DE2555482A1 - Verfahren und vorrichtung zum hochfrequenz-verschweissen eines ueberzug-werkstoffs mit einem grundwerkstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum hochfrequenz-verschweissen eines ueberzug-werkstoffs mit einem grundwerkstoff

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Description

Dr. Max Schneider Dr. Alfred Eitel ^ Ernst Czowalla Bip1 Peter Matschkur
85 Nürnberg 106, den 9. Dez. 1975 Königstraße 1 (Museumsbrücke) Fernsprech-Sammel-Nr. 203931
H Parkhaus Katharlnenhof Parkhaus AdlerstraBe
diess.Nr. 27 265/Sf-Rl
Kabushiki Kaisha Tomita Sangyo,
27-16 Hannancho 1-chome, Abenoku, Osaka/Japan
"Verfahren und Vorrichtung zum Hochfrequenz-Verschweißen eines Überzug-Werkstoffs mit einem Grundwerkstoff"
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochfrequenz-Verschweißen eines Überzug-Werkstoffs mit einem Grundwerkstoff.
Die bis heute verwendeten Geräte dieser Art umfassen Einrichtungen, um den Rand des Überzug-Werkstoffs über den Grundwerkstoff zu ziehen, ohne dafür zu sorgen, daß die durch die Hochfrequenzenergie verursachten, auf die zu verschweißenden Teile des Überzugs angewandten Temperaturen abnehmen. Dadurch werden die Ränder des Überzug-Werkstoffs sehr dünn, sie deformieren sich und zerreißen leicht.
60982h/0698
Deutsche Bank A. G. Nürnberg Nr. 03/30 688, BLZ 760 70012 - Hypobank Nürnberg Nr. 156 / 274 500, BLZ 760 20214 Postscheck-Konto: Amt Nürnberg Nr. 383 05-855 - Drahtanschrift: Norispatent
Die Erfindung schlägt daher vor, ein Verfahren zur Anwendung von hochfrequenzerzeugter Schweißwärme auf den Rand eines über einen Grundwerkstoff umgeschlagenen Überzugwerkstoffs so auszugestalten, daß die angewandte Wärmemenge über die Breite des Randes variiert. Die Änderung der Wärmemenge kann dadurch bewirkt werden, daß isolierende Streifen an der äußeren Seite oder an beiden Seiten eines Formrahraens angebracht werden, wobei der untere Rand des Formrahmens abgesenkt werden kann, um den Rand des Überzugs anzudrücken und mit dem Grundwerkstoff zu verschweißen,ohne ihn zu zerreißen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, eine Hochfrequenz-Schweißvorrichtung mit einem Formrahmen der vorgenannten Art zu versehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Hochfrequenz-Schweißvorrichtung mit einem Formrahmen versehen, der vier voneinander trennbare, normalerweise auseinandergezogene Teile und von einem Druckluftmotor o.dglo betriebene Einrichtungen aufweist, um diese Teile zusammenzuziehen, wodurch die Ränder des Überzug-Werkstoffs automatisch über den Grundwerkstoff umgeschlagen, kontinuierlich an ihm angedrückt und danach von dem Formrahmen erhitzt werden.
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Erfindungsgemäß wird eine Hochfrequenz-Schweißvorrichtung mit, einer druckluftbetriebenen Anpreßeinrichtung o.dgl. und einem Hochfrequenz-Generator zusammengefaßt, womit die folgenden Schritte hintereinander ausgeführt werden: Anpressen, Versorgen des Formrahmens mit elektrischem Strom und Unterbrechen des elektrischen Stroms während des Zusammenziehens der Teile des Formrahmens.
Erfindungsgemäß wird ein Überzug-Werkstoff unter eine Seite eines Grundwerkstoffs gelegt, der überstehende Rand des Überzugs über den Rand des Grundwerkstoffs umgeschlagen und daran befestigt, wobei der umgeschlagene Rand nicht zu großer Hitze, einer Verformung und einem Zerreißen an seinen verschweißten Teilen ausgesetzt wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie an Hand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Figur 1 eine Vorderansicht der vollständigen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Schweißvorrichtung;
Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1;
Figur 3 eine Aufsicht auf die Trägereinrichtung für den Formrahmen;
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Pigur 4 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Einrichtung nach Figur 3 mit dem zusammengezogenen Formrahmen;
Figur 5 die Einrichtung nach Figur 4, von unten gesehen;
Figur 6 die gleiche Ansicht wie in Figur 5, aber mit auseinandergeschobenen Formteilen;
Figur 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Einrichtung nach Figur 5, von unten gesehen;
Figur 8 die Trägereinrichtung für den Formrahmen in durch die Preßeinrichtung teilweise abgesenktem Zustand, mit Grundwerkstoff und Überzug auf dem Anpreßtisch;
Figur 9 die Trägereinrichtung wie in Figur 8, in weiter abgesenkter Stellung, unmittelbar vor dem Zusammenziehen der Formteile;
Figur 10 die Trägereinrichtung in einer der Stellung nach Figur 9 folgenden Betriebsstellung, nach dem Zusammenziehen der Teile des Formrahmens und beim Anpressen des Randes des Überzugs und
Figur 11 einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 6.
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In der Zeichnung entsprechen gleichen Teilen gleiche Bezugszeichen. Figur 1 und 2 zeigen eine vollständige erfindungsgernäße Hochfrequenz-Schweißvorrichtung. Es wird eine Anpreßeinrichtung 1 bekannter Konstruktion verwendet. Sie umfaßt einen Luftdruckzylinder 11, eine Führun^sstange 12, einen Kontaktkopf 13,einen Begrenzungsschalter 14, einen waagrecht angeordneten Tisch 15, aufrechte Verbindungsstangen 16 aus isolierendem Material,einen Anpreßtisch 17, eine IIaschinem>lattform 18 und einen Startschalter 19.
Ein Formrahmen 3 wird von einer Trägereinrichtung 5 getragen. Der Formrahmen 3 besteht aus vier voneinander trennbaren, senkrecht sich erstreckenden Formteilen 31, wie sie später genauer beschrieben werden. Die vier Formteile 31 sind normalerweise auseinandergefahren, wie sie in Figur 6 dargestellt sind. Während des Zusammenziehens werden die vier Formteile 31 mit Hilfe einer Kurbel 36 zusammengebracht, die um einen vorbestimmten Winkel schwingt, um dem Formrahmen 3 eine durchgehend geschlossene Form zu verleihen, wie es aus Figur 5 am besten hervorgeht» In Figur 1 und 2 ist ebenso eine Antriebseinrichtung 7 zur Betätigung der Kurbel 36 gezeigte Die Antriebseinrichtung 7 weist einen Druckluftmotor 71 auf, der mit der Kurbel 36 über eine verlängerte Achse 72, einen L-förmig abgekröpften Hebel 73 am einen Ende der Achse und einer Gleitrolle 74 (Fig. 3) an seinem anderen Ende verbunden ist. Der Formrahmen 3 sowie die hier und später aufgeführten Einrichtungen zum Zusammenziehen,
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und die Trägereinrichtung 5 sind elektrische Leiter und im allgemeinen aus Kupfer gefertigte
Die unteren Flächen der Formteile 31 sind auf den Anpreßtisch 17 zu gerichtet» Ein Überzug-Werkstoff 2 und ein Grundwerkstoff 4 liegen auf dem Tisch 17» Wie in Figur 5-10 gezeigt, sind wärmeisolierende Streifen 31' aus Bakelit o.dgl. mit geeigneten Mitteln, wie Nieten an den unteren Teilen der Formteile 31 befestigt, entweder nur an einer Seite, oder an beiden Seiten jeden Teils 31, wie in Fig. 7 dargestellt.
Die Formteile 31 sind in ihrer ganzen Länge mit Seitenplatten 32 verbunden, die auf der unteren Oberfläche der Trägereinrichtung gleiten, wobei die Teile 31 senkrecht zu den Platten 32 stehen. Eine Drehscheibe 35 ist lose durch die Mitte der Trägereinrichtung 5 geführt. Die untere Oberfläche der Drehscheibe 35 ist ringsum mit den entsprechenden Enden von Schubstangen 34 vernietet, während die Platten 32 durch Nieten oodgl. mit den anderen Enden der Schubstangen 34 verbunden sind. Jede Platte 32 hat zwei rhombische Bügel 32', die von den entsprechenden Seiten der Formteile 31 ausgehen. Die rhombischen Bügel 32' haben in ihrem Innern einen Führungsausschnitt 37, der sich im Innern der Platten 32 fortsetzt. Feste Teile 33 belegen ungefähr zwei Drittel der Führungsausschnitte 37 und sind an der unteren Oberfläche der Trägereinrichtung 5 mit Schrauben o.dgl0 befestigt, um die Platten 32 in Schwalbenschwanz-Verbindungen zu führen.
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Die Kurbel 36 ist an der Oberfläche der Trägereinrichtung 5 vorgesehen, und eines ihrer Enden ist mit der Drehscheibe 35 verbunden. Wie in Figur 3 gezeigt, ist eine Führungsnut 38 an der Oberfläche der Kurbel 36 vorgesehen. Die am unteren Ende des L-förmig abgekröpften Hebels 73 vorgesehene Rolle 74 (Fig. 1) faßt in die Führungsnut 38 und schwenkt mit ihrer Bewegung die Kurbel 36. An der Oberfläche der Trägereinrichtung 5 ist ein kreuzförmiger Elektrodenhalter 51 mittels dreier Verbindungshalter 52 vorgesehen, wobei die Halter 51 und 52 elektrische Leiter sind und üblicherweise aus Kupfer bestehen. Der Elektrodenhalter 51 ist mit der senkrechten Verbindungsstange 16 der Anpreßeinrichtung 1 verbunden, so daß die Trägereinrichtung 5 mit Hilfe der Anpreßeinrichtung 1 abgesenkt und angehoben werden kann. Der Elektrodenhalter 51 ist mit den Elektroden 91 eines Hochfrequenz-Generators bekannter Konstruktion verbunden, der in die Anpreßeinrichtung 1 eingebaut isto Der waagrecht angeordnete Tisch ist in 92 geerdet.
Die Trägereinrichtung 5 umfaßt weiterhin Muffen 55 an ihren Ecken, T-förmige, mit Spiel durch die Muffen 55 geführteSchubstangen 5A-,Federn 56, die sich von den oberen Enden der Schubstangen 54 zu den Muffen 55 erstrecken, und eine horizontal angeordnete, an den unteren Enden der vier Schubstangen 54 befestigte Schubplatte 53.
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In Durchführung der Erfindung ist eine konkave Form der gewünschten Abmessung auf dem Anpreßtisch 17 vorgesehen, siehe Figuren 8 - 10. Der Überzugwerkstoff 2 aus Vinyl ο.dgl. mit dem Rand 2* wird über die konkave Form gelegt,und anschließend wird der Grundwerkstoff 4 aus Pappe o,dgl., dessen beide Seiten mit Vinyl oder ähnlichem Harz überzogen sind, über den Überzug gelegt. Anschließend kann die Hochfrequenz-Schweißvorrichtung automatisch ohne Unterbrechung arbeiten, indem der am Tisch 17 vorgesehene Startschalter 19 betätigt wird.Die Anpreßeinrichtung 1 wird unter Luftdruck betätigt, um die Trägereinrichtung in die in Figur 8 gezeigte Lage abzusenken, so daß die Schubplatte 53 den Grundwerkstoff 4 und gleichzeitig der Begrenzungsschalter 14 den Kontaktkopf 13 berühto Ausgelöst durch den Schalter 14, wird der Druckluftmotor 71 in Gang gesetzt, um das Zusammenziehen des Formrahmens 3 zu bewerkstelligen. Das Zusammenziehen umfaßt drei aufeinanderfolgende, durch (nicht dargestellte)Zeitschalter bestimmte Schritte: Weiteres Absenken der Trägereinrichtung 5, Versorgung mit Hochfrequenzstrom und Unterbrechen des Stroms zur Kühlung des Formrahmens Figuren 9 und 10 zeigen das Ergebnis des weiteren Absenkens durch die Anpreßeinrichtung 1, wodurch die Federn 56 auseinandergezogen werden» Der Druckluftmotor 71 überträgt dann seine Kraft über die Achse 72 auf den L-förmigen Hebel 73, wodurch die Rolle 74 in der Führungsnut 38 entlanggleitet und die Kurbel 36 herumschwenkt, wie in Figur 3 gezeigt. AsI Ergebnis wird die Drehscheibe 35 gedreht und die Schubstangen 34 betätigt,so daß
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die Platten 32 zusammen mit den an ihnen befestigten Formteilen 31 gleiten, während sie in die festen Teile 33 längs der Seitenkanten der Führungsausschnitte 37 eingreifen. So werden die vier Formteile 31 nach innen gezogen, bis sie einen zusammenhängenden Formrahmen 3 bilden (Fig. 5). Dadurch schlagen die Formteile zusammen mit der Anpreßeinrichtung 1 den überstehenden Rand des Überzug-Werkstoffs 2 um, wonach die Teile 31 auf den umgeschlagenen Rand aufgedrückt werden und den zusammenhängenden Formrahmen 3 bilden.
Ein nicht gezeigter Zeitschalter versorgt als nächstes über die Elektroden 91 die Ränder des Überzugs 2 mit Hochfrequenzstrom und verschweißt und verbindet sie so mit dem Grundwerkstoff 4. Nach Beenden des Schweißvorgangs unterbricht der Zeitschalter den Strom für eine bestimmte Dauer zur Kühlung des Formrahmens und beendet anschließend den Vorgang des Zusammenziehens, indem er die Trägereinrichtung 5 in ihre ursprüngliche Lage hebt, wobei die Formteile 31 ebenfalls angehoben und in ihre voneinander getrennte Lage gebracht werden. Als Ergebnis liegt auf dem Anpreß tisch 17 ein einwandfrei mit seinem Überzug verschweißter Gegenstand, dessen Überzug 2 weder deformiert noch zerrissen ist.
Wenn wegen eines nur gering überstehenden Randes des Überzugs 2 eine schmale Schweißbreite zur Verfügung steht, kann wahlweise ein isolierender Streifen 31· am unteren Teil der Formteile 31 nur an einer Seite angebracht werdeno
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Eine Temperatur von üblicherweise rund 1800C wird an dem zu verschweißenden Teil angelegt, der in direktem Kontakt mit dem unteren Rand der Teile 31 steht. Ungefähr 1200G liegen an dem Teil an, der von der Trennlinie zwischen dsn Teilen 31 und den daran befestigten isolierenden Streifen 31f berührt wird,und rund 1000C liegen an den Teilen in der Nähe der Knickkante des Randes des Überzugs 2 an. Daher ergibt eine Wärmeverteilung mit schrittweise abnehmender Temperatur Endprodukte gleichmäßig guter Verschweißung. Weiterhin kann ein dünner isolierender Streifen direkt an dem unteren Rand des Formrahmens 3 angebracht werden.
Der bei der Erfindung brauchbare Überzug-Werkstoff 2 ist nicht auf Vinyl oder andere Harze beschränkt, sondern schließt auch andere Werkstoffe, wie ungewebte schweißbare Stoffe, Folien o.dgl. ein.
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Claims (1)

  1. - 11 Patentansprüche ;
    .\ Verfahren zum Verbinden des über den Rand eines Grundwerkstoffs umgeschlagenen Randes eines Überzug-Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die angewandte Wärmemenge quer zur Breite des umgeschlagenen Randes variiert.
    2". Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Falzlinie des umgeschlagenen Randes des Überzugs (2) angewandte Wärmemenge geringer ist als an den von der Falzlinie entfernten Teilen des Randes.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die an dem am weitesten innen gelegenen Teil des Randes angewandte Wärmemenge geringer ist als an den von der Falzlinie entfernten Teilen.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch Anwendung elektrischer Hochfrequenz-Energie auf den umgeschlagenen Rand erzeugt wird.
    5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischer Hochfrequenz-Energie, eine Einrichtung zum Anpressen des umgeschlagenen Randes gegen den Grundwerkstoff (4) und zur Anwendung der elektrischen Energie auf den Rand (2')> um ihn mit dem Grundwerkstoff (4) zu verbinden, wobei
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    diese Einrichtung einen ersten,elektrisch leitenden Teil aufweist, der die elektrische Hochfrequenz-Energie leitet, und mindestens einen zweiten elektrisch isolierenden Teil, wobei beide Teile auf den Rand (21) drücken, so daß die einwirkende Wärme quer zur Breite des Randes (21) variiert.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Anpreßeinrichtung einen Formrahmen (3) aufweist und der erste Teil mindestens ein vertikal angeordnetes, sich längs des Randes (21) erstreckendes Teilstück und der zweite Teil eine Schicht aus elektrisch isolierendem Werkstoff längs mindestens einer Seite des senkrecht angeordneten Teils aufweist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
    zweite Teil eine zweite Schicht von elektrisch isolierendem Werkstoff aufweist, die längs der entgegengesetzten Seite des vertikal angeordneten Teils angeordnet ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
    Formrahmen (3) mehrere voneinander trennbare Formteile (31) umfaßt und Einrichtungen aufweist, um diese Teile ^^gegeneinander zu bewegen, so daß sie in zusammengebrachter Stellung eine geschlossene Struktur bilden.
    6 0 9 8 2 ti / 0 6 9 8
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    9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug-Werkstoff (2) auf einem Tisch (17) unter dem Basismaterial (4) so angeordnet ist, daß der Rand (21) des Überzugs (2) senkrecht über den Grundwerkstoff (4) hinausragt, und daß Einrichtungen zum Absenken des Formrahmens (3) auf den Tisch (17) und Einrichtungen vorgesehen sind, um die Formteile (31), in ihrer getrennten Posititon zu halten, während der Formrahmen (3) auf den Tisch (17) abgesenkt ist, und daß Einrichtungen zum Zusammenziehen der Formteile (31) vorgesehen sind, nachdem der Rahmen (3) auf den Tisch (17) abgesenkt ist, um den Rand (2f) über den Grundwerkstoff (4) umzuschlagen und anzupressen.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Unterbrechen der Anwendung fslektrischer Energie nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer zumAbkühlen des verschweißten Randes.
    ο Vorrichtung zum Verbinden des umgeschlagenen Randes eines Überzug-Werkstoffs über einen Grundwerkstoff, gekennzeichnet durch einen Träger zum Halten des Grundwerkstoffes (4) und des unter dem Grundwerkstoff (4) liegenden Überzug-Werkstoffs (2) mit seinem senkrecht aufragenden Rand (2')» durch einen beweglichen, an diesem Träger angebrachten Formrahmen (3), bestehend aus mehreren voneinander trennbaren
    6 0 9 δ 2 b / 0 6 b β
    Formteilen (31) mit einem senkrecht angeordneten Schweißelement, und durch Einrichtungen zum Absenken des Formrahmens (3) und Zusammenziehen der Formteile (31), so daß die senkrecht angeordneten Schweißelemente den Rand des Überzug-Werkstoffs (2) über den Grundwerkstoff (4) umschlagen und gegen den Grundwerkstoff (4) pressen.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Anwendung elektrischer Hochfrequenz-Energie auf die Schweißelemente, während die Schweißelemente den urngeschlagenen Rand des Überzug-Werkstoffs (2) gegen den Grundwerkstoff (4) pressen.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Schweißen dienende Formrahmen (3) mehrere horinzontale Teile aufweist, und daß dfe senkrecht angeordneten Schweißelemente jeweils mit einem getrennten horizontalen Teil verbunden sind, wobei die Einrichtung zum Zusammenziehen aus einer Drehscheibe (35) und mehreren Verbindungselementen besteht, die die Verbindung zwischen der Drehscheibe (35) und je einem der horizontal angeordneten Teile herstellen, wobei die Schweißelemente zusammengezogen werden, wenn die Drehscheibe sich dreht.
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DE2555482A 1974-12-16 1975-12-10 Vorrichtung zum Verschweißen eines um den Rand eines Grundkörpers herumgelegten Überzugs aus thermoplastischem Kunststoff im hochfrequenten kapazitiven Wechselfeld Expired DE2555482C3 (de)

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