DE4321298A1 - Stumpfschweißmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stumpfschweißmaschine für wenigstens im Schweißbetrieb plattenförmige Kunststoffteile aus PP, PE, PVC, PVDF o. dgl., bei der ein vorzugsweise längs seiner Mittellinie zweigeteilter Spanntisch eine auf- und zufahrbare Trennfuge aufweist, welche den Schweißbereich markiert und bei der über jeder Spanntisch-Hälfte im Abstand ein Spannbalken gehalten ist, der mittels an ihm befestigter Druckarbeitsglieder mit Spannplatten Kunststoffteile, die auf den Spanntisch-Hälften liegen mittels Druckbeaufschlagung fixiert, wobei unter den Spanntisch-Hälften ein Richt- sowie ein Heizschwert mit steuerbaren Antriebseinrichtungen angeordnet sind, wobei das Richtschwert zum schweißgerechten Plazieren der Kunststoffteile von unten her in die offene Trennfuge einfahrbar ist, während das Heizschwert in die offene Trennfuge einfahrbar und nach Schließen der Trennfuge Kontaktwärme auf die Schweißkanten der Kunststoffteile überträgt, während nach Absenken von Richt- und Heizschwert an einem Maschinengestell oder den Spanntisch-Hälften gehaltene Druckglieder zum Schließen der Trennfuge, die Schweißkanten der Kunststoffteile mit voreinstellbarem Druck und während einer voreinstellbaren Zeit aneinanderpressen.

Das Zusammenschweißen von Kunststoffteilen mittels der Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art - siehe DE OS 35 39 842 A1 - geschieht in der Weise, daß man die zu verschweißenden Nahtkanten auf den beiden Schweißtisch-Hälften zunächst in eine exakte, gegenseitige Position bringt, wobei das Richtschwert, welches zu diesem Zeitpunkt in die Trennfuge zwischen den Schweißtisch- oder Spanntisch-Hälften eingefahren ist, unten, also in der Ebene der Spanntisch-Hälften, breiter und darüber, also in der Ebene der Kunststoffplatten, schmäler ist. Durch diese Maßnahme stehen die Kunststoffteile um eine bestimmte, vorher berechnete Breite über die Spanntischtrennfugenkanten nach innen über und werden festgespannt. Danach werden die Schweißtisch-Hälften auseinandergefahren, und es wird ein Heizschwert in die Trennfuge eingefahren. Dieses Heizschwert wird nun durch Zusammenfahren der Schweißtisch-Hälften mit vorbestimmten Druck mit den Schweißkanten der Kunststoffteile in Kontakt gebracht und dort für vorbestimmte Zeit belassen. Durch diese Erhitzung wird zumindest der Überstand der Kunststoffteile über die Kanten der Schweißtisch-Hälften durchgehend erwärmt und zwar auf Temperaturen die um 220°C bis 240°C liegen. Alsdann werden die Schweißtisch-Hälften wieder auseinandergefahren, und das Heizschwert wird nach unten aus der Trennfuge herausgezogen. Durch den Wärmeeinfluß haben die überstehenden Nahtkanten der Kunststoffteile einen adhäsiv-zellplastischen Zustand angenommen. Nun werden die Spanntisch-Hälften wieder, diesmal aber unter vorbestimmten Druck, der sich aus der Dicke des Werkstoffes, der Länge der Naht, der Art des Materials usw., ergibt und tabellarisch feststellbar ist, gegeneinander gepreßt und auch eine bestimmte Zeit lang - ebenfalls ein tabellarisch feststehender Wert unter Druck gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Schweißung beendet. Die Spannbalken bzw. Spannplatten können gelöst und der verschweißte Kunststoffgegenstand entnommen werden.

Unter diesen Bedingungen haben sich die erwärmten Nahtkanten der Kunststoffteile zu einer Wulst umgeformt, die oben und unten über die Oberfläche der Kunststoffteile übersteht und die spanabhebend abgetragen wird.

Bei bekannten Stumpfschweißmaschinen der eingangs genannten Art haben die Spanntisch-Hälften bzw. deren Trennfuge eine Länge von bis zu 3 m und können Kunststoffteile bis zu 30 mm Stärke verschweißen. Der zum Erzielen der Verschweißung aufzubringende Druck beträgt in solchen Fällen wiederum je nach Werkstück etwa 10 bar.

Dieser Hinweis sollte nur demonstrieren, daß Maschinen der eingangs genannten Art nicht nur große Abmessungen haben müssen, sondern auch enormen Kräften bzw. Drücken widerstehen müssen. Es ist daher kein Wunder, daß Maschinen der eingangs genannten Art schwer, klobig und teuer sind. Es leuchtet auch ein, daß sie durch das Zusammenwirken hoher Temperatur, Bewegung und hoher Kräfte bzw. Drücke außerdem infolge der großen Abmessungen und der daraus resultierenden Möglichkeit gewisser Verkantungen in Führungen einem sehr starken Verschleiß ausgesetzt sind und daher auch einen intensiven und teuren Wartung bedürfen.

Alle bekannten Stumpfschweißmaschinen haben Spanntisch-Hälften, die sich synchronsymmetrisch gegensinnig bewegen. Sie führen beim Öffnen und Schließen eine Art Zangenbewegung aus. Das bedeutet, daß für beide Spanntisch-Hälften hoch belastete Führungen - man beachte Trennfugenlängen von 3 m - aber entsprechend aufwendige Druckarbeitsglieder zum Bewegen und zum Erzeugen des Preßdrucks erforderlich sind. Die Druckarbeitsglieder brauchen entsprechend aufwendige Steuerungen, die nur mit neuen technischen Hilfsmitteln ermöglicht werden können um die Spanntisch-Hälften verkantungsfrei und über die Länge der Trennfuge hinweg mit gleichem Druck und gleichem Vorschub bewegen zu können.

Im Hinblick auf diesen allgemein üblichen Aufbau ist es kein Wunder, daß die Maschinen teuer und aufwendig und verschleißanfällig sind.

Es ist offensichtlich Standard, daß bei den bekannten Maschinen, auch insbesondere der, der eingangs genannten Art, innerhalb des Maschinengestells in relativ großem Abstand von der Trennfuge unten Arbeitszylinder angeordnet sind, die überlange Druckstangen am oberen Ende das Richtschwert tragen und daß das Richtschwert an seiner Oberkante zur Befestigung des Heizschwertes dient. Siehe insbesondere die DE OS 35 39 842 A1 oder auch EPA Veröffentlichungs-Nr. 02 22 290.

Es ist sichtlich auch heutzutage noch relativ schwer, ein z. B. 3 m langes Richtschwert über sehr lange Kolbenstangen gleichmäßig auf und ab zu bewegen und auch noch exakt in Toleranzen unter Millimetergröße in Lage und Position zu steuern. Deshalb kommt es in der Praxis nicht selten vor, daß das Richtschwert gewisse Verwerfungen erleidet, also seine Linealität verliert, aber auch in Höhe und Breite ungenau zur Trennfuge beim Hochfahren zum Stillstand kommt. Deshalb ist es unerläßlich, die Spanntisch-Hälften mit einem gewissen Korrekturdruck zu beaufschlagen, wenn diese gegen das Richtschwert zusammenfahren, damit etwaige Verwerfungen und Verkantungen korrigiert werden. Wenn jedoch die zwischen den Trennfugenkanten der Spanntisch-Hälften anzuordnenden, breiten Kanten des Richtschwertes Höhenvariationen aufweisen, dann kann es je nach Zufall oder Maschinentyp dazu kommen, daß ein Teil des breiteren Abschnittes des Richtschwertes nach oben übersteht. Das Ergebnis besteht dann darin, daß die Kunststoffteile, wenn sie gegen die engen Flanken des Richtschwertes gefahren werden, an den erhöhten breiteren Teilen des Richtschwertes zur Anlage kommen, so daß sich kein paralleler Schweißspalt bildet oder aber daß sie über die Kanten des breiteren Bereiches des Richtschwertes gleiten und dann mit ihren Schweißkanten nicht mehr eben ausgerichtet sind. Es versteht sich von selbst, daß unter solchen Bedingungen Schweißfehler vorprogrammiert sind.

Damit nicht genug, ist es üblich, das Heizschwert an der Oberkante des Richtschwertes zu befestigen. Es ist eine für jeden Konstrukteur plausible, bekannte Tatsache, daß hohe Temperaturen isolierter Bauteile infolge Wärmedehnung an anderen Maschinenteilen Verwerfungen u. dgl. verursachen. Infolgedessen kommt zu der Ungenauigkeit, die allein auf der Konstruktion des Richtschwertes beruht, auch noch die Ungenauigkeit hinzu, die durch die thermischen Belastungen entstehen, denn es ist unvermeidbar, daß die Hitze des Heizschwertes auf das Richtschwert übertragen wird und dieses mehr oder weniger erwärmt.

Dieser Effekt verstärkt sich noch dadurch, daß das Richtschwert nicht immer konstante Temperatur hat; denn es gibt bspw. in Extremfällen Abkühlzeiten im Schweißprozeß, die in der Größenordnung von 40 Minuten liegen. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wäre es nicht richtig, das Heizschwert während dieser 40 Minuten auf seiner Arbeitstemperatur zu belassen, sondern es ist ökonomisch vorteilhafter, zumindest auf einen bestimmten Bereich abzukühlen, d. h. durch Nichtbeheizung oder Unterbrechung der Energiezufuhr einen niedrigeren Heizschwert-Temperaturgrad einzustellen. Dies bedeutet aber für das Richtschwert ständig wechselnde Temperaturausdehnungen und wärmebedingte Schwindungen, die mit Verwerfungen des Richtschwertes notwendigerweise verbunden sein müssen.

Erschwerend kommt noch hinzu, daß das Heizschwert während des Betriebes noch besonders hohen, mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Es ist zwar üblich, das Heizschwert mit einer Teflonbeschichtung zu versehen, um der Haftung mit den Schweißkanten der Werkteile entgegenzuwirken. Die Praxis zeigt jedoch, daß die Haftung trotz solcher Maßnahmen oftmals so groß ist, daß das Heizschwert nicht ohne seitliche Belastung von den Schweißkanten der Werkstücke gelöst werden kann. Man muß also davon ausgehen, daß Richtschwert und Heizschwert sowie deren Antriebe und Führungen insbesondere wenn diese als sehr lange Kolbenstangen ausgebildet sind, wie bei der Ausführung der eingangs genannten Art, sehr rasch unbrauchbar werden und zu teuren Reparaturen führen oder aber Ausschuß bei der Schweißarbeit zur Folge haben, weil das genaue Plazieren der Kunststoffteile infolge des schlecht geführten oder verformten Richtschwertes nicht gelingt.

Auch die bereits genannte europäische Patentanmeldung 0 222 290 entspricht dem geschilderten Aufbau und hat die beschriebenen Nachteile. Sie befaßt sich mit der Fertigung rohrförmiger Kunststoffteile und offenbart diesem Zweck dienende konstruktive Einzelheiten.

Ausgehend von diesem unbefriedigenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacherer, insbesondere preiswerterer Herstellbarkeit zumindest gleichpräzise, vorzugsweise präziser und besser arbeitet als die beschriebenen bekannten Ausführungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine Stumpfschweißmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß eine Spanntisch-Hälfte fest am Maschinengestell gehalten ist, daß die andere Spanntisch-Hälfte mittels Druckarbeitsgliedern auf am Maschinengestell vorgesehenen Gleitführungsgliedern zum Öffnen und Schließen der Trennfuge von der festen Spanntisch-Hälfte weg- und zurückbewegt ist, daß das Richtschwert mittels Winkelhebeln auf und absenkbar unterhalb der bewegbaren Spanntisch-Hälfte angelenkt ist und daß das Heizschwert mitsamt Druckzylinder auf einem am Maschinengestell angeordneten Gleitführungsglied zwischen Anschlägen quer zu seiner Betätigungsrichtung gelagert ist.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Stumpfschweißmaschine ist erstmals das konstruktive Prinzip der spiegelbildlichen Symmetrie und die Arbeitsweise gegensinnig symmetrisch-synchroner Bewegungen der Spanntisch-Hälften aufgegeben worden.

Eine Spanntisch-Hälfte oder Schweißtisch-Hälfte ist festes unbewegliches Bestandteil des Maschinengestells, wird niemals bewegt und bedarf daher keiner Führungen, keiner Antriebseinrichtungen usw. Auf diese Weise werden bei Maschinen gemäß der Erfindung die Aufwendungen für Antrieb und Steuerung, Drucksteuerung usw. nahezu halbiert und die Preise entsprechend gesenkt. Auch die Verschleißteile halbieren sich nahezu, so daß der Aufwand an Reparatur, Wartung, Service entsprechend geringer wird.

Erfindungsgemäß wurde auch mit dem bisher üblichen Prinzip gebrochen, das Heizschwert und das Richtschwert übereinander zu ordnen und miteinander zu verbinden. Statt dessen ist das Richtschwert unterhalb der beweglichen Spanntisch-Hälfte mittels Winkelhebeln angelenkt und kann in jeder Position, die die zweite bewegliche Spanntisch-Hälfte einnimmt, auf- und abgeschwenkt werden. Da das Richtschwert mühelos mehrfach über die Winkelhebel geführt und abgestützt werden kann, und auch miteinander durch Verbindungen zwischen den Winkelhebeln über die Länge aussteifbar ist, entfallen alle Probleme eines Synchron-Bewegungsablaufes und alle Probleme einer präzisen Einstellung zur Trennfuge zwischen den Spanntisch-Hälften. Es sind sogar Anschläge verwendbar, gegen die ein einziger Richtschwertantrieb z. B. ein Druckzylinder das Richtschwert in Gebrauchsstellung hebt. Eine gewisse horizontale Beweglichkeit schadet nicht, falls sie in den Führungen des Richtschwertes auftritt, denn durch das Zugverfahren der Spanntisch-Hälften werden solche Toleranzen ausgeglichen.

Sehr wesentlich ist, daß das Richtschwert von thermischen Beanspruchungen befreit ist, weil es keinerlei wärmeleitende Verbindung mit dem Heizschwert hat. Damit ergeben sich hohe Präzision und lange Lebensdauer.

Ein weiterer Gesichtspunkt der mechanischen, räumlichen Trennung von Richtschwert und Heizschwert besteht darin, daß dem Richtschwert auch die starken mechanischen Beanspruchungen beim Losreißen oder Los schlagen des Heizschwertes von den Schweißkanten der Werkstücke erspart bleiben.

Durch die starke Einsparung von Bauteilführungen unterhalb der Spanntisch-Hälften und infolge der getrennten Lagerung des Richtschwertes wird es möglich, das Heizschwert relativ nahe unterhalb der Spanntisch-Hälften abzustützen, so daß die Druckzylinder zum Heben und Senken mit relativ geringen Kolbenstangen versehen werden können. Das erhöht die Lebensdauer der Druckzylinder und erleichtert auch die Arbeit.

Um sicherzugehen, daß die Schweißungen, die mit der Maschine gemäß der Erfindung ausgeführt werden, auch einwandfrei sind, wurden Schweißproben dem TÜV Bayern, Sparte Qualitätssicherung und Werkstofftechnik in München, zur Verfügung gestellt. Es hat sich herausgestellt, daß die mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Stumpfschweißmaschine hergestellten Schweißnähte beim Biegeversuch mindestens dreifach besser abschnitten als auf herkömmlichen Maschinen durchgeführte Schweißungen und daß beim Zugversuch mindestens 10-%ige Verbesserungen erzielt werden konnten.

Damit hat sich ergeben, daß die Abkehr von alten Prinzipien, die bei der Stumpfschweißmaschine gemäß der Erfindung vollzogen wurde, neben der erheblichen Preisminderung unter Vereinfachung der Maschine selbst auch noch zu bedeutenden Qualitätsverbesserungen der Schweißergebnisse führt.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ist das Heizschwert oder zumindest seine Zugeinrichtung mittels einer kräftigen Zugfeder mit der beweglichen Spanntisch-Hälfte verbunden.

Diese Maßnahme hat den großen Vorteil, daß auch das an der Schweißkante des Werkteils anhaftende Heizschwert nicht nur durch die Kraft der Zug- und Senk- oder Antriebseinrichtungen sondern auch zusätzlich durch die Zugkraft der Zugfeder vom Kunststoffteil getrennt wird, wenn die bewegliche Spanntisch-Hälfte zurückgefahren und dadurch die Zugfeder gespannt wird. Die Fälle, in denen trotzdem noch mit Gewalt, durch Schläge u. dgl., eingegriffen werden muß, um das Heizschwert von den Werkteilen zu trennen, werden dadurch vollständig vermieden.

Eine in der Praxis besonders elegante Lösung für die Lagerung und Bewegung des Richtschwertes offenbart der Unteranspruch 3. Dadurch, daß die Winkelhebel ungleichschenkelig U-förmig gestaltet sind und mit einem kurzen U-Schenkel einendig angelenkt sind, während am anderen langen U-Schenkel das Richtschwert befestigt ist, können unterhalb des Schweißbereiches an der beweglichen Spanntisch-Hälfte befindlichen Ein- und Aufbauten, Versteifungen u. dgl. elegant überbrückt werden. Andererseits bietet sich der U-Rücken als Angriffspunkt für das Druckarbeitsglied zum Auf- und Abschwenken des Richtschwertes an, so daß solide Konstruktionen erzielt werden, aber auch bei sehr langen Richtschwertern mit nur einem Druckarbeitsglied gearbeitet werden kann.

Eine Vielzahl bekannter Stumpfschweißmaschinen für Kunststoffteile ist so gestaltet, daß notfalls auch in sich rohrförmig gestaltete oder kanalartig geformte Kunststoffkörper hergestellt bzw. geschweißt werden können. Die Anpassung an diese Arbeitsmöglichkeit ist in Unteranspruch 4 offenbart.

In der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ist offenbart, daß die Gleitführungsglieder als zylindrische Hohlwellen ausgebildet sind und die gleitend darauf geführten Maschinenteile, vorzugsweise die bewegliche Spanntisch-Hälfte, mittels Gleitbuchsen auf diesen aufgenommen sind.

Zylindrische Hohlwellen sind preiswert, stabil und erfüllen die Führungsaufgaben für die erfindungsgemäß ausgebildete Stumpfschweißmaschine optimal.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Stumpfschweißmaschine ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Stumpfschweißmaschine bei lotrecht und rechtwinklig zur Trennfuge verlaufender Schnittebene und

Fig. 2 eine Schnittansicht bei längs der Linie II in Fig. 1 verlaufender Schnittebene.

Die Figuren zeigen eine Stumpfschweißmaschine 1, die für wenigstens im Schweißbereich plattenförmige Kunststoffteile aus PP, PE, PVC, PVDF o. dgl. vorgesehen ist. Die Stumpfschweißmaschine 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, welches am oberen Ende einen aus zwei Spanntisch-Hälften 3a und 3b bestehenden Spanntisch aufweist. Die Spanntisch-Hälften 3a und 3b bilden sich zwischen sich bzw. den aneinander zugekehrten Stirnkanten eine Trennfuge 4.

Die in Fig. 1 linke Spanntisch-Hälfte 3a ist, wie erkennbar, fest und starr mit dem Maschinengestell 2 verbunden, während die rechte Spanntisch-Hälfte 3b in Richtung der Pfeile 5 mittels nicht gezeigter Druckarbeitsglieder in Richtung auf die Spanntisch-Hälfte 3a hin und her beweglich ist. Bei solchen Bewegungen wird die Trennfuge 4 vergrößert oder verkleinert bzw. geschlossen. Gleitführungsglieder 6, vorzugsweise hohlzylindrische Wellen, sind im Maschinengestell 2 befestigt und Führungsbuchsen 7 dienen dazu, z. B. die bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b während der Bewegungen in exakter Position zur Spanntisch-Hälfte 3a zu führen.

Jede Spanntisch-Hälfte 3a, 3b besitzt einen Spannbalken 8, der mit Druckarbeitsgliedern 9 bestückt ist und sich parallel zur Trennfuge 4 erstreckt und dessen Druckarbeitsglieder 9 am unteren Ende Spannplatten 10 aufweisen, die durch Beaufschlagung der Druckarbeitsglieder 9 ein jeweils auf der Spanntischhälfte 3a oder 3b liegendes Kunststoffteil 11 festlegen und unverrückbar - auch bei hoher Beanspruchung - in Positionen festhalten. Über die Länge des bzw. der Spannbalken 8 sind eine geeignete Anzahl von Druckarbeitsgliedern 9 verteilt, um die exakte Fixierung zu gewährleisten.

Am Maschinengestell 2, unterhalb der beweglichen Spanntisch-Hälfte 3b ist ein U-förmiger Winkelhebel 12 angelenkt, und zwar mit dem freien Ende seines kurzen U-Schenkels. Am freien Ende des langen U-Schenkels ist ein Richtschwert 13 befestigt, und außermittig, etwa in Richtung des kurzen U-Schenkels versetzt, greift am U-Rücken 14 des Winkelhebels 12 ein Druckarbeitsglied 15 an, welches zum Auf- und Abschwenken des Richtschwertes 13 dient. Aufgrund der U-Form kann der Winkelhebel das Richtschwert 13 nur in eine definierte hochgeschwenkte Lage - in Fig. 1 gestrichelt wiedergegeben - bringen, bei welcher ein verbreiteter unterer Teil des Richtschwertes exakt zwischen den einander zugekehrten Kanten der Spanntisch-Hälften 3a und 3b, während ein schmälerer nasenförmiger oberer Teil 16 zwischen den Kunststoffteilen 11 liegt. Das Richtschwert 13 kann während jeder Position, die die bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b einnimmt, auf- und abgeschwenkt werden. Auf dem Maschinengestell 2 ist unterhalb der Trennfuge 4, relativ nahe der Trennfuge auf einem Gleitführungsglied 21 mittels Druckzylinders 17 ein Heizschwert 18 angeordnet, das in Richtung der in Fig. 1 gezeichneten Pfeile 19 auf und ab, z. B. in die in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Gebrauchsposition hochfahrbar ist. Wie zu sehen liegt das Heizschwert 18 in dieser Position an den Schweißkanten der Kunststoffteile 11. Es ist mit nicht gezeigten Einrichtungen versehen, die es ermöglichen, das Heizschwert auf eine Temperatur im Bereich um 200°C bis 240°C zu erhitzen. Auch bei Spanntisch-Hälftenlängen im Bereich um 3 m genügt es bei der gezeichneten und beschriebenen Konstruktion, wenn das Heizschwert 18 nur an zwei Positionen abgestützt ist. Das Richtschwert 13, bei dem es auf sehr hohe Präzision der Endlage ankommt, kann mit mehreren Winkelhebeln 12 bestückt sein, vorzugsweise, wenn letztere noch in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Es genügt aber ein einziges Druckarbeitsglied, um auch bei 3 m Länge eine exakte Positionierung des Richtschwertes 13 zu gewährleisten. Die insoweit beschriebene Stumpfschweißmaschine 1 arbeitet wie folgt:

Zwei Kunststoffteile 11 werden mit den zu verschweißenden Kanten auf die Spanntisch-Hälften 3a, 3b aufgelegt. Das Richtschwert 13 wird in die Trennfuge 4 hochgefahren. Alsdann werden die Kunststoffteile 11 zur satten Anlage an der schmalen Nase 16 des Richtschwertes 13 gebracht. Bei exakter Plazierung werden die Druckzylinder 9 der Spannbalken 8 betätigt und die Spannplatten fixieren die Kunststoffteile in dieser Position.

Danach werden die Spanntisch-Hälften 3a, 3b wieder etwas auseinandergefahren. Das Richtschwert 13 wird in die in Fig. 1 gezeigte, in vollen Linien wiedergegebene Position zurückgeschwenkt, und statt dessen wird das Heizschwert 18 hochgefahren, bis es die in gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigte Position einnimmt. Die beiden Spanntisch-Hälften werden dann erneut zusammengefahren - wobei nur die bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b bewegt wird, und es wird auf die erforderliche Temperatur während einer entsprechend bestimmten Zeit Wärmemengen auf die anliegenden Schweißkanten der Kunststoffteile 11 abgegeben. Ist das Material der Kunststoffteile ausreichend erwärmt, werden die Spanntisch-Hälften 3a, 3b, bzw. die bewegliche 3b, wieder voneinander entfernt, und das Heizschwert 18 wird in die in vollen Linien in Fig. 1 wiedergegebene Position zurückgeschoben, wobei u. U. große Abreißkräfte aufzubringen sind, weil Kunststoff in erwärmten Zustand adhäsiv, klebrig, zäh, plastisch geworden ist. Um das Abreißen vom Kunststoff zu sichern, ist am Arbeitsglied 17 des Heizschwertes 18 eine kräftige Zugfeder 20 befestigt und das Arbeitsglied 17 mitsamt Heizschwert 18 ist auf dem Gleitführungsglied 21 zwischen den Anschlägen 22 quer zur Betätigungsrichtung 19 verschieblich gelagert. Die Zugfeder 20 wird durch das Zurückfahren der beweglichen Spanntisch-Hälfte 3b gespannt bis das Abreißen des Heizschwertes 18 erfolgt, wobei die Einheit von Heizschwert 18 und Druckzylinder 17 die in der Fig. 1 dargestellte, durch einen der Anschläge 22 klar definierte Lage einnimmt. Aufgrund der Führung erfolgt die Abreißbewegung sehr gleichmäßig. Ein Verkanten des Heizschwertes während der Abreißbewegung ist dadurch vermieden.

Sobald das Heizschwert wieder seine Ruheposition eingenommen hat, werden die Spanntisch-Hälften zusammengefahren, d. h., es wird die bewegliche Spanntisch-Hälfte 3b gegen die feste gefahren, und es wird ein bestimmter vorgegebener Druck aufgebaut und so lange aufrechterhalten, bis die Schweißnaht abgekühlt ist. Durch hohen Druck bildet sich an der Schweißstelle eine Wulst aus. Ist die Schweißnaht hinreichend abgekühlt und verfestigt, dann werden die Spannplatten 10 wieder angehoben, und die Schweißtisch-Hälfte 3b wird von der festen 3a abgefahren und das verschweißte Werkstück kann entnommen werden. Die entstandenen Schweißwülste werden durch spanabhebende Bearbeitung entfernt.

In Fig. 2 ist symbolisch angedeutet, daß der Spannbalken 8 an seinen Enden über eine Gelenkverbindung 23, von denen eine als Schnellspannverbindung ausgebildet ist, verbunden sein kann, damit im Bedarfsfalle auch kanalförmige oder rohrförmige Kunststoffteile geschweißt werden können.

Die Antriebs- und Druckzylinder für die beschriebene Stumpfschweißmaschine 1 können in beliebiger bekannter Weise ausgebildet und angeordnet sein. Wichtig ist jedoch, daß für die beschriebene Maschine nur ein Satz Druck- und Bewegungszylinder erforderlich sind, um die Spanntisch-Hälfte 3b zu bewegen und somit auch ein entsprechend reduzierter Steuer-, Regel- und Bauaufwand insgesamt erzielt wird. Die Maschine arbeitet erheblich präziser, weil das Richtschwert 13 so gut wie kaum in irgendeiner Form mechanisch beansprucht wird und infolgedessen auch immer in eine exakte Lage zu den Stirnkanten der Schweißtisch-Hälften 3a, 3b gebracht werden kann.

Jede der eingangs genannten Kunststoffarten muß anders behandelt werden. Das heißt, es sind zum Verschweißen oder Stumpfschweißen jeweils besondere Temperaturen, Anwärmzeiten, Preßdrücke u. dgl. erforderlich. Dabei spielen Dicke des Materials und Länge der Naht ebenfalls eine Rolle. Für die beschriebene Maschine kann ein Schaltschrank beigestellt werden, in welchem die Parameter eingespeichert sind, so daß nach Eintippen der Schweißnahtlänge, der Kunststoffteildicke und der Materialart in dem Augenblick, in welchem die Kunststoffteile 11 richtig fixiert und von den Spannplatten 10 festgehalten, sind durch Knopfdruck ein weiterer Ablauf vollautomatisiert eingeleitet werden kann, bis die Schweißung beendet ist und das fertige Werkteil entnommen werden kann.

Für unterschiedliche Nahtzugaben ist das Richtschwert 13 entweder auswechselbar am Winkelhebel 12 befestigt, oder es hat austauschbare Bereiche, etwa am breiten Bereich aufschraubbare Leisten.

Wie weiter oben bereits beschrieben ist der Druckzylinder 17 für das Heizschwert 18 auf einem Gleitführungsglied 21 gelagert, so daß er durch die Kraft der Zugfeder 13 zumindest geringfügig quer zur Trennfuge bewegbar ist und nach dem Abreißen und Wiedereinfahren für den neuen Arbeitsgang wieder in die richtige Position zurückgeführt werden kann.

Die beschriebene Stumpfschweißmaschine hat etwa nur die Hälfte des bisher üblichen Aufwandes für Arbeitsglieder-Steuerungseinrichtungen. Sie arbeitet infolge der räumlichen Trennung von Richtschwert 13 und Heizschwert 18 präziser. Sie ist weniger stör- und verschleiß- und serviceanfällig und daher für einen erheblich geringeren Preis herstellbar, als dies bei üblichen, vergleichbaren Maschinen der Fall ist.

Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr stellen diese vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dar.

Claims (5)

1. Stumpfschweißmaschine für wenigstens im Schweißbetrieb plattenförmige Kunststoffteile aus PP, PE, PVC, PVDF o. dgl., bei der ein vorzugsweise längs seiner Mittellinie zweigeteilter Spanntisch eine auf und zufahrbare Trennfuge aufweist, welche den Schweißbereich markiert und bei der über jeder Spanntisch-Hälfte im Abstand ein Spannbalken gehalten ist, der mittels an ihm befestigter Druckarbeitsglieder mit Spannplatten Kunststoffteile, die auf den Spanntisch-Hälften liegen, mittels Druckbeaufschlagung fixiert, wobei unter den Spanntisch-Hälften ein Richt- sowie ein Heizschwert mit steuerbaren Antriebseinrichtungen angeordnet sind, wobei das Richtschwert zum schweißgerechten Plazieren der Kunststoffteile von unten her in die offene Trennfuge einfahrbar ist, während das Heizschwert in die offene Trennfuge einfahrbar und nach Schließen der Trennfuge Kontaktwärme auf die Schweißkanten der Kunststoffteile überträgt, während nach Absenken von Richt- und Heizschwert an einem Maschinengestell oder den Spanntisch-Hälften gehaltene Druckglieder zum Schließen der Trennfuge, die Schweißkanten der Kunststoffteile mit voreinstellbarem Druck und während einer voreinstellbaren Zeit aneinanderpressen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Spanntisch-Hälfte (3a) fest am Maschinengestell (2) gehalten ist,
daß die andere Spanntisch-Hälfte (3b) mittels Druckarbeitsgliedern auf am Maschinengestell vorgesehenen Gleitführungsgliedern (6) zum Öffnen und Schließen der Trennfuge (4) von der festen Spanntisch-Hälfte (3a) weg- und zurückbewegbar ist,
daß das Richtschwert (13) mittels Winkelhebeln (12) auf- und abschwenkbar unterhalb der bewegbaren Spanntisch-Hälfte (3b) angelenkt ist und
daß das Heizschwert (18) mitsamt Druckzylinder (17) auf einem am Maschinengestell (2) angeordneten Gleitführungsglied (21) zwischen Anschlägen (22) quer zur Betätigungsrichtung (19) gelagert ist.

2. Stumpfschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizschwert (18), vorzugsweise seine Hub-Antriebseinrichtung (17) mittels einer kräftigen Zugfeder (20) mit der beweglichen Spanntisch-Hälfte verbunden ist.

3. Stumpfschweißmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet
daß die Winkelhebel (12) eine ungleichschenklige U-Form aufweisen, mit dem freien Ende des kurzen U-Schenkels unter der Spanntisch-Hälfte (3) angelenkt sind, am freien Ende des langen Schenkels mit dem als geradlinige Verlängerung des U-Schenkels angeordneten Richtschwert (13) verbunden sind und
daß einer der U-förmigen Winkelhebel (12) auf dem U-Rücken (14) in Richtung des kurzen U-Schenkels außermittig mit einem Angriffsgelenk eines Druckarbeitsgliedes (15) verbunden ist.

4. Stumpfschweißgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbalken (8) an einem Ende eine Gelenkverbindung (23) am anderen Ende eine Schnellschließverbindung mit dem zugehörigen Spanntisch-Hälften (3a bzw. 3b) aufweisen.

5. Stumpfschweißgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführungsglieder (6) als zylindrische Hohlwellen ausgebildet sind und daß die bewegliche Spanntisch-Hälfte (3b) mit Gleitbuchsen (7) auf den Hohlwellen geführt ist.