DE29818757U1 - Welding machine for welding plastic workpieces - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Schweißgerät zum Verschweißen von Kunststoffwerkstücken unter Verarbeitung eines Drahtes aus thermoplastischem Kunststoffmaterial als Schweißmittel, mit einem Durchgangskanal, der einen eingangsseitigen Förderabschnitt und einen ausgangsseitigen Plastifizierabschnitt aufweist, wobei der Förderabschnitt eine Fördereinrichtung für den Einzug und den Längstransport des Drahtes und der Plastifizierabschnitt eine Heizeinrichtung zur Plastifizierung des Kunststoffmaterials aufweist. The invention relates to a welding device for welding plastic workpieces using a wire made of thermoplastic material as a welding agent, with a through-channel that has an inlet-side conveyor section and an outlet-side plasticizing section, the conveyor section having a conveyor device for drawing in and longitudinally transporting the wire and the plasticizing section having a heating device for plasticizing the plastic material.
Solche Kunststoffschweißgeräte sind beispielsweise aus den DE 32 21 492 Cl, DE 42 36 281 C2, EP 0 663 277 Al, DE 38 08 723 Cl, DE 38 35 250 Cl, DE 36 16 296 Al, DE-OS 28 23 171, EP 0 637 497 Al, DE-GM 86 12 130.8 und DE 297 18 972.7 bekannt. Sie werden zum Verschweißen von Kunststoffplatten oder dergleichen verwendet. Sie weisen einen Antrieb in Form oder ähnlich einer Handbohrmaschine auf, der mit einem darauf abnehmbar aufgesetzten Vorsatzgerät versehen ist. Im wesentlichen in Längsrichtung durch dieses Vorsatzgerät geht ein Durchgangskanal, der einen Förderabschnitt mit einer Fördereinrichtung und einen Plastifizierabschnitt mit einer Heizeinrichtung aufweist. Die Fördereinrichtung ist nahe dem Antrieb an-Such plastic welding devices are known, for example, from DE 32 21 492 Cl, DE 42 36 281 C2, EP 0 663 277 Al, DE 38 08 723 Cl, DE 38 35 250 Cl, DE 36 16 296 Al, DE-OS 28 23 171, EP 0 637 497 Al, DE-GM 86 12 130.8 and DE 297 18 972.7. They are used for welding plastic panels or the like. They have a drive in the form of or similar to a hand drill, which is provided with a removable attachment mounted on it. A through-channel runs essentially lengthwise through this attachment, which has a conveyor section with a conveyor device and a plasticizing section with a heating device. The conveyor is located close to the drive
geordnet, während sich der Plastifizierabschnitt zum freien Ende des Schweißgerätes hin anschließt.arranged, while the plasticizing section is connected to the free end of the welding device.
Die Fördereinrichtung weist eine sich axial erstreckende Förderschraube auf, die von dem Antrieb in Drehbewegung versetzbar ist. Der Förderabschnitt des Durchgangskanals verläuft parallel zur Achse dieser Förderschraube und ist an den Durchmesser eines Drahtes aus thermoplastischem Kunststoffmaterial derart angepaßt, daß der Draht beim Einführen über eine Einführöffnung von der Schraubverzahnung der Förderschraube erfaßt und in axialer Richtung parallel zu deren Achse eingezogen und transportiert wird. Über den Umfang der Förderschraube können auch mehrere Förderabschnitte vorgesehen sein, um den Einzug von Drähten verschiedener Durchmesser oder den gleichzeitigen Einzug von mehreren Drähten zu ermöglichen.The conveyor device has an axially extending conveyor screw that can be set in rotation by the drive. The conveyor section of the through-channel runs parallel to the axis of this conveyor screw and is adapted to the diameter of a wire made of thermoplastic material in such a way that the wire is gripped by the screw teeth of the conveyor screw when it is inserted through an insertion opening and is drawn in and transported in the axial direction parallel to its axis. Several conveyor sections can also be provided over the circumference of the conveyor screw in order to enable the insertion of wires of different diameters or the simultaneous insertion of several wires.
Der Plastifizierabschnitt des Durchgangskanals ist von einer elektrischen Heizeinrichtung umgeben. Diese sorgt dafür, daß das Kunststoffmaterial des Drahtes plastifiziert, d. h. geschmolzen wird, so daß das Kunststoffmaterial über einen Schweißschuh in plastifiziertem Zustand austritt. Zuvor wird der Draht in einer zwischen Plastifizierabschnitt und Förderabschnitt angeordneten Zerkleinerungseinrichtung zerstückelt, so daß er in granulatartiger Form in den Plastifizierabschnitt eintritt.The plasticizing section of the passage channel is surrounded by an electric heating device. This ensures that the plastic material of the wire is plasticized, i.e. melted, so that the plastic material exits via a welding shoe in a plasticized state. The wire is previously broken down in a shredding device arranged between the plasticizing section and the conveyor section, so that it enters the plasticizing section in granular form.
Bei den bekannten Schweißgeräten der vorstehenden Art ist in dem Plastifizierabschnitt des Durchgangskanals eine Förderschnecke angeordnet, die mit der Förderschnecke derIn the known welding devices of the above type, a screw conveyor is arranged in the plasticizing section of the passage channel, which is connected to the screw conveyor of the
Fördereinrichtung drehfest verbunden ist und demgemäß auch koaxial zu dieser gelagert ist. Die Förderschnecke ist also wie die Förderschraube mit dem Antrieb gekoppelt und dreht sich deshalb beim Betrieb des Schweißgerätes mit. Sie sorgt für den Ausstoß des plastifizierten Kunststoff materials .The conveyor device is connected in a rotationally fixed manner and is therefore mounted coaxially to it. The conveyor screw is thus coupled to the drive like the conveyor screw and therefore rotates when the welding device is in operation. It ensures that the plasticized plastic material is ejected.
Die vorbeschriebenen Schweißgeräte haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Aus Konkurrenzgründen ist man ständig bestrebt, die Herstellungskosten weiter herabzusetzen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Schweißgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es mit wesentlich geringerem Kostenaufwand hergestellt werden kann.The welding devices described above have proven themselves in practice. For competitive reasons, there is a constant effort to further reduce production costs. The invention is therefore based on the object of designing a welding device of the type mentioned above in such a way that it can be manufactured at significantly lower costs.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Plastifizierabschnitt als freier Plastifizierkanal für den Draht ausgebildet ist und daß zwischen Fördereinrichtung und Heizeinrichtung keine Zerkleinerungseinrichtung angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the plasticizing section is designed as a free plasticizing channel for the wire and that no comminution device is arranged between the conveying device and the heating device.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, den Draht unzerstückelt in den freien Plastifizierkanal einlaufen zu lassen und dort zu plastifizieren, wobei der jeweils nachrückende Drahtabschnitt das plastifizierte Kunststoffmaterial bis zur Mündung im Schweißschuh vorwärts drückte. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn der Querschnitt des Plastifizierkanals an den des für die Verarbeitung vorgesehenen Drahtes angepaßt und nur wenig größer als dieser ist, so daß der jeweils noch nicht plastifizierteThe basic idea of the invention is to allow the wire to run into the free plasticizing channel in its entirety and to plasticize it there, whereby the next section of wire pushes the plasticized plastic material forwards to the mouth in the welding shoe. For this purpose, it is expedient if the cross-section of the plasticizing channel is adapted to that of the wire intended for processing and is only slightly larger than this, so that the not yet plasticized
Drahtabschnitt wie ein Kolben auf das schon plastifizierte Kunststoffmaterial wirkt und es durch stetiges Nachrücken, bewirkt durch die Fördereinrichtung, aus dem Schweißschuh ausstößt. Das erfindungsgemäße Schweißgerät zeichnet sich durch außerordentlich einfachen Aufbau aus, da keine Zerkleinerungseinrichtung und auch keine Förderschnecke in dem Plastifizierabschnitt mehr vorhanden sind. Die Herstellungskosten konnten auf diese Weise erheblich herabgesetzt werden.Wire section acts like a piston on the already plasticized plastic material and pushes it out of the welding shoe by constantly moving it forward, caused by the conveyor device. The welding device according to the invention is characterized by an extremely simple structure, since there is no longer a shredding device or a conveyor screw in the plasticizing section. The manufacturing costs could be reduced considerably in this way.
Der Plastifizierkanal ist in einfachster Ausführungsform als gerader Längskanal ausgebildet. Als für die Funktion zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß der Querschnitt des Durchgangskanals ausgangsseitig eine Verengung aufweist. Sofern der Plastifizierkanal einen kreisrunden Querschnitt hat, sollte der Durchmesser um wenigstens 20 % reduziert sein. Hierdurch wird ein Gegendruck erzeugt, der verhindert, daß der noch nicht plastifizierte Drahtabschnitts zu schnell in den Plastifizierkanal einläuft. In its simplest form, the plasticizing channel is designed as a straight, longitudinal channel. It has proven to be useful for the function that the cross-section of the through-channel has a constriction on the outlet side. If the plasticizing channel has a circular cross-section, the diameter should be reduced by at least 20%. This creates a counterpressure that prevents the wire section that has not yet been plasticized from running into the plasticizing channel too quickly.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen Fördereinrichtung und Heizeinrichtung eine Wärmeisolierung, beispielsweise in Form einer Isolierscheibe aus PTFE, vorgesehen ist.According to a further feature of the invention, it is provided that thermal insulation, for example in the form of an insulating disk made of PTFE, is provided between the conveying device and the heating device.
Die Fördereinrichtung ist in an sich bekannter Weise als Förderschraube ausgebildet, die mit einem Förderantrieb verbunden ist und an der der Förderabschnitt des Durchgangskanals axial vorbeigeführt ist. Dabei liegt es imThe conveying device is designed in a manner known per se as a conveyor screw, which is connected to a conveyor drive and past which the conveying section of the through-channel is guided axially.
Rahmen der Erfindung, wenn der Förderabschnitt in mehrere, über den Umfang der Förderschraube verteilte Förderkanäle aufgeteilt ist. Zweckmäßig ist es dann, wenn der Förderabschnitt wenigstens ausgangsseitig und der Plastifizierabschnitt koaxial zueinander verlaufen. Selbstverständlich kommen auch andere Ausbildungen von Fördereinrichtungen in Frage, beispielsweise Reibradantriebe oder dergleichen.It is within the scope of the invention if the conveying section is divided into several conveying channels distributed over the circumference of the conveying screw. It is then expedient if the conveying section and the plasticizing section run coaxially to one another at least on the output side. Of course, other designs of conveying devices are also possible, for example friction wheel drives or the like.
Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung stufenlos veränderbar ist. Auf diese Weise lassen sich der Austrittsvolumenstrom des plastifizierten Kunststoffmaterials und damit die Schweißgeschwindigkeit an die jeweiligen Arbeitsbedingungen anpassen.Furthermore, according to the invention, it is provided that the conveying speed of the conveying device can be continuously varied. In this way, the output volume flow of the plasticized plastic material and thus the welding speed can be adapted to the respective working conditions.
Schließlich ist nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Plastifizierkanal wenigstens bereichsweise einen größeren Querschnitt hat als der Förderabschnitt. Hierdurch wird die Verweilzeit des geschmolzenen Kunststoffmaterials erhöht, und es lassen sich größere Fördervolumina erreichen. Finally, according to the invention, it is proposed that the plasticizing channel has a larger cross-section than the conveying section, at least in some areas. This increases the residence time of the molten plastic material, and larger conveying volumes can be achieved.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:The invention is illustrated in more detail using an embodiment in the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schweißgerätes mit Längsschnitt durch dessen Vorsatzgerät undFig. 1 a side view of the welding device according to the invention with a longitudinal section through its attachment and
&dgr;" "&dgr;" "
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Schweißgerät gemäß Fig. 1.Fig. 2 is a plan view of the welding machine according to Fig. 1.
Das Schweißgerät 1 gemäß den Figuren 1 und 2 besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem bohrmaschinenartigen Antrieb 2 und einem auf dessen Abtriebsseite aufgesetzten Vorsatzgerät 3, welches von dem Antrieb 2 abnehmbar ist.The welding device 1 according to Figures 1 and 2 consists of two main parts, namely a drill-like drive 2 and an attachment 3 mounted on its output side, which can be removed from the drive 2.
Der Antrieb 2 hat ein Motorgehäuse 4, in dem ein Elektromotor mit horizontaler Abtriebswelle 5 gekapselt ist. An das Motorgehäuse 4 schließt sich ein Handgriff 6 an, über den die Handhabung des Schweißgerätes 1 nach Art einer Bohrmaschine erfolgt. Über das untenseitige freie Ende des Handgriffs 6 wird ein Elektrokabel 7 eingeführt, über das der Elektromotor versorgt wird. Am Motorgehäuse 4 befindet sich ein Ein-/Ausschalter 8. Am Übergang von Handgriff 6 und Motorgehäuse 4 ist zusätzlich ein Steuerschalter 9 vorgesehen, über den sich die Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit von dessen Stellung stufenlos steuern läßt.The drive 2 has a motor housing 4 in which an electric motor with a horizontal output shaft 5 is encapsulated. A handle 6 is connected to the motor housing 4, by means of which the welding device 1 is operated in the manner of a drill. An electric cable 7 is inserted through the free end of the handle 6 at the bottom, via which the electric motor is supplied. There is an on/off switch 8 on the motor housing 4. At the transition between the handle 6 and the motor housing 4 there is also a control switch 9, by means of which the speed of the electric motor can be continuously controlled depending on its position.
Das Vorsatzgerät 3 besteht im wesentlichen aus einer Fördereinrichtung 10 und einer Plastifiziereinrichtung 11. Die Fördereinrichtung 10 hat ein Fördergehäuse 12, das einen Anschlußstutzen 13 für die Befestigung an dem Antrieb 2 aufweist. Durch das Fördergehäuse 12 erstreckt sich eine zylindrische Bohrung 14, die von einer Förderschraube 15 ausgefüllt wird, welche auf ihrem Mantel ein Schraubgewinde 16 aufweist. Die Förderschraube 15 ist mitThe attachment 3 essentially consists of a conveyor device 10 and a plasticizing device 11. The conveyor device 10 has a conveyor housing 12, which has a connection piece 13 for attachment to the drive 2. A cylindrical bore 14 extends through the conveyor housing 12, which is filled by a conveyor screw 15, which has a screw thread 16 on its casing. The conveyor screw 15 is provided with
der Abtriebswelle 5 drehfest verbunden, wird also von dem Elektromotor angetrieben. Parallel zur Achse der Förderschraube 15 verläuft ein Förderkanal 17, der zum Antrieb 2 hin nach außen offen ist, so daß über ihn ein Draht 18 eingezogen werden kann. Der Förderkanal 17 ist etwa halbkreisförmig ausgebildet und so an den Durchmesser des Drahtes 18 angepaßt, daß der Draht 18 den Förderkanal 17 passieren kann und dabei aber gleichzeitig das Schraubgewinde 16 in das Material des Drahtes 18 einfurcht. Dies hat zur Folge, daß der Draht 18 bei Verdrehung der Förderschraube 15 in Längsrichtung transportiert wird, und zwar in Richtung auf die Plastifiziereinrichtung 11.the output shaft 5 is connected in a rotationally fixed manner and is therefore driven by the electric motor. A conveyor channel 17 runs parallel to the axis of the conveyor screw 15, which is open to the outside towards the drive 2 so that a wire 18 can be drawn in through it. The conveyor channel 17 is approximately semicircular and is adapted to the diameter of the wire 18 so that the wire 18 can pass through the conveyor channel 17 and at the same time the screw thread 16 grooves into the material of the wire 18. This means that the wire 18 is transported in the longitudinal direction when the conveyor screw 15 is rotated, namely in the direction of the plasticizing device 11.
Die Plastifiziereinrichtung 11 weist eine Heizeinrichtung 19 mit einem zylindrischen Heizblock 20 auf, in den ein gerader Plastifizierkanal 21 gebohrt ist. Der Plastifizierkanal 21 erstreckt sich koaxial zu dem Förderkanal 17. Sein Durchmesser ist nur wenig größer als der des für die Verarbeitung in diesem Schweißgerät 1 vorgesehenen Drahtes 18. Oben- und untenseitig sind parallel zu dem Plastifizierkanal 21 Heizbohrungen 22, 23 vorgesehen, in Heizstäbe 24, 25 eingesetzt sind. Die Heizstäbe 24, 25 sind über hier nicht näher dargestellte Kabel mit dem Elektrokabel 7 verbunden.The plasticizing device 11 has a heating device 19 with a cylindrical heating block 20 into which a straight plasticizing channel 21 is drilled. The plasticizing channel 21 extends coaxially to the conveyor channel 17. Its diameter is only slightly larger than that of the wire 18 intended for processing in this welding device 1. Heating holes 22, 23 are provided on the top and bottom parallel to the plasticizing channel 21, into which heating rods 24, 25 are inserted. The heating rods 24, 25 are connected to the electric cable 7 via cables not shown in detail here.
Der Heizblock 20 ist außenseitig von einer thermisch isolierenden Schutzhülse 26 umgeben, die sich zur Fördereinrichtung 10 hin über das Ende des Heizblocks 20 erstreckt. Dort nimmt sie einen Einsatzblock 27 aus PTFE auf. Dessen überstehendes Ende ist in einer Befestigungs-The heating block 20 is surrounded on the outside by a thermally insulating protective sleeve 26, which extends towards the conveyor device 10 over the end of the heating block 20. There it accommodates an insert block 27 made of PTFE . The protruding end of this is in a fastening
platte 28 eingespannt, deren untenseitige Verlängerung über Schrauben 29 mit der Fördereinrichtung 10 verbunden sind. Der Einsatzblock 27 wirkt als thermische Isolierung gegenüber der Fördereinrichtung 10. Aufgrund der guten Reibeigenschaften des Materials PTFE wirkt der den Einsatzblock 27 durchsetzende Kanalabschnitt 30 als Gleitführung für den in die Plastif lziereinrichtung Il nach und nach hineingedrückten Draht 18. An die Vorderseite des Heizblocks 20 schließt sich ein Schweißschuh 31 an, der von einem Mündungskanal 32 in axialer Fortsetzung des Plastifizierkanals 21 durchsetzt wird. Der Querschnitt des Mündungskanals 32 ist gegenüber dem des Plastifizierkanals 21 um 33 % herabgesetzt. Die Befestigung des Schweißschuhs 31 an dem Heizblock 20 geschieht über eine Schraubmuffe 33.plate 28, the extensions on the underside of which are connected to the conveyor device 10 via screws 29. The insert block 27 acts as thermal insulation against the conveyor device 10. Due to the good friction properties of the PTFE material, the channel section 30 passing through the insert block 27 acts as a sliding guide for the wire 18 which is gradually pressed into the plasticizing device II. A welding shoe 31 is connected to the front of the heating block 20, through which a discharge channel 32 passes in axial continuation of the plasticizing channel 21. The cross section of the discharge channel 32 is reduced by 33% compared to that of the plasticizing channel 21. The welding shoe 31 is attached to the heating block 20 via a screw sleeve 33.
Im Betrieb wird der Draht 18 mittels der sich dann drehenden Förderschraube 15 in den Förderkanal 17 eingezogen und in Richtung der Plastiflziereinrichtung Il transportiert. Er passiert dann den Kanalabschnitt 30 in dem PTFE-Einsatzblock 27. Erst in dem Plastifizierkanal 21 wird er aufgeschmolzen. Dabei wirkt der jeweils nachrükkende Teil des Drahtes 18 in dem Kanalabschnitt 30 ähnlich wie ein Kolben, d. h. er drückt das plastifizierte Kunststoffmaterial in Richtung des Mündungskanals 32 und sorgt letztendlich dafür, daß aus dem Schweißschuh 31 kontinuierlich eine plastifizierte Kunststoffraupe austritt. Gleichzeitig bildet der jeweils in dem Kanalabschnitt 30 befindliche Teil des Drahtes 18 eine Abdichtung gegenüber Rückfluß des plastifizierten Kunststoffma-During operation, the wire 18 is drawn into the conveyor channel 17 by means of the then rotating conveyor screw 15 and transported in the direction of the plasticizing device II. It then passes through the channel section 30 in the PTFE insert block 27. It is only melted in the plasticizing channel 21. The part of the wire 18 that is pushed forward in the channel section 30 acts in a similar way to a piston, i.e. it presses the plasticized plastic material in the direction of the outlet channel 32 and ultimately ensures that a plasticized plastic bead continuously emerges from the welding shoe 31. At the same time, the part of the wire 18 located in the channel section 30 forms a seal against backflow of the plasticized plastic material.
terials, da der Draht 18 in diesem Bereich aufgrund der thermisch isolierenden Wirkung des Einsatzblockes 26 noch nicht plastifiziert ist. Durch Änderung der Drehzahl des Elektromotors, bewirkt durch mehr oder minder starkes Drücken des Steuerschalters 9, kann der Volumenstrom des aus dem Schweißschuh 30 austretenden Kunststoffmaterials entsprechend den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. material, since the wire 18 in this area is not yet plasticized due to the thermally insulating effect of the insert block 26. By changing the speed of the electric motor, brought about by pressing the control switch 9 more or less strongly, the volume flow of the plastic material emerging from the welding shoe 30 can be adjusted according to the respective requirements.
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| DE29818757U DE29818757U1 (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Welding machine for welding plastic workpieces |
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| DE29818757U DE29818757U1 (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Welding machine for welding plastic workpieces |
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| DE29818757U1 true DE29818757U1 (en) | 1999-01-14 |
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