DE7619757U1

DE7619757U1 - Vorrichtung zum herstellen einer rotationsschweissverbindung

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Publication number: DE7619757U1
Application number: DE7619757U
Authority: DE
Original assignee: Voplex Corp Pittsford Ny (vsta)
Current assignee: Voplex Corp Pittsford Ny (vsta)
Priority date: 1975-06-23
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1977-06-02
Also published as: JPS528329A; FR2315378B1; DE2627790A1; DE2627790C3; DE2627790B2; US4069091A; CA1046747A; FR2315378A1; JPS551907B2

Description

Vorrichtung zum Herstellen einer Rotation?schweißverbindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Rotationsschweißverbindung zwischen einer als Spritzteil aus einem Harzmaterial hergestellten Düsenkappe und einem ihm benachbarten Endabschnitt der zylindrischen Wand eines durch Extrudieren eines Harzmaterials hergestellten zylindrischen Rohrs zum Zweck der Erzeugung einer Patrone zum Aufnehmen eines Dichtungsmittels o. dgl., wobei die Düsenkappe eine mit der Innenfläche des benachbarten Endabschnitts des Rohrs zusammenarbeitende, zylindrische Paßfläche und einen Flansch aufweist, der gegenüber der Paßfläche radial nach außen ragt und dessen Breite annähernd gleich der Wandstärke des Rohrs ist.

zahlreichen Materialien werden in großem Umfang patronenähnliche Behälter verwendet, die mit Hilfe von Kolben entleert werden können, welche in das hintere Ende der betreffenden Patrone hineinbewegt werden, um das darin enthaltene Material, z.B. ein Dichtungsmaterial, einen Klebstoff o.dgl., über eine Düse aus der Patrone herauszudrücken. Bis jetzt werden solche Patronen in Form

gewickelter Rohre aus Papier mit Abschlußkappen aus Metall, aus Kunststoff gespritzten Düsen und Dichtungen aus Metallfolie an der Basis der Düsen hergestellt. In vielen Fällen sind die Patronen in ein bedrucktes Etikett aus Papier eingewickelt, und ihre Teile werden vonverschiedenen Herstellern erzeugt, um dann beim Verwender zusammengebaut zu werden.

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, daß ein Bedarf an für Feuchtigkeit undurchlässigen Patronen für Materialien besteht, die feuchtigkeitsempfindlich sind oder durch Feuchtigkeit aktiviert werden; außerdem berücksichtigt die Erfindung die Nachteile der bis jetzt bekannten Papierpatronen bezüglich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, der Stoßfestigkeit, der Haltbarkeit, des Aussehens und ihrer allgemeinen Brauchbarkeit.

Der EiffinaUng liegt die ÄüigäiJö Züy ϊΓΰΠα.β , ciiic Vorrichtung αθΧ eingangs genannten Bauart zu scharren, aie es ermöglicht, Patronen für den genannten Zweck herzustellen, die ausschließlich aus für Feuchtigkeit undurchlässigen Kunstharzen bestehen und sich daher durch eine höhere Festigkeit, eine hohe Stoßfestigkeit, lange Haltbarkeit und ein besseres Aussehen auszeichnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gleichachsig mit dem zylindrischen Rohr drehbares Werkzeug vorhanden ist, daß das Werkzeug eine Einrichtung zum Festhalten des Kappen- und Düsenteils und zum Herbeiführen einer Drehbewegung des Kappen- und Düsenteils aufweist, daß zu dem Werkzeug eine Einrichtung gehört, die es ermöglicht, eine axiale Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem sich drehenden Werkzeug herbeizuführen, um die entsprechend einem Festsitz bemessene Fläche des Kappen- und Düsenteils in Eingriff mit dem benachbarten Endabschnitt des Rohrs zu bringen und den Flansch (15) des Kappen- und Düsenteils an das benachbarte Ende (12) der Wand des Rohrs anzupressen, so daß eine Rotationsschweißstelle zwischen der Festsitzfläche und dem Flansch des Kappenteils einerseits und dem benachbarten Endabschnitt des Rohrs andererseits erzeugt wird, daß das Werkzeug eine zylindrische

Fläche besitzt, die einen entsprechenden Teil der Außenfläche des benachbarten Endabschnitts des Rohrs timschließt und diesen Endabschnitt abstützt, um ein radiales Aufweiten des Endabschnitts infolge des Pestsitzes zwischen dem Kappen- und Düsenteil und dem Rohr während des Rotationsschweißvorgangs zu verhindern, und daß die zylindrische Fläche des Werkzeugs mindestens eine Einrichtung (27) aufweist, die geeignet ist, das Entstehen von Graten an der Rotationsschweißstelle zu verhindern.

Zunächst wird aus einem Harzmaterial ein Rohr extrudiert, das einen konstanten Innendurchmesser und einen konstanten Außendurchmesser hat; dieses Rohr wird in Abschnitte von gleicher Länge zerlegt, so daß man zylindrische Stücke für den Lauf der Patronen erhält, bei denen die Enden in im rechten Winkel zu ihren Längsachsen verlaufenden Ebenen gleichmäßig zugeschnitten sind. Ferner werden einstückige Abschlußkappen mit Düsen als Formteile aus Kunstharz gespritzt und einer Montagestation zugeführt, der auch die zylindrischen Patronenläufe zugeleitet werden. Die Abschlußkappen werden nacheinander auf die zugeschnittenen Enden der Patronenläufe konzentrisch damit aufgesetzt, und die aufgesetzten Kappen werden dann nacheinander mit den zugeschnittenen Enden der Patronenläufe verschweißt, so daß die gewünschten Patronen entstehen. Bei dem für die beiden Teile verwendeten Harzmaterial handelt es sich vorzugsweise um für Feuchtigkeit undurchlässiges Polyäthylen von hoher Dichte, und vorzugsweise wird eine relative Drehbewegung zwischen den zylindrischen Patronenläufen und den Abschlußkappen herbeigeführt, um die Kappen unter Anwendung des Rotationsschweißverfahrens mit den Patronenläufen zu verbinden.

Die Erfindung und ihre vorteilhafte Einzelheiten werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte bei der Herstellung eines patronenförmigen Abgabebehälters für Materialien;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren zylindrischen Rohrs.

Fig. 3 eine Stirnansicht des Rohrs nach Fig. 2;

Fig. 4 eine teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht einer mit einer Düse versehenen Abschlußkappe, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeschweißt werden soll;

Fig. 5 eine vergrößerte, teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht eines Werkzeugs zum Halten und Unterstützen der Abschlußkappe und zum Abstützen eines Rohrs an seinem Umfang während des Rotationsschweißvorgangs; und

Fig. 6 eine teilweise weggebrochen gezeichnete Seitenansicht

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Mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung werden Patronen aus extrudierten zylindrischen Rohren 1o und aus Kunststoff einstückig gespritzten Abschlußkappen 11 mit Düsen hergestellt, wobei die Abschlußkappen jeweils mit dem zugehörigen zylindrischen Rohr verschweißt werden. Um die zylindrischen Rohre 1o herzustellen, wird durch Extrudieren ein zusammenhängendes, relativ dünnwandiges Rohr aus einem Harzmaterial erzeugt, das einen konstanten Innendurchmesser und einen konstanten Außendurchmesser hat, wobei diese Durchmesser vorzugsweise den standardisierten Abmessungen von Patronen angepaßt sind. Das Extrudieren und Abkühlen des Rohrmaterials wird vorzugsweise so gesteuert, daß das Rohrmaterial genau die gewünschten Durchmesser erhält; das Rohrmaterial wird dann in Abschnitte der gewünschten Länge zerlegt. Vorzugsweise besteht aao Rohrmaterial aus für Feuchtigkeit undurchlässigem Polyäthylen von hoher Dichte, wobei seine Wandstärke ausreicht, um den Patronen die gewünschte Stoßfestigkeit und Haltbarkeit zu verleihen. Hierdurch wird der Patroneninhalt gegen Feuchtigkeit geschützt, und die Patronen halten auch einer relativ rauhen Handhabung stand. Außerdem gewährleistet der genau

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eingehaltene Innendurchmesser über die ganze Länge des Rohrs eine gute Passung gegenüber dem Kolben, mittels dessen der Inhalt aus der Patrone ausgetrieben werden soll.

Das extrudierte Rohr kann z.B. mittels einer Schneideinrichtung, die sich zusammen mit dem Rohrmaterial bewegt, um es fliegend zu durchschneiden, oder mit Hilfe einer Schneideinrichtung, die das Rohr kurzzeitig zum Stillstand bringt, während der Schnitt geführt wird, abgehängt werden. In beiden Fällen werden die Enden 12 der zylindrischen Rohre 1o vorzugsweise in Ebenen zugeschnitten, die sich genau im rechten Winkel zu den Längsachsen der Rohre erstrecken, so daß man glatte, gleichmäßig zugeschnittene Enden erhält, durch die die Montage- und Schweißarbeiten erleichtert werden. Parallel hierzu werden Abschlußkappen- und Düsenteile 11 gespritzt, zu denen jeweils ein Abschlußkappenabschnitt 13 gehört, mit dem eine geschlossene Düse

14 zusammenhäng-. Auch die Kappen- und Düsenteile 11 werden vorzugsweise aus für Feucntigkeit unaurcniassigem jfoiyathylen von hoher Dichte hergestellt, und sie erhalten eine solche Form, daß sie sich auf die Enden von zylindrischen Rohren 1o aufsetzen und sich leichter lagern lassen als dieselben, und daher werden sie vorzugsweise in entsprechenden Stückzahlen hergestellt, um mit Rohren 1o vereinigt zu werden, welche einer Montagestation zugeführt werden.

Die Kappen« und Düsenteile 11 sind vorzugsweise mit einem Flansch

15 versehen, der im wesentlichen die zugehörige stirnseitige Schnittfläche 12 des Rohrs 1o überdeckt, und außerdem ist eine zylindrische Fläche 16 vorhanden, die so bemessen ist, daß sich der betreffende Abschnitt d s Teils 11 in das zugehörige offene Ende eines Rohrs einführen läßt. Die zylindrischen Flächen 16 haben vorzugsweise einen Durchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Rohre 1o, so daß sich dazwischen eine große Übergangspassung ergibt. Die Umfangsflächen 16 dienen vorzugsweise dazu, die Lage der Teile 11 gegenüber den zugehörigen Enden 12 der zylindrischen Rohre 1o so zu bestimmen, daß die Teile 11 genau gleichachsig mit den Rohren angeordnet werden, und daß die

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Flansche 15 die zugehörigen stirnseitigen Schnittflächen 12 überdecken. Es hat sich gezeigt, daß es wegen der Übergangspassung zwischen den ümfangsflachen 16 und den Innenflächen der Läufe 1o zweckmäßig ist, die Teile vor ihrer Vereinigung in relative Drehung zu versetzen; es wird vorgezogen, die Teile 11 gegenüber den ortsfesten Rohren 1o zu drehen.

Gemäß Fig. 5 hält ein insgesamt mit 17 bezeichnetes Werkzeug das Kappen- und Düsenteil 11 fest, um es gegenüber dem zugehörigen Rohr 1o zu drehen, und gleichzeitig verhindert dieses Werkzeug, daß sich das Rohr dort, wo es in Eingriff mit dem Kappen- und Düsenteil steht, ausdehnt bzw. erweitert. Zu dem Werkzeug 17 gehört ein Hauptkörper 18, der an seinem freien Ende einen Antriebswellenabschnitt 19 von kleinerem Durchmesser trägt. Das andere Ende des Hauptkörpers 18 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 2o versehen, der eine zentrale Sackbohrung oder Vertiefung 21 aufweist, deren Innenform im wesentlichen der AuSenform einer Düse 14 entspricht und daher die Düse mit einem Spielraum aufnehmen kann.

Außerhalb der Sackbohrung 21 weist das Werkzeug 17 im Bereich des Abschnitts 2o eine Bodenfläche 22 auf, in der eine zweite ringförmige Vertiefung 23 ausgebildet ist, die dazu dient, das benachbarte Ende eines Rohrs 1o aufzunehmen und es längs seines Umfangs von der Außenseite her abzustützen. Der Durchmesser der äußeren Seitenwand der Vertiefung 23 ist vorzugsweise gleich dem Außendurchmesser des Rohrs 1o, so daß das Werkzeug 17 zwar auf das ihm benachbarte Ende eines Rohrs von außen her keine Druckkraft aufbringt und sich gegenüber dem Rohr drehen kann, daß es jedoch das Rohr an seinem Ende von außen her abstützt, um eine radialfi Aufweitung der Mündung des Rohrs zu verhindern, wenn ein Kappen- und Düsenteil 11 in das betreffende Ende eines Rohrs eingeführt wird. Da der Außendurchmesser der zylindrischen Fläche des Kappen- und Düsenteils 11 größer ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Rohrs 1o, würde anderenfalls das Rohr dort, wo die beiden Teile in Eingriff miteinander stehen, aufgeweitet. Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß sich eine bessere

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Schweißverbindung erzielen läßt, wenn man das Rohr 1o so abstützt, daß es sich nicht radial nach außen aufweiten kann, während das zugehörige Kappen- und Düsenteil 11 eingeführt und danach ein Rotationsschweißvorgang durchgeführt wird; diese Abstützungsaufgabe gehört zu den Aufgaben das Werkzeugs 17.

Das Werkzeug 17 nimmt das Kapper- und Düsenteil 11 mit, und wenn das Werkzeug gedreht wird, wird daher auch das Kappenteil 11 in der gewünschten Weise gegenüber dem Rohr 1o gedreht. Gemäß Fig. 5 ist das Werkzeug 17 im Bereich der Vertiefung 23 vorzugsweise mit einem Mitnehmerring 25 versehen, der aus Gummi oder einem anderen Elastomermaterial besteht und einen L-förmigen Querschnitt hat. Der Mitnehmerring 25 überträgt die Drehbewegung des Werkzeugs auf das Kappenteil 11. Außerdem kann in bestimmten Teilen der Vertiefung 21 eine entsprechende Menge von Gummi oder einem anderen ähnlichen Material vorhanden sein, das dazu beiträgt, das Kappenteil in dem Werkzeug festzuhalten und es zusammen mit dem Werkzeug in Drehung zu versetzen.

Der freie Endabschnitt: 2o des Werkzeugs 17 ist mit einer Öffnungserweiterung 24 versehen, die das Aufsetzen des Werkzeugs auf das benachbarte offene Ende eines Rohrs Io und das Ausrichten der Teile 1o und 11 aufeinander zur Vorbereitung des Schweißvorgangs erleichtert. Ferner weist der Abschnitt 2o des Werkzeugs einen Satz von in Umfangsabständen verteilten öffnungen 27 auf, die so geformt sind, daß sie scharfe innere Kanten 28 bilden, die als umlaufende Entgratungsschneiden zur Wirkung kommen, wie es im folgenden erläutert ist. Ferner ermöglichen es die öffnungen 27, mit Hilfe einer Düse 29 Luft durch das Werkzeug 17 zu blasen, um zur Abkühlung des Werkzeugs während der Folge von Schweißvorgängen beizutragen.

Um den Schweißvorgang durchzuführen, setzt man ein Kappen- und Düsenteil 11 in das Werkzeug 17 ein, ordnet man ein Rohr 1o unter dem Werkzeug bzw. gleichachsig mit ihm an und bewegt dann das Werkzeug auf das Rohr zu, um das Kappenteil 11 zur Anlage an dem Rohr 1o zu bringen, während sich das Werkzeug 17 vorzugsweise zusammen

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mit dem Kappenteil dreht. Dann wird das Kappenteil mit dem zugehörigen Rohr verschweißt; bei dem bevorzugten Arbeitsgang wird das eine der beiden TEiIe gegenüber dem anderen Teil gedreht, z.B. durch Drehen des Werkzeugs 17, während gleichzeitig die konzentrisch angeordneten Teile gegeneinander gepreßt werden, so daß die Wärme, die durch die zwischen den Teilen auftretende Reibung erzeugt wird, bewirkt, daß die in Berührung stehenden Flächen der beiden Teile angeschmolzen und miteinander verschmolzen werden; dieses Verfahren wird als Rotationsschweißverfahren bezeichnet.

Die Hauptverschweißungszone zwischen den Teilen 11 und Io entsteht vorzugsweise zwischen der zylindrischen Paßfläche 16 des Kappenteils 11 und der Innenfläche des zugehörigen Rohrs 1o, mit der die Faßflüche 16 zusammenarbeitet. Da zwischen der Fläche 16 und der Innenwand des Rohrs ein Festsitz vorhanden sein würde, wenn die Teile nicht relativ zueinander gedreht würden, wird infolge der herbeigeführten relativen Drehbewegung schnell eine Wärmemenge erzeug⁴-., die ausreicht, um Teile der betreffenden Flächen zu erweichen und zum Schmelzen zu bringen, so daß sie miteinander verschmelzen und beim Abkühlen eine dichte Verbindung bilden. Die Schweißverbindung zwischen der Paßfläche 16 und der Innenwand des Rohrs 1o wird außerdem noch dadurch verstärkt, daß die stirnseitige Schnittfläche 12 des Rohrs mit dem Flansch 15 des Kappen- und Düsentails 11 verschmolzen wird. Das Kappenteil 11 könnte auch eine zylindrische Paßfläche aufweisen, die mit der Außenfläche des zylindrischen Rohrs 1o zusammenarbeitet, und man könnte das Kappenteil 11 auch auf zahlreiche verschiedene Weisen ausbilden und es mit einem Kappenabschnitt 13, einem Düsenabschnitt 14 und einem Flansch 15 oder einer anderen Fläche versehen, die mit der Stirnfläche 12 des Rohrs zusammenarbeitet, j um damit verschweißt zu werden.

Während des vorstehend beschriebenen Rotationsschweißvorgangs wird an den Berührungsflächen der Teile 11 und 1o überschüssiges Material zum Schmelzen gebracht, und ein Teil dieses geschmolzenen Materials kann aus der Naht zwischen der Stirnfläche

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12 des Rohrs und dem Flansch 15 des Kappenteils 11 herausfliessen und beim Abkühlen Tropfen oder Grate bilden. Jedoch bewirken die Schneidkanten 28 an den inneren Enden der öffnungen 27 des Werkzeugs 17, daß diese Tropfen, Grate und Späne beseitigt werden, die möglicherweise entstehen, so de . im Bereich der Schweißzone zwischen den Teilen 11 und 1o eine glatte Außenfläche entsteht. Das Entfernen der Grate usw. führt jedoch nicht nur zu einem gefälligeren Aussehen der Patrone infolge des Vorhandenseins einer glatten Außenfläche, sondern diese glatte Außenfläche gewährleistet auch, daß die Patrone einwandfrei von einer Halteeinrichtung einer Patronenfüllmaschihe aufgenommen werden kann. Ferner wird durch das Entfernen de~r Grate in diesem Zeitpunkt die Gefahr ausgeschaltet, daß Grate in einem späteren Zeitpunkt abbrechen und in das Material fallen_f mit dem die Patrone

gefüllt werden soll. Zwar wird es gemäß der Erfindung vorgezogen, diesen Entgratungsschritt durchzuführen, doch ist es natürlich auch möglich, eine einwandfreie Schweißverbindung unter Fortlassung des Entgratens zu erzielen.

Die Rohre 1o werden vorzugsweise vor oder nach dem Verschweißen der Teile 1o und 11 unmittelbar mit einer Markenbeze.ichnung, einer Gebrauchsanlextung und anderen Angaben bedruckt. Eine fertige Patrone weist dann ein glattes, gefällig aussehendes Rohr 1o mit einem ebenfalls gefällig aussehenden Kappen- und Düsenteil 11 auf, und da die Markenbezeichnung, die Gebrauchsanweisung und sonstige Informationen unmittelbar auf das Rohr aufgedruckt sind, erübrigt sich die Verwendung von Etiketten aus Papier oder äußeren Umhüllungen. Somit sieht eine erfindungsgemäße Patrone vorteilhafter aus als Patronen bekannter Art mit Rohren aus Papier, Abschlußkappen aus Metall und Düsen aus Kunststoff. Wenn zur Herstellung der Patrone in der bevorzugten Weise ein für Feuchtigkeit undurchlässiges Harzraaterial verwendet wird, benötigt man ferner keine Dichtungsfolie hinter der Düse, und das Füllgut der Patronen ist gegen Entweichen zuverlässig geschützt, ohne daß man besondere überzüge, Umhüllungen, Dichtungen od.dergl. benötigt. Schließlich haben die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Patronen eine höhere Festigkeit

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als die bekannten Patronen aus Papier und halten daher Stößen und rauher Behandlung besser stand. Dies bedeutet, daß ein größerer Anteil der hergestellten Patronen unbeschädigt zum Verbraucher gelangt, und daß Gewähr dafür besteht, daß sich das Füllgut in einwandfreiem Zustand befindet und gebrauchsbereit ist. Weiterhin sind bei diesen Patronen die Rohre mit höherer Genauigkeit hergestellt, so daß die zum Herausdrücken des Inhalts dienenden Kolben über die ganze Länge des Laufs genauer in den Lauf passen, wodurch ein leichteres und vollständigeres Abgeben des Füllguts gewährleistet ist.

Claims

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1. Vorrichtung zum Herstellen einer Rotationsschweißverbindung zwischen einer als Spritzteil aus einem Harzmaterial hergestellten Düsenkappe, und einem ihm benachbarten Endabschnitt der zylindrischen Wand eines durch Extrudieren eines Harzmaterials hergestellten zylindrischen Rohrs zum Zweck der Erzeugung einer Patrone zum Aufnehmen eines Dichtungsmittels od. dgl., wobei die Düsenkappe eine mit der Innenfläche des benachbarten Endabschnitts des Rohrs zusammenarbeitende Paßfläche und einen Flansch aufweist, der gegenüber der Paßfläche radial nach außen ragt und dessen Breite annähernd gleich der Wandstärke des Rohrs ist, dadurch g e k e η η zeichnet,da ein gleichachsig mit dem zylindrischen Rohr (1.0) drehbares Werkzeug (17) vorhanden ist, daß das Werkzeug eine Halterung (25) zum Festhalten der Düsenkappe .(11) und zum Herbeiführen einer Drehbewegung derselben aufweist, daß das Werkzeug in seiner Längsrichtung relativ zum Rohr bzw. das Rohr zum Werkzeug bewegbar ist, und daß die zylindrische Fläche des Werkzeugs mindestens eine das Entstehen von Graten an der Rotationsschweißstelle verhindernden Entgrater (2.7) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Fläche (23) des Werkzeugs (17) zusammen mit dem Werkzeug drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Fläche (23) des Werkzeugs mindestens eine öffnung (28) zum Entfernen, von bei der Herstellung der Rotationsschweißstelle entstehenden Graten aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zu Kühlzwecken einen Luftstrom im Bereich der bzw. jeder öffnung (28) auf das Werkzeug (17) leitende Düse (29).

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