DE3005924C2

DE3005924C2 -

Info

Publication number: DE3005924C2
Application number: DE19803005924
Authority: DE
Inventors: Ryuzo Chiba Jp Ebina; Tsutomu Matsudo Chiba Jp Nakayama; Minoru Kawasaki Kanagawa Jp Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1979-02-20
Filing date: 1980-02-16
Publication date: 1989-12-07
Also published as: BR8000936A; JPS55111229A; DE3005924A1; US4310376A; JPS6032575B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.

Bekannt ist das Zusammenschweißen mehrerer Formteile oder Form stücke, die durch Spritzgießen oder Extrudieren aus Kunstharz herge stellt sind. Man kennt in Abhängigkeit von der Art der Erzeugnisse unterschiedliche Vorrichtungen.

Die US-PS 30 53 726 beschreibt ein Heißspiegelschweißgerät, das einen Teil in einer Formplatte aufnimmt und darin führt. Eine exakte Führung und Verschweißung der miteinander zu verschweißenden Teile ist dort nicht angegeben.

Eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 40 32 387 bekannt und dient insbesondere zum Verschweißen groß formatiger Kunstharzformteile, die mit vergleichsweise schmalen Schweißrändern zusammengeschweißt werden sollen. Es kann sich dabei um die Stirnkanten von plattenförmigen Formteilen handeln. Infolge unterschiedlicher Verformungen oder Schrumpfungen kann die gegenseiti ge Lage der Formteile von dem Sollmaß abweichen. Dies kann zu Ver schlechterungen der mechanischen Festigkeit der Schweißverbindung führen.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genauere Ausrichtung und Zentrie rung der zu schweißenden Gegenstände sowie eine sichere Ausbringung aus der Form ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, daß beim Einführen der zu schweißenden Teile in die Form eine zwangs läufige Ausrichtung und Zentrierung sichergestellt ist. Die fest ge haltenen Gegenstände werden durch die Auswerfereinheit sicher ausge worfen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der folgenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausfüh rungsform einer Schweißvorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine Pressenplatte für eine Schweißvorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Pressenplatte der Fig. 2,

Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch ein Beispiel eines Formrahmens für die Pressenplatten,

Fig. 5A bis 5G jeweils Teilschnitte zur Darstellung von Abwandlungen des Formrahmens,

Fig. 6A bis 6H jeweils Schnittdarstellungen für aufeinanderfolgende Be arbeitungsstufen eines Schweißvorganges in einer Schweiß vorrichtung,

Fig. 7A, 7B und 7C jeweils vergrößerte Längsschnitte eines Teils der Schweißvorrichtung nach den Fig. 6A bis 6H, teilweise in perspektivischer Darstellung und

Fig. 8A bis 9C Abwandlungen der Schweißvorrichtung in entsprechen der Darstellung wie in den Fig. 7A bis 7C.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Schweißvorrichtung 1 umfaßt eine untere Pressenplatte 2 und obere Pressenplatte 2′, Formrahmen 3 und 3′, die jeweils an einer Pressenplatte befestigt sind, ein Rahmen gestell 4 zur Aufnahme der oberen und unteren Pressenplatten und weitere Funktionsteile, öl- und luftbetätigte Pressenzylinder 5 und 5′, deren Ober- bzw. Unterenden schwenkbar an dem Rahmengestell 4 ge halten sind und die zur gegenseitigen Verschiebung der Pressenplatten 2 und 2′ im Sinne einer Annäherung und Entfernung in vertikaler Rich tung dienen, Führungsstangen 6, die mit den Pressenplatten verbunden sind und sich durch das Rahmengestell 4 erstrecken. Auswerfereinhei ten 7 mit zylinderbetätigten Kolben zur Betätigung der Auswerferstif te 9, die die Formteile 14 und 14′ von den Pressenplatten 2 und 2′ ablösen, Auswerferstangen 8 zur Betätigung der unteren Auswerferstif te 9; Spannelemente 10 zur Halterung der Formteile an den Pressen platten 2 und 2′, eine Heizplatte 11, die auf Rollen 12 mittels eines Elektromotors 13 verschiebbar ist, um dieselbe in den Spalt zwischen den Pressenplatten 2 und 2′ einzufahren und herauszuziehen. An der Heizplatte 11 befinden sich vorspringende Stege 15 unf 15′, die den Schmelzbereich festlegen und die Schweißfähigkeit bewirken. Die Er findung ist auf die Formrahmen 3 und 3′ gerichtet, die an den Pressen platten 2 und 2′ sitzen. Die Formrahmen 3 und 3′ sitzen an den einan dergegenüberstehenden Seitenflächen der Pressenplatten 2 und 2′ und sind in ihren Abmessungen etwas kleiner als die Abmessungen der Form teile 14 und 14′, die miteinander verschweißt werden sollen, die Form platten haben jedoch die gleiche innere Formgebung, wie die Außenform der miteinander zu verschweißenden Formteile. Der Oberabschnitt der Innenfläche der Formrahmen 3 und 3′ ist nach außen geneigt.

Zwar können die Formrahmen 3 und 3′ fest an den Pressenplatten 2 und 2′ befestigt sein. Wenn jedoch die Formrahmen auf allen vier Sei ten vorgesehen sind, sind vorzugsweise zwei benachbarte Formrahmen einstellbar, um dadurch die Innenform einstellen zu können.

Da die Außenformen der Formnteile 14 und 14′ im wesentlichen gleich sind, werden die inneren Abmessungen der Formrahmen 3 und 3′ ebenfalls gleich eingestellt. Die Formrahmen 3 und 3′ sitzen auf den Pressenplatten 2 und 2′ und stehen den Formteilen gegenüber.

Die genauere Konstruktion der Formrahmen 3 und 3′ wird nunmehr in Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Im einzelnen sind die Formrahmen 3 und 3′ auf der Seitenfläche einer Pressenplatte 2′ angeordnet. Die Innenflächen sind nach außen geneigt, damit eine gleichmäßige Anpas sung und Aufnahme des Formteils 14′ erfolgt, wenn dasselbe in den Formrahmen 3′ eingepreßt wird. Die Innenform der durch den Formrah men 3′ festgelegten Aufnahmeöffnung ist etwas kleiner als die Außen form des Formteils 14′, damit beim Einpressen des Formteils 14′ das selbe auf die gleiche Größe wie die Aufnahmeöffnung zusammengepreßt wird.

Der Neigungswinkel R nach Fig. 4 kann unter Berücksichtigung der Größe und Höhe sowie anderer Abmessungen der miteinander zu ver schweißenden Formteile festgelegt werden. Vorzugsweise wählt man den Winkel R zwischen 45 und 85°, ganz besonders bevorzugt zwischen 60 und 80°.

Die geneigte Fläche kann sich über die gesamte Innenseite des Formrahmens erstrecken. Jedoch kann auch in dem der Pressenplatte benachbarten Fußteil der Innenfläche ein vertikaler Abschnitt gemäß Fig. 4 vorgesehen sein. Diese Ausbildung verhindert eine äußere Ver formung oder ein Austreten des Formteils 3′ aus dem Formrahmen. Die Länge des vertikalen Abschnittes kann in Abhängigkeit von der Kon struktion der Größe des Formteils festgelegt werden. Zweckmäßiger weise soll die Höhe des vertikalen Abschnitts größer als 3 mm, vor zugsweise größer als 5 mm sein.

Die Fig. 5A bis 5G zeigen weitere Beispiele für die Ausbildung des Formrahmens 3′. Die Fig. 5A und 5B zeigen Bei spiele, bei denen die geneigte Fläche aus mehreren ebenen Abschnit ten zusammengesetzt ist, die derart aneinander anschließen, daß sich die Neigung stufenweise verändert. Der Neigungswinkel wird gegen die Fußfläche, also gegen die Pressenplatte 2′ hin größer. In Fig. 5A ist also R ₁ < R ₂ und in Fig. 5B R ₁ < R ₂ < R ₃. Bei den Ausführungsformen 5C und 5D ist die Oberkante des Formrahmens 3′ abgerundet und im Quer schnitt kreisförmig. In diesen Fällen wird unter Winkel ein Winkel zwischen einer Tangente an die Unterkante des Kreisabschnittes und der Oberfläche der Pressenplatte verstanden. Im Falle der Fig. 5D än dert sich der Winkel R in gleicher Weise wie nach den Fig. 5A und 5B.

Um das Formteil 14′ gleichmäßig in den Formrahmen 13′ einzupres sen, kann man zweckmäßigerweise den Winkel R nach den Fig. 5A, 5B und 5D stufenweise zunehmen lassen.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5E und 5F ist der untere vertikale Abschnitt teilweise hinterschnitten, so daß man einen drei eckförmigen oder rechteckförmigen Spalt erhält, der eine Ablenkung und Verformung des Formteils verhindert. In diesem Fall wählt man vorzugsweise die Höhe A des vertikalen Abschnittes größer als 3 mm insbesondere größer als 5 mm.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5F kann sich in ungünstigen Fällen der Formteil mit seiner Bodenfläche geneigt gegenüber der Horizontalen auf den geneigten Flächenabschnitt aufsetzen. Wenn unter diesen Umständen das Formteil in die Aufnahmeöffnung der Formrahmen eingepreßt wird, würde das Formteil verformt werden. Damit das Ein pressen des Formteils in vertikaler Richtung sichergestellt ist, kann der Oberabschnitt der geneigten Fläche gemäß Fig. 5G vertikal ausge richtet sein.

Ein Beispiel der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte an der Schweißvorrichtung wird im folgenden unter Bezug nahme auf die Fig. 6A bis 6H erläutert. Die Formteile 14 und 14′ bil den eine Palette aus Kunstharz, die in eine Oberhälfte und eine Un terhälfte aufgeteilt ist. Jede Hälfte hat eine Breite von etwa 1 m, eine Länge von etwa 1 m und eine Dicke von etwa 7 cm.

Die in Fig. 6A dargestellte Bearbeitungsstufe zeigt wie die Formteile 14 und 14′ auf die untere Pressenplatte 2′ in vertikaler Ausrichtung aufgesetzt werden. Dabei ist die obere Pressenplatte 2 angehoben.

Nach der Bearbeitungsstufe der Fig. 6B sind die Pressenzylinder 5 und 5′ wirksam, um die Pressenplatten 2 und 2′ gegeneinander zu bewegen. Gleichzeitig werden die Auswerferstifte 9 und 9′ in zurück geschobener Stellung gehalten.

In der Bearbeitungsstufe nach Fig. 6C ist der Spalt zwischen den Pressenplatten 2 und 2′ weiter verringert, damit die Formteile 14 und 14′ dichtsitzend in die Formrahmen 3 und 3′ eingepreßt werden. Da durch werden die Formteile verdichtet und in der jeweils gewünschten Stellung ausgerichtet. Deshalb erhalten die Formteile im wesentlichen gleiche Größe bei diesem Einpreßvorgang, auch wenn die Formteile zu vor etwas unterschiedliche Abmessungen infolge von Schrumpfung oder Verbiegung haben. Mit der Schweißvorrichtung nach der Erfindung kann man Formteile mit Abmessungen von 1000 × 1000 mm um mehr als 10 mm zusammenpressen. Wenn jedoch die Zusammenpressung zu groß ist, können sich Spannungen in den fertiggespornten Formteilen ergeben. Da bei einem Formteil der Größe 1000 × 1000 mm die Größenabweichungen höch stens ±3 mm betragen, die tatsächlichen Abmessungen also zwischen 997 und 1003 mm liegen, ist eine Zusammenpressung um 8 mm völlig ausreichend, da dieses größer als die Abweichung ist. Für diesen Zweck ist die Innenfläche der Formrahmen 3 und 3′ normalerweise gleich oder etwas kleiner als der Kleinstwert der Abmessungen der zu schweißenden Formteile eingestellt. Dann besteht keine Gefahr einer übermäßigen Zusammenpressung der Formteile. Man kann dann die Form teile zufriedenstellend in die Formrahmen 3 und 3′ einpassen. Die Formteile können während der nachfolgenden Bearbeitungsstufen in genauer Ausrichtung gehalten werden.

Ohne daß dies in den Fig. 6A bis 6H dargestellt ist, können zur sicheren Fixierung der Formteile 14 und 14′ auf den Pressenplatten 2 und 2′ Spannelemente 10 nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. Nach der schematischen Darstellung der Fig. 2 und 3 können die Spannele mente 10 zungenförmige Klemmplatten sein, die durch hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten hin und her bewegbar sind. Zur Verstellung der Spannelemente kann man auch mechanische oder elektrische An triebselemente vorsehen, die an den Formrahmen 3 und 3′ befestigt sind. Dadurch kann man die Formteile mit diesen Klemmelementen an den Pressenplatten festspannen.

In der Bearbeitungsstufe nach Fig. 6D sind die Pressenplatten 2 und 2′ jeweils mit einem daran hängenden Formteil 14 und 14′ in verti kaler Richtung voneinnder getrennt. Die durch eine elektrische Heiz vorrichtung oder eine ähnliche Heizvorrichtung beheizte Heizplatte 11 wird in den Spalt zwischen den getrennten Formteilen eingefahren.

Nach der Arbeitsstufe der Fig. 6E werden die Pressenplatten 2 und 2′ wiederum gegeneinander bewegt, um die Formteile gegen die Heiz platte 11 zu pressen und dadurch die miteinander zu verschweißenden Oberflächen aufzuschmelzen.

In der Arbeitsstufe nach Fig. 6F sind die Pressenplatten 2 und 2′ voneinander getrennt. Die Heizplatte 1 wird ausgefahren. In der an schließenden Stufe nach Fig. 6G werden die Pressenplatten 2 und 2′ wiederum gegeneinander bewegt. Dabei werden die Formteile 14 und 14′ miteinander zu einer Platte verschweißt. Dieser Zustand wird für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten, bis die Schweißstellen in aus reichendem Maße verfestigt sind, um die verschweißten Formteile anein ander festzuhalten, damit sich dieselben während nachfolgender Bear beitungsgänge nicht mehr voneinander trennen.

In der Bearbeitungsstufe nach Fig. 6H werden die Auswerferstifte der oberen Pressenplatte 2 durch die Kolben-Zylinder-Einheiten herausgedrückt, während nur die Pressenplatte 2 nach oben fährt, so daß dadurch die Formteile 14 und 14′, d. h. die Palette, von der Pres senplatte 2 getrennt werden. Dann wird die untere Pressenplatte 2 nach unten bewegt. Dabei bewirken die Auswerferstäbe 8 ein Heraus fahren der Auswerferstifte 9′, um dadurch die Palette von der unteren Pressenplatte zu trennen. Der Endzustand ist der gleiche, wie er in Fig. 6A dargestellt ist.

Die Auswerferstifte 9 und 9′ dienen zur Auslösung der Formteile. Anstelle der Auswerferstifte kann man auch eine seitliche Verschie bung der Formrahmen 3 und 3′ vorsehen, um dadurch die Druckspannung auf die Formteile aufzuheben.

Die gegenseitige Lage der Formteile 14 und 14′ während der Auf schmelzung und nach der gegenseitigen Verschweißung sind in den Fig. 7A bis 7C dargestellt. Fig. 7A zeigt einen Zustand, in dem die Heiz platte 11 zwischen die Formteile 14 und 14′ vorgeschoben ist. Man erkennt die vorspringenden Stege 15 und 15′ an der Heizplatte 11 in Stellungen, die den miteinander zu verschweißenden Rändern der Form rahmen 3 und 3′ entsprechen. Fig. 7B zeigt einen Zustand, in dem die Formteile 14 und 14′ gegen die Heizplatte 11 gepreßt werden, indem die Pressenplatte 2 und 2′ gegeneinander bewegt werden. Gleichzeitig werden die Formteile 14 und 14′ zusammengepreßt, bis die Formrahmen 3 und 3′ an den Pressenplatten 2 und 2′ und die vorspringenden Stege 15 und 15′ der Heizplatte 11 in gegenseitigen Eingriff kommen. Durch das Aufschmelzen wird die Dicke des Formteils auf das Sollmaß verringert. Die Beheizung dauert so lange an, bis sich eine aufgeschmolzene Harz schicht auf den einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Form teile ausbildet. Dann wird die Heizplatte 11 in der zuvor beschrie benen Weise herausgenommen. Die Formteile 14 und 14′ werden unmit telbar gegeneinandergepreßt, so daß sie miteinander verschweißen. Durch diese Bearbeitungsschritte wird die Dicke bzw. Höhe der Form teile 14 und 14′ um die Dicke der vorspringenden Stege 15 und 15′ verringert; die Dicke der vorspringenden Stege 15 und 15′ stellt also den Schweißmitelvorrat dar. Dieser Schweißmittelvorrat kann auch durch Abwandlungen gemäß den Fig. 8A bis 8C und 9A bis 9C bereit gestellt werden. Nach diesen abgewandelten Ausführungsformen sind in einandergreifende Vorsprünge 16 und 16′ vorgesehen, die in gleicher Weise wie die vorspringenden Stege 15 und 15′ nach den Fig. 7A bis 7C wirksam sind.

Die Schweißvorrichtung ermöglicht unabhängig von Schwankungen der Abmessungen der Formteile infolge von Schrump fung oder dergleichen die Herstellung von Formteilen vorgegebener Ab messungen, indem die Formteile an die Formrahmen angepreßt werden, so daß keine Versetzung der Formteile beim Schweißvorgang möglich ist. Dadurch erhält die Schweißverbindung eine hohe Festigkeit und Stärke. Außerdem können die auf den Pressenplatten befestigten Formrahmen entsprechend der gewünschten Aufschmelztiefe bzw. des Schweißmittel vorrats eingestellt werden.

Claims

1. Schweißvorrichtung für Kunstharzformteile, mit zwei einander gegenüberstehenden, gegeneinander bewegbaren und jeweils eines der miteinander zu verschweißenden Formteile tragenden Pressenplatten so wie mit einer Heizplatte, die in den Spalt zwischen den im Abstand einander gegenüberstehenden Formteilen einschiebbar ist, wobei die Pressenplatten jeweils Formrahmen mit einer Aufnahmeöffnung tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung eine etwas kleinere Form als die miteinander zu verschweißenden Formteile hat, daß die Aufnahmeöffnung einen Abschnitt der Innenfläche senkrecht zur Oberflä che der jeweiligen Pressenplatte und einen nach außen geneigten Ab schnitt aufweist, daß die einandergegenüberstehenden Stirnflächen der Formrahmen formschlüssig ineinander eingreifende Vorsprünge aufwei sen, die ineinander eingreifen, wenn die Formteile zusammengepreßt werden, und daß jede Pressenplatte eine Auswerfereinheit (7) mit Aus werferstiften (9) aufweist.

2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Abschnitt der Innenfläche unter einem Winkel zwi schen 45 und 85° gegenüber der Oberfläche der betreffenden Pressen platte verläuft.

3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Neigungswinkel des geneigten Abschnitts vom senk rechten Abschnitt der Innenfläche zur Stirnfläche hin kleiner wird.

4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel abschnittweise ändert.

5. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem rechteckigen Formrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander benachbarte Seiten des Formrahmens verstellbar angeordnet sind.

6. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht zur Fläche der Pressenplatte verlau fende Innenwandungsabschnitt eine Hinterschneidung aufweist.