DE3526073C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines komplementäre Heizflächenstücke aufweisenden Heizelementes eines Heizelementschweißgerätes für Kunststoffteile, welches Mittel zum Erwärmen und Mittel zum Reinigen des Heizelementes aufweist, bei der das Heizelement zwischen die zu schweißenden Kunststoff­ flächenstücke in eine erste Stellung bringbar, die Kunststoffflächenstücke dagegen bewegbar, erhitzbar und wieder wegbewegbar und nach dem Entfernen des Heizele­ mentes in eine zweite Stellung im erhitzten Zustand an­ einanderpreßbar sind und bei der das Heizelement perio­ disch in der zweiten Stellung der Reinigung unterzogen wird.

Geräte zur Heizelementschweißung, auch Heißspiegel­ schweißung genannt, der eingangs beschriebenen Art sind allgemein bekannt. Dabei neigen die geschmolzenen Kunststoffe dazu, in kleinen Resten an den Heizflächen­ stücken der Heizelemente haften zu bleiben, wodurch diese zunehmend verschmutzen und dann zu unexakten Schweißergebnissen führen. Dem wurde bisher dadurch entgegengewirkt, daß die Heizflächenstücke mit PTFE be­ schichtet worden sind, so daß das Anhaften des heißen Kunststoffs vermindert wurde. Trotzdem müssen hierbei die Heizflächenstücke nach etwa 50 Schweißungen gerei­ nigt werden, was zu einer sehr häufigen Unterbrechung von serienmäßigen Schweißvorgängen führt. Nach 2000 bis 3000 Schweißungen aber ist die Beschichtung dann meist so abgenutzt, daß ein neues Heizelement eingesetzt wer­ den muß. Auch der häufige Ein- und Ausbau der infolge der Beschichtung noch wesentlich verteuerten Heizele­ mente bedingt einen nicht unwesentlichen Zeitverlust bei der Serienfertigung und mindert deren Rentabilität.

Durch die US-PS 38 97 296 ist aber auch schon ein Heiz­ elementschweißgerät der eingangs genannten Art mit einer Reinigungsmöglichkeit für das Heizelement bekannt­ geworden. Die Reinigung wird hierbei in der zweiten Stellung des Heizelementes durch ein starkes Erhitzen desselben bewirkt, so daß vom Schweißvorgang herrühren­ de Kunststoffrückstände verbrennen oder auf andere Wei­ se zerstört werden. Die sich hierbei bildenden Ruß- oder Gasrückstände werden durch einen Ventilator abge­ saugt. Bei diesem bekannten Heizelementschweißgerät muß also nicht nur eine Absaugvorrichtung für die bei der Reinigung des Heizelementes entstehenden Rückstände vorgesehen sein, die das Gerät verteuert und ver­ größert. Vielmehr muß auch die Möglichkeit einer Ab­ kühlphase für das Heizelement geschaffen sein, da die­ ses von seiner Erhitzung in der zweiten Stellung zum Abbrennen der Kunststoffrückstände bei Erreichen der ersten Stellung für einen Schweißvorgang so abgekühlt sein muß, daß die zu schweißenden Kunststoffflächen nur verflüssigt, aber nicht verbrannt oder verdampft wer­ den. Bei dem bekannten Schweißgerät wird dies durch einen entsprechend langen Weg des Heizelementes zwi­ schen der zweiten und der ersten Stellung erreicht. Hierdurch wird aber die Dauer eines Schweißzyklusses wesentlich verlängert, so daß dieses bekannte Gerät nicht für die fortlaufende Schweißung von Einzelteilen mit hoher Geschwindigkeit verwendbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der einerseits eine Beschichtung der Heizflächenstücke des Heizelementes überflüssig ist, andererseits aber ein zusätzliches Erhitzen und Abkühlen des Heizelemen­ tes und Mittel zum Entfernen der hierbei anfallenden Rückstände entfallen und dadurch eine rasche Folge der Schweißvorgänge möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Merk­ male der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß unbeschichtete, beispielsweise hartverchromte Heizelemente aus Metall für bis zu 150 000 Schweißungen verwendbar sind, so daß die Lebensdauer der Heizelemente und zugleich das Ver­ hältnis der Benutzungszeiten zu den für die Auswechs­ lung der Heizelemente erforderlichen Zeiten ganz we­ sentlich erhöht wird.

Der große Vorteil dieser Reinigungsvorrichtung für Heizelemente von Heizelement-Schweißvorrichtungen be­ steht also darin, daß sehr haltbare, z. B. hartverchrom­ te Heizelemente aus Metall verwendet werden können und nach jedem einzelnen Schweißvorgang sofort ohne zusätz­ liche Erhitzung in der Ruhepause, in der die zu schweißenden Werkstücke zusammengedrückt und dann aus­ gewechselt werden, gereinigt werden, so daß sie für je­ den einzelnen Schweißvorgang von neuem sauber zur Ver­ fügung stehen, ohne daß irgendein Zeitverlust durch die Reinigung, z. B. durch Abkühlung oder große Wege, im Arbeitsablauf entsteht. Schließlich ist keine Absaug­ vorrichtung für die Rückstände erforderlich. Als weite­ rer Vorteil kommt dabei noch zusätzlich zur Wirkung, daß Metallheizelemente haltbarer und infolge der besse­ ren Wärmeübertragung auch insofern noch wirtschaftli­ cher sind als kunststoffbeschichtete Heizelemente.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß unbeschichtete, beispielsweise hartverchromte Heizelemente aus Metall für bis zu 150 000 Schweißungen verwendbar sind, so daß die Lebensdauer der Heizelemente und zugleich das Ver­ hältnis der Benutzungszeiten zu den für die Auswechs­ lung der Heizelemente erforderlichen Zeiten ganz we­ sentlich erhöht wird.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, teilweise aufge­ brochene, schematische Darstellung eines Heiz­ elementschweißgerätes mit der Reinigungsvorrichtung von der Bedienungs­ seite her,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Reinigungsvorrichtung nach Fig. 1 bei abgenommener Schweißvorrich­ tung und abgenommenem Arbeitstisch.

In den Figuren ist eine Arbeitsbank für ein Heizele­ ment-Schweißgerät mit 1 bezeichnet. Die Arbeitsplat­ te 1 a der Bank weist etwa in der Mitte einen Durch­ bruch 1 b auf, durch den ein Heizelement 2 (auch Heiß­ spiegel genannt) in eine Arbeitsstellung über der Ar­ beitsplatte 1 a und eine Ruhestellung unter der Arbeits­ platte 1 a fahrbar ist. Das Heizelement 2 ist hierzu in einem Ständer 3 unter der Arbeitsplatte 1 a verschiebbar und motorisch antreibbar in bekannter und nicht näher gezeigter Weise gelagert. Das Heizelement 2 hat zwei zueinander im wesentlichen komplementäre Heizflächen 2 a und 2 b, die der Form der miteinander zu verschweißenden komplementären Flächen 4 a und 5 a der zu verarbeitenden Werkstücke 4 und 5 aus Kunststoff zumindest im wesent­ lichen entsprechen. Die beiden zu verschweißenden Werk­ stücke 4 und 5 werden in nur schematisch dargestellte, an sich bekannte Aufnahmen 6 und 7 zu beiden Seiten der Öffnung 1 b oberhalb der Arbeitsplatte 1 a eingespannt. Die Aufnahmen 6, 7 sind durch eine Steuerung und An­ triebe aufeinander zu und wieder voneinander weg beweg­ bar, wobei die Steuerung so ausgelegt ist, daß bei von­ einander beabstandeten Werkstücken 4, 5 das erhitzte Heizelement 2 zwischen den Flächen 4 a, 5 a hochgefahren wird. Dann werden die Werkstücke 4, 5 aufeinander zu und mit ihren Flächen 4 a, 5 a gegen die hierzu komple­ mentären Heizflächen 2 a, 2 b bewegt und dabei so er­ hitzt, daß sie angeschmolzen werden. Anschließend wer­ den die Werkstücke 4, 5 kurzzeitig auseinandergefahren und das Heizelement 2 in seine unter dem Arbeits­ tisch 1 a liegende Ruhestellung zurückbewegt und die Werkstücke 4, 5 mit ihren angeschmolzenen, noch erhitz­ ten Flächen 4 a, 5 a wieder gegeneinander bewegt und an­ einander gepreßt, bis die hierdurch entstandene Schweißstelle 4 a, 5 a erkaltet ist. Sodann wird das ver­ schweißte Werkstück 4, 5 eingespannt. Somit liegt zwischen jedem Schweißvorgang eine durch das Wechseln der verschweißten gegen neue unverschweißte Kunststoff­ teile bedingte Ruhepause, in der das Heizelement 2 in seiner Ruhestellung unter der Arbeitsplatte 1 a liegt.

Bei jedem Schweißvorgang bleiben an den Heizflächen 2 a, 2 b kleine Reste von erwärmtem Kunststoff, der von den erhitzten Flächen 4 a, 5 a der zu schweißenden Werkstücke herrührt, hängen. Sind die Heizflächen 2 a, 2 b in bisher üblicher Weise mit besonderen Kunststoffen, z. B. mit PTFE beschichtet, so bleibt weniger von dem zu ver­ schweißenden Kunststoff hängen als bei reinen Metall­ heizflächen. Nach mehreren Schweißungen aber sind bei den bekannten Heizelementen in jedem Fall die Heizflä­ chen 2 a, 2 b so mit Kunststoff verschmiert, daß sie einer Reinigung unter Abschaltung des Schweißgerätes unterzogen werden müssen. Dies führt zu bezüglich des Zeitaufwandes erheblichen Arbeitsunterbrechungen. Sogar bei den bekannten PTFE-beschichteten Heizelementen ist diese Arbeitsunterbrechung gewöhnlich nach fünfzig Schweißungen erforderlich, was bei Serienfertigungen sehr häufig ist. Dazu kommt, daß die bekannten PTFE- beschichteten Heizelemente, die sehr teuer sind, ge­ wöhnlich nicht länger als für 2000 bis 3000 Schweißun­ gen halten und dann ersetzt werden müssen, wodurch wie­ der längere Stillstandszeiten des Schweißgerätes aufge­ zwungen sind, und daß durch die TEFLON-Beschichtung der Wirkungsgrad bezüglich der zuzuführenden Wärme und der Exaktheit der Form der Heizflächen geringer ist. Dieser Nachteil wird nun auf folgende Weise vermieden.

Zu beiden Seiten der Heizflächen 2 a, 2 b des Heizelemen­ tes 2 in dessen Ruhestellung ist eine Kulisse vorgese­ hen, die zwei zu den Heizflächen 2 a, 2 b komplementäre Flächen 8 a, 9 a aufweist, welche durch Vorrichtungen 8, 9 parallel zu den Werkstücken 4, 5, also gegen das Heizelement 2 zu und von diesem weg verschiebbar sind und ebenfalls von der nicht gezeigten Steuerung für die Aufnahmen 6, 7 über Motoren antreibbar sind. Zweckmäßi­ gerweise - vom Bedienenden aus gesehen - hinter dieser Reinigungsvorrichtung 2, 8, 9, aber höhenmäßig im glei­ chen Bereich der Ruhestellung des Heizelementes 2, sind zu beiden Seiten desselben je ein Vorratswickeltel­ ler 10, 11 für je eine Vlies-Rolle 12, 13 vorgesehen. Das Vlies 12 a, 13 a hat mindestens eine Breite, die der Höhe der Flächen 2 a, 2 b des Heizelementes 2 entspricht. Es kann ein an sich bekanntes Papiervlies verwendet werden, das saugfähig, temperaturbeständig gegenüber den Temperaturen des Heizelementes und ausreichend zug­ fest ist. Statt des Papiervlieses kann auch Vlies aus anderen Materialien, z. B. Geweben, mit diesen Eigen­ schaften verwendet werden. Die Vlies-Bänder 12 a, 13 a werden über je eine Umlenkrolle 14, 15 - vom Benutzer aus gesehen - hinter der Reinigungsvorrichtung 8, 9 und eine Umlenkrolle 16, 17 vor der Reinigungsvorrich­ tung 8, 9 von den Vorratsrollen 12, 13 an den Flächen 8 a, 9 a vorbeigelenkt. Unterhalb der Arbeitsplatte 1 a zum Benutzer hin ist dann je Vlies-Band 12 a, 13 a ein Transportrollenpaar 18, 19 bzw. 20, 21 angeordnet mit je einer federnden Reibrolle 18 bzw. 20 und einer an­ treibbaren Reibrolle 19 bzw. 21, zwischen denen je ein Vlies-Band 12 a bzw. 13 a hindurchgeführt ist.

Die beschriebene Reinigungsvorrichtung 8, 9, 12, 13 wird nun über Steuermittel und Antriebe, die in bekann­ ter Weise ausgeführt sein können und daher nicht ge­ nauer beschrieben werden, folgendermaßen angetrieben:
Befindet sich das Heizelement 2 in seiner oberen Ar­ beitsstellung, so sind die Kulissenflächen 8 a, 9 a so weit auseinander bewegt, daß das in seine Ruhestellung zurückkehrende Heizelement 2 gut zwischen ihnen Platz hat, so daß zunächst in der Ruhestellung Spalte zwi­ schen den Heizelementflächen 2 a, 2 b und den zugeordne­ ten Kulissenflächen 8 a, 9 a bestehen. Dabei liegen die Vlies-Bänder 12 a, 13 a an den Kulissenflächen 8 a, 9 a un­ ter leichter Spannung an. Hat das Heizelement 2 seine untere Ruhestellung erreicht, so werden die Kulissen­ flächen 8 a, 9 a gegen dessen Heizflächen 2 a, 2 b ver­ schoben, so daß entsprechende Stücke der Vlies-Bänder 12 a, 13 a durch die Kulissenflächen 8 a, 9 a gegen die warmen Heizflächen 2 a, 2 b gedrückt werden. Dann werden die Antriebe 19, 21 für die Vlies-Bänder 12 a, 13 a ein­ geschaltet, so daß der Vlies 12 a, 13 a an den Heizflä­ chen 2 a, 2 b ein kleines Stück vorbeigezogen wird und an den Heizflächen hängengebliebene Kunststoffreste ab­ saugt, so daß die beiden Heizflächen 2 a, 2 b völlig ge­ reinigt werden. Dann werden die Kulissenflächen 8 a, 9 a wieder auseinanderbewegt, so daß das Heizelement 2 für den nächsten Schweißvorgang nach oben bewegt werden kann. Das Vlies 12 a, 13 a wird entweder noch bei an das Heizelement 2 angedrückten oder bei schon wieder aus­ einanderbewegten Kulissenflächen 8 a, 9 a noch ein klei­ nes Stück weitergezogen, so daß ein sauberes Vliesstück für den nächsten Reinigungsvorgang schon bereitsteht. Das verbrauchte Vlies 12 a, 13 a kann nach vorn lose un­ ter den Arbeitstisch 1 fallen oder in dort angebrachten Auffangkörben aufgefangen werden.

Die Reinigungsvorrichtung ist für Heizelementschweißvorrichtungen jeglicher Art und Aus­ bildung verwendbar. Dabei können die Heizflächen 2 a, 2 b des Heizelementes 2, die gemäß den Figuren nur komple­ mentär zylindrisch gekrümmte Form haben, beliebige für eine Schweißung erwünschte Formen aufweisen. Die Reini­ gungsvorrichtung 8 a, 9 a, 2, 12 a, 13 a braucht nicht not­ wendigerweise unter der Schweißvorrichtung 6, 7, 2 zu liegen, sondern könnte auch darüber angeordnet sein, oder bei horizontal oder schräg bewegtem Heizelement 2 dahinter oder davor oder schräg darüber oder darunter liegen. Ebenso könnten die Vlies-Rollen 10, 12 bzw. 11, 13 - vom Benutzer aus gesehen - vor den Kulissen 8 a , 9 a vorgesehen sein und das verbrauchte Vlies nach hinten in Fangkörbe oder auf den Boden gefördert werden, wenn dies das Auswechseln der Vlies-Rollen erleichtert. Sind die Vorratsrollen 10, 12 bzw. 11, 13 jedoch, wie ge­ zeigt, unten und hinten am Gerät 1 vorgesehen, so kann es günstig sein, in der Arbeitsplatte 1 a einen Deckel zum Auswechseln der Vlies-Rollen vorzusehen. Bei nicht vollautomatischem Betrieb, bei dem die Werkstücke 4, 5 von Hand ausgewechselt werden, kann es außerdem günstig sein, wenn die Beendigung des Reinigungsvorganges durch ein Signal (Lampe, Ton oder dgl.) angezeigt wird, ob­ gleich gewöhnlich die Reinigung des Heizelementes 2 we­ sentlich schneller beendet sein dürfte als der Wechsel der Werkstücke 4, 5.

Grundsätzlich wäre es möglich, ein einziges Vlies-Band z. B. U-förmig über die Heizelementflächen 2 a, 2 b zu führen, wobei die Transportschritte des Vlieses so groß sein müßten, daß immer saubere Vlies-Stellen zum Abwi­ schen der Heizelementflächen bereitstehen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Reinigung eines komplementäre Heizflächenstücke aufweisenden Heizelementes eines Heizelementschweißgerätes für Kunststoff­ teile, welches Mittel zum Erwärmen und Mittel zum Reinigen des Heizelementes aufweist, bei der das Heizelement zwischen die zu schweißen­ den Kunststoffflächenstücke in eine erste Stel­ lung bringbar, die Kunststoffflächenstücke da­ gegen bewegbar, erhitzbar und wieder wegbeweg­ bar und nach dem Entfernen des Heizelementes in eine zweite Stellung im erhitzten Zustand an­ einanderpreßbar sind und bei der das Heizele­ ment periodisch in der zweiten Stellung der Reinigung unterzogen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mittel zum Reinigen aus einem tem­ peraturbeständigen, saugfähigen Vliesband (12 a, 13 a) besteht, daß nach jedem Wiedererreichen der zweiten Stellung des Heizelementes (2) das Vliesband (12 a, 13 a) schrittweise in gleichen Abständen bewegbar ist und daß Mittel (8, 9) zum zyklischen Andrücken des Vliesbandes (12 a, 13 a) an das Heizelement (2) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung zur Reinigung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß für jedes Heizflä­ chenstück (2 a, 2 b) ein eigenes Vliesband (12 a, 13 a) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung zur Reinigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesband durch ein Papiervlies gebildet wird.

4. Vorrichtung zur Reinigung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Andrücken aus einer zu den Heizflächenstücken (2 a, 2 b) des Heizelemen­ tes (2) komplementär ausgebildeten Kulisse (8 a, 9 a) besteht und daß das Vliesband (12 a bzw. 13 a) jeweils durch den zwischen Kulisse (8 a bzw. 9 a) und Heizflächenstück (2 a bzw. 2 b) ge­ bildeten Spalt hindurchziehbar ist.

5. Vorrichtung zur Reinigung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß hinter der Kulis­ se (8 a, 9 a) Lager (10, 11) für Vliesband-Rol­ len (12, 13) und je Vliesband-Rolle wenigstens eine Spann- oder Umlenkrolle (14, 15) zum Hin­ führen des Vliesbandes (12 a, 13 a) in die Spalte und vor der Kulisse (8 a, 9 a) je Vliesband-Rol­ le (12, 13) wenigstens ein Transportrollen­ paar (18, 19; 20, 21) zum Hindurchziehen des Vliesbandes (12 a; 13 a) durch den jeweiligen Spalt angeordnet sind.

6. Vorrichtung zur Reinigung nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trans­ portrollenpaar (18, 19; 20, 21) und der Kulis­ se (3 a; 9 a) eine weitere Spann- oder Umlenkrol­ le (16; 17) vorgesehen ist.