DE1952752B2 - Schweißvorrichtung zur Herstellung von Querschweißnähten bei einer endlosen Kunststoffbahn - Google Patents

Description

periodisch zum Stillstand. Synchron mit diesem Mechanismus läßt ein Antrieb den Schweißkopf 20 gegen einen Amboß 26 sinken, die Bahn bearbeiten und dann den Schweißkopf 20 wieder in seine Ausgangsstellung zurückbringen.

Wie ersichtlich, kann der Schweißkopf 20 auf Seitenwangen 30 um eine ortsfeste Achse 28 schwenken, wobei die Wangen 30 durch Stoßstangen 32 und Antriebskurbeln 34 gehoben und gesenkt werden. Die Antriebsküi bein 24 an den beiden Seiten der Maschine können durch eine nicht eingezeichnete Kippwelle verbunden werden, die von einem Hydraulikzylinder und einem Winkelhebel (nicht eingezeichnet) in eine Schwingbewegung versetzt wird.

In einer in Längsrichtung der Bahn 22 etwas größeren Entfernung zur Achse 28 befindet sich ein Querträger 34, der auf den Wangen 30 ruht und auf welchem die verschiedenen Elemente des Schweißkopfes 20 montiert sind.

Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, besteht der Querträger 34 aus einem U-Profil 36, an dessen Unterseite beispielsweise durch Schweißung ein Paar zusammenstehender L-Profile 38 befestigt ist, und zwar je eines an den unteren Ecken des U-Profiles.

In Abständen über die Länge des Querträgers 34 verteilt ist eine Anzahl von Hängeböcken 40 an die L-Profile 38 angeschraubt. Die Böcke 40 erstrecken sich abwärts und tragen an ihren unteren Enden zwei Schweißschienen 42 und 44, die an den Böcken angeschraubt sind. Jede Schweißschiene besitzt eine untere Schweißfläche 46 bzw. 48, wobei diese Flächen knapp nebeneinander liegen, und jede Schiene weist eine schräge Innenfläche 50 bzw. 52 auf, die in Richtung zur anderen Schweißschiene weist, jedoch mit der Vertikalen einen Winkel A in Richtung aufwärts von der anderen Schweißschiene weg einschließt.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Schweißschienen gleich ausgebildet, und zwar ist eine die »linke« und die andere die »rechte« Schiene, wie aus F i g. 3 hervorgeht. Aus diesem Grunde wird im folgenden nur auf die rechte Schiene 44 Bezug genommen, jede Schiene besteht aus zwei langgestreckten Leisten 54, 56. Die innere Leiste 56 ist (mittels Schrauben 55) vorzugsweise an die äußere Leiste 54 angeschraubt. Die Leiste 54 ist (mittels Schrauben 57) ihrerseits an den unteren Teil des Hängebockes 40 angeschraubt. Zwischen den beiden Leisten befindet sich in einer geeigneten Ausnehmung eine elektrische Heizröhre 58 aus gebräuchlichem Material. Die beiden Leisten bestehen vorzugsweise aus Material mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten, wobei zumindest jene Leiste, welche die Schweißfläche 46 bildet (bei dieser Ausführungsform die innere Leiste 56), aus einem wärmeleitenden Material besteht; vorzugsweise bestehen beide Leisten aus Aluminium.

Die in Abständen angeordneten Hängeböcke 40, die beispielsweise aus Gußeisen bestehen können, sind mit der Schweißschiene starr verbunden und erfahren daher bei Ausdehnung oder Zusammenziehung der Schweißschiene in Längsrichtung eine Verschiebung.

Gemäß F i g. 2 und 3 ist der obere Teil jedes Bockes 40 mittels in den Träger geschraubter Ansatzschrauben 60 am Hauptträger 34 befestigt. Jede Schraube erstreckt sich von ihrem Gewindeanschluß im Träger durch einen Schlitz 62 im oberen Flansch 64 des Bockes 40 abwärts, wobei dieser Schlitz ein Langschlitz in Längsrichtung der Schweißschiene 44 ist. Jede Schraube 60 endet in einem Schulterkopf 60a. Zwischen dem Kopf 60a der Schraube 60 und dem Flansch 64 des Bockes befinden sich Federelemente, beispielsweise eine Anzahl von schalenförmigen Scheiben 66 (Belleville-Scheiben), deren äußere konische Flächer» abwechselnd aufwärts und abwärts weisen. Auf diese Weise ist jeder Bock so am Träger befestigt, daß er sich in Längsrichtung der Schweißschiene verschieben kann, wenn sich letztere in ihrer Längsrichtung ausdehnt, so daß eine seitliche Verwerfung der Schiene vermieden wird.

to Diese Böcke, die längs der Schweißschiene in Abständen von beispielsweise 250 mm angeordnet sein können, bilden eine stabile vertikale Stütze für die Schweißschiene und stellen sicher, daß die Schweißfläche der Schweißschiene in einer horizontalen Ebene gehalten wird, wenn auch etwas federnd.

Aus F i g. 3 geht hervor, daß die Innenkanten 68 der Böcke 40 von den schrägen Innenflächen 50, 52 der Schweißschienen nach außen abgesetzt sind und sich nach außen und oben erweitern, wodurch Platz für zwei Schutzfolien 70 geschaffen wird, die z. B. aus einem Glasfaserstoff bestehen, welcher mit einem Fluorkohlenstoff-Kunststoff beschichtet bzw. imprägniert ist. Diese Schutzfolien verlaufen unter den entsprechenden Schweißflächen 46,48 der Schweißschienen, und sodann längs den schrägen Innenflächen 50, 52 zu inneren Spulen 72; die Folie kann im Betrieb von ihrer Spule jeweils allmählich abgezogen oder auf sie aufgewickelt werden, wie weiter unten erläutert wird.

Die beiden inneren Spulen 72 für die beiden Schweißschienen sind in dem von den Innenkanten 68 der Böcke freigelassenen Raum angeordnet.

Als Stütze für die innere Spule 72 ist eine abwärts und parallel zu den Schweißschienen 42, 44 verlaufende Mittelschiene 74 am Hauptträger 34 befestigt. Jede dieser Spulen 72 besteht erfindungsgemäß vorteilhafterweise aus einem dünnen Stab (F i g. 2 und 3), der sich in Längsrichtung über die gesamte Breite der Bahn erstreckt.
Beispielsweise läßt sich eine Stange aus Aluminium-Volldraht von 15,9 mm Durchmesser und mehr als 1800 mm Länge verwenden. Jede Stange ist zumindest in Abständen an einer Vielzahl von Stellen unterstützt, vorzugsweise im wesentlichen kontinuierlich über seine ganze Länge durch Berührung mit der kontinuierlichen Oberfläche der Schutzfolie. Die Abstützung könnte zwar durch eine ortsfeste Leiste erfolgen, doch werden erfindungsgemäß vorzugsweise eine Anzahl von Rollen 76 Stirnseite an Stirnseite unmittelbar unter jeder inneren Spule 72 angeordnet. Diese Rollen laufen an ihren Enden in Stehlagern 78, die ihrerseits auf der herabhängenden Mittelschiene 74 montiert sind. Bei der rechten Spule beispielsweise ist die Richtung der Zugspannung P (Fig.4) der Schutzfolie 70 von der Spule weg vorzugsweise unter einem Winkel Y zur Mittellinie 72-76' der Spule 72 und der Stützrolle 76 geneigt. Wie dargestellt, ist der Durchmesser D_x der Stützrolle 76 vorzugsweise kleiner als der Durchmesser D_b der Spule, und das Mittel 76' der Rolle 76 ist mit Bezug auf eine durch das Mittel 72' der Spule 72 gelegte

ω Vertikale L nach außen versetzt. Die Spule 72 liegt daher an einer einwärts geneigten Stelle der Rolle 76 auf, wogegen die Tangente an die Rolle 76 und die Spule 72, die der Richtung des Zuges P entspricht, einwärts und abwärts verläuft.

Die Spule 72 ruht in der inneren Gabelung C, die von der Seite der Mittelschiene 74 und der Reihe von Rollen 76 gebildet wird; die Spule wird durch die Zugkraft P dorthin gedrückt. (Außerdem tritt am Ende der Spule 72

eine Torsionswirkung auf, ob nun die Folie auf- oder abgewickelt wird.) Obgleich die Spule lose in der Gabelung liegen kann, bleibt die Spule sowohl beim Abwickeln als auch beim Aufwickeln an Ort und Stelle.

Aus dem Kraftdiagramm F i g. 4 geht hervor, daß im Falle des Abziehens der Folie von der Spule 72 der Vektor P der Abziehkraft eine horizontale Komponente Ph besitzt, die die innere Spule 72 zur Gabelung Chin drückt. Wegen des geringen Reibungsbeiwertes der Schutzfolie hat letztere nur eine geringe Tendenz, auf ihrer Unterlage (in diesem Falle auf der Rolle 76) zu haften und aus der Gabelung hinauszurollen. Diese Tendenz kann durch die entgegenwirkende Abzieh-Kraftkomponente Ph in Zusammenhang mit dem auf das Ende der Spule aufgebrachten, im Gegenuhrzeigersinn wirkenden Bremsmoment T mehr als ausgeschaltet werden. Außer der Auflagerkraft S_v und der seitlichen Reaktionskraft Sh durch die Stützrolle wirkt dem Überschuß der horizontalen Komponente der Abziehkraft Ph daher eine Reaktionskraft Rh entgegen, die von der Seitenfläche 74' der Mittelschiene 74 geliefert wird, gegen die die Spule gedrückt wird. Außerdem erfährt die Spule durch die Seitenfläche der Mittelschiene 74 eine wenn auch geringe Reibungs-Bremskraft R_v.

Auf ihrem Weg von der Spule 72 zur Schweißfläche 48 der Schweißschiene berührt die Schutzfolie bei ff die Stützrollen 76. Diese Berührung erteilt zwar den Rollen 76 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, das die Tendenz hätte, die Spule 72 aus der Gabelung herauszuführen, doch ist dieses Moment wegen der kleinen Radialkomponente der Zugspannung P mit Bezug auf die Rolle gering und wird daher auf Grund der Richtung des Zuges P, der die Spule 72 in der Gabelung C zu halten bestrebt ist, mehr als ausgeglichen.

Man erkennt daher, daß die Spule beim Abwickeln an Ort und Stelle bleibt, obwohl sie nur in einer Gabelung ruht.

Im Falle des Aufwickeins wirkt das am Ende der Spule aufgebrachte Moment T ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn und reicht aus, um die Spule im Gegenuhrzeigersinn in die Gabelung Czu drehen, so daß die Spule auch in diesem Fall an Ort und Stelle bleibt.

Bis jetzt wurden nur der innere Abschnitt der Schutzfolie und dessen Mechanismus beschrieben. Der äußere Abschnitt der Schutzfolie 70 für jede Schweißschiene gleitet jenseits der entsprechenden Schweißfläche 46,48 über die Außenseite der Schweißschiene und sodann auswärts und aufwärts zur äußeren Spule 80, die so wie die innere Spule 72 aufgebaut sein kann und in gleicher Weise von Rollen 82 gestützt wird, wobei die Folie zwischen Spule und Rolle einen Weg nimmt, der zum entsprechenden Weg für die innere Spule parallel ist.

Im normalen Betrieb bleiben die Spulen zwar an Ort und Stelle, doch ist es manchmal wünschenswert, bei den äußeren Spulen 80 abnehmbare Halter 83 am Querträger zu montieren, deren abwärts verlaufender Abschnitt 84 auch im Falle starker Stöße ein Ausbrechen der Spulen 80 verhindert.

Für die inneren Spulen 72 erfüllen die Hängeböcke 40 die gleiche Aufgabe, wobei sich die Spulen 72 durch Längsbewegung durch den zwischen den Böcken 40 und der Mittelschiene 74 gebildeten Spalt S einsetzen und herausnehmen lassen.

An einem Ende werden die Spulen vom Schaltmechanismus festgehalten. Am anderen Ende kann auf der entsprechenden Seitenwange ein Kniehebelmechanismus montiert werden, der eine Spule jedes Paares berührt und daher Axialbewegungen jedes Paares verhindert.

Die Spulen sind mit einem Transportmechanismus (F i g. 1 und 2) versehen, der sich als Ganzes zusammen mit den Spulen und den Schweißschienen hin- und herbewegt, wenn die Bahn verschweißt werden soll.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist, wie schon weiter oben erwähnt, eine Einrichtung zum allmählichen automatischen Weiterschalten der Schutzfolie unter den Schweißschienen vorhanden. Die Spulen 80, 72 sind an einem Ende mit je einem Zahnrad 80^ bzw. 72^ versehen, das sich an der Außenseite der Seitenwange 30 befindet und jeweils mittels einer Kuppelstange 84 an die Spulen angeschlossen ist. Die Kuppelstangen lassen sich abnehmen, wenn die Spulen und die darauf befindliche Schutzfolie 70 ausgetauscht werden sollen.

Die Zahnräder S0_g und 72^ sind so auf einer der Seitenwangen 30 gelagert, daß sie mit Antriebszahnrädern in Eingriff treten können. Auf einem Arm 90, der zwei Stellungen einnehmen kann, ist ein Hauptritzel 88 montiert. In der in vollen Linien gezeichneten Stellung greift das Ritzel 88 in das linke Zahnrad 72_f ein, und ein ebenfalls am Arm 90 gelagertes, mit dem Ritzel 88 dauernd in Eingriff stehendes Zwischenrad 92 greift in das rechte Zahnrad 72^ ein, so daß beide inneren Spulen 72 vom Ritzel 88 angetrieben werden. Letzteres wird durch einen Schaltriemen 94, eine Riemenscheibe 96 und einen Schaltmechanismus in Drehung versetzt.

Wenn das Zahnrad 72^ die innere Spule 72 antreibt und dadurch die Schutzfolie 70 aufgewickelt wird, so entsteht an der äußeren Spule 80 durch die an der Auflagefläche der Spule auftretende Schleppwirkung ein Bremsmoment; ein solches entsteht auch am Ende der Spule.

Trotz der geringen Größe der Spulen und dem kleinen Raum, den die ganze Innenkonstruktion einnimmt, biegen sich die Spulen oder die Stützrollen praktisch nicht durch, so daß durch den von den Spulen 72 ausgeübten Zug und der Bremswirkung der Spulen 80 über die ganze Länge der Schweißschiene ein gleichmäßiger Zug aufrechterhalten wird. Die Schutzfolie wird daher unter einer nicht unbeträchtlichen Zugspannung gehalten und schmiegt sich eng um die Schweißfläche 46 bzw. 48 in deren ganzer Länge, wodurch sich in der Folie keine Runzeln oder Knicke bilden können. Der Wärmeübergang von der Schweißschiene durch die Folie in die zu verschweißende Bahn ist daher über die ganze Länge der Schweißschiene gleichmäßig. Außerdem wird die Bahn von einer vollständig ebenen Fläche berührt (auf Grund der weiter oben beschriebenen Konstruktion biegen sich die Schweißschienen nicht durch). Die Erfindung ermöglicht daher sehr gleichmäßige und gerade Schweißungen und gestattet auch, zwei solcher Schweißungen sehr nahe beieinander zu setzen, falls gewünscht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schweißvorrichtung zur Herstellung von Querschweißnähten bei einer endlosen, zumindest teilweise aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden Bahn, die einen sich quer über die gesamte Breite der Bahn erstreckenden Amboß und einen Schweißkopf mit mindestens einer Schweißschiene, die sich gleichfalls über die gesamte Breite der Bahn erstreckt, sowie eine Betätigungsvorrichtung für eine periodische Relativbewegung von Kopf und Amboß gegeneinander und eine Einrichtung zur Zufuhr einer Schutzfolie zur Schweißfläche der Schweißschiene aufweist, wobei die Schutzfolie von einer auf einer Seite der SchweiBschiene angeordneten, sich fiber die gesamte Länge der Schweißschiene und parallel zu dieser erstreckenden Vorratsspule zu einer auf der gegenüberliegenden Seite der Schweißschiene angeordneten Aufwickelspule führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule (80 und 72) eine Stützvorrichtung mit zumindest einer unterhalb der Spule angeordneten Stützfläche (82,76) aufweist, welche Stützfläche die Spule (80 bzw. 72) zumindest an einer Vielzahl von in Längsrichtung der Spule in Abständen zueinander liegenden Stellen an ihrer Unterseite abstützt.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung für die Spulen (80 bzw. 72) eine seitliche Stützfläche (38,74') aufweist, die mit der unterhalb der Spulen angeordneten Stützfläche (82. 76) eine Gabel bildet, wobei die Schutzfolie (70) an der der seitlichen Stützfläche (38,74') gegenüberliegenden Seite der Spule abzieh- bzw. aufwickelbar ist und dabei die Spule in die Gabel drückt

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stützfläche der Spulen aus einer Mehrzahl von an ihren Enden drehbar gelagerten Rollen (82,76) gebildet ist, deren Länge kürzer als die Spule ist, und die parallel zu dieser angeordnet sind, und daß die seitliche Stützfläche (38, 74') von einem vertikalen Wandteil gebildet ist.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung zweier Schweißschienen jede Schweißschiene (42, 44) mit einer Einrichtung zur Zufuhr einer Schutzfolie zur Schweißfläche (46, 48) versehen ist, wobei die beiden Schweißschienen (42, 44) gegen den Amboß (26) hin verlaufend angeordnet sind und zwischen den Schweißschienen eine vertikale Stützwand (74) angeordnet ist, die beidseitig je eine seitliche Stützfläche für die Vorrats- oder Aufwickelspule (80 oder 72) bildet.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Rollen kleiner als jener der Spule ist und die Rollen unter der Spule liegen, wobei die Achse (76') der Rollen zumindest geringfügig von einer durch die Achse (72') der Spule gezogenen Vertikalen nach außen versetzt ist und die Rolle (72 bzw. 82) frei liegt und von der Schutzfolie (70) berührt wird, wenn diese sich direkt von der Spule weg bewegt und wobei der Berührungspunkt der Folie auf der Rolle zumindest etwas näher bei der vom Mittel der Spule abwärts gezogenen Vertikalen als jener Punkt liegt, an welchem die Folie die Spule verläßt Aus der FR-PS 13 56 992 ist eine Schweißvorrichtung zum Bearbeiten einer endlosen, zumindest teilweise aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden Bahn bekannt, die aus einem sich quer über die gesamte Breite der Bahn erstreckenden Amboß, einem Schweißkopf mit zumindest einer Schweißschiene, die sich ebenfalls über die gesamte Breite der Bahn erstreckt, einer Betätigungsvorrichtung, die den Amboß und den Schweißkopf periodisch zusammenbringt, um in der

ίο Bahn eine Schweißung zu bewerkstelligen, die einer Einrichtung zur Zufuhr einer Schutzfolie zur Schweißfläche der Schweißschienen besteht, welche Schutzfolie die Schweißfläche der Schweißschiene überdeckt und eine direkte Berührung der Materialbahn durch die Schweißschiene verhindert, wobei die Einrichtung zur Zufuhr der Schutzfolie eine auf einer Seite der Schweißschiene angeordnete, sich über die gesamte Länge der Schweißschiene und parallel zu dieser erstreckende längliche Vorratsspule und eine auf dei gegenüberliegenden Seite der Schweißschiene angeordnete Aufwickelspule aufweist.

Bei der bekannten Schweißvorrichtung sind die Spulen, welche die Schutzfolie tragen, lediglich an den Enden gelagert Es besteht daher bei großen Arbeitsbreiten die Gefahr eines Durchhanges, der zu einem Knittern der Schutzfolie führen kann. Bisher hat man diesen Nachteil durch entsprechende Durchmesserwahl der Spulen zu beseitigen versucht. Dies macht den Schweißkopf schwer und vor allem voluminös.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den erwähnten Durchhang an den Folienspulen unter Einsatz solcher Mittel zu vermeiden, die keine Volumenvergrößerung am Schweißkopf bedingen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schweißvorrichtung der obengenannten, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umrissenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Lösung verwendet eine Stützvorrichtung unterhalb jeder Spule, die in dem dort ohnehin vorhandenen Raum untergebrach' werden kann. Diese Stützvorrichtungen sind zweckmäßigerweise drehbar gelagerte Rollen. Unter Hinzunahme einer weiteren, senkrechten Stützfläche läßt sich mit der unteren Stützvorrichtung eine Gabel ausbilden, in welcher die Folienspule frei liegt, ohne daß ihre Achsenden gelagert werden müssen. Es läßt sich auf diese Weise bei der Abwickelspule eine gewisse selbsttätige Bremswirkung an der senkrechten Stützfläehe erreichen und durch Antrieb der die Aufwickelspule unterstützenden Rollen der Wickelvorgang bewirken, wobei bei letzteren sich aufgrund der Gabel bei Stillstand des Antriebes wiederum von selbst auch hier eine gewisse Bremswirkung an der senkrechten

Stützfläche ergibt, vorausgesetzt daß Zu- bzw. Ablauf der Folie auf die Spulen jeweils auf der der senkrechten Stützfläche abgewandten Seite der Spule erfolgt.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schweißvorrichtung, F i g. 2 eine Vorderansicht derselben, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, und ■ Fig.4 ein Diagramm der an einer Vorrats- oder Aufwickelspule für die Schutzfolie wirkenden Kräfte.

Ein Schweißkopf 20 erstreckt sich über die gesamte Breite einer Bahn 22, beispielsweise einer laufenden Länge aus zwei Schichten bestehenden Kunststoffilms. Eine nicht eingezeichnete Vorrichtung bringt die Bahn