DE202006003323U1 - Vorrichtung zum Verschweißen von zwei Kunststoffteilen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Infrarotschweißen von
Kunststoffteilen mit
• einer ersten und einer zweiten Aufnahme (10, 12), die jeweils Haltemittel (14) für ein Kunststoffteil besitzen, wobei mindestens eine Aufnahme (10, 12) relativ zu der anderen Aufnahme (12, 10) in eine Erhitzungsposition und in eine Schweißposition verfahrbar (20) ist, in der die Kunststoffteile in den zu verbindenden Bereichen in Kontakt stehen, und
• einem Infrarotwerkzeug (24), das eine Infrarotstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung in der Erhitzungsposition auf die zu verbindenden Bereiche (38, 42) der Kunststoffteile in den Aufnahmen (10, 12) gerichtet ist.
• einer ersten und einer zweiten Aufnahme (10, 12), die jeweils Haltemittel (14) für ein Kunststoffteil besitzen, wobei mindestens eine Aufnahme (10, 12) relativ zu der anderen Aufnahme (12, 10) in eine Erhitzungsposition und in eine Schweißposition verfahrbar (20) ist, in der die Kunststoffteile in den zu verbindenden Bereichen in Kontakt stehen, und
• einem Infrarotwerkzeug (24), das eine Infrarotstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung in der Erhitzungsposition auf die zu verbindenden Bereiche (38, 42) der Kunststoffteile in den Aufnahmen (10, 12) gerichtet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von zwei Kunststoffteilen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schweißvorrichtung für Kunststoffteile im Innenausbau von Fahrzeugen wie beispielsweise Armaturenbrett und Mittelkonsole für einen PKW.
- Bisher wurde für Kunststoffteile mit einer Abmessung von mehr als 1.000 mm Größe regelmäßig ein Ultraschallschweißen eingesetzt. Bei dem Ultraschallschweißen wird die Energie an den Schweißstellen über Sonotroden in das Kunststoffmaterial eingebracht, die eingebrachte Energie läßt das zu verschweißende Kunststoffmaterial aufschmelzen und schafft so die Verbindungsmöglichkeit. Ebenfalls ist bekannt, gerade in der Kraftfahrzeugtechnik eine Vibrationsschweißvorrichtung für große Kunststoffteile einzusetzen.
- Beide Schweißverfahren legen dem Konstrukteur und Formgeber für gewisse Beschränkungen bei der Gestaltung und Auslegung der Kunststoffteile auf. Für das Vibrationsschweißen ist beispielsweise darauf zu achten, dass die Krümmung der miteinander zu verschweißenden Teile nicht die Aufnahme der Vibrationsenergie verhindert. Ferner ist das Vibrationsschweißen mit einer Fusselbildung behaftet, die eine aufwendige Nachbearbeitung der Teile nach dem Verschweißvorgang erfordert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für ein Schweißverfahren für größere Kunststoffteile bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln ein hochgenaues Verschweißen von komplex geformten, dreidimensionalen Kunststoffteilen gestattet.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Infrarotschweißen von Kunststoffteilen gelöst. Die Vorrichtung besteht aus einer ersten und aus einer zweiten Aufnahme, die jeweils ein Haltemittel für ein Kunststoffteil besitzt. Hierbei ist die Vorrichtung derart ausgelegt, dass mindestens eine Aufnahme relativ zu der anderen Aufnahme in eine Erhitzungsposition und in eine Verschweißposition verfahrbar ist. Bevorzugt sind beide Aufnahmen relativ zueinander verfahrbar. In der Schweißposition der Aufnahmen sind die Kunststoffteile in den zu verbindenden Bereichen miteinander in Kontakt. Die Vorrichtung besitzt ferner ein Infrarotwerkzeug, das eine Infrarotstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung in der Erhitzungsposition auf die zu verbindenden Bereiche der Kunststoffteile gerichtet ist. In der Erhitzungsposition ist eine Infrarotstrahlungsquelle derart relativ zu den Kunststoffteilen ausgerichtet, dass die miteinander zu verbindenden Bereiche der Kunststoffteile aufgeheizt werden. Bevor zugt ist in der Erhitzungsposition das Infrarotwerkzeug zwischen den Aufnahmen angeordnet.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Infrarotwerkzeug relativ zu den Aufnahmen verfahrbar, wobei das Infrarotwerkzeug bevorzugt einen oder mehrere Infrarotstrahler aufweist, die auf zwei gegenüberliegende Seiten abstrahlen und durch Masken derart abgedeckt sind, dass die Strahlung in der Erhitzungsposition des Infrarotwerkzeugs auf die zu verbindenden Bereiche trifft.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Haltemittel mit Saugelementen ausgestattet. Die Saugelemente halten durch Unterdruck die Kunststoffteile in der Aufnahme. Bevorzugt ist die Aufnahme in ihrer Fläche für die Kunststoffteile derart ausgestaltet, dass die Kunststoffteile mindestens teilweise flächig an der Aufnahme anliegen. Durch die flächige Anlage läßt sich ein gleichmäßiger Druck beim Verschweißen der Kunststoffteile auf diese aufbringen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anlage zum Verschweißen von zwei großflächigen Kunststoffteilen und -
2 die Form der in den Kunststoffteilen vorgesehenen Schweißrippen. -
1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine untere Aufnahme10 sowie eine obere Aufnahme12 für zwei miteinander zu verschweißende Kunststoffteile. Für die untere Aufnahme10 hält eines der zu verschweißenden Kunststoffteile, beispielsweise mit einer Größe von 300 × 500 mm oder 500 × 1.300 mm. Bei solchen Kunststoffteilen kann es sich beispielsweise um Teile der Verkleidung in dem Fahrgastinnenraum handeln. Insbesondere ist es in der Kraftfahrzeugtechnik üblich, die gesamte vordere Innenraumverkleidung einschließlich Armaturenbrett und Mittelkonsole aus einem Stück zu fertigen. Damit der Fahrgastinnenraum eine entsprechende Oberfläche besitzt, wird das „Armaturenbrett" mit einem zweiten Kunststoffteil verschweißt. Das zweite Kunststoffteil, das im Wesentlichen eine Abdeckung für das „Armaturenbrett" bildet, wird in einer zweiten Aufnahme12 gehalten. Die Kunststoffteile werden jeweils über Sauger14 in den Aufnahmen gehalten, sodass die Kunststoffteile in entsprechend geformten Vertiefungen16 in den Aufnahmen gehalten sind. Die Kunststoffteile liegen an der Vertiefung16 an und werden auf diese Weise exakt ausgerichtet. Ein besonderer Vorteil der dargestellten Aufnahme10 und12 ist, dass sich diese einfach aus der Richtung18 in die Aufnahmen10 und12 einlegen lassen. Die Aufnahmen10 und12 sind beide jeweils unabhängig voneinander in Richtung der Doppelpfeile20 verfahrbar. Hierbei ist es zusätzlich möglich, die obere Aufnahme12 in Richtung22 zu verschwenken, um das obere Kunststoffteil leichter aufnehmen zu können. - In
1 ist ebenfalls schematisch ein Infrarotwerkzeug24 dargestellt. Das Infrarotwerkzeug ist über Arme26 entlang dem Doppelpfeil28 verfahrbar. Das Infrarotwerkzeug besitzt in seinem Innenraum eine Reihe von Infrarotstrahlern (nicht dargestellt). Die Strahler sind abgedeckt durch eine Schablone30 , die Durchbrechungen32 besitzt. Durch die Durchbrechungen32 tritt die Infrarotstrahlung aus und kann so gezielt auf die zu verschweißenden Bereiche gerichtet werden. Außerhalb dieser Bereiche wird das Kunststoffmaterial durch die Schablone30 weitgehend von der Infrarotstrahlung abgeschirmt, sodass in diesen Bereichen weder ein Aufheizen, noch ein Verziehen der Kunststoffteile auftreten kann. Die Schablone30 mit den Durchbrechungen32 ist speziell an die Lage der zu verschweißenden Bereiche angepaßt. - Bevorzugt eingesetzt werden Infrarotstrahler im kurzwelligen Infrarotbereich, die eine vergleichsweise kurze Aufheizperiode besitzen. Das Infrarotwerkzeug, ist im Bereich der Infrarotstrahler so ausgelegt, dass für einen Austausch der Strahler diese leicht zugänglich sind.
- Während des Ablaufs der Vorrichtung werden zunächst Aufnahme
10 und12 auseinandergefahren, und aus der Richtung18 mit den zu verbindenden Kunststoffteilen beladen. Die Aufnahme12 kann zu einem leichteren Beladen verschwenkbar ausgebildet sein. Über die Unterdrucksaugelemente14 werden die Kunststoffteile in einer vorbestimmten Position gehalten. Relativ zu den Aufnahmen10 und12 wird das Infrarotwerkzeug24 eingefahren und bestrahlt die zu verschweißenden Bereiche. Nach einer Aufheizzeit von einigen Sekunden bis wenigen Minuten wird das Infrarotwerkzeug24 wieder zurückgefahren und die Aufnahmen10 und12 aufeinandergedrückt, sodass die Kunststoffteile sich miteinander verbinden können. - Für das Infrarotschweißen mit großflächigen Teilen hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, vorstehende Schweißrippen
34 und36 an den Kunststoffteilen vorzusehen. Ein zu verschweißender Bereich38 besitzt trapezförmige Schweißrippen, die entlang jeder Seite ungefähr mittig im Bereich40 unterbrochen sind. In dem hierzu korrespondierenden Bereich42 sind die Schweißrippen36 mit entsprechenden Trapezen ausgebildet, die allerdings nicht unterbrochen sind, sondern durchlaufen.
Claims (6)
- Vorrichtung zum Infrarotschweißen von Kunststoffteilen mit • einer ersten und einer zweiten Aufnahme (
10 ,12 ), die jeweils Haltemittel (14 ) für ein Kunststoffteil besitzen, wobei mindestens eine Aufnahme (10 ,12 ) relativ zu der anderen Aufnahme (12 ,10 ) in eine Erhitzungsposition und in eine Schweißposition verfahrbar (20 ) ist, in der die Kunststoffteile in den zu verbindenden Bereichen in Kontakt stehen, und • einem Infrarotwerkzeug (24 ), das eine Infrarotstrahlungsquelle aufweist, deren Strahlung in der Erhitzungsposition auf die zu verbindenden Bereiche (38 ,42 ) der Kunststoffteile in den Aufnahmen (10 ,12 ) gerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Erhitzungsposition das Infrarotwerkzeug zwischen den Aufnahmen (
10 ,12 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotwerkzeug relativ zu den Aufnahmen (
10 ,12 ) verfahrbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotwerkzeug einen oder mehrere Infrarotstrahler aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten durch Masken (
30 ) derart abgedeckt sind, dass die Strahlung in der Erhitzungsposition des Infrarotwerkzeugs auf die zu verbindenden Bereiche (38 ,42 ) tritt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Haltemittel (
14 ) in den Aufnahmen Saugelemente vorgesehen sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil mindestens teilweise flächig an der Aufnahme anliegt.
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060907 |
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R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20070502 |