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1. WO2017137466 - METHOD AND DEVICE FOR CONNECTING PROFILED PARTS

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Profilteilen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Profilteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .

Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden insbesondere zum Verschweißen von PVC-Profilstäben zu Fensterrahmen oder Türrahmen verwendet. Dazu werden die Profilstäbe vor dem Verschweißen auf die jeweils erforderliche Länge abgelängt und, sofern erforderlich, auf Gehrung geschnitten, um die Profilteile anschließend an den Schnittflächen, also an den Gehrungsschnittflächen durch

Verschweißen zu verbinden.

Das eigentliche Verschweißen der Profilteile erfolgt durch Anschmelzen und

anschließendes Fügen der Verbindungsflächen an den Profilstabenden. Hierzu werden die zu verschweißenden Profilteile zunächst in eine entsprechende Vorrichtung eingelegt und mit Hilfe von Anschlägen und Führungen positioniert. Daraufhin werden die Verbindungsflächen für den sogenannten Angleich- und Anwärmprozess in einer Fügerichtung gegen die Heizfläche des Heizelementes gedrückt, wobei Material an der Verbindungsfläche, also im Schweißbereich geschmolzen wird. Nach dem Erwärmen folgt das Umstellen und Fügen, wobei das Heizelement zwischen den Profilteilen entfernt wird. Abschließend werden die Profilteile mit den angeschmolzenen

Verbindungsflächen, also dem angeschmolzenen Schweißbereich in Fügerichtung aufeinander zubewegt, also gegeneinander gepresst, wobei sich der noch heiße, thermoplastische Werkstoff der beiden Profilstabenden derart verbindet, dass eine stabile Schweißverbindung entsteht. Ein solches Vorgehen ist zum Beispiel einleitend in der DE 10 2012 1 12 533 A1 erwähnt.

In der DE 10 2012 1 12 533 A1 finden auch Parallelschub- und Diagonalschubverfahren Erwähnung. Bei dem Parallelschubverfahren bewegen sich die anzuschmelzenden Gehrungs- bzw. Verbindungsflächen während des Schmelzprozesses von beiden Seiten gleichmäßig auf die Heizflächen des mittig feststehenden Heizelementes zu, wobei die Bewegung der Profilteile beispielsweise gegenläufig und senkrecht zu den Gehrungsschnittflächen oder senkrecht zur Längsachse des Profilteils erfolgen kann. Bei dem Diagonalschubverfahren dagegen ist eines der Profilteile feststehend positioniert, während sowohl das andere Profilteil als auch das Heizelement in

Längsrichtung des feststehenden Profilteils bewegt wird.

Die Fügepartner selbst sind um den sogenannten Abbrand länger als das spätere Fertigmaß der verbundenen Elemente. Ein Teil dieses Abbrandes wird von dem

Heizelement abgeschmolzen, ein anderer Teil wird in einem nächsten Schritt gefügt (gestaucht). Dieses Verhältnis des Abschmelzens und Stauchens des Abbrandes ist variabel. Auch der Abbrand selbst kann unterschiedlich sein.

Während des eigentlichen Abschmelzprozesses beginnt das PVC zu fließen und verformt sich, hierbei bewegt sich die Schmelze nach innen in die Profilkammern und nach außen auf die Ansichtsflächen des PVC-Profils. Um dieses Fließen und Verformen nach außen, also auf die Sichtflächen zu kontrollieren, wird das Profil mit

Begrenzungselementen, wie z.B. Begrenzungsmessern eingeengt (begrenzt). Dieses Begrenzungselement ist jedoch bekannter Weise bei dem Schweißprozess selbst unbeweglich mit den Profilträgern verbunden. Die Begrenzungselemente selbst können zwar eng eingestellt werden, jedoch kommen sie nicht in Kontakt mit dem

Profilanschlag und dem Heizelement, somit bleibt immer ein definierter Spalt, in den die Schmelze fließen kann. Diese nach außen gedrückte Schmelze erstarrt im

anschließenden Fügeprozess, so dass sich eine Schweißraupe bildet. Nach einer gewissen Abkühlzeit muss diese Schweißraupe in Nachfolgemaschinen

(Verputzmaschinen) entfernt werden. Dies kann auf verschiedene Arten, wie Nuten oder bündig Abstechen geschehen.

Das Entfernen der Schweißraupe insbesondere an Innen- bzw. Außenecken, die sich bei zu verbindenden Profilen einstellen, ist jedoch bei manuellem Vorgehen, aber auch bei maschinellem Vorgehen sehr zeit- und kostenintensiv.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffprofilteilen in Eckbereichen bereitzustellen, wobei auch der Austritt der Schmelze kontrollierbarer und eine Formgebung des

Schweißbereiches bei dem Verbinden selbst beeinflussbar sein kann, so dass ein Nachbearbeiten völlig oder zumindest teilweise entfallen kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den der Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass Begrenzungselemente eingesetzt werden, mit denen ein Fließen und Verformen des Schmelzgutes

kontrollierbar ist, wobei die Begrenzungselemente zwischen 15° - 180° aufeinander zubewegt werden. Die Bewegungselemente werden vorzugsweise motorisch

angetrieben. Sie dienen als Werkzeug und sind zweckmäßigerweise länglich

ausgebildet und haben vorzugsweise ein Endstück, das federnd ausgebildet ist.

Derartige Werkzeuge können also eine zusätzliche Bewegung 45°, vorzugsweise in ihrer Längsrichtung, zur Fügeebene ausführen.

Ein Schmelzprozess im Sinne der Erfindung ist der Zeitraum vom Schmelzbeginn während des An- bzw. Abschmelzens bis zum Schmelzende. Bei den Profilteilen handelt es sich bevorzugt um PVC-Elemente, welche miteinander zu Fenster- oder Türrahmen verbunden werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Austreten der Schmelze in

Eckbereichen von zu verbindenden Profilteilen nach außen, also auch auf die

Außensichtflächen der Profilteile unterbunden, wobei starre Begrenzungselemente entfallen können. Vorteilhaft können der Schweißtisch, die Spannplatten, also die Profilträger und/oder Außen- und Innenwerkzeuge, also quasi alle mit dem zumindest einen Profilteil direkt in Kontakt stehenden Elemente eine Relativbewegung zu den Fügepartnern ausführen. So wird erreicht, dass die relativ zueinander beweglichen Begrenzungselemente während des Positionierens der Fügepartner an einem

Profilanschlag, und während des Abschmelzens, also bei dem Erzeugen von

Schmelzgut und dem Nachwärmen mittels des Heizelementes stets direkten Kontakt mit dem Profilanschlag und der Heizfläche des Heizelementes haben. Die

Relativbewegung zwischen den Fügepartnern und der rechtwinklig zueinander beweglichen Begrenzungselemente zusammen wird auch während des

Abschmelzprozesses bewirkt. Die Begrenzungselemente weisen vorzugsweise gegenüberliegende federnde Endstücke, wobei die Endstücke vorteilhafterweise auf Gehrung ausgebildete Stirnseiten aufweisen. Vorzugsweise werden federnde

Endstücke der Begrenzungselemente 15° - 180° zeitversetzt oder mechanisch versetzt aufeinander zubewegt und fahren getrennt voneinander aneinander.

Um ein Fließen des Schmelzgutes in einen Spalt zwischen der Profiloberfläche und der korrespondierenden Oberfläche des relativ beweglichen Begrenzungselementes zu vermeiden, liegen die Begrenzungselemente mit ihren Oberflächen bevorzugt spaltfrei an der Profiloberfläche an.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass die

Bewegungselemente rechtwinklig, d.h. eine 90° Winkel einschließend, aufeinander zubewegt werden. Hierdurch können die Profilteile speziell an ihren Ecken bearbeitet werden. Vorzugsweise werden die federnden Endstücke somit auch rechtwinklig aufeinander zubewegt und treffen vorzugsweise aufeinander.

Vor dem eigentlichen Schweiß- also Verbindungsprozess kann das Einrichten vorgesehen sein, wobei zumindest ein Profilteil in Kontakt mit dem Profilanschlag gebracht wird. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die jeweilig relativ beweglichen Begrenzungselemente in Kontakt mit dem Profilanschlag gebracht werden. Hierdurch wird nicht nur das Profilteil ausgerichtet, sondern zugleich auch die relevante Position, des relativ beweglichen Begrenzungselementes.

Nach dem Einrichten wird der Profilanschlag entfernt, wobei das Heizelement zum Einsatz gebracht wird. Zumindest ein Profilteil wird dabei in Kontakt mit der Heizfläche des Heizelementes gebracht. Durch das Einrichten ist auch das Begrenzungselement ausgerichtet und liegt an dem Gehrungsschnitt an. Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, dass die relativ beweglichen Begrenzungselemente ebenfalls vor einem Schmelzbeginn horizontal bewegt in Kontakt mit der Heizfläche des Heizelementes gebracht werden kann.

Es ist von Vorteil, wenn die beweglichen Begrenzungselemente bei dem Abschmelzen dessen Schweißbereiches bis zum Schmelzende entsprechend dem Schmelzweg aus der Arbeitsposition zurück in Richtung zur Ruheposition bewegt wird, so dass der Schmelzweg von dem jeweiligen beweglichen Begrenzungselement ausgeglichen wird, wobei das bewegliche Begrenzungselement in Kontakt mit der Heizfläche des

Heizelementes verbleibt. Das Schmelzgut ist auch durch die Anwesenheit der zueinander beweglichen Begrenzungselemente an einer Bewegung in Richtung zur Außensichtflache des zumindest einen Profilteils gehindert.

Ist das Abschmelzen beendet, wird das Heizelement entfernt. Um zu vermeiden, dass das Schmelzgut in Richtung zur Außensichtfläche des zumindest einen Profilteils fließen kann, ist zielführend vorgesehen, dass das jeweilige bewegliche

Begrenzungselement vorzugsweise in Richtung zu seiner Arbeitsposition bewegt wird, dass die beweglichen Begrenzungselemente über einer Stirnkante zumindest eines Profilteils überstehen, so dass eine Halteebene für das Schmelzgut gebildet ist.

Dadurch, dass das bewegliche Begrenzungselement an der Profiloberfläche anliegt, wird die entsprechende Schmelzgutoberfläche vorteilhaft niveaugleich mit der

Profiloberfläche gehalten.

Vorteilhaft ist, wenn das jeweilige bewegliche Begrenzungselement mit Beginn des Stauchens zunächst in der jeweiligen Arbeitsposition, die jeweilige Halteebene bildend, verbleibt, wobei einander gegenüberliegende Begrenzungselemente mit ihrer jeweils freien Stirnseite oder Anlagenfläche aneinander liegen. Mit zunehmendem Stauchen werden die jeweiligen relativ beweglichen Begrenzungselemente entsprechend dem

Stauchweg bewegt. Das Schmelzgut ist durch die Anwesenheit der beweglichen Begrenzungselemente auch beim Stauchen an einer Bewegung in Richtung zur Außensichtflache des zumindest einen Profilteils gehindert. Dadurch, dass das jeweilige bewegliche Begrenzungselement, auch beim Stauchen an der Profiloberfläche anliegt, wird die betreffliche Schmelzgutoberfläche auch beim Stauchen vorteilhaft niveaugleich mit der Profiloberfläche gehalten.

Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn das jeweiligen Profilteil im betrefflichen Schweißbereich beim oder bevorzugt nach dem Stauchen zusätzlich noch profiliert wird. Damit kann eine Nachbearbeitung zum Herstellen einer Nut entfallen.

So kann das Anlageelement bei dem Einrichten, dem Schmelzen, dem

Abschmelzprozess, dem Schmelzende und dem Umstellen vom Schmelzen zum Stauchen verschoben werden.

Zur Bewegung des jeweiligen beweglichen Begrenzungselementes können stufenlose Bewegungselemente, also der jeweiligen Anlageelemente und/oder der Formteile vorgesehen sein. Denkbar sind elektrische, elektromechanische, mechanische, hydraulische, elektrohydraulische, pneumatische oder elektropneumatische Antriebe. Zur Steuerung der Bewegungswege des entsprechenden relativ beweglichen

Begrenzungselementes können die Antriebe mit der ohnehin vorhandenen zentralen Steuerung der Vorrichtung, also der Schweißmaschine in Verbindung stehen. Natürlich kann auch eine separate Steuerung des entsprechenden Begrenzungselementes vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Gegenstand von Anspruch 10 ist, zeichnet sich durch ein Begrenzungselement aus, wobei wenigstens ein Profilteil und eine Heizfläche eines Heizelementes miteinander in Kontakt bringbar sind, um das wenigstens eine Profilteil in seinem Schweißbereich vor einem Zusammenfügen mit dem anderen Profilteil anzuschmelzen, wobei Begrenzungselemente vorgesehen sind, mit dem ein Fließen und Verformen des Schmelzgutes kontrollierbar ist, wobei die Begrenzungselemente 15° - 180°, vorzugsweise rechtwinklig, zueinander angeordnet und bewegbar sind.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines

Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbeziehung.

Es zeigen :

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Teilausschnitt einer Vorrichtung zum Verbinden zweier Kunststoffprofilteile gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 2a

bis

Fig. 2f: prinzipielle Darstellungen aufeinander folgender Schritte zur Verbindung von zwei Kunststoffprofilteile gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung, die mit dem

Bezugszeichen 2a versehen ist und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.

Die Vorrichtung 2a dient dem Verbinden von zwei in Figur 1 nicht gezeigten rechtwinklig zueinander angeordneten Profilteilen, welche beispielhaft aus PVC gebildet sind.

Hierzu weist die Vorrichtung 2a einen ersten Profilträger 1 3 und einen zweiten

Profilträger 14 auf. Die Profilträger 1 3, 14 sind im rechten Winkel zueinander

angeordnet. Der erste Profilträger 1 3 kann in eine erste Fügerichtung x bewegt werden. Der zweite Profilträger 14 kann in eine zweite Fügerichtung y bewegt werden, wobei die erste Fügerichtung x und die zweite Fügerichtung y senkrecht zueinander stehen. Beide Profilträger 1 3, 14 können als Arbeitsbewegung zudem einen Parallelschub und eine Auf- und Abwärtsbewegung vollziehen, um sich u. a. an Rahmenprofilhöhen anzupassen, was in Figur 1 durch die Pfeile angedeutet ist.

Der erste Profilträger 1 3 weist ein erstes Begrenzungselement 4 und der zweite

Profilträger 14 weist ein zweites Begrenzungselement 4 auf. Zum Ein- bzw. Aufspannen der jeweiligen Profilstücke weisen die Profilträger 13, 14 jeweils Auflagen 15, 1 6 sowie Anschläge 1 7, 1 8 auf. Die Auflagen 1 5, 1 6 weisen jeweils eine Gehrungskante 20, 21 auf, die vorliegend aneinander anstoßend dargestellt sind.

Die beiden Begrenzungselemente 4 sind rechtwinkelig zueinander angeordnet und sind in Längsrichtung bewegbar, was ebenfalls in Figur 1 durch Pfeile angedeutet ist. Zudem weisen die bewegbaren Begrenzungselemente 4 die Werkzeuge 8 und die federnden Endstücke 9 auf. Die federnden Endstücke 9, die auch pneumatisch oder motorisch arbeiten können, sind dabei so in dem jeweiligen Begrenzungselement 4 ausgebildet und angeordnet, dass sie in dem Eckbereich 1 9 der rechtwinkelig zueinander angeordneten Begrenzungselemente 4 aufeinandertreffen.

Die Figuren 2a bis 2f zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens, wobei die hierfür vorgesehene Vorrichtung 1 in einer Draufsicht gezeigt ist.

In Figur 2a ist ein Einrichten der Vorrichtung 1 dargestellt, wobei die beiden

rechtwinkelig zueinander angeordneten Profilteile 2 jeweils in Kontakt mit einem

Profilanschlag 3 gebracht werden. Wie Figur 2a weiter zu entnehmen ist, werden die jeweils bewegbaren Begrenzungselemente 4 bei dem Einrichten in Richtung des Profilanschlags 3 bewegt und in Kontakt mit dem Profilanschlag 3 gebracht. Die beiden Führungsvorsprünge 22 der beiden Begrenzungselemente 4 liegen an dem

Profilanschlag 3 an. Zudem sind die beiden Begrenzungselemente 4 rechtwinkelig zueinander bewegbar und angeordnet.

Ist das Einrichten beendet, folgt, wie Figur 2b veranschaulicht, der Einsatz eines Heizelementes 6, welches beidseitig eine Heizfläche 7 aufweist. Bei einem

Schmelzbeginn werden beide Profilteile 2 in Kontakt mit der Heizfläche 7 des

Heizelementes 6 gebracht. Auch das bewegbare Begrenzungselement 4, also das Werkzeug 8 zusammen mit einem federnden Endstück 9, wird vor einem

Schmelzbeginn in Kontakt mit der Heizfläche 7 des Heizelementes 6 gebracht

In einem nächsten Verfahrensschritt, der in Figur 2c dargestellt ist, wird das

Abschmelzen eingeleitet. Bei dem Abschmelzen werden die Stirnkanten 10 der beiden Profilteile 2 angeschmolzen. Bei dem Anschmelzen bleiben die an der Heizfläche 7 anliegenden Führungsvorsprüngen 22 der Begrenzungselemente 4 in Kontakt mit der Heizfläche 7. Dabei werden die rechtwinkelig zueinander angeordneten Profilteile 2 jeweils gegen die Heizfläche 7 gedrückt. Der resultierende Schmelzweg wird von den federnden Endstücken 9 der bewegbaren Begrenzungselemente 4 ausgeglichen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das jeweilige bewegbare

Begrenzungselement 4, also das Werkzeug 8 zusammen mit dem federnden Endstück 9, somit auch während des Anschmelzens relativ beweglich zu den jeweiligen

Profilteilen 2 und zu dem Heizelement 6.

Bei dem in Figur 2d erkennbaren Zustand ist das Schmelzende dargestellt, bei welchem die Profilteile 2 genügend geschmolzen sind. Dabei wurden die Begrenzungselemente 4, also die Werkzeuge 8 zusammen mit den federnden Endstücken 9 entsprechend dem Schmelzweg aus der Arbeitsposition zurückbewegt. Allerdings verbleiben die Führungsvorsprünge 22 des federnden Endstücks 9 beim Anschmelzen bis zum Schmelzende stets in Kontakt mit der Heizfläche, was auch bei dem in Figur 2d erkennbaren Schmelzende der Fall ist.

So wird das Fließen des Schmelzgutes bei dem Anschmelzen vorteilhaft an den Innenbzw. Außenecken der zu verbindenden Profilteile 2 kontrolliert.

Die entstehenden Schweißraupen werden so auch in den Innenbereich der

Profilquerschnitte verlagert.

Nach dem Anschmelzen erfolgt das Umstellen zum Stauchen. Dabei besteht die Gefahr, dass das Schmelzgut in Richtung zur Profiloberfläche fließt, sprich nach außen tritt. Ein solches Fließen wird in erfindungswesentlicher Weise dadurch vermieden, indem das jeweilige Begrenzungselement 4 zusammen mit dem entsprechenden federnden Endstück 9 in Richtung zur Arbeitsposition bewegt wird und mit seinem Führungsvorsprung 22 bündig mit dem angeschmolzenen Bereich des jeweiligen Profilteils 2, also dem Schweißbereich abschließt, was in Figur 2d dargestellt ist, wodurch eine Kontrolle des Schmelzgutes erreicht wird.

In Figur 2e ist ein Umstellen von dem Schmelzen zu einem Stauchen ersichtlich, wobei das Heizelement 6

bereits in seine Grundstellung gefahren ist.

Nach dem Umstellen erfolgt das Stauchen, was in Figur 2f dargestellt ist. Dabei werden beide Profilteile 2 mit ihren angeschmolzenen Stirnkanten 10 aufeinander zubewegt, also aneinander gedrückt. Wie aus Figur 2f ersichtlich ist, führen die

erfindungsgemäßen Begrenzungselemente 4 diese Bewegung entsprechend aus.

Dabei werden die Führungsvorsprünge 22 der federnden Endstücke 9 mit

fortschreitender Bewegung der Profilteile 2 miteinander in Kontakt gebracht, wobei die dann aneinander liegenden Führungsvorsprünge 22 bis zum Ende des

Stauchvorganges in Kontakt verbleiben, so dass ein Fließen des Schmelzgutes kontrolliert ist.

Die beiden Profilteile 2 werden dabei soweit aufeinander zu bewegt, also gestaucht, bis sie mit ihren Stirnkanten 10 aneinander liegen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Nachbearbeitung hinsichtlich des bisher erforderlichen Entfernens der eigentlich an der Profiloberfläche an den Innen- bzw. außeneckenangeordneten Schweißraupe hinfällig, da diese mit der Erfindung vorteilhaft vermieden wird. Auch die

Taktzeitersparnis zur Herstellung der Tür- oder Fensterrahmen ist beachtlich.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Profilteile

2a Vorrichtung

3 Profilanschlag

4 Bewegungselemente

6 Heizelement

7 Heizfläche

8 Werkzeug

9 Federndes Endstück

10 Stirnkanten

13 Profilträger

14 Profilträger

15 Auflage

16 Auflage

17 Anschlag

18 Anschlag

19 Eckbereich

20 Gehrungskante

21 Gehrungskante

22 Führungsvorsprung