DE3206804A1

DE3206804A1 - Heissluftschweissvorrichtung fuer thermoplastische werkstuecke

Info

Publication number: DE3206804A1
Application number: DE19823206804
Authority: DE
Inventors: Masami Toyota Aichi Ishii; Susumu Okazaki Aichi Shibata; Hitoshi Nagoya Aichi Sugimoto; Shinji Toyota Aichi Takeda
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3206804C2; US4450038A; JPS57140119A; JPS6134374B2

Description

τ ο ί£ - · .", ." ■- Patentanwälte und

IIEDTKE ~" DÜHLING "" IvI-NnE.: : .^: . >; "Vertreter beim EPA

_f^ ■·.:-- \..liipl.-lng. H.Tiedtke

Grupe - Pellmann - Grams, _n _R _{Q n} , Dipi.-chem. aBühnng

J Z U D O U L* Dipl.-Ing. R. Kinne

Dipl.-Ing. Π Grupc)

₄ Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams

ßavariaring 4, Postfach 202403 . 8000 München 2 Tel.: 089-5396 53 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München

25. Februar 1982

DE 1891

case AS-482

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Kariya city, Japan

Heißluftschweißvorrichtung für thermoplastische

Werkstücke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißluftschweißvorrichtung für thermoplastische Werkstücke und insbesondere auf eine Schweißvorrichtung zum Schweißen hohler thermoplastischer Werkstücke mit Hilfe von Heißluftstrahlen. Dabei geht es bei der Erfindung insbesondere um die Ausbildung eines Düsenkopfes, der zum Schweißen von hohlen Werkstücken aus verschiedenen Werkstoffen geeignet ist.

Aus der JA-OS 90 584/52, die am 29. Juli 1977 veröffentlicht worden ist und auf der japanischen Patentanmeldung 6981/51 vom 23. Januar 1976 basiert, ist eine Heißluftschweißvorrichtung zum Schweißen hohler thermoplastischer Werkstücke bekannt. Diese bekannte Heißluftschweißvorrichtung umfaßt zwei einander gegenüber angeordnete Werkstückhalterarme, die zueinander und voneinander so bewegt werden können, daß zwei hohle thermoplastische Werkstükke, die von den Werkstückhalterarmen getragen werden,

VII/22

Deutsche Bank (München) KIo. 51/61 070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck !München) KIo. 670-43-804

-5- DE 1891

durch Verschieben der Werkstückhalterarme zueinander in stirnseitige Berührung miteinander gebracht werden können. Neben dem Zwischenraum zwischen den Werkstückhalterarmen ist eine Heißluftaufblasvorrichtung vorgesehen, zu der ein Düsenkopf gehört, der in den Zwischenraum zwischen den Werkstückhalterarmen eingeführt und aus diesem Zwischenraum zurückgezogen werden kann. Der Düsenkopf ist auf gegenüberliegenden Seiten mit Düsen bzw. Öffnungen versehen, die jeweils gegenüber den Rändern der zu verschweißenden Werkstücke so angeordnet werden können, daß aus dem Düsenkopf Heißluft gegen bzw. auf die Ränder der von den Werkstückhalterarmen gehaltenen Werkstücke geblasen werden kann, bis die Ränder der Werkstücke durch die Heißluftstrahlen erweicht sind. Danach wird der Düsenkopf aus dem Zwischenraum zwischen den Werkstückhalterarmen zurückgezogen und werden dann die Arme zueinander bewegt, bis die erweichten Ränder der Werkstücke in Berührung miteinander stehen und dadurch verschweißen.

Bei der bekannten Heißluftschweißvorrichtung werden die Ränder der zu verschweißenden Werkstücke in gleicher Weise erwärmt, so daß die gewünschte Schweißung erreicht wird, sofern die zu verschweißenden Werkstücke aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannte Heißluftschweißvorrichtung dann nicht befriedigend arbeitet, wenn sie zum Schweißen von Werkstücken 'mit unterschiedlichen Schmelzpunkten eingesetzt wird. Es hat sich beispielsweise als unmöglich erwiesen, Werkstücke aus ABS-Kunststoff und aus PVC-Kunststoff mit-

^® einander zu verschweißen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißluftschweißvorrichtung und insbesondere einen Düsenkopf für eine Heißluftschweißvorrichtung zu schaffen, der bzw. die zum Schweißen von Kunststoffwerkstücken aus unter-

-6- DE 1891

schiedlichen Werkstoffen geeignet ist. Möglichst soll die zu schaffende Heißluftschweißvorrichtung bzw. deren Düsenkopf Werkstücke mit unterschiedlichen Schmelzpunkten praktisch gleichzeitig auf die Erweichungstemperaturen bringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Heißluftschweißvorrichtung gelöst .
10

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung können den von den Werkstückhalterarmen gehaltenen Werkstücken unterschiedliche Wärmemengen zugeführt werden, so daß dann, wenn die Werkstücke aus Werkstoffen mit verschiedenen *5 Schmelzpunkten bestehen, die zu verschweißenden Ränder praktisch gleichzeitig zum Erweichen gebracht werden können, indem die ihnen zugeführte Wärmemenge entsprechend bestimmt und gesteuert wird.

in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die erste Düseneinrichtung und die zweite Düseneinrichtung durch getrennte Leitungen bzw. Kanäle mit einem Gebläse für die Heißluft verbunden sind und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine getrennte
²^ Steuerung der Temperaturen der durch die jeweiligen Leitungen und Kanäle strömenden Luft ermöglicht. Bei dieser Einrichtung zur Steuerung der Temperaturen kann es sich um in den jeweiligen Leitungen bzw. Kanälen angeordnete Heizeinrichtungen handeln. Gemäß einer anderen vorteil -

haften Ausbildung der Erfindung sind die erste Düseneinrichtung und die zweite Düseneinrichtung durch eine gemeinsame Leitung mit einem Gebläse für Heißluft verbunden und ist eine Einrichtung vorgesehen, die unterschiedliche Heißluftmengen der ersten Düseneinrichtung einerseits

und der zweiten Düseneinrichtung andererseits aus der

-7- DE 1891

gemeinsamen Leitung zuführt. Die Einrichtung zur Aufteilung in unterschiedliche Heißluftmengen kann beispielsweise ausgebildet sein als Strömungsdrossel zwischen der gemeinsamen Leitung und entweder der ersten Düseneinrichtung oder der zweiten Düseneinrichtung. Jede Düseneinrichtung kann zahlreiche kleine Öffnungen aufweisen, die in Form eines Musters angeordnet sind, das dem Verlauf des Randes des zugeordneten, zu verschweißenden Werkstücks entspricht, so daß auf diese Weise auf den Rand effektiv Heißluftstrahlen aufgeblasen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Heißluftschweißvorrichtung,

bei der die Erfindung anwendbar ist;
20

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Heißluftschweißvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß III-III in Fig. 2;
25

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung 'eines ersten Ausführungsbeispiels eines Düsenkopfes der Heißluftschweißvorrichtung;

Fig. 5 einen waagerechten Schnitt durch den Düsenkopf gemäß Fig.4;

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Düsenkopfes;

-8- DE 1891

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem

Durchfluß von Heißluft und der Werkstücktemperatur wiedergibt, die an der zu verschweißenden Oberfläche herrscht; und

Fig. 8 verschiedene Schritte beim Schweißen von Werkstücken aus Kunststoff unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heißluftschweißvorrichtung.

Im folgenden wird zunächst ausführlicher auf die Fig.

I bis 3 eingegangen. Die darin dargestellte Heißluftschweißvorrichtung umfaßt einen Unterbau bzw. Tisch 1, der drei Schlitten 6, 7 und 8 trägt. Die Schlitten 7 und 8 sitzen auf einer Führung 9, auf der sie in Richtung der Pfeile A und B (siehe Fig. 1 und 2) verschiebbar
sind. Der Schlitten 6 sitzt auf einer Führung 9a, auf der er in Richtung eines Pfeiles C (siehe Fig.3) verschiebbar ist.

Am Schlitten 8 ist ein Werkstückhalterarm 2 mit einem

Werkstückhalter 4 angeordnet. Auf ähnliche Weise ist am Schlitten 7 ein Werkstückhalterarm 3 mit einem Werkstückhalter 5 angeordnet. Die Werkstückhalter 4 und 5 sind an ihren freien Enden jeweils mit einer Ausnehmung verse-

hen, die ein Werkstück 11 bzw. 12 aufnehmen und halten kann. Die Werkstückhalter 4 und 5 sind miteinander in Axialrichtung so ausgerichtet, daß auch die Werkstücke

II und 12 miteinander axial ausgerichtet sind. Die Werkstücke 11 und 12 sind Hohlkörper und weisen jeweils einen Rand 11a bzw. 12a auf. Die Ränder 11a und 12a können miteinander verschweißt werden. Die beiden Schlitten 7 und 8 können so zueinander geschoben werden, daß die Werkstücke 11 und 12 mit ihren Rändern 11a und 12a aneinander anliegen.

-9- DE 1891

Der Schlitten 6 trägt ein Gebläse 13, dem ein Düsenkopf 20 zugeordnet ist, der Heißluft abstrahlt. Der Düsenkopf 20 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er zwischen die Werkstücke 11 und 12 an den Werkstückhaltern 4 und 5 gebracht werden kann, indem der Schlitten 6 in Richtung zu den Schlitten 7 und 8 verschoben wird, während die Werkstücke 11 und 12 in einem gewissen Abstand voneinander gehalten werden, wie dies die Fig. 1 und 2 zeigen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für den Düsenkopf 20 unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert. Der Düsenkopf 20 umfaßt einen Körper 39, in dem zwei getrennte Kanäle 31 und 32 ausgebildet sind, die jeweils durch eine Leitung 21 bzw. 22 so mit dem Gebläse 13 verbunden sind, daß sie aus dem Gebläse 13 mit Luft gespeist werden. In den Leitungen 21 und 22 befindet sich jeweils eine Heizeinrichtung 23 bzw. 24, die mit einer Temperatursteuervorrichtung 25 bzw. 26 verbunden ist. Die Temperatursteuervorrichtungen 25 und 26 werden mit Temperatur-Signalen von Temperaturfühlern 27 und 28 gespeist, die jeweils im Kanal 31 bzw. 32 angeordnet sind, und sorgen dafür, daß die durch die Leitungen 31 und 32 strömenden Luftströme die gewünschten Temperaturen haben.

Auf seinen beiden gegenüberliegenden Seiten ist der Körper 39 des Düsenkopfes 20 mit Ausnehmungen 39a und 39b versehen'. Der Kanal 31 mündet durch einen Auslaß 33 in die Ausnehmung 39a, und der Kanal 32 mündet durch einen Auslaß 34 in die Ausnehmung 39b. Diejenigen Seiten des

^O Körpers 39, die mit den Ausnehmungen 39a und 39b versehen sind, sind jeweils mit einer Platte 35 bzw. 36 bedeckt. In der Platte 35 sind Öffnungen 35a und 35b ausgebildet, und in der Platte 36 sind Öffnungen 36a und 36b ausgebildet. Mit Hilfe eines Abstandshalters 39c ist an der Platte 35 eine äußere Platte 37 befestigt. In der äußeren

-10- DE 1891

Platte 37 sind zahlreiche kleine Öffnungen ausgebildet, von denen nur die Öffnungen 37a und 37p mit einem Bezugszeichen versehen sind. Diese kleinen Öffnungen sind in einem solchen Muster angeordnet, daß dieses Muster dem Verlauf des Randes 12a des Werkstücks 12 entspricht. Auf ähnliche Weise ist über einen Abstandshalter 39d an der Platte 36 eine äußere Platte 38 angebracht, die mit zahlreichen kleinen Öffnungen versehen ist, von denen nur die Öffnungen 38a, 38b, 38c und 38p mit einem Bezugszeichen versehen sind. Diese kleinen Öffnungen sind in einem solchen Muster angeordnet, daß dieses dem Verlauf· des Randes 11a des Werkstücks 11 entspricht. Wenn der Düsenkopf 20 durch Verschieben des Schlittens 6 zwischen die beiden Werkstücke 11 und 12 gebracht wird, werden dadurch die Öffnungen 37a bis 37p und 38a bis 38p so angeordnet, daß sie sich gegenüber dem Rand 12a bzw. 11a des Werkstücks 12 bzw. 11 befinden, so daß aus den kleinen Öffnungen austretende Heißluftstrahlen die Ränder der Werkstücke treffen. Die Temperatursteuervorrichtungen 25 und 26 steuern die Temperaturen der gegen die Ränder 12a und 11a der Werkstücke gerichteten Heißluftstrahlen derart, daß diese Ränder selbst dann praktisch gleichzeitig erweichen, wenn die Werkstücke 11 und 12 aus Werkstoffen

mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen.
25

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein darin dargestellter Düsenkopf 40 erläutert, der einen Körper 49 aufv/eist, in dem ein gemeinsamer Kanal 41 ausgebildet ist, der an eine nicht dargestellte Heißluftquelle angeschlossen ist. Ahnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Körper 49 auf seinen beiden gegenüberliegenden Seiten Ausnehmungen 49a und 49b auf. Der Kanal 41 mündet in die Ausnehmung 49a durch einen Auslaß 46 mit verhältnismäßig kleiner Querschnittsfläche und in die Ausnehmung 49b durch einen Auslaß 47 mit ver-

-11- DE 1891

hältnismäßig großer Querschnittsfläche. Auf derjenigen Seite des Körpers 49, in der die Ausnehmung 49a ausgebildet ist, ist eine Platte 42 angebracht, in der Öffnungen 42a und 42b ausgebildet sind. An der Platte 42 ist über einen Abstandshalter 49c eine äußere Platte 44 angebracht. Auf ähnliche Weise ist auf derjenigen Seite des Körpers 49, in der die Ausnehmung 49b ausgebildet ist, eine Platte 43 angeordnet, die mit Öffnungen 43a und 43b versehen ist. Über einen Abstandshalter 49c ist an der Platte 43 eine äußere Platte 45 angebracht. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die äußere
Platte 44 mit zahlreichen kleinen Öffnungen versehen, von denen lediglich die Öffnungen 44a und 44p mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Platte 45 ist mit zahlreichen kleinen Öffnungen versehen, von denen lediglich die Öffnungen 45a und 45p.mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Öffnungen 44a bis 44p sowie 45a bis 45p sind jeweils in einem solchen Muster angeordnet, daß dieses dem Verlauf des Randes 12a des Werkstücks 12 bzw. des Randes 11a des Werkstücks 11 entspricht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 gelangen durch die Öffnungen 44a bis 44p in der äußeren Platte 44 einerseits und durch die Öffnungen 45a bis 45b in der äußeren Platte 45 andererseits unterschiedliche Luftmengen wegen der unterschiedlichen Querschnittsflächen der Auslässe 46 und 47. 'Wie Fig. 7 zeigt, hängt die Werkstücktemperatur vom Durchfluß der aufgeblasenen Heißluft ab. Es ist somit erkennbar, daß die Werkstücke 11 und 12 bei Verwendung

des DUsenkopfes 40 auf verschiedene Temperaturen erwärmt werden können.

Fig. 8 zeigt einzelne Schritte beim Zusammenschweißen der hohlen Werkstücke 11 und 12 aus Kunststoff mit Hilfe des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Düsenkopfes 20. Wie

-12- DE 1891

Fijj. ü (a) erkennen ILiUl, worden (J ic Werkstucke 11 und 12 zunächst in einem gewissen Abstand voneinander gehalten, wobei die beiden Ränder 11a und 12a einander zugewandt sind. Dann wird der Düsenkopf 20 zwischen die Werkstücke 11 und 12 gebracht, wie dies Fig. 8 (b) zeigt, so daß dann Heißluftströme auf die Ränder 11a und 12a wirken. Wie bereits erwähnt worden ist, hat die auf den Rand 11a des Werkstücks 11 einwirkende Luft eine andere Temperatur als die auf den Rand 12a des Werkstücks 12 gestrahlte Luft, so daß die Ränder 11a und 12a auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden, und zwar auf solche Temperaturen, wie sie zum Erweichen der jeweiligen Werkstoffe der Werkstücke 11 und 12 geeignet sind. Wenn dann die Werkstoffe in den Rändern 11a und 12a ausreichend erweicht sind, wird der Düsenkopf 20 zurückgezogen, wie dies Fig. 8 (c) zeigt, und werden die Werkstücke 11 und 12 in Anlage aneinander gebracht, wie dies in Fig. 8 (d) gezeigt ist. Da die Ränder 11a und 12a zuvor durch die Heißluftstrahlen erweicht worden sind, werden beim

²^ Aneinanderdrücken die Werkstücke 11 und 12 miteinander verschweißt.

Bei der Erfindung handelt es sich somit im wesentlichen um eine Heißluftschweißvorrichtung zum Schweißen von
Werkstücken aus thermoplastischen Werkstoffen mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen. Die Heißluftschweißvorrichtung umfaßt einen Düsenkopf, der mit Düsen bzw. Öffnungen versehen ist, durch die Heißluft auf die jeweiligen Werkstücke geblasen wird. Der Düsenkopf ist

so konstruiert, daß er die Werkstücke mit Heißluftstrahlen unterschiedlicher Temperaturen oder unterschiedlicher Durchflüsse bestrahlt, so daß die Werkstücke im wesentlichen gleichzeitig zur Erweichung gebracht werden.

-13- DE 1891

1 Die Erfindung ist vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben und erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung in keiner Weise auf die Einzelheiten der beschriebenen Ausbildungen beschränkt

5 ist und daß Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

Ij Heißluftschweißvorrichtung mit zwei einander gegenüber angeordneten Werkstückhalterarmen, die zueinander und voneinander bewegbar sind und jeweils einen Werkstückhalter aufweisen, der ein hohles Werkstück halten kann, wobei die beiden Werkstücke miteinander zu verschweißende Ränder aufweisen, und mit einer Heißluftaufblasvorrichtung, die einen Düsenkopf zum Aufblasen der Heißluft umfaßt, der bewegbar ist zwischen einer Arbeitsstellung, in der der Düsenkopf zwischen den von den Werkstückhalterarmen gehaltenen Werkstücken angeordnet ist, und einer Ruhestellung, in der der Düsenkopf so weit zurückgezogen ist, daß die Werkstücke an den Werkstückhalterarmen durch Bewegen der Werkstückhalterarme zueinander in Anlage aneinander gebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (20,40) mit einer ersten Düseneinrichtung (37a,37p;44a,44p), die dem vom einen Werkstückhalterarm (3) getragenen Werkstück (12) zugewandt ist, sowie mit einer zweiten Düseneinrichtung (38a, 38b,38c,38p;48a,48p) versehen ist, die dem vom anderen Werkstückhalterarm (2) gehaltenen Werkstück (11) zugewandt ist, und daß eine Einrichtung (13,21 bis 28,31,32;
41,46,47) vorgesehen ist, mit deren Hilfe der ersten Dü-

VI/22

-2- DE 1891

seneinrichtung und der zweiten Düseneinrichtung Heißluft mit unterschiedlichen Wärmemengen zugeführt wird.
2. Heißluftschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düseneinrichtung

(37a,37p) und die zweite Düseneinrichtung (38a,38b,38c,
38p) durch getrennte Leitungen (21,22) bzw. Kanäle (31,
32) mit einem Gebläse (13) für die Heißluft verbunden sind und daß eine Einrichtung (23 bis 28) zur voneinander unabhängigen Steuerung der Temperaturen der durch die jeweiligen Leitungen bzw. Kanäle strömenden Luft vorgesehen ist.
3. Heißluftschweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Temperatur Heizeinrichtungen (23,24) in den jeweiligen, getrennten Leitungen (21,22) bzw. Kanälen (31,32) umfaßt.
4. Heißluftschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düseneinrichtung
(44a,44p) und die zweite Düseneinrichtung (48a,48p) durch eine gemeinsame Leitung (41) mit einem Gebläse (13) für Heißluft verbunden sind und daß eine Einrichtung (46,47) vorgesehen ist, mit deren Hilfe unterschiedliche Heißluftmengen aus der gemeinsamen Leitung zur ersten Düseneinrichtung und zur zweiten Düseneinrichtung geleitet werden.
5. Heißluftschweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Weiterleiten unterschiedlicher Heißluftmengen Auslässe (46,47) umfaßt, die zur ersten Düseneinrichtung (44a,44p) bzw. zur zweiten Düseneinrichtung (48a,48p) führen und unterschiedliche freie Querschnittsflächen haben.

-3- DE 1891
6. Heißluftschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düseneinrichtung und die zweite Düseneinrichtung jeweils zahlreiche kleine Öffnungen (37a,37p;44a,44p;38a,38b,38c, 38p;48a,48p)aufweisen, wobei diese kleinen Öffnungen in einem Muster angeordnet sind, das den Rändern (11a,12a) der zu verschweißenden Werkstücke (11,12) entspricht, so daß auf die Ränder gezielt Heißluftstrahlen gerichtet

sind.
10