DE2700971C2 - Schweißvorrichtung für Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Schweißvorrichtung für Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff

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DE2700971C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein» Vorrichtung zum kontinuierlichen Verschweißen von sich am Rand überlappenden Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung.
Bei einer aus dem DE-GM 7212961 bekannten Vorrichtung dieser Art, von der die Erfindung ausgeht, muß die Vorrichtung zum Verschweißen benachbarter Bahnränder mittels eines Warmluftstromes von Hand in Naht-Längsrichtung gezogen werden. Dazu muß, durch die auf den Bahnrändern sich abstützenden Druckrollen bedingt, eine relativ große Kraft aufgewendet werden.
Dies hat zur Folge, daß einerseits die zuvor erwärmten Bahnränder gelängt werden, während die unerwärmten Bahnzonen ihre ursprüngliche Länge beibehalten, woraus zumindest wellige Schweißnähte resultieren.
Darüber hinaus besteht bei der bekannten Vorrichtung zumindest die Gefahr, daß die miteinander zu verschweißenden Bahnränder lageunrichtig überlappt werden.
Andererseits besteht infolge der zum Fortbewegen der Schweißvorrichtung erforderlichen, relativ großen Kraft von Hand die Gefahr einer ungleichmäßigen Fortbewegungs-Geschwindigkeit
Hieraus ergeben sich ungleichmäßige Erwärmungen der Bahnränder und ungleichmäßige Schweißnähte, derart, daß diese stellenweise, zum Beispiel infolge mangelhafter Erwärmung undicht sein können.
Mit der Erfindung werden für eine Vorrichtung vorbeschriebener Gattung Möglichkeiten zur Sicherstellung einer lagerichtigen Anordnung miteinander zu verschweißender Bahnränder und eine Verbesserung der Schweißnahtgüte angestrebt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckrolle durch einen Motor angetrieben ist und daß die Heizeinrichtung als Kontaktschweißkufe ausgebildet ist und einen Teil der Führungseinrichtung bildet.
Vorteilhafte Weiterbildungen des vorbeschriebenen Gegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
Durch diese Maßnahmen sind konstante Bahnfördergeschwindigkeiten erzielbar und Längungen der Bahnränder werden vermieden, so daß nunmehr die Voraussetzungen für eine hohe Qualität der mit der Vorrichtung erzielbaren Schweißnähte gegeben sind.
Zudem werden diese Voraussetzungen mit relativ geringem Aufwand erreicht, da das Heizelement
gleichzeitig zur Führung der Bahnränder ausgebildet ist
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 in schematischer Darstellung zwei übereinandergelegte Ränder von Kunststoffbahnen, in Ansicht längs zur Schweißnaht, wobei die sich über das Figurenblatt fortsetzende untere Kunststoffbahn unmittelbar vor der Schweißvorrichtung geschnitten ist,
Fig.2 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Schweißvorrichtung nach Linie II—II der Fig. 1, unter Weglassung von Teilen der Schweißvorrichtung,
F i g. 3 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der Schweißvorrichtung nach Fig. 1, geschnitten nach Linie III —III,
F i g. 4 eine Seitenansicht einer Schweißvorrichtung,
F i g. 5 die Schweißvorrichtung in perspektivischer Ansicht von oben, mit eingelegten Kunststoffbahnen,
F i g. 6 einen Ausschnitt aus der Schweißvorrichtung gemäß den Fig.4 und 5, geschnitten nach der Schnittlinie VI-VI der F i g. 1,
F i g. 7 in schematischer Darstellung zwei übereinandergelegte Ränder von Kunststoffbahnen, in Ansicht längs der Schweißnaht, wobei die sich über das Figurenblatt fortsetzende untere Kunststoffbahn unmittelbar vor der Schweißvorrichtung geschnitten ist,
F i g. 8 einen Ausschnitt aus der Ausführung gemäß F i g. 7, geschnitten nach der Schnittlinie VIII —VIII der F i g. 7,
F i g. 9 in schematischer Schnittdarstellung Einzelheiten gemäß der Schnittlinie IX-IX der F i g. 10,
Fig. !0 einen Ausschnitt gemäß Fig. 9, geschnitten nach der Schnittlinie X-X,
Fig. 11 die Heizvorrichtung in Seitenansicht mit den js beiden Schwenkachsen, analog der Schnittlinie XI-XI der F i g. 9.
Eine in F i g. 1 sehr vereinfacht dargestellte Schweißvorrichtung ist in Schweißlage auf eine obere Kunststoffbahn 3 und eine untere Kunstoffbahn 4 aufgebracht, deren Ränder miteinander zu verschweißen sind. Die Schweißvorrichtung 1 weist einen Gehäuserahmen 6 auf, von welchem in den Fig. 1 bis 3 nur eine Gerätcplatte 8 teilweise zur Darstellung gelangt. Die Schweißvorrichtung ist zum Beispiel mit einem Heizkeil 10 zum schweißbaren Erhitzen der miteinander zu verbindenden Kunststoffbahnen 3 und 4 ausgerüstet. Um zwischen diesem Heizkeil 10 und den miteinander zu verschweißenden Kunststoffbahnen 3 und 4 einen guten Kontakt zwecks gleichmäßiger Erhitzung sicherzustellen, sind oben und unten als federnde Arme 12, Blattfedern 13, sowie Druckrollen 14 angeordnet. Hinter dem Heizkeil 10 befindet sich ein Heizkeilgehäuse 16; in welches der Heizkeil 10 beim Ein- und Ausfahren des Schweißgutes rückgezogen werden kann.
Ein oberer Schweißschemel 18 ist mit einer vorderen Druckrolle 20 und einer hinteren Druckrolle 21 versehen. Diese sind je an einem Winkelhebel 23 und 24 befestigt. Diese Winkelhebel 23,24 sind mit je einer zum Gehäuserahmen 6 gehörenden Lasche 26 bzw. 27 f>o schwenkbar verbunden, so daß sie je um eine Achse 29 bzw. 30 verschwenkt werden können. Eine zwischen den Winkelhebeln 23 und 24 angeordnete, einstellbare Druckfeder 32 ist bestrebt, die beiden Druckrollen 20 und 21 gleichmäßig gegen die obere Fläche der oberen br> Kunststoffbahn 3 zu pressen. Um die Schweißvorrichtung von den Kunststoffbahnen 3 und 4 auszufahren, sind zwei Handgriffe 33 und 34 vorgesehen, welche entgegen dem Druck der Feder 32 die Druckrollen 20 und 21 von den Bahnen 3 und 4 abheben.
Unmittelbar unter dem oberen Schweißschemel 18 befindet sich ein unterer Schweißschemel 36. Er ist mit zwei parallel liegenden Traversen 38 versehen, von weichen nur die eine sichtbar ist Diese sind über eine Lasche 40 mit dem Fahrgestell des unteren Schweißschemels 36 verbunden, wobei die Traversen 38 an ihren Enden eine vordere und eine hintere Druckrolle 44 und 45 tragen, während in der Mitte ein Antriebsdoppelritzel 41 schematisch dargestellt ist. Der untere Schweißschemel 36 ist am unteren Gehäuserahmen 6 befestigt Dies erfolgt mittels eines schematisch dargestellten Verbindungsträgers 47 in Form eines sogenannten Schwanenhalses. Der ungefähre Verlauf des Schwanenhalses geht aus F i g. 2 hervor, F i g. 3 zeigt an den Druckrollen 20 und 44 je ein Schweißrollenkettenritzel 49 bzw. 76. In dieser Figur ist ferner die bei der Überlappschweißung der beiden Kunststoffbahnen 3 und 4 aufgrund entsprechender Formgebung der Druckrollen 20 und 44 erhaltene Doppelschweißnaht 52 sowie der dazwischenliegende, als Prüfkanal 54 ausgebildete, ungeschweißte Teil ersichtlich.
Um ein gutes Greifen der Druckrollen auf dem zu schweißenden Material sicherzustellen, werden diese an ihrer Oberfläche gekordelt.
In der in Fig.4 dargestellten Seitenansicht einer Schweißvorrichtung ist ein Teil der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Teile ersichtlich und mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner zeigt F i g. 4 am Gehäuserahmen 6 außer der Geräteplatte 8 auch einen Bügel 56 sowie vorn und hinten an der Geräteplatte 8 befestigte Laufräder 58. Ein Getriebemotor 60 dient dem Antrieb, d. h. der Fortbewegung der Schweißvorrichtung. Vom Getriebemotor (Fig. 5) ausgehend, sitzt auf dessen Ausgangswelle ein erstes Antriebsritzel 61 mit einem ersten Kettentrieb 62 sowie ein zweites Antriebsritzel 63 mit einem zweiten Kettentrieb 64. Der erste Kettentrieb 62 treibt ein Ritzel 66 zum Antrieb des unteren Schweißschemels 36, wie dies im Detail anhand der F i g. 6 später erläutert wird. Von diesem Antrieb ist in F i g. 4 ein Kettentrieb 68 zum Antrieb der vorderen Druckrolle 44 des unteren Schemels 36 sowie ein Kettentrieb 69 zum Antrieb der entsprechenden hinteren Druckrolle 45 ersichtlich. Ein Klemmhebel 71 dient dazu, den Heizkeil 10 in das Heizkeilgehäuse 16 zurück zu ziehen, um das Einführen der Kunststoffbahnen 3 und 4 ohne Berührung des warmen Heizkeils 10 zu ermöglichen. Zum Antrieb der Druckrollen 20 und 21 des oberen Schemels 18 sind ferner zwei Kettentriebe 73 und 74 dargestellt, welche durch das zweite Antriebsritzel 63 und den zweiten Kettentrieb 64, die in F i g. 5 ersichtlich sind, angetrieben werden.
In Fig.6 ist ein Schnitt durch den unteren Schweißschemel 36 ersichtlich mit den entsprechenden Antriebsteilen und dem Verbindungselement vom Schemel 36 zum Gehäuserahmen 6 des Schweißgerätes. Das vom ersten Kettentrieb 62 angetriebene Ritzel 66 (Fig. 5) ist über eine Welle 79 mit einem Kegelritzel 80 versehen, das im Eingriff mit einem Kegelritzel 81 steht und eine Welle 82 mit einem Kegelritzel 83 antreibt. Dieses Ritzel 83 wiederum kämmt mit einem Kegelritzel 84 und treibt damit eine Welle 85 an, auf deren freiem Ende das Antriebsdoppelritzel 41 sitzt (Fig. 4). Von diesem wirken über die Kettentriebe 68 und 69 die Antriebe auf die Ketter.ritzel 76 und 77, welche ihrerseits die Wellen und damit die beiden Druckrollen 44 und 45 antreiben.
In F i g. 6 sind auch noch Teile des Gehäuserahmens 6 ersichtlich sowie die als Haamadelblattenfeder ausgebildeten Federn 12, welche gleichzeitig die Arme 12 bilden, sowie die unter dem Druck dieser Federn stehenden Druckrollen 14.
Der Verbindungsträger 47, hier als Schwanenhals ausgebildet, stellt eine starre Verbindung des unteren Schweißschemels 36 mit dem Gehäuserahmen 6 dar, eine Konstruktion, die es ermöglicht, die beiden Kunststoffbahnen 3 und 4 im Sinne der F i g. 5 mittels des unteren Schemels 36 zu untergreifen und damit zum oberen Schweißschemel 18 ein von der auszukleidenden Oberfläche völlig unabhängiges Gegenlager zu bilden.
Eine derartige Schweißvorrichtung bedarf einer Abstützung auf dem auszukleidenden Grunde nicht mehr, sondern ist einzig und aiiein auf den zwei zu verbindenden Kunststoffbahnen 3 und 4 abgestützt, wobei die beiden Laufräder 58 auf der unteren Kunststoffbahn 4 laufen, während der Schwanenhals 47 den in F i g. 5 nicht sichtbaren unteren Schweißschemel 36 und die entsprechenden Antriebs- und Befestigungsteile mit dem Geräterahmen 6 verbindet.
Während in Fig.4 der Klemmhebel 71 die Stellung anzeigt, in der sich der Heizkeil 10 im Heizkeilgehäuse 16 befindet und somit ein Einführen der Kunststoffbahnen 3 und 4 ermöglicht, zeigt die F i g. 5 den Hebel 71 in abgeklappter Lage, in der der Heizkeil 10 in Arbeitsstellung ist. Auch sind die Handgriffe 33 und 34 frei, so daß die Druckfeder 32, wie in F i g. 5 ersichtlich, die beiden Winkelhebel 23 und 24 und damit die Druckrollen 20 und 21 auf die obere Kunststoffbahn 3 preßt, wobei die Druckrollen 44 und 45 des unteren Schemels 36 als Widerlager dienen.
Zum Einführen, bzw. zum Herausnehmen der Schweißvorrichtung bezüglich der Kunststoffbahnen 3 und 4 wird der Heizkeil 10 in das Heizkeilgehäuse 16 eingezogen. Dies erlaubt einen störungsfreien Einzug des zu schweißenden Materials.
Der Heizkeil 10 kann zwecks Reinigung mühelos aus der Vorrichtung herausgezogen werden, wobei die Führung des Heizkeils ein richtiges Wiederplazieren bezüglich der Schweißschemel sicherstellt.
Während des Schweißvorganges treibt der Motor 60 über die Druckrollen 20,21,44 und 45 die Schweißvorrichtung an, wobei der Heizkeil 10 jeweils die vor den Druckrollen liegenden Teile der Kunststoffbahnen 3 und 4 schweißweich erhitzt und anschließend die unmittelbar folgenden Druckrollen 20 und 44, entsprechend ihrer Form die Doppelschweißnaht 52 bilden. Zwischen dieser Naht 52 liegt der Prüfkanal 54, an den eine Druckluftquelle angesetzt werden kann, um die Dichte der Scheißnaht 52 zu prüfen.
In der Ausführung gemäß den Fig. 7 und 8 ist der ursprüngliche untere Schweißschuh 36 (F i g. 1) als eine über ein Lager 86 und einen Arm 87 mit dem Gehäuse 8 verbundene Druckrolle 88 ausgebildet Der Antrieb der Druckrolle 88 erfolgt von einem Motorsupport 89 aus über eine Antriebsachse 90, einen Kettentrieb 91 und entsprechende Kettenräder 92. Der obere Schweißschuh 18 weist nun eine Druckrolle 93 auf. Letztere ist über einen Arm 94 schwingend auf einer oberen Antriebsachse 95 gehalten und wird über eine Blattfeder 96 auf das Schweißgut 3 und 4 sowie auf die untere Druckrolle 88 gepreßt.
Der Antrieb der oberen Druckrolle 93 erfolgt über die Antriebsachse 95, einen Kettentrieb 97 und einen richtungsumkehrenden Zahnradantrieb 98. Analog zu den Druckrollen 88 und 93 ist auch eine Druckrolle 99 fest über das Lager 86 und eine weitere Druckrolle 100
ίο über eine Feder 101 federnd gelagert. Zum besseren Einführen der Kunststoffbahnen 3 und 4 kann ein als Keil 102 ausgebildeter Heizkeil in das Keilgehäuse 16 verschoben sowie die obere Druckrolle 93 und die obere Andrückrolle 100 über einen Hebel 103 und ein Gestänge 104 abgehoben werden. Wäre der Keil 102 in einer Lage fest gehalten, so könnte keine Anpassung an die Materialdicke der Kunststoffbahn 4 stattfinden. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist der Keil 102 schwenkbar aufgehängt. Er paßt sich dementsprechend, unterstützt durch die von den Federn 96 und 101 ausgeübte Kraft, auch veränderlichen Materialdicken an. Aus Fig.9 ist die Keilbefestigung ersichtlich. Der Keil 102 ist wegen der Wärmeausdehnung durch Federn 105 in einer Halterung 106 federnd gehalten. Die Halterung 106 selbst, ist mittels eines Zapfens 107 schwenkbar in einem Zwischenstück 108 gelagert, das seinerseits über einen Drehzapfen 109 in einer Keilverschiebeeinrichtung 110 gelagert ist. Diese Einrichtung UO ermöglicht das vorgängig erwähnte Zurückziehen des Keils 102 in das Keilgehäuse 16 und erleichtert dadurch das Einführen der Kunststoffbahnen, ohne den heißen Heizkeil 102 zu berühren. Durch die Zapfen 107 und 109 bleibt der Keil 102 wohl parallel zu den Drehachsen der Druckrollen 88 und 93. Er ist aber in der Lage, jede Bewegung in der Höhe mitzumachen, und zwar sowohl als Schwenkbewegung einzeln, um die Achsen der Zapfen 107 oder 109, (wie in F i g. 11 dargestellt) als auch beide Schwenkbewegungen gleichzeitig. In der Ruhestellung, d. h. insbesondere beim Einführen der Kunststoffbahnen 3 und 4, ist der Keil 102 über einen Anschlag 111 durch eine Feder 112 in einer eindeutig definierten Lage gehalten. Um die Prüfnaht 54 sicher offen zu halten, ist zwischen den Schweißstellen 52 eine Schleppe 113 (Fig.9) angeordnet, die fortlaufend beim Sch weiß Vorgang mitgeht
Da der Heizkeil über eine Temperaturregelung jederzeit betriebsbereit gehalten wird, beginnt sofort nach dem Anbringen der Schweißvorrichtung in der beschriebenen Art und Weise der Schmelzvorgang.
so Durch das Betätigen eines Schalters am Gerät wird der Motor in Betrieb gesetzt Damit beginnt sich das Gerät zu verschieben und der Ablauf des Schmelzens und Zusammenpressen erfolgt kontinuierlich, wobei durch die unmittelbare Folge kein Luftzutritt möglich ist und dementsprechend keine Oxydierung stattfinden kann.
Es ist natürlich möglich, durch Auswechseln der Druckrollen eine einfache, gegebenenfalls breitere Schweißnaht zu erstellen, oder mehrfache Nähte. Entsprechend ist auch der Heizkeil auszuwechseln.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verschweißen von sich am Rand überlappenden Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, die eine Führung zum Distanzieren und Zusammenführen der zu verschweißenden Bahnränder und eine Heizeinrichtung zum Plastifizieren der Bahnränder aufweist, welche von der Längsseite eines Gehäuses herauskragend zwischen die in Abstand gehaltenen Bahnränder geführt ist, und bei der im Anschluß an die Heizeinrichtung ein Druckrollenpaar an der Längsseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei eine Druckrolle starr und die andere gegen Federkraft verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckrolle (20, 44; 88, 3S) durch einen Motor angetrieben ist und daß die Heizeinrichtung als Kontaktschweißkufe (10, 102) ausgebildet ist und einen Teil der Führungseinrichtung bildet
2. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschweißkufe als Heizkeil (10, 102) ausgebildet ist und die Spitze des Heizkeils (10,102) in den Spalt des Druckrollenpaares reicht
3. Schweißgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckrollenpaar (20, 44) ein weiteres Druckrollenpaar (21,45) nachgeschaltet ist und daß mindestens eine Druckrolle (20, 21, 44, 45) jedes Druckrollenpaares gemeinsam durch einen Getriebemotor (60), insbesondere über Ketten (61, 62, 63, 64) oder Zahnräder (80, 81, 82, 83, 84) angetrieben ist und die unteren Druckrollen (44,45) auf einer Traverse (38) gelagert sind. is
4. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der unteren Druckrollen mit dem Gehäuse als gebogener Arm, insbesondere als Schwanenhals (47) ausgebildet ist.
5. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschweißkufe (10) und die, zum Beispiel am Umfang geriffelten Druckrollen (20, 21, 44, 45) zum Herstellen einer Doppelschweißnaht (52) mit dazwischenliegendem Prüfkanal (54) in ihrem Mittelteil abgesetzt sind.
6. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschweißkufe (10) zurückziehbar angeordnet und ein Gehäuse (16) zum Abdecken des zurückgezogenen Kontaktheizkörpers (10) vorgesehen ist
7. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Druckrollen (20, 21), welche unabhängig voneinander schwenkbar am oberen Schemelrahmen befestigt sind, durch eine gemeinsame Feder (32) auf das Schweißgut (3,4) preßbar sind.
8. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den bo Druckrollen (20, 44) beidseits der Kontaktschweißkufe (10) zusätzlich Druckrollen (14) angeordnet sind, um die zu verschweißenden Bahnen (3, 4) auf den keilförmigen Kontaktheizkörper zu pressen, wobei der Anpreßdruck vorzugsweise durch Blattfe- br> dem (13) ausgeübt wird.
9. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (1) zur Abstützung auf der Kunststoffbahn (4) mit Laufrädern (58) versehen ist
10. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dafi die Kontaktschweißkufe (102) um eine Querachse (107) schwenkbar angeordnet ist
11. Schweißgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Kontaktschweißkufe in einer Halterung (110) schwenkbar ist welche ihrerseits schwenkbar im Gehäuse des Gerätes gelagert ist
12. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß die Kontaktschweißkufe als kardanisch gelagerter Heizkeil ausgebildet ist
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