DE3934062A1 - Combined tool for vibrational welding and cutting of flat workpieces - where welding ram is located in its forward position by inflatable tubes and gripped by sides of device - Google Patents

Combined tool for vibrational welding and cutting of flat workpieces - where welding ram is located in its forward position by inflatable tubes and gripped by sides of device

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Abstract

Combined vibrational welding and cutting tool comprises a vibrational head(5) connected to the cutting tool(12) which surrounds the central welding ram(10) and is moveable with respect to the ram. In its forward position the ram(10) is locked in position with one vibrational head(5). USE/ADVANTAGE - Vibrational welding of two flat workpieces and the subsequent cutting away of the outer edges which are not welded together. The tool enables the two operations of welding and cutting to be carried out in a single manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Vibrationsschweißen und Schneiden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tool for vibration welding and cutting according to the preamble of claim 1.

Durch Vibrationsschweißen mit einem Schweißstempel sollen zweiflächige Werkstücke miteinander verschweißt werden, wo­ rauf die nichtangeschweißten Teile des oberen Flächengebil­ des durch einen Stanzvorgang entfernt werden sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform soll ein Folienteil auf einem Teppich befestigt werden, in dem eine Folienbahn ent­ sprechend der Kontur des Folienteils auf den Teppich aufge­ schweißt wird und dann der Randüberstand ausgestanzt und entfernt wird. Es hat sich als schwierig erwiesen, den Folienrandüberstand in einfacher Weise und sauber zu entfer­ nen.By vibration welding with a welding stamp double-surface workpieces are welded together where on the non-welded parts of the upper surface which are to be removed by a punching process. In a preferred embodiment is intended to be a film part be attached to a carpet in which a film web ent speaking on the contour of the film part on the carpet is welded and then the overhang is punched out and Will get removed. It turned out to be difficult Film edge protrusion can be removed easily and cleanly nen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kombi­ niertes Werkzeug zu schaffen, mit dem es in einfacher Weise möglich ist, das Verschweißen und anschließend das Ausstan­ zen durchzuführen.The invention is therefore based on the object, a combi ned tool to create it with simple is possible, the welding and then the punching zen.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the stated object is based on the features of claim 1 solved.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß nach dem Verschweißen der beiden übereinander liegenden Flä­ chengebilde mit dem gleichen Werkzeug ein Schneidvorgang ausgeführt werden kann, um die außerhalb des Schweißbereichs liegenden Teile sauber abzutrennen. Durch die sinnvolle Ver­ knüpfung einer Vibrationsschweißeinrichtung mit einer Schneideinrichtung ist es möglich, für den geschilderten An­ wendungsbereich das Vibrationsschweißen wirtschaftlich ein­ zusetzen. A particular advantage of the invention is that after welding the two superimposed surfaces chengebilde with the same tool a cutting process can be carried out outside the welding area cleanly separate lying parts. Through the meaningful ver linking a vibration welding device with a Cutting device it is possible for the described to vibration welding economically clog.  

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schwingkopf zum Antrieb des Schweißstempels an einer Träger­ platte befestigt, an deren Unterseite die Schneideinrichtung befestigt ist. Der Schweißstempel ist gegenüber der Träger­ platte und damit der Schneideinrichtung verschiebbar ange­ ordnet und wird von aufblasbaren Druckschläuchen in die vor­ geschobene Lage gebracht, in der der Schweißstempel mit Flä­ chen an der Trägerplatte verspannt wird, so daß die in die Trägerplatte vom Schwingkopf eingebrachte Schwingungsenergie auf den Schweißstempel übertragen wird. Nach dem Schweißen werden die Druckschläuche entlüftet, so daß der Schweißstem­ pel zurückweicht, wenn Trägerplatte und Maschinentisch ge­ geneinader verschoben werden, um den Stanzvorgang auszufüh­ ren, der von einem Anschlag begrenzt wird.In a preferred embodiment of the invention, the Swing head for driving the welding stamp on a carrier plate attached, on the underside of the cutting device is attached. The welding stamp is opposite the carrier plate and thus the cutter is slidably attached arranges and gets into the front by inflatable pressure tubes brought pushed position in which the welding stamp with flä Chen is clamped to the support plate, so that the in Carrier plate vibrational energy introduced by the oscillating head is transferred to the welding stamp. After welding the pressure hoses are vented, so that the welding stem pel backs away when the carrier plate and machine table ge be shifted to carry out the punching process ren, which is limited by a stop.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einzigen Figur ein Schnitt durch das Werkzeug dargestellt ist.An embodiment of the invention is shown below the drawing explained in detail in its single figure Section through the tool is shown.

In der Zeichnung ist ein Maschinentisch 1 schematisch ange­ deutet, auf dem eine Platte 2 zum Halten eines Teppichbasis­ materials befestigt ist. Auf dem Teppich soll beipielsweise als Trittschutz ein Kunststoff-Folienteil aufgeschweißt wer­ den, wobei nach dem Schweißen der überstehende Rand des Fo­ lienteils sauber abgetrennt werden soll. Der Maschinentisch 1 ist verschiebbar angetrieben und wird linear gegen das Oberwerkzeug bewegt und an dieses mit dem Schweiß- bzw. Schneiddruck angepreßt.In the drawing, a machine table 1 is schematically indicated, on which a plate 2 for holding a carpet base material is attached. For example, a plastic film part should be welded onto the carpet as a step protection, and after welding the protruding edge of the film part should be cleanly separated. The machine table 1 is displaceably driven and is moved linearly against the upper tool and pressed against it with the welding or cutting pressure.

Das Oberwerkzeug besteht aus einer feststehenden Träger­ platte 4, an der wie bei 5 angedeutet ein Vibrationsschwing­ kopf befestigt ist. Solche Vibrations-Schweißköpfe arbeiten beispielsweise mit 100 oder 240 Hz Arbeitsfrequenz und brau­ chen nicht mehr beschrieben zu werden. Die Trägerplatte 4 weist einen Ausschnitt 6 auf, in dem ein Schweißstempel 10 aufgenommen ist. Der Schweißstempel 10 ist an seiner Vor­ derseite mit einem Profil 11 versehen, so daß beim Schweißen auch ein Prägevorgang erfolgt. Der Schweißstempel 10 ist von einer Schneideinrichtung 12 umgeben, die an der Trägerplatte 4 befestigt ist.The upper tool consists of a fixed carrier plate 4 , on which, as indicated at 5, a vibrating head is attached. Such vibration welding heads work for example with 100 or 240 Hz working frequency and need not be described. The carrier plate 4 has a cutout 6 in which a welding stamp 10 is received. The welding stamp 10 is provided on its front side with a profile 11 , so that an embossing process takes place during welding. The welding stamp 10 is surrounded by a cutting device 12 which is fastened to the carrier plate 4 .

Auf der Trägerplatte 4 ist ein Deckel 15 befestigt. Zwischen dem Deckel 15 und der Oberseite 16 des Schweißstempels ist eine Kammer 17 vorgesehen. In der Kammer sind mehrere Druck­ schläuche 18 eingesetzt, die mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle und einem Ventil verbunden sind. Beim Auf­ blasen der Schläuche 18 dehnen sich diese aus und drücken den Schweißstempel 10 in die dargestellte vorgeschobene Lage. Werden die Druckschläuche 18 entlüftet, so kann der Schweißstempel 10 in die Kammer 17 zurückgeschoben werden.On the carrier plate 4 , a lid 15 is attached. A chamber 17 is provided between the cover 15 and the top 16 of the welding stamp. In the chamber several pressure hoses 18 are used, which are connected to a pressure medium source, not shown, and a valve. When blowing on the hoses 18 they expand and press the welding stamp 10 into the advanced position shown. If the pressure hoses 18 are vented, the welding stamp 10 can be pushed back into the chamber 17 .

In der vorgeschobenen Stellung wird der Schweißstempel 10 mit der Trägerplatte 4 damit mit dem Schwingkopf 5 ver­ spannt. Hierzu weist der Schweißstempel einen radialen Flansch 20 mit einer schräg gerichteten Unterseite 21 auf, die an einen entsprechend schrägen Abschnitt 22 eines Schuhs 23 andrückbar ist, der an der Platte 4 befestigt ist. Um die Übertragung der Schwingungsenergie auf den Schweißstempel 10 zu verbessern, ist außerdem zwischen den Schrägflächen 21 und 22 eine Druckplatte 25 eingesetzt, die aus einem Reib­ werkstoff besteht und etwas nachgiebig ist, um ein sattes Anliegen zu ermöglichen. Der Druck wird von den Druckschläu­ chen 18 aufgebracht.In the advanced position, the welding stamp 10 is thus clamped to the oscillating head 5 with the support plate 4 . For this purpose, the welding stamp has a radial flange 20 with an obliquely directed underside 21 which can be pressed against a correspondingly oblique section 22 of a shoe 23 which is fastened to the plate 4 . In order to improve the transmission of the vibrational energy to the welding stamp 10 , a pressure plate 25 is also inserted between the inclined surfaces 21 and 22 , which consists of a friction material and is somewhat resilient in order to enable a tight fit. The pressure is applied by the pressure hoses 18 .

Eine Kühlung des Schweißstempels 10 erfolgt durch Kühlkanäle 26. Nicht dargestellte Schläuche für das Zu- und Abführen des Kühlmittels sind am Schweißstempel 10 befestigt und füh­ ren durch Öffnungen 27 im Deckel 15 nach außen. Die Schneid­ einrichtung 12 ist beheizbar. Es können Heizpatronen oder ein Heizmantel 28 vorgesehen sein. Über einen am Maschinen­ tisch 1 einstellbar befestigten Anschlag 30 ist der Abstand zwischen Platte 2 und Schneidklingenkranz 31 einstellbar.The welding stamp 10 is cooled by cooling channels 26 . Hoses, not shown, for the supply and discharge of the coolant are attached to the welding stamp 10 and lead through openings 27 in the cover 15 to the outside. The cutting device 12 is heated. Heating cartridges or a heating jacket 28 can be provided. The distance between the plate 2 and the cutting blade ring 31 can be adjusted via an adjustable stop 30 attached to the machine table 1 .

Die Wirkungsweise ist wie folgt:The mode of action is as follows:

Nach dem Auflegen des Teppichs und der Folie auf die Platte 2 wird der Maschinentisch 1 mit einem geregelten Schweiß­ druck nach oben gefahren. Der Schweißstempel 10 ist druckbe­ aufschlagt in der dargestellten Lage. Entsprechend dem am Maschinentisch eingestellten Schweißdruck, der Antriebsfunk­ tion des Schwingkopfes und dessen Schwingweite wird eine Friktionschweißung bzw. Prägung erzielt. Anschließend wird die Druckbeaufschlagung der Schläuche 18 aufgehoben, und der Maschinentisch 1 wird mit dem erforderlichen Schneiddruck beaufschlagt. Der Schweißstempel 10 weicht zurück. Die Tischbewegung wird durch den verstellbaren Anschlag 30 be­ grenzt. Der beim Schweißen mitschwingende, beheizte Schneid­ klingenkranz 31 wird in die aufgeschweißte Folie gepreßt, und in einem Perforationsschnitt erfolgt das Durchtrennen. Gleichzeitig findet der für das Vibrationsschweißen erfor­ derliche Nachwirk-Halteprozeß statt. Anschließend wird der Maschinentisch 1 nach unten gefahren und der Schweißstempel 10 mittels der Schläuche 18 druckbeaufschlagt. Der Teppich mit dem aufgeschweißten und beschnittenen Folienteil kann entnommen werden, wobei der Randüberstand perforiert oder lose ist.After placing the carpet and the film on the plate 2 , the machine table 1 is moved upwards with a regulated welding pressure. The welding stamp 10 is pressurized in the position shown. Friction welding or embossing is achieved in accordance with the welding pressure set on the machine table, the drive function of the oscillating head and its oscillation width. The pressurization of the tubes 18 is then released and the machine table 1 is subjected to the required cutting pressure. The welding stamp 10 withdraws. The table movement is limited by the adjustable stop 30 be. The resonating during welding, heated cutting blade ring 31 is pressed into the welded film, and a perforation cut in the cutting takes place. At the same time, the after-effect holding process required for vibration welding takes place. The machine table 1 is then moved downward and the welding stamp 10 is pressurized by means of the hoses 18 . The carpet with the welded and trimmed film part can be removed, whereby the edge overhang is perforated or loose.

Zum thermischen Isolieren der beheizten Schneideinrichtung 12 können isolierende Zwischenschichten 33 am Schweißstempel und der Trägerplatte vorgesehen sein.For the thermal insulation of the heated cutting device 12 , insulating intermediate layers 33 can be provided on the welding stamp and the carrier plate.

Claims (19)

1. Werkzeug zum Vibrationsschweißen und Schneiden mit einem von einem Schwingkopf angetriebenen Schweißstempel, einer Schneideinrichtung, einem Maschinentisch zur Auflage der zu bearbeitenden flächigen Werkstücke und einem Antrieb zum gegenseitigen Verschieben des Werkzeuges und des Tisches, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkopf (5) an die Schneideinrichtung (12) angekoppelt ist, daß der Schweißstempel (10) gegenüber der Schneideinrichtung (12) verschiebbar ist und in der vorgeschobenen Lage mit dem Schwingkopf verspannbar ist.1. Tool for vibration welding and cutting with a welding punch driven by a vibrating head, a cutting device, a machine table for supporting the flat workpieces to be machined and a drive for mutual displacement of the tool and the table, characterized in that the vibrating head ( 5 ) to the Cutting device ( 12 ) is coupled so that the welding stamp ( 10 ) can be displaced relative to the cutting device ( 12 ) and can be clamped to the oscillating head in the advanced position. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstempel (10) zum Verspannen mit Druckmittel beaufschlagt ist.2. Tool according to claim 1, characterized in that the welding stamp ( 10 ) is acted upon by clamping with pressure medium. 3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schweißstempel (10) von aufblasbaren Druckschläuchen (18) beaufschlagbar ist.3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the welding stamp ( 10 ) of inflatable pressure hoses ( 18 ) can be acted upon. 4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannen des Schweißstempels (10) mit dem Schwingkopf über radiale Flächen erfolgt.4. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bracing of the welding stamp ( 10 ) with the oscillating head takes place over radial surfaces. 5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (12) beheizbar ist.5. Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cutting device ( 12 ) is heatable. 6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (12) mitschwingt. 6. Tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cutting device ( 12 ) resonates. 7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkopf an einer Trägerplatte (4) befestigt ist, die mit einem Ausschnitt (6) versehen ist, durch den sich der Schweißstempel (10) erstreckt, wobei die Schneideinrichtung (12) den Schweißstempel umgebend mit der Trägerplatte verbunden ist.7. Tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the oscillating head is attached to a carrier plate ( 4 ) which is provided with a cutout ( 6 ) through which the welding stamp ( 10 ) extends, the cutting device ( 12 ) surrounding the welding stamp is connected to the carrier plate. 8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schweißstempel und einem an der Träger­ platte befestigten Deckel (15) aufblasbare Druckschläuche (18) eingesetzt sind.8. Tool according to claim 7, characterized in that between the welding stamp and a plate attached to the carrier plate ( 15 ) inflatable pressure hoses ( 18 ) are used. 9. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schweißstempel einen radialen Flansch (21) aufweist, der an die Trägerplatte andrückbar ist.9. Tool according to claim 7 or 8, characterized in that the welding stamp has a radial flange ( 21 ) which can be pressed onto the carrier plate. 10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte einen Schuh (23) zum Andrücken des Flansches (21) aufweist.10. Tool according to claim 9, characterized in that the carrier plate has a shoe ( 23 ) for pressing the flange ( 21 ). 11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schuh und dem Flansch eine Druckplatte (25) aus Reibwerkstoff eingelegt ist.11. Tool according to claim 10, characterized in that a pressure plate ( 25 ) made of friction material is inserted between the shoe and the flange. 12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Andruckflächen schräg sind.12. Tool according to one of claims 9 to 11, there characterized in that the pressure surfaces are oblique. 13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schweißstempel (10) an der Schneideinrichtung (12) geführt ist.13. Tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that the welding stamp ( 10 ) on the cutting device ( 12 ) is guided. 14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Schneideinrichtung, dem Schweißstempel und der Trägerplatte eine Isolation vor­ gesehen ist. 14. Tool according to one of claims 6 to 13, there characterized in that between the cutting device, insulation before the welding stamp and the carrier plate is seen.   15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schweißstempe; als Prägewerk­ zeug ausgebildet.15. Tool according to one of claims 1 to 14, there characterized in that the welding stamp; as embossing stuff trained. 16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hub der Schneideinrichtung (12) gegenüber dem Maschinentisch (1) mit einem einstellba­ ren Anschlag begrenzt ist.16. Tool according to one of claims 1 to 15, characterized in that the stroke of the cutting device ( 12 ) with respect to the machine table ( 1 ) is limited by an adjustable stop. 17. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) zwischen dem Maschinentisch (1) und der Trägerplatte (4) vorgesehen ist.17. Tool according to claim 16, characterized in that the stop ( 30 ) between the machine table ( 1 ) and the carrier plate ( 4 ) is provided. 18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Maschinentisch 1 verschiebbar ist und von einem Schweiß- bzw. Schneiddruck beaufschlagbar ist.18. Tool according to one of claims 1 to 17, characterized in that the machine table 1 is displaceable and can be acted upon by a welding or cutting pressure. 19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schweißstempel (10) gekühlt ist und die Anschlüsse für das Kühlmittel am Schweißstempel vorgesehen sind und Öffnungen (27) im Deckel (15) vorgesehen sind.19. Tool according to one of claims 1 to 17, characterized in that the welding stamp ( 10 ) is cooled and the connections for the coolant are provided on the welding stamp and openings ( 27 ) in the cover ( 15 ) are provided.
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