DE1213597B

DE1213597B - Vorrichtung zum Verschweissen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE1213597B
Application number: DEW32032A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rochla
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1962-04-12
Filing date: 1962-04-12
Publication date: 1966-03-31

Description

Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, die für einen vollautomatischen Betrieb innerhalb einer Herstellungsmaschine, beispielsweise für Beutel oder Säcke aus thermoplastischem Material, verwendbar ist.
Bekannt ist ein Verfahren zum Herstellen eines flüssigkeitsdichten Beutels aus einem schlauchförmigen Ende einer thermoplastischen Kunststofffolie durch Verschweißen unter Anwendung von Hitze und gegebenenfalls Druck, bei dem das aneinandergelegte Ende der schlauchförmigen Folie von der Stirnseite her erwärmt und zum Schmelzen gebracht wird, worauf die noch plastische Naht durch kalte Backen zusammengepreßt wird. Dabei wird das schlauchförmige Ende der thermoplastischen Kunststoffolie zwischen den Backen zunächst mit einem Überstand der Folien gegenüber den Backen erfaßt und durch ein auf die Stirnkanten gerichtetes Schweißwerkzeug unter Bildung eines formbaren Materialwulstes verschweißt. Eine für einen vollautomatischen Betrieb in einer Herstellungsmaschine geeignete Vorrichtung ist damit nicht bekanntgeworden, insbesondere fehlt jegliche Anweisung dafür, wie der Überstand der Folien gegenüber den Haltebacken abgemessen und in der erforderlichen Größe gewährleistet werden soll.
Es ist weiter eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffolien an ihren Rändern bekanntgeworden, die aus zwei Klemmschienen besteht welche die Folienenden bis auf ihre daraus hervorragenden zu verschweißenden Ränder einspannen, und aus einem die Schweißwärme erzeugenden, relativ zu den zu verschweißenden Rändern bewegbaren Werkzeug, das aus einem die zu versohweißenden Ränder der Folien in einer Rille aufnehmenden Schuh besteht, der mit auf beiden Seiten die Klemmschienen umgreifenden Führungsleisten versehen ist.
Auch diese bekannte Vorrichtung kann nicht für einen vollautomatischen Betrieb in einer Verarbeitungsmaschine dienen, da keine Mittel zur Bemessung" des über die Klemmschienen hervorragenden Stückes der Kunststoffolienränder vorgesehen sind.
Außerdem ist es nachteilig, daß die der zu erzeugenden Schweißwulst zugewandten, diese Wulst begrenzenden Kanten der Klemmschienen rechtwinklig ausgebildet sind, wodurch sich ein plötzlicher tlbergang von der Folienstärke zur vollen Schweißwulstdicke ergibt, der schon allein infolge der bekannten Kerbwirkung plötzlicher Querschnittsveränderungen zu einer Schwächung der fertigen Verschweißung führt Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, die mit einem Überstand zwischen zwei Haltebacken gehalten und durch ein auf die Stirnkanten gerichtetes Schweißwerkzeug unter Bildung eines formbaren Materialwulstes verschweißt werden, darin, den Überstand selbsttätig abmeßbar zu machen und Kerbstellen an der fertigen Schweißnaht zu vermeiden.
Zu diesem Zweck besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß ein den Überstand abmessender Anschlag vorgesehen ist und die Haltebacken an ihren dem Schweißwerkzeug zugekehrten Kanten abgerundet oder abgeschrägt sind.
Zweckmäßigerweise ist der Anschlag ein- und ausfahrbar, wodurch eine einfach wirkende Vorrichtung gebildet ist, bei der die Haltebacken nach dem Erfassen des hinsichtlich seines Überstandes abgemessenen Werkstückes für die Durchführung des Schweißvorganges nicht verlagert zu werden brauchen.
Um eine möglichst schnelle Schweißwulstbildung zu bewirken, ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Schweißwerkzeug den niederschmelzenden Stirnkanten nachführbar.
Eine abgewandelte Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, daß der Anschlag fest angebracht ist und gleichzeitig als Schweißwerkzeug dient, wobei der Anschlag in einer Nut eines wärmeisolierenden Materials angeordnet ist, dessen Stirnflächen als Gleitführung für die Haltebacken vorgesehen sind.
Es ist bekannt, die Elektroden einer Schweißvorrichtung für Hochfrequenzschweißung mittels eines durch sie hindurchströmenden Kühlmediums zu kühlen. Da bei der Hochfrequenzschweißung die Wärme im Inneren des zu verschweißenden Materials und nicht in den Elektroden erzeugt wird, dient auch die für die Elektroden angegebene Kühlung allein der Kühlung der äußeren Oberflächen der zu verschweißenden Lagen, damit dieselben sich nicht verziehen oder sonstwie durch die von ihrem Inneren ausgehende Wärmeeinwirkung unansehnlich werden.
Ein weiterer Erfindungsvorschlag, der die Aufgabe löst, die sich in dem Träger des Schweißwerkzeuges und in den Haltebacken während eines fortdauernden Betriebes ansammelnde störende Wärmemenge abzuführen, besteht darin, daß die Haltebacken und der Träger des Schweißwerkzeuges als Vierkantrohre ausgebildet sind, die in an sich aus der vorgenannten Hochfrequenzschweißvorrichtung bekannter Weise als Leitung für ein Kühlmittel dienen.
Die Arbeitsweise lund weitere Einzelheiten der Vorrichtung sollen au zwei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung erläutert werden, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform der Schweißvorrichtung nach der. Erfindung in zwei Arbeitsstellungen scliematisch im Schnitt, Fig. 3 die hergestellte Stirnnaht an zwei zu verbindenden Lagen, ebenfalls im Schnitt, Fig. cm und 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung in zwei Arbeitsstellungen schematisch im Schnitt, Die Schweißvorrichtung nach F i g. 1 und 2 besteht aus zwei gegenüberliegenden, einander näherbaren und voneinander entfernbaren Haltebacken 1 und 2, die als Viertkantrohre ausgebildet sind und im Inneren von einem Kühlmedium durchströmt sind, In Ausgestaltung der Erfindung sind die der zu bildenden Naht zugewandten Ecken 4 und 5 der Haltebacken abgerundet und ermöglichen dadurch die Bildung einer wulstförmig verdickten Kopfuaht.
Ein Schweißwerkzeug6 ist in einer senkrecht zur Bewegungsebene der Backen Liegenden Richtung auf dieselben zu bewegbar und von ihnen entfernbar angeordnet. Das Schweißwerkzeug 6 besteht beispielsweise aus einem als Vierkantrohr ausgebildeten Träger 7, der ebenfalls von einem Kühlmedium 8 durchströmt ist, und aus der eigentlichen Schweißleiste 9, die durch beispielsweise zwei darin isoliert eingelassene elektrische Widerstandsdrähte 10 und 11 aufheizbar ist. Die Schweißleiste 9 ist über eine wärmeisolierende Schicht 12 an dem Trägerrohr 7 befestigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung noch einen Anschlag 13 auf, dessen den Backen 1, 2 zugekehrte fläche von diesen einen Abstand aufweist, der dem Überstand der Lagen entspricht, der zu der Stirunaht umgeformt werden soll. Der Anschlag 13 ist in der Bewegungsebene der Backen 1, 2 ein- und ausfahrbar..
In der Stellung der Schweißvorrichtung nach Fig. 1 sind beispielsweise zwei aufeinanderliegende Lagen 1-4, 15 eines schweißbaren Materials bis gegen den Anschlag 13 in die Vorrichtung eingebracht.
Daraufhin werden die Haltebacken 1 und 2 einander genähert und erfassen die Lagen 14,15 15 so, daß die Stirnkante der Materiallagen um einen kleinen Üb erstand über die Vorderkante der Backen hinausragt.
Dann wird der Anschlag 13 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung ausgefahren und das ständig beheizte Scbweißwekzeug 6 der Stirnkante der Materiallagen langsam genähert, so daß die Stirnkanten niederzuschnielzen beginnen. Der Weg des Schweißwerkzeuges 6 kann entsprechend dem Materialäber stand begrenzt sein. Das Schweißwerkzeug kann aber auch langsam den sich verkürzenden Materialkanten bis zu einer näher an der herzustellenden Naht liegenden Endstelle nachrücken.
So bringt die ständig beheizte Schweißleiste 9,-vorzugsweise durch Strahlung, die Stirukanten der Lagen 14, 15 auf Schweißtemperatur, wobei der Überstand der Lagen 14, 15 niedergeschmolzen wird. Das erweichte Material - zieht sich durch die ihm eigene Kohäsionekraft bzw. Oberflächenkontraktion zu einer verdickten Naht 16 zusammen und füllt dabei wulstförmig den durch die Abrundungen der Backenecken 4, 5 gebildeten Raum teilweise aus.
Zwischen der wirksamen Fläche der Schweißleiste 9 und der Stirnuaht verbleibt ein Zwischenraum, so daß die Naht 16 nicht verbrennt. Der zwischen der Schweißleiste 9 und den Haltebacken 1, 2 verbleibende Spalt bildet eine wärmeisolierende Luftschicht zwischen diesen Teilen und verhindert, daß die Schweißleiste unnötig abgekühlt und die Backen unnötig aufgeheizt werden. Nach der Durchführung des Schweißvorganges wird das Schweißwerkzeug wieder zurückgezogen.
In F i g. 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung dargestellt, bei der die Schweißieiste nach dem Wärmeimpulsverfahren beheizt wird. Das in die wärmeisolierende Schicht 17 eingelassene, von dem Stromimpuls durchflossene und kurzzeitig aufgeheizte Widerstandsband 18 ist in den Pausen zwischen den eigentlichen Schweißvorgängen nicht stromdurchflossen und somit nicht auf Schweißtemperatur, so daß es gleichzeitig als Anschlagfläçhe beim Einbringen der zu verschweißenden Lagen 14, 15 dienen kann, wie in F 1 g. 4 dargestellt ist. Das Schweißwerkzeug 17, 18, 19 liegt dabei ortsfest den Haltebacken 20, 21 gegenüber. In Ausgestaltung der Erfindung kann es auch gegen die Haltebacken 20> 21 gleitend anliegen. Dadurch entsteht bei geschlossçnea Haltebacken ein geschlossener Råum, der die Schweißwärme wirksam zusammenhält. Im übrigen entsprechen die Backen ZQ, 2f1 denen der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 Sie werden. nach dem Einführen des Werkstücks 14, 15 gegen das Schweißband 18 einander genähert und haltern das Werkstück, während ein starker Stromimpuls durch das Widerstandsband 18 geleitet und eine kurze Zeit aufrechterhalten wird, wodurch die Stirnenden der Lagen 14, 15 zu der Naht 16 niedergeschmolzen werden.
In beiden Ausführungsformen der Schweißvorrichtung werden die Haltebecken nicht eher wieder zur Freigabe des Werkstückes voneinander entfernt, bis die Naht 16 sich durch Abkühlung verfestigt hat.
Um diese Abkühlung möglichst schnell herbeizuführen, wird das Schweißwerkzeug 6 der ersten Ausführungsforin in die zurückgezogene Stellung nach Fig. 1 zurücbbewegt, sobald das Material zur Naht 16 niedergeschmolzen ist. Das Sühlmçdium3, beispielsweise Wasser, in den Haltebacken 1 und 2 bewirkt sodann eine schnelle Abkühlung und damit Verfestigung der Naht. Bei der zweiten Ausführungsform wird.ebenfalls durch das die Haltebacken 20, 21 durchströmende Kühlmedium eine schnelle Abkühlung der Naht 16 herbeigeführt. Die Wärmewirkung durch das impulsbeheizte Schweißband 18 fällt dabei sehr schnell ab, weil es wegen seines geringen Querschnittes nur eine geringe Wärmemenge enthält, die nach Abschaltung des Stromes schnell von dem das Trägerrohr 19 ebenfalls durchströmenden Kühlmedium abgeführt wird.
Auch in der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 wird der Träger 7 der Schweißleiste 9, die auch als ständig beheiztes Widerstandsband ausgeführt sein kann, zweckmäßig als Rohr ausgebildet und von einem Kühlmedium 8 ununterbrochen durchströmt, damit ein Aufheizen der Vorrichtung vermieden wird.
Die Erfindung führt zu Schweißnähten hoher Festigkeit, die verhältnismäßig wenig Material der thermoplastischen Lagen beanspruchen und auch gut aussehen, weil sie nicht, wie die bekannten Schweißnähte, als Kanten an dem Werkstück vorstehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Verschweißen der Stirnkanten aufeinanderliegender Lagen aus thermoplastischem Material, die mit einem Üb erstand zwischen zwei Haltebacken gehalten und durch ein auf die Stirnkanten gerichtetes Schweißwerkzeug unter Bildung eines formbaren Materialwulstes verschweißt werden, da d u r c h g e -kennzeichnet, daß ein den Überstand abmessender Anschlag (13, 18) vorgesehen ist und die Haltebacken (1, 2 bzw. 20, 21) an ihren dem Schweißwerkzeug zugekehrten Kanten abgerundet oder abgeschrägt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (13) ein- und ausfahrbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug den niederschmelzenden Stirnkanten nachführbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (18) fest angebracht ist und gleichzeitig als Schweißwerkzeug dient, wobei der Anschlag (18) in einer Nut eines wärmeisolierenden Materials (17) angeordnet ist, dessen Stirnilächen als Gleitführung für die Haltebacken (20, 21) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebacken (1, 2 bzw. 20, 21) und der Träger (7, 19) des Schweißwerkzeuges als Vierkantrohre ausgebildet sind, die in an sich bekannter Weise als Leitung für ein Kühlmittel dienen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1 064235, 872400.