DE19648336A1 - Vorrichtung zum Verschweißen elastischer Platten, insbesondere Kunststoffplatten - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweißen elastischer Platten, insbesondere Kunststoffplatten

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DE19648336A1
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SPRANGER KUNSTSTOFFE
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HEITEC INDUSTRIEPLANUNG AUERBA
SPRANGER KUNSTSTOFFE
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Description

Relativ große Behälter werden aus Platten zusammengefügt, die miteinander zum Beispiel durch Schweißen verbunden werden. Diese Platten werden so groß wie möglich gewählt, damit so wenig wie möglich Arbeitsaufwand für das Verbinden der Platten untereinander erforderlich ist.
Im Verhältnis zu ihrer Länge und Breite weisen die Platten jedoch eine relativ geringe Dicke auf, so daß sie, falls sie nicht liegend verbunden werden, sich biegen und wölben. Die damit verbundenen Probleme treten besonders dann auf, wenn größere Behälter an ihrem Aufstellungsort zusammen gefügt werden müssen, weil es z. B. die örtlichen Gegebenheiten (Türöffnung) nicht erlauben, den fertigen Behälter in den Raum einzubringen. Hinzu kommt, daß bei der Behälterfertigung vor Ort, z. B. in Kellerräumen, die in Werkstätten vorhandenen technischen Hilfsmittel zum Manipulieren der zu verbindenden Platten fehlen bzw. nicht angewendet werden können.
Die Folge ist, daß allein zum Ausrichten und Fixieren der Platten zueinander in der Regel zwei Arbeitskräfte benötigt werden und eine dritte Person zum Herstellen beispielsweise einer Heftnaht erforderlich ist. Das nachfolgende Verschweißen von Kunststoffplatten erfolgt mit einem relativ schweren Extruderschweißgerät. Um eine gute Qualität der Schweißnaht zu erzielen, muß dieses Gerät von seinem Bediener mit möglichst gleichmäßiger Geschwindigkeit über die gesamte Länge der zu verschweißenden Platten bewegt werden.
Bei der Behälterherstellung sind dabei relativ viele senkrechte Schweißnähte auszuführen. Die Last des Schweißgerätes und die ergonomisch ungünstige Haltung des Bedieners bei der Herstellung solcher Nähte führen dazu, daß der Bediener die Naht nur langsam (geringe Schweißgeschwindig­ keit) und nicht durchgängig herstellt, sondern in Abschnitten, da er zwischenzeitlich das Gerät absetzen muß, um sich zu erholen.
Die Folge ist eine relativ geringe Produktivität und die Qualität der Schweißnaht leidet unter dieser Verfahrensweise. Dieser Umstand und die Notwendigkeit neben dem Schweißer noch mindestens zwei Arbeitskräfte zum Ausrichten und zeitweiligen Fixieren der zu verschweißenden Platten bereitzustellen, verursacht relativ hohe Kosten.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Verschweißen relativ großer, insbesondere aus elastischem Werkstoff bestehender Platten zu schaffen, die ein weitgehend mechanisiertes Verschweißen der Platten ermöglicht. Sie soll so gestaltet sein, daß mit ihrer Hilfe auch eine weitgehend mechanisierte Nahtvorbereitung an den Platten möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die mit den Patentansprüchen beschriebene Vorrichtung erfüllt.
An einem Ausführungsbeispiel für das Verschweißen von Kunststoffplatten wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Die Zeichnungen zeigen mit:
Fig. 1 eine komplette Schweißvorrichtung im Ruhezustand.
Fig. 2 die Schweißvorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht.
Fig. 3 ein Untergestell in Seitenansicht.
Fig. 4 ein Untergestell in Draufsicht.
Fig. 5 ein Untergestell in einer anderen Seitenansicht.
Fig. 6 eine Draufsicht auf mehrere Untergestelle nach Fig. 3-5 mit darauf fixierten bereits zu einem Behälter verschweißten Platten.
Fig. 7 einen Fixierrahmen,
Fig. 8 eine Seitenansicht des Fixierrahmens.
Fig. 9 einen Schweiß,
Fig. 10 eine Seitenansicht des Schweißrahmens.
Die mit Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Schweißrahmen 1 der während des Arbeitsprozesses mit einem Fixierrahmen 2 verbunden ist. Die lösbare Verbindung zwischen Schweißrahmen 1 und Fixierrahmen 2 erfolgt mittels der am Fixierrahmen 2 vorhandenen Kipp­ hebel 3 (Fig. 8).
Der Schweißrahmen 1 wird anhand der Fig. 9 und 10 näher erläutert. Er besteht vorteilhaft aus Leichtbauprofilen, die als Längsstreben 4.1 und Querstreben 4.2 den Rahmen 4 an sich bilden. Derselbe trägt eine Linearführung 5, welche entlang der Querstreben 4.2 verschiebbar ist und mit einer Aufnahmevorrichtung 6 für ein Arbeitsgerät, wie z. B. das Schweißgerät 7 oder ein Fräsgerät zur Nahtvorbereitung, versehen ist.
An einem Ende der Linearführung 5 ist ein Motor 8 angeordnet, welcher über geeignete Mittel, beispielsweise eine Gewindespindel 9, mit der Aufnahmevorrichtung 6 verbunden ist, die in diesem Fall eine Spindelmutter trägt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Spindelmutter zu teilen, damit sie geöffnet und so außer Eingriff mit der Gewindespindel 9 gebracht werden kann. In einem solchen Zustand läßt sich die Aufnahmevorrichtung 6 mit dem Arbeitsgerät, z. B. Schweißgerät 7, leicht auf der Linearführung 5 verschieben. Der Antrieb der Aufnahmevorrichtung 6 kann jedoch auch durch das System Motor-Zaunriemen, Motor-Rollenkette oder dergleichen erfolgen.
Die Aufnahmevorrichtung 6 weist desweiteren eine Querführung 10 aufs in welcher ein das Schweißgerät 7 tragender Schieber geführt ist. Außerdem trägt die Aufnahmevorrichtung 6 die Zustelleinheit 11, welche eine oder mehrere Federn 12 aufweist, die zwischen Aufnahmevorrich­ tung 6 und Schweißgerät 7 wirken.
Zum leichteren Transport des Schweißrahmens 1 ist an seinem Rahmen 4 ein klappbarer Fuß 13 angeordnet, der mit Rollkörpern 14, vorteilhaft Lenkrollen, versehen ist. Ein am Rahmen 4 angeordnetes Handbediengerät 15 stellt die Verbindung zum Versorgungsmodul 16 (Fig. 1) her.
Der in Fig. 7 und 8 dargestellte Fixierrahmen 2 besteht ebenfalls aus Leichtbauprofilen, die seinen Rahmen 17 bilden. An seinen Längsstreben 17.1 sind Saugvorrichtungen 18, beispielsweise Va­ kuumflachsauger, verstellbar angeordnet. Diese bilden je Längsstrebe 17.1 eine Gruppe, welche jeweils gesondert mit Vakuum beaufschlagt werden kann. Dies wird mittels der Wegeventile 19, 20 gesteuert. Der Anschlußstutzen 21 dient der Verbindung zum Versorgungsmodul 16. An den Querstreben 17.2 sind Kipphebel 3 angeordnet, welche dem lösbaren Verbinden von Fixierrahmen und Schweißrahmen 1 während des Arbeitsprozesses dienen. Desweiteren ist an jeder Längsstrebe 17.1 ein Haken 22, der eine Lauftolle 23 aufweist, längsverschiebbar vorgesehen. Außerdem ist jede Längsstrebe 17.1 an ihrem unteren Ende mit einem Fuß versehen.
Das mit den Fig. 3; 4 und 5 dargestellte Untergestell 30 besteht aus einer Längsstrebe 25 und einer Querstrebe 26. Beide tragen mittels Mutterkörpern 27.1; 27.2; 27.3 Gewindespindeln 28.1; 28.2; 28.3. Auf der Längsstrebe 25 sind Fixiereinrichtungen 29.1; 29.2 verschiebbar angeordnet. Mittels der Gewindespindeln 28.1-28.3 ist das Untergestell 30 in der Höhe verstellbar. Die Gewindespindel 28.3 ist auf der Längsstrebe 25 verschiebbar angeordnet.
Zeichnerisch nicht dargestellt ist die besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zum Verschweißen gekrümmter Platten bzw. zum Schweißen von Ecknähten. Dazu sind die Querstreben 17.2 den Fixierrahmen 2 geteilt und die Teilstücke sind mittels Gelenken verbunden.
Die Gelenke sind durch Klemmeinrichtungen in der gewünschten Winkelstellung der Teilstücke der Querstreben 17.2 arretierbar.
Die Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschweißen elastischer Platten 31 wird nachfolgend anhand der Herstellung eines Behälters aus Kunstsoffplatten erläutert. Als Platten­ werkstoff kommt beispielsweise Polypropylen, Polyäthylen oder Polyvinylchlorid in Frage.
Die behälterhohen Platten 31 (Fig. 6) werden, zwei nebeneinander, auf Untergestellen 30 aufgestellt und mittels der Fixiereinrichtungen 29.1 und 29.2 zueinander in Flucht gebracht. Gleichzeitig wird der notwendige Plattenabstand an den beiden zu verschweißenden Plattenrändern hergestellt. Nun wird der Fixierrahmen 2 mit seinen Haken 22 und Laufrolle 23 auf den oberen Rand beider Platten 31 so gehängt, daß der Schweißspalt zwischen den Platten 31 etwa mittig zwischen den Längsstreben 17.1 liegt. Durch Beaufschlagen der Saugvorrichtungen 18 mit Vakuum saugt sich der Fixierrahmen 2 an die zu verschweißenden Platten 31 und zieht diese an seine stabilen und geraden Streben 17.1. Die durch die Elastizität der Platten 31 vorhandene Wölbung derselben ist somit beseitigt.
Der Fixierrahmen 2 haftet fest an den Platten 31 und hält diese plan. Nun kann der Schweißrahmen 1 mit dem Fixierrahmen 2 verbunden werden. Dazu wird der Schweißrahmen 1 auf seinem mit Rollkörpern 14 versehenen Fuß 13 herangefahren. Der Schweißrahmen 1 ist auf dem Fuß 13 in einem Winkel kleiner 90 Grad angeordnet, so daß sein Masseschwerpunkt innerhalb des Fußes 13 liegt. Seine Vereinigung mit dem Fixierrahmen 2 erfolgt, indem seine Querstreben 4.2 durch die am Fixierrahmen 2 vorhandenen Kipphebel 3 geklemmt werden. So sind beide Rahmen fest miteinander verbunden.
Um dem Bediener ungestörte Bewegungsfreiheit am Schweißrahmen 1 zu gewährleisten, kann der Fuß 13 nun in die Senkrechte geklappt werden. Durch Verschieben der Linearführung 5 auf den Querstreben 4.2 kann nun das Arbeitsgerät, beispielsweise das Schweißgerät 7, auf den Schweiß­ spalt zwischen den Platten 31 ausgerichtet werden.
Vorteilhaft wird als erstes Arbeitsgerät jedoch z. B. ein Fräsapparat zur Nahtvorbereitung in der Aufnahmevorrichtung 6 gespannt. Damit kann zunächst die Nahtform vorbereitet werden. Das Arbeitsgerät wird dazu mittels der Antriebsvorrichtung, hier beispielsweise Motor 8, Gewinde­ spindel 9 und Mutter in der Aufnahmevorrichtung 6, entlang der zu verschweißenden Plattenkanten bewegt. Danach wird das Schweißgerät 7, üblicherweise ein Extruder, in der Aufnahmevorrichtung 6 montiert. Diese ist mit einer federbelasteten Zustelleinheit kombiniert. Die stellbare Feder 12 hat die Aufgabe, die durch das austretende Schweißgut auf das Schweißgerät wirkende Kraft zu kompen­ sieren.
Zum genauen Ausrichten des Schweißgerätes 7 auf den Schweißspalt ist in der Aufnahmevorrich­ tung 6 noch eine Querführung 10 vorgesehen. Der Schweißvorgang kann nun von unten nach oben oder umgekehrt erfolgen. Die notwendige Bodenfreiheit am unteren Ende der Platten 31 wurde mittels der Gewindespindeln 28.1-28.3, die das Untergestell 30 heben oder senken, eingestellt.
Der Vorschub des Arbeitsgerätes ist stellbar, beispielsweise indem ein Drehstromgetriebemotor über einen Frequenzsteller beaufschlagt wird. In geeigneten Fällen ist es jedoch auch möglich, die Verbindung der Aufnahmevorrichtung 6 zur Gewindespindel 9 aufzuheben, indem die geteilte Spindelmutter geöffnet und damit außer Eingriff gebracht wird. Nun könnte sich die Aufnahme­ vorrichtung 6 mit dem Arbeitsgerät durch dessen Eigengewicht von oben nach unten bewegen. Dies ist vorteilhaft, wenn als Arbeitsgerät z. B. ein Fräsapparat zur Nahtvorbereitung eingesetzt wird.
Desweiteren hat das schnelle Trennen der Aufnahmevorrichtung 6 von ihrem Antrieb durch eine Schnellkupplung, hier beispielsweise die geteilte Spindelmutter, den Vorteil, daß nach dem Trennen das Arbeitsgerät leicht und schnell entlang der Linearführung 5 verschoben werden kann.
Wie bereits weiter oben dargelegt, können mit einem besonders gestalteten Fixierrahmen 2 auch gekrümmte Platten miteinander verschweißt oder Ecknähte hergestellt werden. Zum Schweißen von Ecknähten würde es genügen, die Querstreben 17.2 des Fixierrahmens 2 nur einmal, d. h. in zwei Teilstücke zu teilen und diese mit einem Gelenk zu verbinden. Zum Schweißen der Ecknaht werden die beiden Teilstücke in den Winkel gebracht, den die zu verschweißenden Platten bilden sollen, z. B. 90 Grad, und in dieser Stellung arretiert. Der Fixierrahmen 2 ist dann für diesen Zweck einsatzbe­ reit.
Sollen gekrümmte Platten miteinander verschweißt werden, dann ist es vorteilhaft, die Querstreben 517.2 mehrfach zu teilen und die Teilstücke mit Gelenken zu verbinden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung sind im wesentlichen folgende:
  • - Verschweißen relativ großer Platten mit weniger Arbeitskräften direkt vor Ort (Aufstellort des herzustellenden Behälters) oder in der Werkstatt möglich.
  • - Das Gerät kann an stehenden aber auch an liegenden Platten arbeiten.
  • - Es ist eine höhere Schweißgeschwindigkeit möglich (Zeiteinsparung).
  • - Die Qualität der Schweißnaht ist erhöht, da die Naht durchgängig geschweißt wird (keine Nahtunterbrechung durch Absetzen). Dadurch ist eine höhere Sicherheit der Naht erreicht, was in bestimmten Fällen eine Verringerung der Wanddicke der Platten erlaubt, da mit veränderten Sicherheitstaktoren gerechnet werden kann (Materialeinsparung).
  • - Das Gerät ist zerlegbar und daher relativ leicht zu handhaben und zu transportieren.
  • - Die Belastung der Arbeitskräfte wird wesentlich verringert.
  • - Die Anzahl der notwendigen Arbeitskräfte für z. B. die Behälterfertigung vor Ort wird verringert. Dadurch und durch die höhere Schweißgeschwindigkeit wird eine höhere Produktivität erreicht.
  • - Das Gerät kann in verschiedenen Baugrößen, bezogen auf die zu schweißenden Behältergrößen, realisiert werden. Es ist aber auch möglich, Geräte zu schaffen, deren Außenabmessungen in bestimmten Grenzen variabel, d. h. einstellbar, sind.
  • - Das Gerät kann nicht nur ebene Platten miteinander verschweißen sondern auch gekrümmte, so daß auch runde oder ovale Behälter gefertigt werden können.
  • - Außerdem ist das Gerät auch an Behälterecken, die nicht nur rechtwinklig sein müssen, einsetzbar.
Bezugszeichenliste
1
Schweißrahmen
2
Fixierrahmen
3
Kipphebel
4
Rahmen
4.1
Längsstreben
4.2
Querstreben
5
Linearführung
6
Aufnahmevorrichtung
7
Schweißgerät
8
Motor
9
Gewindespindel
10
Querführung
11
Zustelleinheit
12
Feder
13
Fuß
14
Rollkörper
15
Handbediengerät
16
Versorgungsmodul
17
Rahmen
17.1
Längsstreben
17.2
Querstreben
18
Saugvorrichtung
19
Wegeventil
20
Wegeventil
21
Anschlußstutzen
22
Haken
23
Laufrolle
24
Fuß
25
Längsstrebe
26
Querstrebe
27.1
Mutterkörper
27.2
Mutterkörper
27.3
Mutterkörper
28.1
Gewindespindel
28.2
Gewindespindel
28.3
Gewindespindel
29.1
Fixiervorrichtung
29.2
Fixiervorrichtung
30
Untergestell
31
Platte

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Verschweißen elastischer Platten, insbesondere Kunststoffplatten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gestell besteht, welches Anlagefläche für die zu verschweißenden Platten (31), Saugeinrichtungen (18) und mindestens eine parallel zum Schweißspalt verstellbare Aufnahme­ vorrichtung (6) für ein Gerät zur Nahtvorbereitung und/oder ein Schweißgerät (7) und deren Antriebsvorrichtung (8, 9) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell aus einem Fixierrahmen (2), der Anlageflächen für die Platten (31) und die Saugeinrichtungen (18) trägt und einem Schweißrahmen (1), der die Aufnahmevorrichtung (6) sowie die zugehörige Antriebsvorrichtung (8, 9) aufnimmt, besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell oder der Fixierrahmen (2) parallel und/oder orthogonal zum Verlauf der Schweißnaht in seiner Ausdehnung verstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierrahmen (2) und der Schweißrahmen (1) lösbar miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtungen (18) verstellbar angeordnet und einzeln oder gruppenweise mit Vakuum beaufschlagbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtungen (18) kippbar angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell oder der Schweißrahmen (1) mit zeitweilig in Arbeitsstellung bringbaren Rollkör­ pern (14) versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aufnahmevorrichtung (6) und ihrer zugehörigen Antriebsvorrichtung (8, 9) eine Schnellkupplung angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (6) das Gerät für die Nahtvorbereitung und/oder das Schweißgerät (7) in einer orthogonal zur Schweißnaht verstellbaren Spannvorrichtung mit einer Querführung (10) aufnimmt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aufnahmevorrichtung (6) und dem Schweißgerät (7) eine oder mehrere stellba­ re Federn (12) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierrahmen (2) geteilte Querstreben (17.2) aufweist, deren benachbarte Teilstücke mittels Gelenken miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke arretierbar sind.
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