DE2802034B1 - Vorrichtung zum Verschweissen von aufeinanderliegenden Baendern aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweissen von aufeinanderliegenden Baendern aus thermoplastischem Kunststoff

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Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinanderliegenden Bändern aus thermoplastischem Kunststoff durch Druck und Reibungswärme mit feststehenden und beweglichen Reibbacken, welche die Bänder in ihrer Ebene unter Anpreßdruck in einem begrenzten Schweißbereich rasch gegeneinanderbewegen.
Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der das eine Band gegenüber dem anderen in einem begrenzten Bereich kreisförmig oder in Längsrichtung der Bänder rasch hin- und herbewegt wird. Die hierbei entstehende Reibungswärme erweicht hierbei die Bänder auf ihren einander zugekehrten Flächen, die dann beim Stillsetzen der Reibbacken miteinander verschweißen und beim Erkalten eine feste Verbindung eingehen. Dieser Schweißvorgang, der in der Technik als »Reibschweißen« bezeichnet wird, kann bei Kunststoffbändern aus verschiedenem Material, beispielsweise aus Polypropylen oder aus Polyester angewandt werden.
Die mit der bekannten Vorrichtung hergestellten Reibschweißverbindungen haben immer eine geringere Festigkeit als das Band selbst. Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die übereinanderliegenden Bänder in ihrem Schweißbereich beim Reibschweißen quer zu ihrer Längsrichtung hin- und herzubewegen, um Längenänderungen der Bänder im Schweißbereich bei Durchführung des Reibvorganges zu vermeiden. Die Festigkeit des Verschlusses ist aber auch bei derart hergestellten Reibschweißverbindungen stets geringer als die Bandfestigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibschweißvorrichtung zu schaffen, mit der Schweißverbindungen zwischen thermoplastischen Kunststoffbändern hergestellt werden können, deren Festigkeit der Bandfestigkeit nahe kommt.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die bewegliche Reibbacke aus zwei sich in Längsrichtung der Bänder erstreckenden Backenteilen besteht, die mit ihren voneinander abgekehrten Enden an je einem Ende des begrenzten Schweißbereiches um zu den Bandenden senkrechte Achsen schwenkbar gelagert und derart angetrieben sind, daß ihre einander zugekehrten Enden gleichgroße und gleichgerichtete Schwenkbewegungen ausführen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß den miteinander zu verbindenden Bändern eine über die Länge des Schweißbereiches ungleichgroße Reibbewegung aufgezwungen wird, die in der Mitte des Schweißbereiches am größten ist und nach den Enden des Schweißbereiches hin fast bis auf Null abnimmt. Hierdurch ist die erzeugte Reibungswärme in der Mitte des Schweißbereiches am größten und wird zu den Enden des Schweißbereiches hin kleiner. Am Ende des Schweißbereiches geht dann das Band mit seinen durch den Verstreckungsprozeß gerichteten Molekülen nicht abrupt in eine Zone über, in der die Moleküle infolge Erwärmung ihre Ausrichtung verloren haben, so daß eine Schwächung des Bandes an dieser Stelle nicht eintritt, die den Riß des Bandes zur Folge haben kann.
Die voneinander abgekehrten Enden der Reibbakkenteile sind zweckmäßig mit Wellenzapfen im Gehäuse der Vorrichtung schwenkbar gelagert. Um eine präzise Reibbewegung zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn die Reibbacken auf ihren einander zugekehrten Flächen Nuten zum Einlegen der Bänder im Schweißbereich aufweisen, deren Tiefe geringer ist als die Banddicke und deren Breite der Bandbreite entspricht.
Die einander zugekehrten Enden der beweglichen Reibbackenteile können an einen quer zur Bandlängsrichtung hin- und hergehenden Antrieb angeschlossen sein. Um eine gleichmäßige Schwenkbewegung der beiden beweglichen Reibbackenteile zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn diese an ihren einander zugekehrten Enden kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Zu diesem Zwecke können sich die beweglichen Reibbackenteile an ihren einander zugekehrten Enden berühren und derart abgerundet sein, daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung aufeinander abwälzen. Darüber hinaus können die beweglichen
Reibbackenteile an ihren einander zugewandten Enden auch miteinander kämmende Stirnverzahnungen tragen.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen einer Reißschweißverbindung zwischen thermoplastischen Kunststoffbändern in einer Draufsicht und teilweise im Horizontalschnitt,
Fig.2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem senkrechtem Längsschnitt nach Linie II-II und
Fig.3 den Gegenstand der Fig.2 in einem Querschnitt nach Linie IH-III.
In den Zeichnungen ist mit 10 eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffbändern bezeichnet, die eine Grundplatte 11 aufweist, auf der zwei im seitlichen Abstand voneinander angeordnete Längsrahmen 12 und 13 befestigt sind. Beide Längsrahmen 12 und 13 haben in ihrem vorderen Teil eine große öffnung 14, in deren Bereich auf der Grundplatte 11 eine feststehende Reibbacke 15 angeordnet ist, die sich quer zu den Längsrahmen 12 und 13 durch deren öffnung 14 hindurcherstreckt und die auf der Grundplatte 11 befestigt ist.
Auf der feststehenden Reibbacke 15 ist eine aus zwei Backenteilen 16a und 166 bestehende bewegliche Reibbacke 16 angeordnet, deren Backenteile 16a und 166 von im wesentlichen rechteckigen Platten gebildet werden, die sich in Längsrichtung der feststehenden Reibbacke 15 und in Längsrichtung der miteinander zu verbindenden Bänder 17 und 18 erstrecken. Das untere Band 18 liegt hierbei in einer Nute 19, die in der Oberfläche 20 der feststehenden Reibbacke 15 angeordnet ist, sich in Längsrichtung dieser feststehenden Reibbacke erstreckt und deren Breite 6 der Bandbreite B entspricht. Die Tiefe t dieser Nute 19 ist geringer als die Banddicke D des Bandes 18, das in der Vorrichtung mit dem oberen Band 17 verschweißt werden soll, das untere Band 18 steht also geringfügig über die Oberfläche 20 der festehenden Reibbacke 15 vor.
Ebenso wie die feststehende Reibbacke 15 haben auch die Backenteile 16a, 166 der beweglichen Reibbacke an ihrer der Oberfläche 20 der feststehenden Reibbacke 15 zugekehrten Unterseite 21 in Längsrichtung dieser beweglichen Reibbackenteile 16a und 166 verlaufende Nuten 22, deren Breite 6 der Bandbreite B des oberen Bandes 17 entspricht und deren Tiefe ebenfalls geringer ist als die Banddicke des Bandes 17. Auch das Band 17 steht deshalb geringfügig über die so Unterseite 21 der beweglichen Backenteile 16a und 166 vor, so daß es auf dem unteren Band 18 fest aufliegt, während sich die Flächen 20 und 21 der Reibbacken 15 und 16 noch nicht berühren.
Wie aus Fig.3 hervorgeht, sind die beweglichen Backenteile 16a und 166 mit ihren voneinander abgekehrten Enden 23 und 24 mit Wellenzapfen 25 und 26 in den Längsrahmen 13 bzw. 12 schwenkbar gelagert. Ihre einander zugekehrten Enden 27 bzw. 28 sind derart abgerundet, daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung um die Wellenzapfen 25, 26 aufeinander abwälzen. Im Bereich ihrer einander zugekehrten Enden 28 und 27 haben die beweglichen Backenteile 16a und 166 je einen randoffenen horizontalen Schlitz 29 bzw. 30, in den Betätigungsstangen 31 und 32 eingreifen, welche durch Gelenkzapfen 33 und 34 mit den beweglichen Reibbacken 16a und 166 gelenkig verbunden sind.
Die Betätigungsstangen 31 und 32 sind mit ihren anderen Enden an einer Schubstange 35 gelenkig befestigt, die an eine Pleuelstange 36 angeschlossen ist, die ihrerseits von einem drehend angetriebenen Exzenter 37 in Längsrichtung der Betätigungsstangen 31 und 32 hin- und herbewegt wird. Die Antriebsachse 38 des Exzenters 37 ist in den Längsrahmen 12 und 13 drehbar gelagert und wird von einem hier nicht näher dargestellten Motor in Richtung des Pfeiles 39 drehend angetrieben.
Oberhalb der beweglichen Reibbackenteile 16a und 166 ist in den Längsrahmen 12 und 13 eine Druckvorrichtung schwenkbar gelagert, die in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnet ist. Die Druckvorrichtung besteht aus einer zweizinkigen Gabel 41, an deren geschlossenem Ende 42 ein Handhebel 43 befestigt ist und deren offenes Ende 44 mit einer Achse 45 in den beiden Längsrahmen 12 und 13 schwenkbar gelagert ist. Oberhalb der beweglichen Reibbacken 16a und 166 sind zwischen den Zinken 46 der Gabel 41 und seitlich neben diesen auf einer Welle 47 drei Druckrollen 48 drehbar gelagert, die auf der Oberseite 49 der beweglichen Reibbacken 16a und 166 aufliegen und auf diese einen senkrecht zur Bandebene 50 gerichteten Druck P ausüben.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Zum Verbinden der Bänder 17 und 18 wird das Band 18 in die Nute 19 der feststehenden Reibbacke 15 und das Band 17 in die Nute 22 der beweglichen Reibbacke 16 eingelegt, deren Backenteile 16a und 166 hierzu zweckmäßig in eine solche Lage gebracht werden, daß ihre Nuten 22 mit der darunterliegenden Nute 19 der feststehenden Reibbacke 15 fluchten. Danach wird der Antriebsmotor eingeschaltet, der die Welle 38 dreht. Die Betätigungsstangen 31 und 32 führen dann eine hin- und hergehende Bewegung in Richtung des Doppelpfeiles 51 aus, wobei die Backenteile 16a und 166 gleichgroße und gleichgerichtete Schwenkbewegungen um ihre Wellenzapfen 25 und 26 ausführen. Gleichzeitig wird auf den Handhebel 43 der Druckvorrichtung 40 ein senkrechter Druck ausgeübt, der sich über die Andrückrollen 48 auf die beweglichen Backenteile 16a und 166 überträgt, während sich die Andrückrollen 48 auf der Oberseite 49 dieser Backenteile 16a und 166 abwälzen. Bei der hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Backenteile 16a und 166 in Richtung der Doppelpfeile 52 und 53 wird das in den Nuten 22 liegende obere Band 17 in dem von der Länge der beweglichen Reibbacke 16 begrenzten Schweißbereich mitgenommen und gegenüber dem darunterliegenden Band 18 unter Druck hin- und herbewegt. Hierbei ist die Bewegung über die Länge des Schweißbereiches S jedoch ungleichmäßig groß, da die seitliche Auslenkung der beweglichen Backenteile 16a und 166 an ihren einander zugekehrten Enden 27 und 28 wesentlich größer ist als an den hinteren Enden 23 und 24. Aus diesem Grunde ist die Erwärmung im mittleren Teil des Schweißbereiches 5 wesentlich größer als an seinen Enden 54 und 55.
Es sind für einfach zu handhabende Geräte eine große Zahl von Abwandlungen möglich. Insbesondere können die einander zugewandten Enden der beweglichen Reibbackenteile miteinander kämmende Stirnverzahnungen tragen, um eine gleichgroße, entgegengesetzt gerichtete Schwenkbewegung der beweglichen Backenteile zu erzwingen. Ferner ist es auch möglich, die beweglichen Reibbackenteile auf andere Weise anzutreiben, damit diese die erwünschte Schwenkbewegung ausführen.
Hierzu 2 Blatt Zeichn-.-gen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Verschweißen von aufeinanderliegenden Bändern aus thermoplastischem Kunststoff durch Druck und Reibungswärme, mit feststehenden und beweglichen Reibbacken, welche die Bänder in ihrer Ebene unter Anpreßdruck in einem begrenzten Schweißbereich rasch gegeneinanderbewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Reibbacke (16) aus zwei sich in Längsrichtung der Bänder (17, 18) erstreckenden Backenteilen (16a, t6b) besteht, die mit ihren voneinander abgekehrten Enden (23,24) an je einem Ende (54 bzw. 55) des begrenzten Schweißbereiches (S) um zu den Bandebenen (50) senkrechte Achsen '5 (25,26) schwenkbar gelagert und derart angetrieben sind, daß ihre einander zugekehrten Enden (27, 28) gleichgroße und gleichgerichtete Schwenkbewegungen ausführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander abgekehrten Enden (23, 24) der Reibbackenteile (16a, \%b) mit Wellenzapfen (25, 26) im Gehäuse (12, 13) schwenkbar gelagert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbacken (15, 16) auf ihren einander zugekehrten Flächen (20, 21) Nuten (19, 22) zum Einlegen der Bänder (17, 18) im Schweißbereich (S) aufweisen, deren Tiefe (t) geringer ist als die Banddicke (D) und deren Breite (b)der Bandbreite ^entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Enden (27,28) der beweglichen Reibbackenteile (16a, i6b) an einen quer zur Bandlängsrichtung hin- und hergehenden Antrieb (31,32,35,36) angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Reibbackenteile (16a, 16b) an ihren einander zugekehrten Enden (27, 28) kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beweglichen Reibbackenteile (16a, t6b) an ihren einander zugekehrten Enden (27, 28) berühren und derart abgerundet sind, daß sie sich bei ihrer Schwenkbewegung aufeinander abwälzen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Reibbackenteile (16a, 16b) an ihren einander zugewandten Enden (27,28) miteinander kämmende Stirnverzahnungen tragen.
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