DE2510258B2 - Verfahren und vorrichtung zum verschweissen eines behaelters aus kunststoff mit einem deckel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verschweissen eines behaelters aus kunststoff mit einem deckel

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen eines Behälters aus Kunststoff, insbesondere eines Batteriekastens, mit einem mindestens eine öffnung enthaltenden Deckel aus Kunststoff, bei dem die Stoßflächen auf Schweißtemperatur erhitzt und dann aufeinandergedriickt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Verschweißen von Behältern, insbesondere von Kunststoff-Batteriekästen, mit öffnungen enthaltenden Deckeln, die zur Durchfüh
rung des obengenannten Verfahrens geeignet ist.
Aus der US-PS 33 83 260 ist eine Vorrichtung zum Verschweißen zweier Halbschalen bekanntgeworden, bei der die aufeinandergepreßten Halbschalen vor dem Verschweißen unter Innendruck gesetzt werden, um eine von ihrer Formung herrührende konkave Einziehung der Behälterwände auszugleichen. Die beiden Halbschalen werden dann, immer noch vor dem Verschweißen, an ihren vorstehenden Flanschen durch einen Rahmen festgespannt, um die beiden Haibschaien in der nunmehr richtigen Form zu fixieren. Danach, also vor der Erhitzung zum Zweck der Schweißung, wird der Druck abgelassen und erst nach dem Druckabbau wird die Schweißung vorgenommen. Bei dieser Vorrichtung ist keine Einrichtung zur Prüfung der Dichtigkeit der Schweißnaht vorgesehen.
Batteriekästen rür Bleiakkumulatoren werden üblicherweise nach dem Aufschweißen des Deckels und Abkühlen der Schweißnaht aus der Schweißmaschine heraustransportiert und kommen dann unter anderem in eine Prüfmaschine, wo durch Abdrücken geprüft wird, ob die Schweißung überall dicht war. Dabei sind also zwei verschiedene Maschinen, nämlich die Schweißmaschine und die Prüfmaschine und ebenso zwei verschiedene Arbeitsgänge erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfanren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einen besonderen Arbeitsgang für die Prüfung und eine gesonderte Prüfmaschine unnötig machen.
Das diese Aufgabe lösende Verfahren nach der Erfindung sieht vor, daß nach dem Verschweißen in den noch in der Andrückvorrichtung befindlichen Behälter durch die öffnung ein Druckmedium eingeleitet, ein vorbestimmter Druck erzeugt und dann durch das Verhalten des Drucks die Dichtigkeit der Schweißnaht geprüft wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß im Bereich der Andrückvorrichtung eine an wenigstens eine öffnung anschließbare Druckanschlußeinrichtung angeordnet ist, die mit einer Dichtigkeitsprüfeinrichtung verbunden ist.
In weiterer Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung kann die Dichtigkeitsprüfung vorgenommen werden, während die Andrückvorrichtung den Deckel gegen den Behälter drückt. Dadurch wird also nicht nur maschinell eine wesentliche Vereinfachung geschaffen, indem zur Durchführung des Verfahrens keine gesonderte Prüfmaschine erforderlich ist, sondern auch die Taktzeit für das Verschweißen wird nicht wesentlich verlängert, da die Abkühlzeit für die Schweißnaht, die ohnehin abgewartet werden muß, zumindest zum Teil zur Durchführung des Prüfvorgangs herangezogen werden kann. Dabei entsteht noch der erwünschte Nebeneffekt, daß durch die Füllung mit dem Druckmittel, vorzugsweise Preßluft, eine Innenkühlung erreicht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Druckanschlußeinrichtung mit öffnungen des Deckels zu deren Verschluß zusammenwirkende Abdichtelemente aufweisen. Diese Abdichtelemente sind vorgesehen, da bei Batteriekästen jede Zelle zwei Deckelöffnungen besitzen kann, nämlich eine Füllöffnung für die Batteriesäure und eine Anschlußöffnung, durch die der Anschlußbclzen hindurchragt. Eine von den öffnungen wird dann verschlossen, während die andere zum Befüllen mit dem Druckmittel benutzt wird.
Die Druckanschlußeinrichtung kann vorzugsweise mehrere einzeln abgefederte Anschlußköpfe und/oder Abdichtelemente enthalten, und zwar vorzugsweise soviel, wie einzeln zu prüfende Zellen in dem Behälter vorgesehen sind. Diese werden vorzugsweise gleichzeitig angedrückt, jedoch können sie zu unterschiedlichen Zeiten mit Druckmittel beaufschlagt werden, um beispielsweise auch die Dichtigkeit der einzelnen Batteriezellen untereinander zu prüfen.
Die DrupVanschlußeinrichtung kann durch eine Betätigungsvorrichtung unabhängig von der Andrückvorrichtung an den Deckel andrückbar sein. Diese Ausführungsform ist deswegen vorteilhaft, weil dann während der Verschweißung der Deckel nicht durch den Anlagedruck der Anschlußköpfe oder Abdichtelemente ,s zusätzlich belastet wird, was zu Verspannungen führen körnte. Die Druckanschlußeinrichtung kann dann nämlich erst nach der Vornahme der Verschweißung, d.h. am Beginn der Abkühlphase an den Deckel angedrückt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Druckanschlußeinrichtung zusammen mit der Andrückvorrichtung an den Deckel anzudrücken, d.h. schon vor der Verschweißung. Dies vereinfacht den Aufbau und kann vorgesehen werden, falls beispielsweise bei sehr kleinen oder sehr kräftigen Batteriekästen 2$ eine Verspannung des Deckels nicht zu befürchten ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor. Ein Air.führungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Die Zeichnungsfigur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
Die Schweißvorrichtung 11 besitzt ein Maschinenge- 3S stell 12 mit einem Rollentisch 13, auf dem Behälter 24 in Pfeilrichtung 5 bewegbar sind. Den oberen Teil des Maschinengestells 12 bildet eine Traverse 14, die Führungsbahnen für senkrechte Führungssäulen 15 aufweist, die zu einer Andrückvorrichtung 16 gehören. Die Andrückvorrichtung 16 hat die Form eines Rahmens, der eine mittlere öffnung 17 und an seiner unteren Seite eine Andrückschulter 18 aufweist. Außerhalb der Andrückschulter 18 verläuft ein Führungsrand 19. An der Andrückvorrichtung 16 sind ,I5 außen Haltehebel 20 in Form von zweiarmigen Hebeln angelenkt, deren untere Enden mit Haltefingern 21 unter eine äußere und untere Randkante 22 des Deckels 23 greift, der auf den Behälter 24 aufgeschweißt wird. Die oberen freien Enden der Haltehebel 2f\ sind über Stangen 25 von einer an der Andrückvorrichtung angebrachten, nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung, beispielsweise einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, zwischen der in der Zeichnung dargestellten, den Deckel haltenden Lage und einer Lage schwenkbar, in der die Haltefinger 21 die Randkanten 22 des Deckels freigeben.
Der Deckel hat eine generell schüsseiförmige Gestalt, so daß die Schweißnaht 26 im Bereich der senkrechten Behälterwände zu liegen kommt. Die Schweißnaht wird nach außen durch die Randkante 22 überdeckt, die in Abstand von den senkrechten Wänden des Behälters parallel zu diesen am Deckel angeformt ist und etwas tiefer hinunterreicht als der Seitenwandteil 27 des Deckels 23. Der Behälter und sein Deckel bilden den Behälter einer elektrischen Batterie, beispielsweise eines Bleiakkumulators. Dementsprechend haben sownhl der Behälter als auch der Deckel mehrere Querwände 28, die die einzelnen Zellen der Batterie abtrennen. Die Schweißnaht 26 erstreckt sich auch über diese Querwände. Der Deckel hat je Zelle zwei Anschlüsse, und zwar eine mittlere Füllöffnung 29 und eine seitliche Anschlußöffnung 30, durch die der elektrische Anschlußbolzen hindurchragt Bei Batterien mit innerem Anschluß durch die Querwände hindurch liegen in der Mitte mehrere Zellen, die jeweils nur eine öffnung haben. Die öffnungen sind durch innere angeformte Stutzen umgeben und dadurch versteift
Die Andrückvorrichtung 16 ist durch eine auf der Traverse 14 angebrachte Betätigungsvorrichtung 31, beispielsweise einen Pneumatikzylinder, über eine Kolbenstange 32 in senkrechter Richtung bewegbar.
In der öffnung t7, die die rahmenförmige Andrückvorrichtung 16 bildet, ist eine Druckanschlußeinrichtung 33 angeordnet Sie besitzt einen Träger 34, der von Führungssäulen 35, die an der Andrückvorrichtung 16 angebracht sind, geführt wird. Der Träger 34 ist gegenüber der Andrückvorrichtung in senkrechter Richtung verschiebbar, und zwar durch eine Betätigungsvorrichtung 36, z. B. einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder.
In dem Träger 34 sind Anschlußköpfe 37 in senkrechter Richtung beweglich geführt. Sie haben die Form von hohlen Bolzen, die durch eine Feder 38 in Richtung auf ihre untere Endstellung federnd belastet sind. An dei· unteren flanschartig verbreiterten Fläche des Anschlußkopfes ist eine Dichtung 39 vorgesehen, die im dargestellten Beispiel als Flächendichtung auf dem die öffnung 29 des Deckels 23 umgebenden Randbereich aufliegt
Durch den Anschlußkopf 37 verläuft ein Druckmitieikanal 40 hindurch, und an seinem oberen Ende ist ein Druckmittelschlauch 41 angeschlossen. Dieser führt zu einem Prüfgerät 42, das Druck-Meßinstrumente 43 und eine Druckmittelzuleitung 44 aufweist. Es liegen mehrere Anschlußköpfe 37 an dem Träger 34 senkrecht zur Zeichenebene hintereinander. Ihre Druckmittelschläuche führen vorzugsweise zum gleichen Prüfgerät. Das Prüfgerät enthält automatische Ventile, beispielsweise Magnetventile, über die beispielsweise Druckluft aus einem Druckluftnetz gesteuert den einzelnen Anschlußköpfen oder einer Gruppe von ihnen zugeführt werden kann.
An dem Träger 34 sind ferner Abdichtelemente 45 in Form von in senkrechten Führungsbohrungen des Trägers geführten Bolzen mit zwei Flanschen an den Enden angeordnet, die ebenfalls durch eine Feder 46 in ihre untere Endstellung gepreßt werden. Auch sie besitzen an ihrer unteren Fläche eine Dichtung 47, die sich auf den Randbereich der Bohrung 30 auflegen kann. Die Abdichtelemente 45 besitzen jedoch keinen Druckmittelkanal.
In der Zeichnung ist mit strichpunktierten Linien ein Schweißspiegel 48 angedeutet der von einer nicht dargestellten Vorrichtung in der durch Pfeile angedeuteten horizontalen Richtung zwischen Behälter und Deckel einfahrbar und wieder zurückziehbar ist.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die Behälter 24, d. h. lediglich die topfförmigen Unterteile, laufen auf dem Rollentisch 13 in die dargestellte Schweißposition. Es sei hierzu bemerkt, daß bei der Verschweißung Her Behälter bereits mit den Elektrodenplatten gefülii ist, die jedoch hier zum Zweck der Zeichnungsvereinfachung nicht dargestellt sind. Der Deckel kann entweder schon vorher auf den Behälter aufgelegt worden sein oder er wird unabhängig der
Andrückvorrichtung 16 zugeführt. Jedenfalls faßt die Andrückvorrichtung 16 den Deckel in der dargestellten und beschriebenen Weise zwischen der Andrückschulter 18 und den Haltefingcrn 21. Die Druckanschlußeinrichtung 33 ist von der Betätigungsvorrichtung 36 noch hochgezogen, so daß die Dichtungen 39, 47 nicht auf dem Deckel aufliegen.
Durch die Betätigungsvorrichtung 31 wird dann die Andrückvorrichtung 16 in ihre nicht dargestellte obere Position hochgefahren und der Schweiß-Spiegel 48 wird zwischen die miteinander zu verschweißenden Ränder von Behälter 24 und Deckel 23 eingefahren. Daraufhin wird der Deckel wieder etwas abgesenkt, so daß nun die miteinander zu verschweißenden Ränder erwärmt und plastiziert werden. Der Schweißspiegel kann mit Kontakt- oder Strahlungs-Wärmeübertragung arbeiten.
Der Schweißspiegel wird dann wieder herausgefahren und die Andrückvorrichtung 16 wird zusammen mit dem an ihr gehaltenen Deckel in die dargestellte Lage gefahren, so daß die Andrückschultern 18 den Deckel auf den Behälter drücken und somit die plastizierten Ränder zu der Schweißnaht 26 zusammendrücken.
Nach erfolgter Schweißung wird die Druckanschlußeinrichtung 33 mittels der Betätigungsvorrichtung 36 abwärts gefahren, so daß sich die Dichtungen 39 und 47 an den Anschlußköpfen 37 und den Abdichtelementen 45 auf die Deckeloberseite auflegen und das Behälterinnere bis auf den Druckmittelkanal 40 abdichten. Die unabhängige, federnde Beweglichkeit der Anschlußköpfe 37 und der Abdichtelemente 45 sorgt für eine gute Anlage der Dichtungen.
Danach wird über die Druckmittelschläuche 41 das Behälterinnere unter Druck gesetzt Die Prüfung erfolgt im übrigen in bekannter Weise, indem an den Meßgeräten 43 registriert wird, ob ein unzulässiger Druckabfall vorliegt Hier kann jede Art üblicher Meßoder Überwachungsgeräte eingesetzt werden. Die Prüfung erfolgt vorzugsweise in zwei Abschnitten, indem jeweils drei nicht miteinander benachbarte Zellen gleichzeitig abgedrückt werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Taktzeit auf
der Schweißmaschine nahezu unverändert zu lassen und trotzdem die unabhängige Prüfmaschine einzusparen. Die Füllung des Behälterinnenraums mit Druckluft kann schon während des Abkühlens der Schweißnaht unmittelbar anschließend an die Schweißung beginnen In der Anfangsphase des Füllens liegen noch keine hohen Drücke vor, so daß eine Gefährdung der frischen Schweißung nicht zu befürchten ist. Sollte die Schweißung aber so schlecht durchgeführt gewesen sein, daß schon der geringe Anfangsdruck der Luftfüllung die Schweißnaht durchbläst, so ist dies nur erwünscht und schafft eine zusätzliche Sicherheit für die Dichtigkeit des Behälters.
Im Rahmen der Erfindung sind von der dargestellter Vorrichtung zahlreiche Abwandlungen möglich. Es wurde bereits erwähnt, daß die unabhängige Bewegbarkeit der Druckanschlußeinrichtung durch die Betätigungsvorrichtung 36 nicht immer erforderlich ist. Die Druckanschlußeinrichtung könnte auch an der Traverse geführt sein. Dann müßte sie jedoch für recht große Hübe ausgelegt sein. Es wäre auch möglich, die einzelnen Anschlußköpfe und Abdichtelemente unabhängig voneinander zu betätigen oder die beiden Gruppen bei einer Messung in zwei Arbeitsschritter unabhängig zu bewegen. Dadurch wird jedoch der maschinelle Aufwand erhöht Anstatt der dargestellter Flach- bzw. Ringdichtung 39 kann eine stopfenförmige Dichtung verwendet werden, die die Abdichtung bei einem geringeren Anpreßdruck gestattet. Es ist auch denkbar, daß in Umkehrung zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Andrückvorrichtung 16 an der Druckanschlußeinrichtung 33 geführt ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn nach erfolgter Schweißung die Andrückvorrichtung 16 durch die Betätigungsvorrichtung 31 entlastet wird, damit sichergestellt ist, daß während des Abdrückens d'" Dichtheil des Behälters lediglich von der Schweißung und nichi durch die Anpressung des Deckels mittels des Andrückvorrichtung erzeugt wird. Wegen der federnden Anpressung der Elemente 37 und 45 wird die Abdichtung der öffnungen dadurch nicht beeinflußt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zürn Verschweißen eines Behälters aus Kunststoff, insbesondere eines Batteriekastens, s mit einem mindestens eine öffnung enthaltenden Deckel aus Kunststoff, bei dem die Stoßflächen auf Schweißtemperatur erhitzt und dann aufeinandergedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verschweißen in den noch in der Andrückvorrichtung befindlichen Behälter durch die öffnung ein Druckmedium eingeleitet, ein vorbestimmter Druck erzeugt und dann durch das Verhalten des Drucks die Dichtigkeit der Schweißnaht geprüft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtigkeitsprüfung vorgenommen wird, während die Andrückvorrichtung den Deckel gegen den Behälter drückt
3. Vorrichtung zum Verschweißen von Behältern, insbesondere von Kunststoff-Batteriekästen, mit öffnungen enthaltenden Deckeln, mit einer Andrückvorrichtung für die Deckel, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Andrückvorrichtung (16) eine an wenigstens eine öffnung (29, 30) anschließbare Druckanschlußeinrichtung (33) angeordnet ist, die mit einer Dichtigkeitsprüfeinrichtung (42,43) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanschlußeinrichtung (33) mit öffnungen (30) des Deckels (23) zu deren Verschluß zusammenwirkende Abdichtungselemente (45) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanschlußeinrichtung (33) mehrere einzeln abgefederte Anschlußköpfe (37) und/oder Abdichtelerrente (45) enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanschlußeinrichtung (33) durch eine Betätigungsvorrichtung (36) unabhängig von der Andrückvorrichtung (16) gegen den Deckel (23) andrückbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußköpfe (37) und/oder die Abdichtelemente (45) an einem von der Andrückvorrichtung (16) gesonderten Träger (34) angeordnet sind, der gegenüber der Andrückvorrichtung (16) bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (34) an der Andrückvorrichtung (16) geführt und die Betätigungsvorrichtung (36) zwischen dem Träger (34) und der Andrückvorrichtung (16) wirksam ist.
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