluß zu bilden, dessen Verschweißfläche durch die Formteile der Backen bestimmt ist und zumindest so dick ist wie eine Wand des Behälters.

Während bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Wärmeverschlußbacken und die Aushärtungsbacken über den Klemmbacken in einer Entfernung vorgesehen sind, die mindestens der Dicke einer Wand des Behälters gleichkommt, kann

in gewissen Fällen dieser Abstand auch kleiner sein als die Dicke einer Behälterwand.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung imstande, einen guten, starken und dichten thermoplastischen Verschluß vorbestimmter Formung und Dicke schnell und wirtschaftlich herzustellen, wobei das Prinzip der Erfindung und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere thermoplastische Be-

älter, wie flache Säckchen u. dgl., verwendet werden ann.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verschweißen der offenen Enden von thermoplastischen Rohren unter Verwendung von relativ zueinander bewegbaren Klemm- und Heizbacken, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (24, 26) in einem ersten, dicht bei dem Rohrende liegenden Bereich in Klemmeingriff zu bringen sind, daß die Schweißbacken (120, 122) unmittelbar am Rohrende in einem zweiten Bereich, der einen vorgegebenen Wulstbildungsabstand von dem ersten Bereich hat, in Schweißstellung zu bringen sind und daß Kühlbacken (160, 162) vorgesehen sind, die nach Abheben der Heizbacken an der Schweißstelle anzulegen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (24, 26) zwischen einer Aufnahmestellung für die Rohrabschnitte und einer Schweißstellung bewegbar geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen Anschlag (114, 118) begrenzte Abstand zwischen den Klemmbacken (24, 26) einerseits und den Heizbacken (120, 122) bzw. den Kühlbacken (116, 162) andererseits einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagedruck

und der Endabstand der Klemm-, Heiz- und Aushärtungsbacken voneinander einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungszeit der Heiz- und/oder Aushärtungsbacken einstellbar ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemm-, Heiz- und Aushärtungsbacken (24, 26, 120, 122, 160, 162) durch im einstellbaren Zeittakt automatisch steuerbare Druckluftzylinder (58, 90, 140, 172) verstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Heiz- und/oder Aushärtungsbacken in an sich bekannter Weise mit Polytetrafluoräthylenbelägen versehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unverschlossenen Rohre (10) reihenförmig auf einem verschiebbaren Tisch (14) angeordnet sind und die Klemm-, Heiz- und Aushärtungsbacken (24, 26, 120, 122, 160, 162) eine solche Länge besitzen, daß gleichzeitig mehrere reihenförmig angeordnete Rohre zu erfassen und zu bearbeiten sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 845 681, 845 263;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1056 294,
1037355, 1039 223;
schweizerische Patentschrift Nr. 274 038.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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