DE4325749C1 - Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißprofils in einer Schweißnut - Google Patents

Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißprofils in einer Schweißnut

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Ver­ schweißen eines Schweißprofils in einer inneren Schweißnut eines aus ineinandergestellten hohlen Profilelementen be­ stehenden Schlosses nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 36 37 298 C2 ist ein aus ineinandergestellten hohlen Profilelementen bestehendes Schloß bekannt, welches die als Flüssigkeitssperre in eine Schlitzwand eingestell­ ten Membranabschnitte miteinander verbindet. Um ein flüs­ sigkeitsdichtes Verschließen des Spaltes zwischen dem inne­ ren und dem äußeren Profilelement zu erzielen, wird zu­ nächst mit einer Aufschlitzvorrichtung eine Nut über die Länge des Schlosses eingebracht, die das innere Profilele­ ment durchtrennt und bis in die Wandung des äußeren Profil­ elementes reicht. Diese geschlitzte Schweißnut wird dann vorgewärmt und mit einem auf Schweißtemperatur erhitzten Schweißprofil verfüllt. Dabei hat sich gezeigt, daß die zur Erzielung einer flüssigkeitsdichten Verschweißung notwen­ dige gleichmäßige Aufheizung von Schweißprofil und Schweiß­ nut nur schwer zu beherrschen ist. Insbesondere ist das fehlerfreie Ansetzen des Schweißprofils im unteren Punkt der Schweißnut problematisch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvor­ richtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf einfache Weise ein fehlerfreies Ansetzen des Schweiß­ profils in der Schweißnut sowie dessen fehlerfreies Ver­ schweißen in der Schweißnut gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Das untere, vorzugsweise abgeflachte Ende des Schweißpro­ fils ist in einer Klemmvorrichtung gehalten, die in Schweißrichtung der Heizvorrichtung und der Andrückvor­ richtung nachgeordnet ist. Dabei ist das Schweißprofil von der Heizeinrichtung kommend über ein Druckstück der An­ drückvorrichtung der Klemmvorrichtung zugeführt. Mit dieser Anordnung ist eine sichere Fixierung des Schweißprofils auf dem Druckstück gewährleistet, so daß bei Erreichen des Startpunktes ein paßgenaues, fehlerfreies Einsetzen des un­ teren Endes des Schweißprofils in die Schweißnut gewähr­ leistet ist.
Bevorzugt ist die Klemmvorrichtung und die Andrückvorrich­ tung im Sinne eines Lösens der Klemmvorrichtung beim An­ legen der Andrückvorrichtung miteinander stellungsgekop­ pelt, so daß beim Eindrücken des Schweißprofilendes in die Schweißnut die Klemmvorrichtung das untere Ende des Schweißprofils freigibt, worauf die Schweißvorrichtung mit entsprechender Vorschubgeschwindigkeit verfahren und das plastifizierte Schweißprofil in die Schweißnut verschwei­ ßend eingedrückt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung speist die als Heißluft­ quelle ausgebildete Heizeinrichtung einen in die Schweißnut mündenden Heißluftschacht, der sich bevorzugt in Richtung zur Schweißnut trichterförmig erweitert. Das Schweißprofil ist längs der Wandung des Heißluftschachtes zum Druckstück geführt, wobei das Schweißprofil quer zur Strömungsrichtung der in den Heißluftschacht eintretenden Heißluft liegt. Diese Führung des Schweißprofils gewährleistet dessen aus­ reichende Aufheizung auf Schweißtemperatur, wobei die an dem Schweißprofil vorbei streichende Heißluft in die Schweißnut austritt und deren Wände gleichfalls auf Schweißtemperatur erwärmt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbei­ spiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt die erfindungsgemäße Schweißvor­ richtung,
Fig. 2 im Schnitt den Kopf eines anderen Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Schweißvor­ richtung,
Fig. 3 im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung,
Fig. 4 den Kopf eines nächsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung.
Die in den Figuren dargestellten Schweißvorrichtungen sind vom Grundaufbau her gleich. Dieser besteht aus einem an seinen Enden offenen Rohr, welches das Gehäuse 2 für den Wagen 1 der Schweißvorrichtung bildet. Mittig im zylindri­ schen Gehäuse 2 ist ein Gehäuseeinsatz 11 vorgesehen, der sich über den gesamten Querschnitt des Rohres erstreckt. Der Gehäuseeinsatz 11 besteht aus einem thermisch isolie­ renden Material. Im Gehäuseeinsatz 11 ist ein Heißluft­ schacht 12 ausgebildet, der auf einer Stirnseite des Ge­ häuseeinsatzes 11 beginnt und quer zur Gehäuselängsachse 13 in ein Fenster 14 mündet, welches in der Wandung des Ge­ häuses 2 vorgesehen ist. Das Fenster ist ähnlich einem Schlitz ausgebildet, der in Längsrichtung des Gehäuses 2 verläuft und in Umfangsrichtung des rohrförmigen Gehäuses 2 eine Breite aufweist, die geringfügig größer als die Breite der mit einem Schweißprofil 3 zu verfüllenden Schweißnut 15 ist. Der Heißluftschacht ist mit einem stirnseitigen Ein­ gang 12a an eine Heizeinrichtung 10 angeschlossen, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Heißluftquelle aus­ geführt ist. Der Heißluftschacht erweitert sich in Strö­ mungsrichtung zum Fenster 14 bzw. zur Schweißnut 15 trich­ terförmig, so daß die in Strömungsrichtung 16 eintretende Heißluft im wesentlichen quer zur Gehäuselängsachse 13 umgelenkt wird.
Im Gehäuseeinsatz 11 ist ein Führungskanal 17 für das Schweißprofil 3 ausgebildet. Der Eingangsabschnitt 17a des Kanals 17 ist zwischen dem thermisch isolierenden Gehäuse­ einsatz 11 und der Wand des Gehäuses 2 begrenzt, so daß das Schweißprofil zumindest im Bereich der Heizeinrichtung 10 längs der Wand des Gehäuses 2 geführt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß zwischen der Heizeinrichtung 10 und dem Eingangsabschnitt 17a des Führungskanals 17 ther­ misch isolierendes Material des Gehäuseeinsatzes 11 liegt. Bevorzugt etwa auf Höhe des Eingangs 12a des Heißluft­ schachtes 12 verläuft der Führungskanal 17 in einem Bogen­ abschnitt 17b in Richtung auf den Heißluftschacht 12 und mündet vorzugsweise vor oder etwa in Höhe der Gehäuselängs­ achse 13 in diesen ein. Das Schweißprofil 3 ist längs der Wandung 12b des Heißluftschachtes zum Fenster 14 geführt, wobei das Schweißprofil im wesentlichen quer zur Strömungs­ richtung 16 der in den Heißluftschacht 12 eintretenden Heißluft liegt.
Auf der der Heizeinrichtung 10 gegenüberliegenden Stirn­ seite des Gehäuseeinsatzes 11 ist eine Andrückvorrichtung 5 angeordnet, über deren Druckstück 4 das vorzugsweise abge­ flachte Ende 3a des Schweißprofils zu einer Klemmvorrich­ tung 6 geführt ist. Das Ende 3a ist in der Klemmvorrichtung festgelegt, wobei die Klemmvorrichtung 6 mit der Andrück­ vorrichtung 5 über eine Verbindung 18 stellungsgekoppelt ist. Die Kopplung ist derart, daß beim Anlegen des Druck­ stückes 4 der Andrückvorrichtung 5 die Klemmvorrichtung gelöst wird, so daß das abgeflachte Ende 3a des Schweiß­ profils 3 freigegeben ist und in eine Nut 15 verschweißend eingedrückt wird.
Die Schweißvorrichtung dient dem Verschweißen des Schweiß­ profils 3 in der inneren Schweißnut 15 eines aus inein­ andergestellten hohlen Profilelementen 20, 21 bestehenden Schlosses, welches insbesondere in einer Schlitzwand als Flüssigkeitssperre angeordnete Membranabschnitte mitein­ ander verbindet. Der Wagen 1 der erfindungsgemäßen Schweiß­ vorrichtung wird entgegen Pfeilrichtung 19 in das innere rohrförmige Profilelement 20 abgelassen, wobei sich das Gehäuse 2 über am Außenumfang angeordnete Abstützelemente 7 im Innenraum des inneren Profilelementes 20 ausrichtet. Die Abstützelemente 7 sind in radialer Richtung federbeauf­ schlagt. In einer Ebene sind über den Umfang des Gehäuses 2 bevorzugt drei Abstützelemente 7 mit äquidistanten Abstän­ den zueinander angeordnet.
In Richtung der Gehäuselängsachse 13 liegt unterhalb des Fensters 14 ein Abstützelement 7 und in Pfeilrichtung 19 oberhalb des Fensters 14 ein Leitelement 8, welches in die Schweißnut 15 eingreift und die richtige Drehlage des Wagens 1 im inneren Profilrohr 20 sicherstellt.
Die Schweißnut 15 ist in einem vorher durchgeführten Ar­ beitsgang mittels einer Scheibenfräse in Richtung der Ge­ häuselängsachse 13 im wesentlichen über die gesamte Länge des aus den Profilelementen 20 und 21 bestehenden Schlosses eingefräst worden, wobei die Wandung des inneren Profil­ rohres 20 durchtrennt und die Nut bis in die Wandung des äußeren Profilrohres 21 eingebracht ist. Nach Ablassen des Wagens 1 bis zum unteren Ende der Profilelemente 20, 21 wird zunächst die Heizeinrichtung 10 in Betrieb genommen, so daß die in Strömungsrichtung 16 austretende Heißluft das Schweißprofil 3 im wesentlichen bis zum geklemmten Ende 3a teilplastifiziert, wobei die in die Schweißnut 15 austre­ tende Heißluft die Nutwände ebenfalls teilplastifiziert. Nun wird die Andrückvorrichtung über nicht näher darge­ stellte Steuerleitungen betätigt, wobei aufgrund der Stellungskopplung die Klemmvorrichtung 6 gelöst und das abgeflachte Ende 3a des Schweißprofils 3 freigegeben wird. Das abgeflachte Ende 3a legt sich an dem unteren Auslaufab­ schnitt der Nut an, welcher infolge der zum Aufschlitzen benutzten Scheibenfräse schräg ansteigt; entsprechend der Steigung des Auslaufabschnittes ist das Ende des Schweiß­ profils abgeflacht. Das Druckstück 4 drückt das Schweiß­ profil 3 fest in die Schweißnut 15, so daß das auf Schweiß­ temperatur erhitzte teilplastifizierte Material der Nut­ wände und des Schweißprofils 3 eine innige Schweißverbin­ dung miteinander eingehen. Nunmehr wird der Wagen 1 in Pfeilrichtung 19 zum oberen Ende des Schlosses gezogen, wobei das Schweißprofil 3 durch den Führungskanal 17 in den Heißluftschacht 12 und über das Druckstück 4 mit dem zur Verschweißung erforderlichen Druck in die Schweißnut 15 eingedrückt wird. Das in Flucht mit dem Fenster 4 liegende Abstützelement 7 stützt sich auf dem eingebrachten Schweiß­ profil 3 ab, wodurch eine sichere Lagefixierung bis zum Erreichen der notwendigen Erstarrungstemperaturen gewähr­ leistet ist.
Da der Heißluftschacht 12, die Andrückvorrichtung 5 mit dem Druckstück 4 und die Klemmvorrichtung 6 hinter dem gemein­ samen Fenster 14 liegen, ist sowohl der Bogenabschnitt 17b des Führungskanals 17 als auch die Andrückvorrichtung 5 und die Klemmvorrichtung 6 leicht zugänglich und daher einfach zu warten.
Die Wandung 12b des Heißluftschachtes 12 endet auf der Stirnseite des Gehäuseeinsatzes vor der Innenwand des Ge­ häuses 2, so daß ein Heißluftübertritt in den Bereich des Druckstückes 4 gewährleistet ist. Bis zum Eindrücken des Schweißprofils 3 in die Schweißnut 15 ist zur Erzielung der notwendigen Schweißtemperatur von circa 200°C bis 220°C eine ausreichende Aufheizung sichergestellt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Andrückvorrich­ tung 5 durch einen Druckzylinder 5a gebildet, dessen Stell­ stange 22 quer zur Gehäuselängsachse 13 unmittelbar auf das Druckstück 4 wirkt. Der Druckzylinder 5a kann ein hydrauli­ scher oder pneumatischer Druckzylinder sein. An die Stell­ stange 22 ist unmittelbar eine Verbindung 18 zur Klemmvor­ richtung 6 angeschlossen, um die beschriebene Stellungs­ kopplung zu gewährleisten.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt der Druck­ zylinder 5a der Andrückvorrichtung 5 in Längsrichtung der Gehäuselängsachse 13 ausgerichtet, wobei die Stellstange 22 einen Keilschieber 22a trägt, der mit einem Wagen 22b zu­ sammenwirkt. Der Wagen 22b ist quer zur Gehäuselängsachse 13 verschiebbar geführt und trägt das Druckstück 4, welches bevorzugt als drehbare Rolle ausgeführt ist. Mit dem Keil­ schieber 22a ist die Verbindung 18 zum Lösen der Klemmvor­ richtung 6 gekoppelt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Andrückvorrich­ tung 5 aus zwei Rollen 4a und 4b gebildet, die über eine Hebelanordnung 5b miteinander verbunden sind. Die Rollen 4a und 4b sind quer zur Gehäuselängsachse 13 verschiebbar ge­ lagert, wobei durch Aufbringen einer Zugkraft in Richtung der Gehäuselängsachse 13 (Pfeil P) die Hebelanordnung 5b die als Rollen ausgebildeten Druckstücke 4a und 4b in Pfeilrichtung A radial nach außen verstellt. Dem Druckstück 4a ist somit ein Gegendruckstück 4b zugeordnet, welches durch ein Gehäusefenster 4c des Gehäuses 2 an der Wandung des inneren Profilelementes 20 (Fig. 1) anlegbar ist. Mit der Hebelanordnung 5b ist die Klemmvorrichtung 6 gekoppelt, so daß deren Lösen bei Andrücken des Schweißprofils 3 in die Schweißnut 15 gewährleistet ist. Die auf die Hebelan­ ordnung 5b wirkende Zugkraft wird vorzugsweise über ein Zugseil bzw. eine Zugstange von einem Druckzylinder, einem Federspeicher o. dgl. abgeleitet. Bevorzugt wird ein insbe­ sondere pneumatischer Druckzylinder verwendet, wobei die erzeugte Druck- bzw. Zugkraft einstellbar bzw. steuerbar ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht im Aufbau im wesentlichen dem nach Fig. 3, wobei zwischen den als Rollen ausgebildeten Druckstücken 4a und 4b eine Spreizvorrichtung 5c angeordnet ist, die aus einer vorgespannten Feder beste­ hen kann. Die Spreizvorrichtung 5c gewährleistet das Ver­ stellen der Druckstücke 4a und 4b quer zur Gehäuselängs­ achse 13 in Pfeilrichtung A. Die Klemmvorrichtung 6 wird durch eine nicht näher dargestellte, getrennte Lösevor­ richtung im erforderlichen Zeitpunkt manuell gelöst.

Claims (18)

1. Schweißvorrichtung zum Verschweißen eines Schweißpro­ fils (3) in einer inneren Schweißnut (15) eines aus ineinandergestellten hohlen Profilelementen (20, 21) bestehenden Schlosses, welches insbesondere in einer Schlitzwand als Flüssigkeitssperre angeordnete Membran­ abschnitte miteinander verbindet, bestehend aus einem, im inneren Profilelement (20) in dessen Längsrichtung verfahrbaren Wagen (1) mit einer Heizeinrichtung (10) und einer Andrückvorrichtung (5) für das Schweißprofil (3), gekennzeichnet durch eine das untere, abgeflachte Ende (3a) des Schweißprofils (3) haltende Klemmvorrichtung (6), die in Schweißrichtung (19) der Heizvorrichtung (10) und der Andrückvorrichtung (5) nachgeordnet ist, wobei das Schweißprofil (3) von der Heizeinrichtung (10) über ein Druckstück (4) der Andrückvorrichtung (5) zur Klemmvorrichtung (6) geführt ist.
2. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (6) und die Andrückvorrichtung (5) im Sinne eines Lösens der Klemmvorrichtung (6) beim Anlegen der Andrückvor­ richtung (5) miteinander stellungsgekoppelt sind.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (10) eine Heißluftquelle ist, die in einen in die Schweißnut (15) mündenden Heißluftschacht (12) mündet.
4. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftschacht (12) in Strömungsrichtung zur Schweißnut (15) trichterförmig erweitert ist.
5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißprofil (3) längs der Wandung (12b) des Heißluftschachtes (12) zum Druck­ stück (4) geführt ist.
6. Schweißvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißprofil (3) schräg zur Strömungsrichtung (16) der in den Heißluftschacht (12) eintretenden Heißluft geführt ist.
7. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftschacht (12) in einem isolierenden Gehäuseeinsatz (11) ausgebildet ist.
8. Schweißvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinsatz (11) einen in den Heißluftschacht (12) mündenden Führungs­ kanal (17) für das Schweißprofil (3) aufweist.
9. Schweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsabschnitt (17a) des Führungskanals (17) von dem Gehäuseeinsatz (11) und der Wand des Gehäuses (2) des Wagens (1) begrenzt ist.
10. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftschacht (12) und das Druckstück (4), vorzugsweise auch die Klemmvor­ richtung (6) hinter einem gemeinsamen Gehäusefenster (14) liegen.
11. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckstück (4a) diame­ tral zur Gehäuselängsachse (13) ein Gegendruckstück (4b) gegenüberliegt, welches durch ein Gehäusefenster (4c) an das innere Profilelement (20) anlegbar ist.
12. Schweißvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4a) und das Gegendruckstück (4b) über eine Hebelanordnung (5b) ge­ meinsam verstellbar sind.
13. Schweißvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung (5b) von einem Druckzylinder betätigt ist.
14. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckstück (4a) und dem Gegendruckstück (4b) eine gemeinsame, vor­ zugsweise federbeaufschlagte Spreizvorrichtung (5c) an­ geordnet ist.
15. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück von einem Druckzylinder (5a) kraftbeaufschlagt ist.
16. Schweißvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (5a) in Richtung der Gehäuselängsachse (13) auf einen Schieber (22a), vorzugsweise einen Keil wirkt, der das Druck­ stück (4) quer zur Gehäuselängsachse (13) verstellt.
17. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Druckstück (4, 4a, 4b) wirkende Druckkraft einstellbar ist.
18. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4a, 4b) eine Rolle ist.
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