DE3537670C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen
von Kleinteilen an Hohlkörper aus Kunststoff, die in
einem Extrusions-Blasverfahren hergestellt wurden,
in einer Heizelement-Schweißeinheit, bei dem die
Positionen der Schweißzonen an dem Hohlkörper und an
den Kleinteilen während des Anwärmvorgangs und des
Schweißvorganges über Schweißanschläge festgelegt
werden, sowie eine Heizelement-Schweißeinheit zum
Anschweißen von Kleinteilen an Hohlkörper aus Kunststoff,
die in einem Extrusions-Blasverfahren hergestellt
wurden, mit einem die Lage einer Heizelementeinheit
senkrecht zu der Schweißzone des Hohlkörpers
bestimmenden Anschlag und mit einer die Lage der
Schweißzone des Kleinteils bezogen auf die Schweißzone
des Hohlkörpers bestimmenden Anschlagführungsplatte.
Es ist bekannt, Kunststoff-Kraftstoffbehälter für
Personenkraftwagen in einem Extrusions-Blasverfahren
herzustellen (vgl. Pecha "Konfektionierung von Kunststoff-
Kraftstoffbehältern ..." in "Kunststoffberater"
4/1983 S. 31 bis 34). Als Werkstoff für die Kunststoffbehälter
finden höhermolekulare HDPE-Werkstoffe
Verwendung. Nach Herstellung der Kunststoffbehälter
müssen funktionsbedingt notwendige Kleinteile angebracht
werden, die beim Blasprozeß nicht mit angeformt
werden können. Als nicht lösbare Verbindung
der Kleinteile mit dem Rohling kommen werkstoffbedingt
nur Schweißverbindungen in Frage. Ein bevorzugtes
Schweißverfahren ist das in einer Heizelement-
Schweißeinheit durchgeführte Heizelementeschweißen.
Kleinteile und ein extrusionsgeblasener Hohlkörper
werden in der Heizelement-Schweißeinheit in Aufnahmevorrichtungen
fixiert und dann die Schweißoperation
ausgelöst. Die Schweißoperation beginnt damit,
daß die Heizelemente in die Arbeitsebene fahren. Die
Temperatur der Heizelemente ist auf die Verarbeitungstemperatur
der verwendeten Kunststoffe eingestellt.
Nach ihrem Einfahren in die Arbeitsebene werden die
Heizelemente mit einstellbarem Druck gegen den Hohlkörper
und die aufzuschweißenden Kleinteile gepreßt.
Bei dem bekannten Verfahren beginnt ein Angleichprozeß,
das heißt die Unebenheiten am Hohlkörper
und an den aufzuschweißenden Kleinteilen werden mittels
der Heizelemente in der ersten Phase des Anwärmvorgangs
abgeschmolzen. Anschließend beginnt der tatsächliche
Anwärmvorgang der späteren Schweißzonen.
Ist der Kunststoff an dem Heizelement plastifiziert
und um ein einstellbares Maß abgeschmolzen, wird der
Schweißdruck durch mechanische Schweißanschläge reduziert.
Die Teile werden über eine einstellbare
Anwärmzeit an dem Heizelement belassen. Nach Ablauf
der Anwärmzeit werden die zu verschweißenden Teile
vom Heizelement "abgerissen". Das Heizelement wird
in seine Ausgangsposition zurückgefahren. Anschließend
werden die Teile mit einem wiederum einstellbaren
Fügedruck zusammengefügt. Weitere mechanische
Schweißanschläge verhindern das Herausdrücken des
plastischen Materials aus der Fügezone. Nach Beendigung
einer Abkühlzeit werden die Aufnahmevorrichtungen
geöffnet, die einzelnen Stationen der Heizelement-Schweißeinheit
fahren in Ausgangsstellung; der mit
den Kleinteilen versehene Hohlkörper kann entnommen
werden.
Beim vorstehend erläuterten Verschweißen von extrusionsgeblasenen
Hohlkörpern mit bekannten Heizelement-Schweißeinheiten
tritt folgendes Problem auf: Durch
den über längere Zeit andauernden Schrumpf- und Abkühlprozeß
bei extrusionsgeblasenen Hohlkörpern sind
letztere mit starken Toleranzen behaftet. Bei den
herkömmlichen Heizelement-Schweißeinheiten wird daher
eine Sicherheitsmaterialzugabe notwendig. Ansonsten
besteht die Gefahr, daß das Material nicht ausreichend
plastifiziert wird und damit die Schweißung
unsicher, nicht ordnungsgemäß ist. In vielen Fällen
ist aber die Sicherheitsmaterialzugabe nicht möglich,
insbesondere nicht bei dünnwandigen Hohlkörpern. Das
Konfektionieren von Hohlkörpern, das ist das Aufschweißen
von Kleinteilen auf Hohlkörper, ist daher
bei dünnwandigen Hohlkörpern mit herkömmlichen Heizelement-Schweißeinheiten
nicht möglich.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Das aus der
DD-PS 2 04 879 bekannte Verfahren zum Heizelementstumpfschweißen
von Plastwerkstoffen kann hierbei keine Anregung
geben. Bei diesem bekannten Verfahren werden
die zwischen Heizelement und Schweißteil wirkende
Kraft und/oder die Spannschlittenwege während des
gesamten Schweißvorgangs gemessen und mit diesen Meßgrößen
die optimale Kraft zwischen Heizelement und
Schweißteil eingesteuert. Die Steuerung erfolgt derart,
daß eine vorbestimmte Kraft zwischen Heizelement
und Schweißteil durch eine prozeßabhängige Spannschlittenbewegung
entsprechend dem Abschmelz-, Ausdehnungs-
und Viskositätsverhalten der zu verschweißenden
Plasttypen aufrechterhalten wird. Sie wird
für den jeweiligen Prozeßabschnitt vorbestimmt. Das
bekannte Verfahren kann nur bei Schweißteilen angewendet
werden, die eine gewisse Eigensteifigkeit und
eine ausreichend dimensionierte Schweißfläche aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren
und eine Heizelement-Schweißeinheit zu schaffen,
die so genau arbeiten, daß es einer Materialzugabe
nicht bedarf. Bei dem Verfahren nach der Erfindung
wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß vor
Beginn des Anwärmvorgangs die Positionen der Schweißzonen
des Hohlkörpers kraftarm abgefragt werden, und
daß in Abhängigkeit von der Abfragung die Schweißanschläge
eingestellt werden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung gewährleistet das
Abfragen der Positionen der Schweißflächen einerseits
und die Einstellung der Schweißanschläge in
Abhängigkeit von dem Ergebnis der Abfragung andererseits,
daß stets der - vorher für einen bestimmten
Hohlkörper und das anzuschweißende Kleinteil festgelegte
- Sollabstand einmal zwischen der Heizelementeinheit
und der Schweißzone am Hohlkörper einerseits
sowie zwischen der Heizelementeinheit und der
Schweißzone am Kleinteil andererseits; zum anderen
der Sollabstand zwischen den Schweißzonen am Hohlkörper
und an dem Kleinteil eingestellt werden. Mit
anderen Worten: Die bei extrusionsgeblasenen Hohlkörpern
auftretenden Toleranzen werden vor Beginn
des Schweißvorgangs ausgeglichen: Die Heizelementeinheit
fährt vor Beginn des gesamten Schweißzyklus
in eine für jeden Hohlkörper individuelle Nullstellung.
Von dieser Nullstellung aus kann dann der
Schweißvorgang durchgeführt werden. Irgendwelche
Sicherheitszuschläge in Material oder dergleichen
sind nicht notwendig.
Die Heizelement-Schweißeinheit nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Abfrageglied,
vorgesehen ist, daß das Abfrageglied von einem in
der Heizelementeinheit parallel zu der Schweißzone
des Hohlkörpers bewegbaren Meßarm gehalten ist, und
daß das Abfrageglied mit einem Stellglied verbunden
ist, über das der Anschlag und die Anschlagführungsplatte
verstellbar sind und daß der Fühler des Abfragegliedes
kraftarm auf den Hohlkörper im Bereich
der Schweißzone aufsetzbar ist.
Bei den vorstehend erwähnten Kleinteilen muß es sich
nicht um Kleinteile im Wortsinn handeln; vielmehr
können mit dem Verfahren/der Heizelement-Schweißeinheit
nach der Erfindung beliebige Teile mit dem Behälter
verschweißt werden.
Die Vorteile der Heizelement-Schweißeinheit sind insbesondere
folgende: Auch bei toleranzbehafteten Artikeln
werden gleichbleibende Schweißergebnisse erzielt.
Die Schweißzone wird kraftarm abgefragt; dies führt
insbesondere bei dünnwandigen Artikeln dazu, daß
durch das Abfragen selbst nicht die Lage der Schweißzone
geändert wird. Eine Qualitätsüberwachung erfolgt
bereits vor der Konfektionierung des Hohlkörpers. Die
Erfindung gewährleistet absolut reproduzierbare
Schweißparameter. Die Bewegungen der Schweißeinheit
werden an allen Schweißanschlägen kontrolliert. Alle
Schweißparameter sind dokumentationsfähig.
Ein Ausführungsbeispiel einer Heizelement-Schweißein
heit ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und
wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen
die Heizelement-Schweißeinheit
Fig. 1 in Grundstellung;
Fig. 2 bei eingefahrenem Heizelement;
Fig. 3 in Anwärm-Position;
Fig. 4 in Fügeposition.
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Heizelement-Schweiß
einheit weist eine Grundplatte 1 auf. An der Grundplatte 1
sind horizontal eine Antriebseinheit 2 für die Querbe
wegung einer Heizelementeinheit 7 sowie vertikal ein
Stellglied 3 und eine Antriebseinheit 4 für den Schweiß-
und Fügevorgang befestigt. Bestandteil der Heizelement-
Schweißeinheit sind außerdem eine Antriebseinheit 5 für
die Schweißbewegung der Heizelementeinheit 7 sowie ein
Abfrageglied. Alle Antriebseinheiten sind im Ausführungs
beispiel als pneumatische Zylinder ausgeführt.
Mit der Welle der Antriebseinheit 2 für die Heizelement-
Querbewegung ist eine Schweißspiegel-Grundplatte 11 ver
bunden, die vertikal verläuft und mittels einer entlang
der Grundplatte 1 horizontal beweglichen Führungsplatte
12 geführt ist. An der Schweißspiegel-Grundplatte 11
ist die Antriebseinheit 5 für die Heizelement-Schweiß
bewegung vertikal befestigt. An der Welle der Antriebs
einheit 5 ist eine Kupplungsplatte 13 befestigt, die an
der Schweißspiegel-Grundplatte 11 vertikal geführt ist.
An der Kupplungsplatte 13 ist im Winkel ein Anschlag 14
befestigt, dessen freies Ende von einem verstellbaren
Gewindestift 15 gebildet ist. Der Anschlag 14 begrenzt
den Weg des Teils der Heizelement-Schweißeinheit, der
das anzuschweißende Kleinteil 16 trägt. An der Kupplungs
platte 13 ist außerdem ein Heizplattenarm 17 befestigt,
dessen freies Ende die Heizelementeinheit 7 trägt. Die
Heizelementeinheit 7 wird über die Antriebseinheit 2 in
die Arbeitslage zwischen einen Hohlkörper, von dem die
Hohlkörperwand 18 mit ihrer Schweißzone 19 dargestellt
sind, und den an dem Hohlkörper zu befestigenden Klein
teil 16 gefahren. Über die Antriebseinheit 5 wird die
Heizelementeinheit 7 in Anlage an die Hohlkörperwand 18
bewegt.
Mit der Führungsplatte 12 verbunden, also an der Grund
platte 1 geführt und mittels der Antriebseinheit 2 hori
zontal bewegt, ist außerdem ein Meßarm 21, an dessen
freiem Ende das Abfrageglied 6 angeordnet ist. Über einen
eigenen Antrieb in dem Abfrageglied 6 ist ein Meßfühler
28 in Richtung der Hohlkörperwand 18 bewegbar. Nach kraft
losem Berühren der Hohlkörperwand 18 im Bereich der
Schweißzone 19 durch den Meßfühler 28 - in Fig. 1 ge
strichelt dargestellt - wird die Bewegung des Abfrage
glieds 6 abgebrochen. Die erreichte Stellung wird über
eine elektrische Welle - Geber 22, Übertragungsglied 23,
Empfänger 24 - dem Stellglied 3 mitgeteilt, der Meß
fühler 28 wieder eingezogen. Anstelle der elektrischen
Welle können mechanische, hydraulische oder pneumatische
Übertragungen vorgesehen sein. Die Signalübertragung er
folgt vorwärts und rückwärts. Im Ausführungsbeispiel sind
Gleichstrommotoren und Planetengetriebe verwendet. Das
Stellglied 3 verstellt in Abhängigkeit von der Stellung
des Abfrageglieds 6 eine Anschlagführungsplatte 25, die
mit der Welle des Stellglieds 3 verbunden ist. Die An
schlagführungsplatte 25 ist vertikal bewegbar. Am
unteren freien Ende der Anschlagführungsplatte 25 ist
eine Anschlagleiste 26 mit einem verstellbaren Gewinde
stift 27 vorgesehen. Der Gewindestift 27 begrenzt den
Weg des Teils der Heizelement-Schweißeinheit, der die
Heizelementeinheit 7 trägt.
An der Grundplatte 1 ist vertikal auch die Antriebsein
heit 4 für den Schweiß- und Fügevorgang befestigt. Mit
der Welle der Antriebseinheit 4 ist auf einer Stirnseite
eine Aufnahmeplatte 31 mit einer Aufnahme 32 für das
Kleinteil 16 verbunden; auf der entgegengesetzten Stirn
seite ein Schweißanschlag 33 mit einem einstellbaren
Fühlerstift 34. Der Fühlerstift 34 bewegt sich koaxial
zu der mit dem Stellglied 3 verbundenen Anschlagführungs
platte 25. Der Fühlerstift 34 bestimmt die Schweißposition
des Kleinteils 16.
Mit Beginn des Schweißzyklus tastet das Abfrageglied 6 mittels des Meßfühlers 28
im Bereich der Schweißzone 19 die Hohlkörperwand 18 kraft
arm ab. Das Abfrageglied 6 gibt die Position der Schweiß
zone 19 an das Stellglied 3 weiter. Entsprechend der
ermittelten Lage der Schweißzone 19 verstellt das Stell
glied 3 den Anschlag 25 bis 27. Die Heizelement-Schweiß
einheit hat jetzt die für den Hohlkörper, einschließlich
seiner Toleranzen, individuelle Ausgangslage erreicht
- Fig. 1 -. Nach Anheben des Abfrageglieds 6 bewegt die
Antriebseinheit 2 die Heizelementeinheit 7 in die Posi
tion zwischen Schweißzone 19 an der Hohlkörperwand 18
und Kleinteil 16 - Fig. 2 -. Über die Antriebseinheit 4
wird dann die Heizelementeinheit 7 gegen die Hohlkörper
wand 18 gedrückt. Die Endposition der Heizelementein
heit 7 ist erreicht, wenn der den Anschlag 14 tragende
Winkel den Gewindestift 27 erreicht. Gleichzeitig wird
die Aufnahme 32 nach unten bewegt, bis sie den Anschlag
14 erreicht hat. In dieser Position liegen an der Heiz
elementeinheit 7 einerseits die Hohlkörperwand 18, an
dererseits das Kleinteil 16 an - Fig. 3 -. Auf die ein
gangs beschriebene Weise werden an den Schweißflächen
der Hohlkörper und das Kleinteil plastifiziert. Nach Ab
lauf einer Anwärmzeit werden das Kleinteil 16 von der
Heizelementeinheit 7 und die Heizelementeinheit 7 von
der Hohlkörperwand 18 "gerissen". Im Anschluß daran wird
über die Antriebseinheit 4 das Kleinteil 16 gegen die
Heizelementeinheit 7 gedrückt. Die Hubbegrenzung findet
über den Schweißanschlag 33 statt. Der Schweißvorgang
kann durchgeführt werden - Fig. 4 -.
Claims (7)
1. Verfahren zum Anschweißen von Kleinteilen an Hohlkörper
aus Kunststoff, die in einem Extrusions-Blasverfahren
hergestellt wurden, in einer Heizelement-Schweißeinheit,
bei dem die Positionen der
Schweißzonen an dem Hohlkörper und an den Kleinteilen
während des Anwärmvorgangs und des Schweißvorganges
über Schweißanschläge festgelegt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß vor Beginn des Anwärmvorgangs
die Positionen der Schweißzonen des Hohlkörpers
kraftarm abgefragt werden und in Abhängigkeit
von der Abfragung die Schweißanschläge
eingestellt werden.
2. Heizelement-Schweißeinheit zum Anschweißen von Kleinteilen
an Hohlkörper aus Kunststoff, die in einem
Extrusions-Blasverfahren hergestellt wurden, mit
einem die Lage einer Heizelementeinheit senkrecht
zu der Schweißzone des Hohlkörpers bestimmenden
Anschlag und mit einer die Lage der Schweißzone des
Kleinteils bezogen auf die Schweißzone des Hohlkörpers
bestimmenden Anschlagführungsplatte, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Abfrageglied (6) vorgesehen
ist, daß das Abfrageglied von einem in der Heizelementeinheit
(7) parallel zu der Schweißzone (19)
des Hohlkörpers (18) bewegbaren Meßarm (21) gehalten
ist, und daß das Abfrageglied mit einem Stellglied
(3) verbunden ist, über das der Anschlag (26)
und die Anschlagführungsplatte (25) verstellbar
sind und daß der Fühler des Abfragegliedes kraftarm
auf den Hohlkörper (18) im Bereich der Schweißzone
(19) versetzt ist.
3. Heizelement-Schweißeinheit nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anschlag (26) am unteren
Ende der senkrecht zu der Schweißzone (19) bewegbaren
Anschlagführungsplatte (26) angeordnet ist
und den Hub eines Anschlags (14) begrenzt, der mit
dem die Heizplatteneinheit (7) tragenden Heizplattenarm
(17) verbunden ist.
4. Heizelement-Schweißeinheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizplattenarm (17) von
einer Antriebseinheit (5) über eine Kupplungsplatte
(13) senkrecht zu der Schweißzone (19) angetrieben
ist.
5. Heizelement-Schweißeinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (5) an
einer Schweißspiegel-Grundplatte (11) befestigt
ist, die ihrerseits mit einer auch den Meßarm (21)
für das Abfrageglied (6) haltenden Führungsplatte
(12) verbunden ist.
6. Heizelement-Schweißeinheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der mit dem Heizplattenarm (17)
verbundene Anschlag (14) mit einem verstellbaren
Gewindestift (15) versehen ist, der als Anschlagbegrenzung
für eine senkrecht zu der Schweißzone
(19) bewegbare Aufnahmeplatte (31) vorgesehen ist,
an der eine Aufnahme (32) für das Kleinteil (16)
befestigt ist.
7. Heizelement-Schweißeinheit nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeplatte (31) von
einer Antriebseinheit (4) angetrieben ist, von der
auch ein Schweißanschlag (33) mit einem an der Anschlagführungsplatte
(25) anschlagenden Fühlerstift
(34) angetrieben ist.
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DE19853537670 DE3537670A1 (de) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Heizelement-schweisseinheit |
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DE19853537670 DE3537670A1 (de) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Heizelement-schweisseinheit |
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DE3537670C2 true DE3537670C2 (de) | 1988-03-03 |
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