DE2802034C2 - Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinanderliegenden Bändern aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents
Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinanderliegenden Bändern aus thermoplastischem KunststoffInfo
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Description
55
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinanderliegenden Bändern aus
thermoplastischem Kunststoff durch Druck und Reibungswärme mit feststehenden und beweglichen Reibbacken,
welche die Bänder in ihrer Ebene unter Anpreßdruck in einem begrenzten Schweißbereich
rasch gegeneinanderbewegen.
Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der das eine Band gegenüber dem anderen in einem begrenzten v>
Bereich kreisförmig oder in Längsrichtung der Bänder rasch hin- und herbewegt wird. Die hierbei entstehende
Reibungswärme erweicht hierbei die Bänder auf ihren einander zugekehrten Flächen, die dann beim Stillsetzen
der Reibbacken miteinander verschweißen und beim Erkalten eine feste Verbindung eingehen. Dieser
Sch weiß Vorgang, der in der Technik als »Reibschweißen« bezeichnet wird, kann bei Kunststoffbändern aus
verschiedenem Material, beispielsweise aus Polypropylen oder aus Polyester angewandt werden.
Die mit der bekannten Vorrichtung hergestellten Reibschweißverbindungen haben immer eine geringere
Festigkeit als das Band selbst. Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die übereinanderliegenden Bänder
in ihrem Schweißbereich beim Reibschweißen quer zu ihrer Längsrichtung hin- und herzubewegen, um
Lär.genänderungen der Bänder im Schweißbereich bei Durchführung des Reibvorganges zu vermeiden. Die
Festigkeit des Verschlusses ist aber auch bei derart hergestellten Reibschweißverbindungen stets geringer
als die Bandfestigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibschweißvorrichtung zu schaffen, mit der Schweißverbindungen
zwischen thermoplastischen Kunststoffbändern hergestellt werden können, deren Festigkeit
der Bandfestigkeit nahe kommt
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die bewegliche Reibbacke aus zwei sich in
Längsrichtung der Bänder erstreckenden Backenteilen besteht, die mit ihren voneinander abgekehrten Enden
an je einem Ende des begrenzten Schweißbereiches um zu den Bandenden senkrechte Achsen schwenkbar
gelagert und derart angetrieben sind, daß ihre einander zugekehrten Enden gleichgroße und gleichgerichtete
Schwenkbewegungen ausführen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß den miteinander zu verbindenden Bändern eine über die
Länge des Schweißbereiches ungleichgroße Reibbewegung aufgezwungen wird, die in der Mitte des
Schweißbereiches am größten ist und nach den Enden des Schweißbereiches hin fast bis auf Null abnimmt.
Hierdurch ist die erzeugte Reibungswärme in der Mitte des Schweißbereiches am größten und wird zu den
Enden Ues Schweißbereiches hin kleiner. Am Ende des Schweißbereiches geht dann das Band mit seinen durch
den Verstreckungsprozeß gerichteten Molekülen nicht abrupt in eine Zone über, in der die Moleküle infolge
Erwärmung ihre Ausrichtung verloren haben, so daß eine Schwächung des Bandes an dieser Stelle nicht
eintritt, die den Riß des Bandes zur Folge haben kann.
Die voneinander abgekehrten Enden der Reibbakkenleile
sind zweckmäßig mit Wellenzapfen im Gehäuse der Vorrichtung schwenkbar gelagert. Um
eine präzise Reibbewegung zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn die Reibbacken auf ihren einander zugekehrten
Flächen Nuten zum Einlegen der Bänder im Schweißbereich aufweisen, deren Tiefe geringer ist als
die Banddicke und deren Breite der Bandbreite entspricht.
Die einander zugekehrten Enden der beweglichen Reibbackenteile können an einen quer zur Bandlängsrichtung
hin- und hergehenden Antrieb angeschlossen sein. Um eine gleichmäßige Schwenkbewegung der
beiden beweglichen Reibbackenteile zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn diese an ihren einander zugekehrten
Enden kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Zu diesem Zwecke können sich die
beweglichen Reibbackenteile an ihren einander zugekehrten Enden berühren und derart abgerundet sein,
daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung aufeinander abwälzen. Darüber hinaus können die beweglichen
Reibbackenteile an ihren einander zugewandten Enden auch miteinander kämmende Stirnverzahnungen tragen.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen einer Reißschweißverbindung zwischen thermoplastischen
Kunststofibändern in einer Draufsicht und teilweise im
Horizontalschnitt,
Fig.2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem senkrechtem Längsschnitt nach Linie H-II und
Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 in einem Querschnitt nach Linie IH-IIl.
In den Zeichnungen ist mit 10 eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffbändern bezeichnet, die
eine Grundplatte 11 aufweist, auf der zwei im seitlichen
Absland voneinander angeordnete Längsrahmen 12 und 13 befestigt sind. Beide Längsrahmen 12 und 13 haben in
Ihrem vorderen Teil eine große Öffnung Ϊ4, in deren
Bereich auf der Grundplatte 11 eine feststehende Reibbacke 15 angeordnet ist, die sich quer zu den
Längsrahmen 12 und 13 durch deren Öffnung 14 hindurcherstreckt und die auf der Grundplatte 11
befestigt ist.
Auf der feststehenden Reibbacke 15 ist eine aus zwei Backenteilen 16a und 166 bestehende bewegliche
Reibbacke 16 angeordnet, deren Backenteile 16a und 166 von im wesentlichen rechteckigen Platten geHdet
werden, die sich in Längsrichtung der feststehenden so Reibbacke 15 und in Längsrichtung der miteinander zu
verbindenden Bänder 17 und 18 erstrecken. Das untere Band 18 liegt hierbei in einer Nute 19, die in der
Oberfläche 20 der feststehenden Reibbacke 15 angeordnet ist, sich in Längsrichtung dieser feststehenden
Reibbacke erstreckt und deren Breite b der Bandbreite D entspricht. Die Tiefe t dieser Nute 19 ist geringer als
die Banddicke D des Bandes 18, das in der Vorrichtung mit dem oberen Band 17 verschweißt werden soll, das
untere Band 18 steht also geringfügig über die Oberfläche 20 der festehenden Reibbacke 15 vor.
Ebenso wie die feststehende Reibbacke 15 haben auch die Backenteile 16a, 166 der beweglichen
Reibbacke an ihrer der Oberfläche 20 der feststehenden Reibbacke 15 zugekehrten Unterseite 21 in Längsrichtung
dieser beweglichen Reibbackenteile 16a und 166 verlaufende Nuten 22, deren Breite 6 der Bandbreite B
des oberen Bandes 17 entspricht und deren Tiefe ebenfalls geringer ist als die Banddicke des Bandes 17.
Auch das Band 17 steht deshalb geringfügig über die 5« Unterseite 21 der beweglichen Backenteile 16a und 166
vor, so daß es auf dem unteren Band 18 fost aufliegt, während sich die Flächen 20 und 21 der Reit backen 15
und 16 noch nicht berühren.
Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind die beweglichen Backenteile 16a und 166 mit ihren voneinander
abgekehrten Enden 23 und 24 mit Wellenzapfen 25 und 26 in den Längsrahmen 13 bzw. 12 schwenkbar gelagert.
Ihre einander zugekehrten Enden 27 bzw. 28 sind derart abgerundet, daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung
um die Wellenzapfen 25, 26 aufeinander abwälzen. Im Bereich ihrer einander zugekehrten Enden 28 und 27
haben die beweglichen Backenteile 16a und 166 je einen randoffenen horizontalen Schlitz 29 bzw. 30, in den
Betätigungsstangen 31 und 32 eingreifen, welche durch Gelenkzapfen 33 und 34 mit den beweglichen
Reibbacken 16a und 166gelenkig verbunden sind.
Die Beläligungsstangen 31 und 32 sind mit ihren anderen Enden an einer Schubstange 35 gelenkig
befestigt, die an eine Pleuelstange 36 angeschlosser: ist, die ihrerseits von einem drehend angetriebenen
Exzenter 37 in Längsrichtung der Betätigungsstangen 31 und 32 hin- und herbewegt wird. Die Antriebsachse
38 des Exzenters 37 ist in den Längsrahmen 12 und 13 drehbar gelagert und wird von einem hier nicht näher
dargestellten Motor in Richtung des Pfeiles 39 drehend angetrieben.
Oberhalb der beweglichen Reibbackenteile 16a und 166 ist in den Längsrahmen 12 und 13 eine
Druckvorrichtung schwenkbar gelagert, die in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnet ist. Die Druckvorrichtung
besteht aus einer zweizinkigen Gabel 41, an deren geschlossenem Ende 42 ein Handhebel 43 befestigt ist
und deren offenes Ende 44 mit einer Achse 45 in den beiden Längsrahmen 12 und 13 schwenkbar gelagert ist.
Oberhalb der beweglichen Reibbacken 16a und 166s.ind
zwischen den Zinken 46 der Gabel 41 und seitlich neben diesen auf einer Welle 47 drei Druckrollen 48 drehbar
gelagert, die auf der Oberseite 49 der beweglichen Reibbacken 16a und 166 aufliegen und auf diese einen
senkrecht zur Bandebene 50 gerichteten Druck P ausüben.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Zum Verbinden der Bänder 17 und 18 wird das Band 18 in die Nute 19 der feststehenden Reibbacke 15 und
das Band 17 in die Nute 22 der beweglichen Reibbacke 16 eingelegt, deren Backenteile 16a und \6b hierzu
zweckmäßig in eine solche Lage gebracht werden, daß ihre Nuten 22 mit der darunterliegenden Nute 19 der
feststehenden Reibbacke 15 fluchten. Danach wird der Antriebsmotor eingeschaltet, der die Welle 38 dreht.
Die Betätigungsstangen 31 und 32 führen dann eine hin- und hergehende Bewegung in Richtung des Doppelpfeiles
51 aus, wobei die Backenteile 16a und 166 gleichgroße und gleichgerichtete Schwenkbewegungen
um ihre Wellenzapfen 25 und 26 ausführen. Gleichzeitig wird auf den Handhebel 43 der Druckvorrichtung 40 ein
senkrechter Druck ausgeübt, der sich über die Andrückrollen 48 auf die beweglichen Backenteile I6a
und 166 überträgt, während sich die Andrückrollen 48 auf der Oberseite 49 dieser Backenteile 16a und 166
abwälzen. Bei der hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Backenteile 16a und 166 in Richtung der
Doppelpfeile 52 und 53 wird das in den Nuten 22 liegende obere Band 17 in dem von der Länge der
beweglichen Reibbacke 16 begrenzten Schweißbereich mitgenommen und gegenüber dem darunterliegenden
Band 18 unter Druck hin- und herbewegt. Hierbei ist die Bewegung über die Länge des Schweißbereiches 5
jedoch ungleichmäßig groß, da die seitliche Auslenkung der beweglichen Backenteile 16a und 166 an ihren
einander zugekehrten Enden 27 und 28 wesentlich größer ist als an den hinteren Enden 23 und 24. Aus
diesem Grunde ist die Erwärmung im mittleren Teil des Schweißbereiches S wesentlich größer als an seinen
Enden 54 und 55.
Es sind für einfach zu handhabende Geräte eine große Zahl von Abwandlungen möglich. Insbesondere können
die einander zugewandten Enden der beweglichen Reibbackenteile miteinander kämmende Stirnverzahnuiigen
tragen, um eine gleichgroße, entgegengesetzt gerichtete Schwenkbewegung der beweglichen Backenteile
zu erzwingen. Ferner ist es auch möglich, die beweglichen Reibbackenteile auf andere Weise anzutreiben,
damit diese die erwünschte Schwenkbewegung ausführen.
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Claims (7)
1. Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinan
dcrliegenden Bändern aus thermoplastischem Kunststoff durch Druck und Reibungswärme, mit
feststehenden und beweglichen Reibbacken, welche die Bänder in ihrer Ebene unter Anpreßdruck in
einem begrenzten Schweißbereich rasch gegeneinanderbewegen, dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Reibbacke (16) aus zwei sich in ">
Längsrichtung der Bänder (17, 18) erstreckenden Backenteilen (16a, 16b) besteht, die mit ihren
voneinander abgekehrten Enden (23,24) an je einem Ende (54 bzw. 55) des begrenzten Schweißbereiches
(S) um zu den Bandebenen (50) senkrechte Achsen (25,26) schwenkbar gelagert und derart angetrieben
sind, daß ihre einander zugekehrten Enden (27, 28) gleichgroße und gleichgerichtete Schwenkbewegungen
ausführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die voneinander abgekehrten Enden (23, 24) der Reibbackenteile (16a, 166J mit Wellenzapfen
(25, 26) im Gehäuse (12, 13) schwenkbar gelagert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbacken (15, 16) auf
ihren einander zugekehrten Flächen (20, 21) Nuten (19, 22) zum Einlegen der Bänder (17, 18) im
Schweißbereich (S) aufweisen, deren Tiefe (t) geringer ist als die Banddicke (D) und deren Breite
(b)dcr Bandbreite ^entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten
Enden (27, 28) der beweglichen Reibbackenleile (16a, idb) an einen quer zur Bandlängsrichtung hin-
und hergehenden Antrieb (31,32,35,36) angeschlossen
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen
Reibbackenteile (16a, i6b) an ihren einander zugekehrten Enden (27, 28) kraftschlüssig und/oder
formschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beweglichen
Reibbackenteile (16a, i6b) an ihren einander ^5
zugekehrten Enden (27, 28) berühren und derart abgerundet sind, daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung
aufeinander abwälzen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen
Reibbackenteile (16a, 16Z^ an ihren einander
zugewandten Enden (27,28) miteinander kämmende Stirnverzahnungen tragen.
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