DE1479185B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweissen von Profilen,insbesondere Rohren,aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von Profilen, insbesondere Rohren, aus thermoplastischem Kunststoff. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt. Insbesondere ist es bekannt, die zu verschweißenden Profile mit parallelen Stirnflächen zu versehen, mit den Stirnflächen aneinander gegenüberliegend einzuspannen, die Stirnflächen zu erwärmen und die erwärmten Stirnflächen zum Verschweißen mit regelbarem Druck gegeneinander zu pressen. Das bekannte Verfahren und die zugeordnete Vorrichtung dienen dabei insbesondere zur Herstellung von Rahmen aus Kunststoffprofilen. Hierzu werden die einzelnen Rahmenteile zunächst auf Gehrung geschnitten, dann in eine zugeordnete Einspannvorrichtung eingespannt, die zu verschweißenden Stirnflächen erwärmt und anschließend mit regelbarem Druck mit Hilfe von Zylinderkolbenanordnungen gegeneinander gepreßt. Bei der Herstellung von derart aufgebauten Rahmen ist die Güte der herzustellenden Schweißverbindung nicht von wesentlicher Bedeutung. Darüber hinaus besteht bei derartigen Profilen, die zumeist als Winkelprofile aufgebaut sind, die Möglichkeit, mit entsprechenden Anschlagflächen zu arbeiten. Diese verhindern ein Verdrehen der einzelnen Rahmenteile bei der Ausrichtung gegeneinander um ihre Längsachsen. Zur Herstellung von Rohrstößen sind diese Maßnahmen nicht geeignet, da die einzelnen Profile in einem Winkel von etwa 45° zur Mittelebene einer zugeordneten Vorrichtung eingespannt und nach dem Erwärmen orthogonal zu der vorstehend beschriebenen Ebene gegeneinander gepreßt werden. Zum Stumpfschweißen von Rohren sind diese bekannten Maßnahmen wenig geeignet. Im übrigen ist eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von thermoplastischen Rohrschüssen mit kreisförmigem Querschnitt bekannt, wobei die zu verschweißenden Rohrschußenden jeweils mittels Schellen an einer Vorrichtung befestigt werden, welche zumindest Auflager für eines der Rohrschußenden aufweist und das andere Rohrschußende mit Hilfe der Rohrschelle und einem daran angreifenden Betätigungsbügel gegen das andere Rohrschußende verstellbar ist. Dabei ist der Aufbau so getroffen, daß der Abstand zwischen den Stirnflächen zur Einführung einer Heizplatte od. dgl. veränderbar ist. Im einzelnen besteht diese bekannte Vorrichtung aus gummierten, aufklappbaren Rohrschellen und einem U-förmigen Hebel, dessen Schenkel mittels eines Gestängepaares gelenkig und lösbar mit der einen Rohrschelle verbunden ist. Der zugeordnete Drehgelenkbolzen ist in einem axialen Abstand von 0,5 bis 2 des lichten Schellendurchmessers von der anderen Schelle angeordnet und weist mit dieser eine starre oder feststellbare Verbindung auf, die unter Vermeidung des Arbeitsraumes für das zugeordnete Heizelement zwischen Schelle und Drehgelenkbolzen einseitig außerhalb der Rohrstrecke verläuft. Es ist bei diesen bekannten Vorrichtungen erforderlich, vor dem Einspannen die Rohrschußenden im wesentlichen orthogonal zur Rohrachse abzuschneiden. Nachteilig bei diesen bekannten Maßnahmen ist, daß es fast unmöglich ist, planparallele Stirnflächen beim Abschneiden der Rohrschußenden auf die gewünschte Länge zu erzielen. Selbst wenn diese Maßnahme gelingt, so genügt eine geringfügige Winkelverstellung beim Einspannen der einzelnen Rohrschüsse in die bekannte Einspannvorrichtung, um diesen Vorteil zunichte zu machen. Bei der anschließenden Plastifizierung zum Verbund der Rohrschußenden erfahren um ein geringes vorstehende Teile der Stirnflächen eine stärkere Plastifizierung als die weiter zurückstehenden Teile. Das führt im Endergebnis dazu, daß im Bereich der zurückstehenden Teile die erzielte Schweißverbindung zumeist ungenügend ist und im Bereich der vorstehenden Teile der Stirnseiten die in der erforderlichen Weise plastifizierten Teile nach außen oder innen abgedrängt werden und auch in diesen Bereichen die Schweißverbindung, insbesondere nach der erforderlichen Entfernung des herausgepreßten Materials, nicht befriedigt. Weisen darüber hinaus die Rohrschüsse keine planparallelen, einander zugeordneten Stirnflächen auf, so verteilt sich der Anpreßdruck beim Schweißvorgang im wesentlichen auf die weiter vorstehenden Teile. Im Endergebnis sind Risse oder Rißbildungen im Bereich der Schweißstellen zu beobachten. Da Kunststoffrohre insbesondere zur Förderung von aggressiven Medien in der chemischen Industrie u. dgl. eingesetzt werden, macht sich eine ungenügende Verbindung der Rohrschüsse besonders nachteilig bemerkbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen von Profilen, insbesondere Rohren, aus thermoplastischem Kunststoff zu schaffen, mit der auf einfache Weise die Herstellung einer gleichmäßigen Stumpfschweißnaht herbeiführbar ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Profile erst nach dem Einspannen mit planparallelen Stirnflächen versehen und in dieser Stellung auch gegeneinander gepreßt werden.
• Zweckmäßig wird die Bearbeitung der Stirnflächen von beiden Rohrschußenden gleichzeitig durchgeführt. Die Bearbeitung der Stirnflächen der miteinander zu verschweißenden Rohrschüsse kann jedoch auch nacheinander durchgeführt werden.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei auf zwei Führungsschienen zwei koaxial gegeneinander verstellbare Einspanneinrichtungen vorgesehen sind und die Kennzeichnung darin besteht, daß von den Führungsschienen zumindest eine einen runden Qberschnitt aufweist und auf dieser schwenkbar eine auf der anderen Schiene abstützbare Schneid- oder Schleifeinrichtung zurBearbeitung derStirnflächen verschwenkbar und/oder verschiebbar gelagert ist. Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung verbinden die Führungsschienen die Enden eines Transportschlittens und sind die Einspanneinrichtungen über Hebelgestänge mit einer am Schlitten angelenkten Zylinderkolbenanordnung koaxial gegeneinander verstellbar.
• Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß die Rohrschüsse zunächst in den Einspannvorrichtungen in wohldefinierter Weise zueinander festgesetzt werden und somit auf einfache Weise die Herstellung von planparallelen Stirnflächen durchführbar ist. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Rohrschußenden umfangseitig in wohldefinierter Weise zu erwärmen und anschließend mit einem vorbestimmten Druck, welcher an allen Stellen des Umfangs gleich ist, gegeneinanderzudrükken. Im Endergebnis wird somit auf einfache Weise eine an allen Stellen des Rohrumfanges gleich gute Schweißverbindung erzielt.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt A b b. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, A b b. 2 und 3 eine Vorrichtung zum Ebnen der Rohrschußenden, bei A b b. 2 in der Axialebene der Rohre und A b b. 3 in einer Ebene rechtwinklig zu der genannten Achse, A b b. 4 schließlich völlig schematisch eine Vorrichtung für das Erwärmen der Rohrschußenden. In A b b. 1 sind die Rohrschußenden mit A und B bezeichnet und die Kräfte, die für das Verschieben der Rohrschußenden gegeneinander und zum Befestigen der erweichten Stirnflächen miteinander erforderlich sind, um eine zuverlässige Fuge zu erhalten, mit P, bzw. P, bezeichnet.
• Die Rohrschußenden A und B sind in je einer Einspannvorrichtung 3 und 4 befestigt, die aus zwei rinnenförmigen Teilen bestehen, die z. B. mit Bolzen 5 so gegenseitig befestigt werden können, daß die Kunststoffrohre unbeweglich festgespannt sind. Um die Einspannvorrichtung für Rohrschüsse mit ungleichen Außendurchmessern verwenden zu können, ist es zu empfehlen, diese mit Einsatzstücken, die für Rohrschüsse mit kleinerem Außendurchmesser verwendet werden können, auszustatten.
• Die Einspannvorrichtungen 3, 4 sind mit Hilfe von den Seitenstützen 3 a, 4 a verstellbar auf zwei auf beiden Seiten der Einspannvorrichtung angeordneten Führungsschienen 2 gelagert, die an einem Schlitten 1 befestigt sind. Ein Ende des Schlittens weist auf beiden Seiten einen Druckzylinder 11 auf, der von einer mit Hebel 14 versehenen Pumpe mit Flüssigkeit oder Luft versorgt wird. Dieses Druckmittel kann z. B. durch ein manuell betätigtes Ventil zu den Druckzylindern 11 geleitet werden, um auf die in den Zylindern verschiebbar gelagerten Kolben einzuwirken; der Druckmittelbehälter wird vorteilhaft so an die Arbeitszylinder 11 angeschlossen, daß eine zwangsgesteuerte Verschiebung der Einspannvorrichtungen 3, 4 zu- und voneinander erreicht wird. Die nötigen Ventile können nach Bedarf angeordnet werden, und die Anordnung kann auch für Motorbetrieb ausgelegt werden. Das Druckmittelsystem ist mit einem Druckmesser 15 versehen, der den Druck, der auf die Einspannvorrichtungen 3, 4 wirkt, anzeigt. Es ist zu erwähnen, daß die Druckleitungen zweckmäßig mit Rückschlagventilen versehen sind, um die Zeit, in der die Härtung der Schweißnaht geschehen soll, nach Bedarf wählen zu können, ohne daß der zugeführte Druck während dieser Zeit variieren kann.
• Die in den Zylindern 11 verstellbaren Kolben sind jeder durch ein Lenksystem 6, 7, 8, 9, 10 mit den Einspannvorrichtungen 3, 4 verbunden, so daß die auf die Einspannvorrichtungen wirkenden Drücke gleich groß sind, um zu erreichen, daß die Rohrschüsse A und B, wenn es sich um zwei gleich lange Rohrschüsse mit gleichem Gewicht handelt, um eine gleich lange Strecke zueinander verschoben werden. Wenn es aber um das Verbinden eines Rohrschusses mit einem festen Rohr geht, kann die Einspannvorrichtung nicht verschoben werden, sondern der Schlitten 1 wird um eine entsprechende Strecke, d. h. um eine Strecke, die dem halben Abstand zwischen den Rohrschußenden entspricht, verschoben.
• Gemäß A b b. 2 und 3 besteht die Anordnung für das Ebnen der Stirnseiten der Rohrschußenden aus einem Joch 21, dessen eines Schenkelende 21 b die Führungsstange 2 umfaßt und dessen anderes Ende 21 a die andere Führungsschiene 2 übergreift. Der Mittelpunkt des Joches liegt auf der Achslinie der Rohrschüsse A und B, und ein durch den Mittelpunkt geführter Bolzen 20 od. dgl. trägt zwei Zahnräder 16, 17 und einen zwischen diesen gelagerten Hebel 19. Der Hebel ist mit einem sich über die Peripherie der beiden Zahnräder herausragenden Handgriff versehen, der zwei Sperrklinken 22 trägt. Wenn z. B. der Handgriff 19 mit der Hand hin- und zurückbewegt wird, werden die Zahnräder 16, 17 zum Drehen in der Pfeilrichtung nach A b b. 2 gebracht. Die Zahnräder 16, 17 sind beide auf ihren voneinander abgewandten Seiten mit einer Anzahl Schermesser 18 versehen, die vorzugsweise zum Schleifen und Auswechseln abnehmbar sind. Es kann auch zweckmäßig sein, den Abstand der Zahnräder 16, 17 auf dem Zapfen 20 regeln zu können, um die Breite dem Abstand zwischen den Rohrschußenden anpassen zu können. Die Vorrichtung kann leicht um den Lagerpunkt 21 b zur Seite verschwenkt werden, wenn das Ebnen durch das Drehen der Zahnräder 16, 17 zustande gebracht worden ist, und wieder zur Arbeitslage gebracht werden, nachdem neue Rohrschußenden eingespannt worden sind. Es ist auch möglich, an Stelle des Lagerungspunktes 21 b die beiden Enden des Joches sowie das Ende 21 a auszuformen, so daß das Joch einfach zur Seite abgehoben werden kann.
• An Stelle der doppelten Zahnräder 16,17 kann eine einzige Ebnungsscheibe angewandt werden, die auf ihren entgegengesetzten Seiten mit einem Ebnungswerkzeug von passender Art versehen ist. Es ist auch möglich, an Stelle der gezeigten Anordnung einen die Stirnfläche der Rohrschußenden entlang geführten Fräser zu verwenden, der z. B. vom Rohrmantel oder von einer um Rohrschußenden drehbaren axialen Stange gesteuert wird. Schließlich kann auch ein von der Seite in den Zwischenraum einführbarer Fräser, z. B. ein Schaftfräser, angewandt werden, auch jedes andere Werkzeug, mit dem die beiden gegeneinander gerichteten Rohrschußenden so bearbeitet werden können, daß man parallele Flächen erhält. Das Ebnen kann entweder gleichzeitig oder in aufeinanderfolgenden Phasen geschehen, so daß, sobald ein Rohrschußende geschliffen worden ist, die Anordnung axial zu dem anderen Ende verschoben wird, wo die entgegengesetzten Ebnungswerkzeuge die Schleifung dieses Rohrschußendes ausführen. Wenn die Endflächen gleichzeitig geebnet werden, kann das geschehen, entweder durch Einstellen im voraus des Abstandes, zwischen den Rohrschußenden entsprechend der axialen Breite des Ebnungswerkzeuges oder durch Verschieben der Rohrschußenden gegen das fertig eingeschobene Werkzeug, so daß ein passender Berührungsdruck erreicht wird. Dadurch, daß diese Anordnung parallele Stirnflächen an den beiden Rohrschußenden erzeugt, erreicht man noch den Vorteil, daß diese geebneten Flächen nicht rechtwinklig zu der Rohrachse zu liegen brauchen, sondern einen beliebigen Winkel mit dieser Linie bilden können. Bei der Montage der Schneidvorrichtung ist es deshalb nicht wichtig, daß z. B. die Zahnräder 16, 17 senkrecht zur Rohrachse liegen, sondern nur, daß die Bearbeitungswerkzeuge zueinander parallel angeordnet sind.
• Die für die Aufweichung der beiden Rohrschußenden vorgesehene, an sich bekannte Scheibe 23 ist in A b b. 4 gezeigt. Die Scheibe ist mit Stützen 23 a versehen, die auf den Führungsschienen 2 ruhen, und ist mit einem Handgriff 24 versehen, so daß die Scheibe leicht zur Seite gehoben werden kann. Erfindungsgemäß sind die entgegengesetzen Seitenflächen mit Flächenbildungen versehen, die nach A b b. 4 aus vertikalen Rillen 25 bestehen Die entgegengesetzte Seite kann mit entsprechenden Ausbildungen versehen sein, die z. B. horizontal liegen können oder die z. B. im Verhältnis zu den Rillen 25 eine der Rillenbreite entsprechende Versetzung aufweisen. An Stelle der Rillen können Wellen von verschiedener Art angebracht werden, auch andere Ausbildungen, die eine Verschiebung der äußersten Schicht der Stirnenden zustande bringen, wenn diese aufgewärmt wird, was ein besseres Zusammenschmelzen der beiden Außenschichten mit sich bringt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Stumpfschweißen von Profilen, insbesondere Rohren, aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die zu verschweißenden Profile mit parallelen Stirnflächen versehen, mit den Stirnflächen einander gegenüberliegend eingespannt, die Stirnflächen erwärmt und die erwärmten Stirnflächen zum Verschweißen mit regelbarem Druck gegeneinander gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile erst nach dem Einspannen mit planparellelen Stirnflächen versehen und in dieser Stellung auch gegeneinander gepreßt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Stirnflächen von beiden Rohrschußenden gleichzeitig durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Stirnflächen der miteinander zu verschweißenden Rohrschüsse nacheinander durchgeführt wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei auf zwei Führungsschienen zwei koaxial gegeneinander verstellbare Einspanneinrichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den Führungsschienen (2) zumindest eine einen runden Querschnitt aufweist und auf dieser schwenkbar eine auf der anderen Schiene (2) abstützbare Schneid- oder Schleifeinrichtung (16 bis 22) zur Bearbeitung der Stirnflächen verschwenkbar und/ oder verschiebbar gelagert ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen (2) die Enden eines Transportschlittens (i) verbinden und die Einspanneinrichtungen (3, 4) über Hebelgestänge (6 bis 9) mit einer am Schlitten (1) angelenkten Zylinderkolbenanordnung (11) koaxial verstellbar sind.