NO123244B

NO123244B -

Info

Publication number: NO123244B
Application number: NO155630A
Authority: NO
Inventors: V Flax
Original assignee: V Flax
Priority date: 1963-11-21
Filing date: 1964-11-18
Publication date: 1971-10-18
Also published as: CH433698A; BE656124A; DK124931B; DE1297322B; GB1096571A; ES306266A1; US3446688A; IL22487A; NL6413426A

Description

Apparat til sammensveising av to termosveisbare emner.

Oppfinnelsen vedrører et apparat til saramensveising av to termosveisbare emner som et endestykke og et rørformet tubelegeme under anvendelsen av trykk og friksjonsvarme som frembringes ved en relativ bevegelse mellom emnene eller mellom et av disse og et verktøy.

Sammensveising av to emner under anvendelse av friksjonsvarme er fordelaktig overfor andre sveisemetoder hvor varmen til-føres, f.eks. ved infrarødstråling, høyfrekventstrøm eller ved ultra-lyd, ved at den tilførte varme konsentreres alene omkring sveisestedet,

hvorved det unngås av emnene blir bløte og får deformasjoner av

varig karakter, hvis det ikke fastholdes inntil de er tilstrekkelig avkjølt. Videre er friksjonssveising fordelaktig ved at det anvendte

apparat er enklere enn til de andre nevnte sveisemetoder samt ved at sammensveisingen skjer hurtigere likesom det ikke mer går tid til avkjøling av emnene etter sveisingen.

Det er riktignok kjent å stuksveise rørstykker innbyrdes ved hjelp av friskjonsvarme som oppstår ved at det ene rørstykke som sitter fast på en dor, roterer i forhold til det annet rørstykke som med håndkraft trykkes inn mot det første rørstykke, men dette apparat er ikke anvendelig til sammensveisihg av emner som skal fremstilles meget nøyaktig og i masseproduksjon, som skulderpartiet på et rørformet tubelegeme og tubens i forveien fremstilte endestykke, hvilke overlapper hinannen og skal samles med en fullstendig glatt ytterside. Det kjennes også et apparat hvor rørstykkene fastholdes ved hjelp av rørbøyler eller lignende holderorganer, men heller ikke disse apparater kan anvendes til sammensveising av et rørformet tubelegeme med et endestykke under sikker innbyrdes styring og understøtnlng av emnene således at det vanskelige samlingssted mellom tubens sylindriske kropp og det vanligvis koniske endestykke utformet korrekt.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat til sammensveising av rørformede tubekropper og tilhørende ende-stykker eller tilsvarende hverandre overlappende emner ved friksjonssveising og på en slik måte at det oppnås en sterk forbindelse og en fullt tilfredsstillende formgivning av overgangsstedet mellom endestykket og det sylindriske rør som vanligvis består av et meget bløtt og tynt materiale som er vanskelig å sveise og å fastholde i en nøyaktig definert stilling under sveisingen.

Oppfinnelsen vedrører altså et apparat for sammensveising av to termosveisbare emner som et endestykke og et rørformet tubeemne ved friksjonssveising omfattende en matrise med slik form at den kan oppta endestykket og understøtte dette utvendig ved sammensveisingssonen og et understøtningsorgan som er således innrettet og anbragt at det kan understøtte det rørformede tubelegeme i nærheten av sammensveisingesonen under overlapping av emnenes periferikanter samt en dor som er innrettet til å kunne anbringes inne i det rørformede tubelegeme og ligge an mot det ene av emnene ved sammensveisingssonen, idet apparatet erkarakterisert vedat under-støttelsesorganet for det rørformede tubelegeme består av en ytre faststående del som koaksialt omslutter den roterbart lagrede dor eller matrise og er innrettet til å samvirke med den stasjonære matrise henholdsvis dor.

Herved oppnås at emnene fastholdes og styres sikkert innbyrdes under sveisingen og at det fåes en ønsket glatt form og sterk forbindelse ved tubens skulderparti, hvor tubelegemets kant ombøyes og understøttes sikkert mellom understøtningsorganet og matrisen eller doren.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor Fig. 1 viser et delvis lengdesnitt gjennom en første utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen for forbindelse av et rørformig element og et endestykke av termosveisbart materiale og med apparatet vist i stilling svarende til avslut-ningen av sammensetningsoperasjonen, Fig. 2 et lengdesnitt gjennom en første utførelses-form for et ende- eller halsstykke før sammensetningen,

Fig. 3 en annen form for et endestykke anbragt

overfor apparatets dreibare dor, som er beregnet for anvendelse ved sammensetning av endestykket med det rørformige element,

som vist i fig. 1,

Fig. 4 et riss svarende til fig. 3, men vist med en annen utførelsesform for den dreibare dor, Fig. 5 et delvis lengdesnitt gjennom en annen ut-førelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen, Fig. 6 og 7 delsnitt som viser detaljer av henholdsvis en tredje og en fjerde utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å foreta en endelig sammensetning av minst to emner som består av eller som er dekket med et termosveisbart materiale. Ved tallrike anvendelser benyttes det valgte termosveisbare materiale i en forholdsvis bløt (ikke stiv) tilstand, enten det er som en folie, et rør, en tråd, et støpt emne eller en annen form. Disse materialer kan f.eks. være polyvinyler, polyetylener eller andre stoffer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at emnene anbringes mot hverandre og holdes i denne stilling, hvoretter det på emnene frembringes friksjon og fremkalles et sammen-klemningstrykk på en flate av begrenset utstrekning og i et kort tidsrom.

I visse tilfeller kan friksjonen fremkalles på yttersiden av i det minste det ene av emnene ved relativ forskyv-ning av en friksjonsflate, såsom en poler- eller slipeflate, overfor berøringsflaten mellom de nevnte emner, som normalt er ubevegelige.

I andre tilfeller kan friksjonen fremkalles mellom emnene, og følgelig kan det ene av disse være ubevegelig mens det annet drives, således at det forskyves i forhold til det førstnevnte.

Friksjonen kan fremkalles ved kontinuerlig forbi-trekking av den friksjonsfrembringende overflate (enten mellom emnene eller mot yttersiden av et av dem), eller ved vibrasjons-bevegelse av denne flate.

Erfaringen viser at det oppnås en særdeles effektiv forbindelse mellom de to emner takket være denne fremgangsmåte.

Det er for øvrig fordelaktig at den utøvde friksjon er sterk og

av meget kort varighet for at sveisetemperaturen kan oppnås hurtig i berøringssonen mellom emnene mens temperaturen i resten av emnene bare påvirkes litt. Det er således ikke nødvendig å av-kjøle den ferdige gjenstand etter sammensetningen.

For øvrig er det fordelaktig at det under sammensetningen sikres tetthet mellom emnene og nær deres berøringsflater for å unngå at materiale som er bløtgjort i forbindelsessonen skal renne ut og dekke de tilstøtende partier av emnene. For dette formål er trykkorganene forbundet med samvirkende og samtidig fungerende tetningsorganer.

Endelig er det meget viktig at trykket etableres

senest ved begynnelsen av friksjonen, og at det opprettholdes under hele varigheten av friksjonen og avsluttes tidligst etter at den nevnte friksjon er opphørt. Sagt på en annen måte må friksjonen og trykket forekomme samtidig.

Den således definerte fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan tas i bruk for sammensetning av emner av termosveisbart materiale, enten dette materiales tilstand er bløtt, halvstivt, stivt, osv., idet man under sammensetningen kan gi emnene en passende fasthet uten at dette forstyrrer eller ødelegger virkningen av fremgangsmåten.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan finne anvendelse innenfor alle områder hvor det er nødvendig definitivt å forbinde emner som består av 'eller i det minste delvis er dekket med et termosveisbart materiale. Apparatet, som likeledes utgjør en del av oppfinnelsen, og som er fremstilt for utførelse av fremgangsmåten, innbefatter et stivt bæreorgan for emnene som skal settes sammen, et bevegelig organ som er forbundet med en drivmekanisme for frembringelse av friksjonen, og et trykkorgan som kan trykke emnene mot hverandre.

Til illustrasjon av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen skal i det følgende som eksempler anføres to særlig fordelaktige anvendelser, nemlig: Sammensetningen av et termosveisbart rørformig element med et likeledes termosveisbart endestykke (som danner halsparti, bunn eller annen del av gjenstanden) ved fremstilling av tuber eller liknende beholdere som kan fylles med forskjellige produkter,

sammensetningen av to folier som består av eller

er dekket med et termosveisbart materiale ved sammensetning langs'linjer eller smale områder under fremstilling av forskjellige gjenstander, såsom ferdig-emballasje, poser, o.l.

For den førstnevnte anvendelse (sammensetning av

et rørformig element med et endestykke) er det i fig. 1-7 vist forskjellige utførelsesformer for apparatet ifølge oppfinnelsen..

Den i fig. 1 viste utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen består av en dreibar dor 1, som er forbundet med et drivorgan, et rørformet plasthylster 2 som omslutter doren, og en matrise 3 som er forbundet med et trykkorgan.

Den dreibart lagrede dor 1 har for enden av et legeme 4 et dobbelt konisk hode 5 med en forlengelse i form av en knast 6 for sentrering av et endestykke 7 av termosveisbart materiale, som skal forbindes ved friksjon med et rørformet element 8, som likeledes er av termosveisbart materiale. Hodet 5 på doren 1 har et kjeglestumpformig hoderorgan 9, mot hvilket innsiden av endestykket J normalt hviler. For å trekke endestykket

ved hjelp av doren er det i holdeorganet 9 utspart riller 10

langs generatriser. Holdeorganet 9 er over et kj e<g>lestumpformig parti 11 forbundet med legemet 4 på doren.

Det faste hylster 2 har en krage 12 som strekker

seg bort forbi periferien av driv- og holdeorganet 9 på doren 1

og omslutter endestykket 7, således at den motvirker utflytning under sentrifugalkraftens virkning av materialet i endestykket under selve sammensetningsprosessen. Kragen 12 er avrundet på yttersiden og den er forbundet med innsiden av hylsteret 2 over et konisk parti 13, som strekker seg parallelt med det koniske parti 11 på doren, således at det mellom hodet 5 og hylsteret er dannet en sammenhengende passasje 14 som gjennom en rørformig kanal 15 mellom dorens legeme 4 og hylsteret 2 tillater fjerning av partikler som er revet løs.

Matrisen 3 består av et glatt materiale, såsom nylon, Matrisen har en åpning som, regnet utenfra og innad, har et krumt parti, et sylindrisk parti, et krumt parti og et kjeglestumpformet parti. Denne åpning bevirker, idet den samvirker med det avrundede ytre parti, på hylsterets 2 krage 12, en ombøyning av den fri ende-kant av det rørformige element 8 av termosveisbart materiale for dannelse av en kant 17. Den annen ende 18 av det rørformige element 8 støter mot et innstillbart stopp 19, som er anbragt rundt hylsteret

2. Dette innstillbare stopp har et kjeglestumpformet fremspring 20

over hvilket enden 18 av det rørformige element glir idet den utvider seg under dannelse av kanten 17. Dette koniske fremspring gjør det mulig å kompensere for differanser i lengde som kan forekomme mellom de rørformige.elementer som etter hverandre skal forbindes med et endestykke f. Fordelen herved er at ved visse materialer, såsom en polyetylen, vil utvidelsen av enden 18 på røret 8, som fremkalles under sammensetningsprosessen, ikke forekomme etter utkastningen av den således dannede beholder, mens derimot den deformering ved rynkedannelse som ville kunne oppstå på det rørformige element fl, hvis stoppet 19 forløp rettlinjet, ville forbli i materialet etteruttagningen av tuben. Matrisen 3 har mellom åpningen 16 og et kjegle-stumpf ormet parti 21 (mot hvilket yttersiden av kragen 7.1 på endestykket 7 støter) et ringformig halsparti 22, som bevirker dannelse

av en fremspringende vulst ved sammensetningsstedet mellom kanten ly av røret 8 og kragen på endestykket 7- Ennvidere bærer nylon-matrisen rundt halsen 7.2 på endestykket 7 en metallring 23, som under sammensetningsoperasjonen motvirker sentripitalutflytning av materialet i endestykket 7 mot halsen 7-2.

I en første utførelsesform for endestykket som er vist

i fig. 2, er det utformet fremspringende ribber 24 på innsiden 25

av kragen 7-1. Under anbringelsen av endestykket på dorens hode 5 anbringes ribbene 24 simpelthen uten spesielle foranstaltninger på hodets rillede bæreorgan 9. Ribbene 24 kan være kontinuerlige eller avbrutte. De strekker seg fortrinnsvis langs generatriser på siden 25.

I fig. 2 sees ennvidere at denne utførelsesform for endestykket har et ringformig innsnitt 26 i yttersiden 27 av endestykket rundt den gjengeskårne hals 7.2. Innsnittet 26 er forholdsvis dypt, dvs. omtrent svarende til den halve tykkelse av kragen 7«1. Innsnittet 26 kan forøvrig være begrenset av en sylinderflate 28 og av en kjeglestumpflate 29- Sylinderflaten 28 kan ha en diameter som er lik den utvendige diameter av gjengen på halsen, og den kjegle-stumpf ormige flate 29 divergerer utad og går over i flaten 27-Apparatets matrise 3 er forsynt med en meget tynn metallring 23, hvis fri ende 30 er fremspringende i forhold til matrise-åpningens koniske parti 21, og er slik utformet at den kan trenge inn i innsnittet 26 i endestykket og kan trykke mot bunnen av dette innsnitt. Hvis innsnittet, som vist i fig. 3j har et trekantformig tverrsnitt, er metallringen 23 ved sin ende 30 utformet med sirkulær skråttslipt kant. Det vil forstås at tverrsnittet av innsnittet 26 kan ha en annen form og at det er tilstrekkelig at ringen 30 ligger helt an mot bunnen av dette innsnitt.

I en annen utførelsesform for endestykket 7, som er

vist i fig. 3 og 4, er en ringformig vulst 31 utformet fremspringende på innsiden 25 av endestykket og overfor innsnittet 26 på utsiden. Ribbene 24 går på hver side over i vulsten 31 men kunne også være forlenget bort over vulsten.

Apparatet for sammensetning av denne annen utførelses-form for endestykket 7 med kantpartiet 17 på det rørformige element 8, kan bestå enten av en dor 1, hvis hode 5 er identisk med det i fig. 1 viste, dvs. et hode hvis bæreorgan 9 er kjeglestumpformet og rillet (fig. 3) eller en dor 1 hvis hode 5 på bæreorganet 9 har en utspart sirkulær rille 32 i hovedsaken overfor vulsten 31 på endestykket 7 (fig. 4). De rettlinjede riller 10 strekker seg på begge sider av den sirkulære renne 32, eller bare pa den ene side, eller også over hele skråflaten på bæreorganet 9 innbefattet rillen 32.

For innbyrdes forbindelse av et endestykke 7 og et rørformig element 8 ved hjelp av denne første utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen, gåes det frem på- følgende måte: et endestykke 7 anbringes på hodet 5 av doren 1, og et rørformig element 8 trekkes over hylsteret 2, hvoretter man utløser trykkorganet (f.eks. en pneumatisk donkraft) for bevegelse av matrisen 3 bort mot doren 1 og hylsteret 2, hvilket dels bevirker dannelse av kantpartiet 17 på det rørformige element 8 og dels bevirker at dette kantparti presses mot endestykket 7. Dernest koples doren 1 til det dreibare drivorgan, således at hodet 5 driver endestykket 7 og fremkaller en friksjon mellom den utvendige omkrets av endestykket og kantpartiet 17. Sammensetningen har nå funnet sted og doren 1 stanses, hvoretter man kan utløse trykkorganet således at matrisen 3 beveger seg bort, og den således fremstilte rørformige beholder kan uttas.

I denne første utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen består holdeorganene for det termosveisbare rørformige element 8 av det faste hylster 2, periferidelen av matrisen 3 og et fast stopp 19 (som dog er innstillbart i hylsterets lengderetning). Det bemerkes ennvidere at doren 1 er dreibar men ikke forskyvbar

(en enkelt frihetsgrad), og at matrisen 3 er inntrykkbar men ikke kan rotere (en enkelt frihetsgrad).

Det vil forstås at det kan forekomme andre utførelses-former innenfor oppfinnelsens ramme.

Således kan apparatet med de samme holdeorganer 2,3,19

ha en faststående matrise 3>en dreibar dor 1 og et trykkaggregat i form av en dor 1 med hylster 2.

Ennvidere kan apparatet som vist i fig. 7 ha en faststående dor la, en dreibar matrise 3a og et aggregat i form av en matrise-hylster 3a, 2a trykkmekanisme, eller en trykkdor la, en dreibar matrise 3a og et faststående hylster 2a. I disse to tilfeller dannes holdeorganene for det rørformige element 8a av hylsteret 2a, doren la og et fast stopp 19, som er innstillbart på doren.

Fig. 7 viser likeledes at det for dannelse av et kantparti 17a på det rørformige element 8a finnes en åpning 16a identisk med åpningen 16 i matrisen 3 i fig. 1, men her utformet i hylsteret 2a som omslutter den dreibare matrise 3a. Denne utførelsesform gir især mulighet for en sammensetning av kantpartiet 17a med innsiden av endestykket 7a, mens apparatet i fig. 1 bare muliggjør forbindelse med yttersiden av endestykket 7-

De især i forbindelse med fig. 1 og 7 foran beskrevne eksempler må ikke oppfattes i begrensende betydning.

■ Fig. 5 viser en annen utførelsesform' for apparatet

ifølge oppfinnelsen, med en monolitisk dor lb eller en stivt sammensatt dor, på hvilken det direkte er trukket et rørformet termosveisbart emne 8b. Apparatet har ennvidere et fritt stopp 19b, som er innstillbart i dorens lengderetning, og en matrise 3b, og holdeorganene for det rørformige element 8b utgjøres i dette tilfelle av stoppet 19b og den fremspringende periferidel på matrisen 3b.

Trykkorganet (f.eks. en pneumatisk donkraft) og det dreibare organ (f.eks. en variabel drivmotor) kan påvirke apparatet på forskjellige måter:

Enten ved at trykkorganet er forbundet med matrisen 3b

og det dreibare organ er sammenkoplet med doren lb,

eller ved at trykkorganet og det dreibare organ sammen påvirker enten matorisen 3b eller doren lb.

I alle tilfeller er det rørformige element 8b innskutt mellom matrisen 3b og stoppet 19b, som idet det er fritt anbragt,

er forbundet méd mafcrisen gjennom det nevnte rørformige element.

Med andre ord vil stoppet 19b dreie hvis matrisen 3b er dreibar

og doren lb vil forbli stasjonær, og hvis matrisen ikke er dreibar vil det samme være tilfelle med stoppet 19b, således at doren vil dreie. I det viste ikke begrensende eksempel er stoppet 19b dannet av et kulelager som sitter på dorens lb legeme og hviler mot en inn-stillingsring.

Fig. 5 viser likeledes at hodet 5b på den monolitiske

dor lb danner et kjeglestumpformig bæreorgan 9b med et ringformig innsnitt 33 utspart ved periferien av dette bæreorgan. Dette innsnitt er beregnet til å motta bløtgjort termosveisbart materiale fra endestykket som har tendens til å flyte under trykkpåvirkningen. Innsnittet holder på materialet, og ennvidere sikres tetning ved hjelp av den del av bæreorganet 9b som utvendig omslutter innsnittet.

Doren lb, med eller uten innsnittet 33, kan ha en ringformig recess 34 som er utspart i legemet i nærheten av bæreorganet 9b, og recessens bunn er ved".skråflater forbundet med legemets over-side og med hodet. I denne recess kan oppsamles eventuelle stumper

av bløtgjort termosveisbart materiale, således at det blir til-

i

strekkelig plass til at de ikke kleber til innerveggen i det-rør-formige element.

Sentrifugalutflytning av materialet kan altså hindres dels ved hjelp av innsnittet 33 og/eller recessen 34 (fig. 5) og dels ved den ringformige krage 12 på hylsteret 2 (fig. 1).

Flyting kan også hindres ved hjelp av en ringformig

krage 35>som springer frem fra matrisen 3a, rundt langs holdeorganet 21a (fig. 7), således at den omslutter endestykket 7a, hvilken krage 35 virker på samme måte som kragen 12.

I det foregående er i forbindelse med fig. 1 beskrevet

en første utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen, ved hjelp av hvilken friksjonen som utnyttes til sammensetningen fremkalles mellom endestykket 7 og kanten på det rørformige element 8. For dette formål finnes det ribber 24 på endestykket, og fremspring eller utsparinger er utformet på dorens 1 bæreorgan 9.

Det vil forstås at friksjonen kan frembringes med samme apparat på den innvendige flate av endestykket 7c for sammensveising av periferien av yttersiden av endestykket med kantpartiet 17c på det rørformige element 8c, under forutsetning av noen endringer, således som det fremgår av fig. 6. Hodet 5c på doren lc danner et gnidende eller friksjonsfrembringende bæreorgan 9c, hvis utstrekning er begrenset til en periferisone som ligger overfor kantpartiet 17c, altså overfor berørings- og sveisesonen, mens resten avhodet er fritt. Det friksjonsfrembringende holdeorgan 9c er fortrinnsvis av metall og med ru overflate, mens matrisen 3c i det minste delvis dannes av et slipende eller polerende og selvsmørende materiale, såsom nylon. I det beskrevne eksempel er matrisen av metall i sonen ved kantpartiet 17c og omslutter en nylonring som er i berøring med yttersiden av endestykket 7c.

De to forannevnte muligheter (friksjon mellom emnene eller friksjon ved yttersiden av i det minste det ene av emnene) kan, som det vil forstås, anvendes i forbindelse med andre utførelses-former for apparatet og især de som er vist i fig. 5 og 7•

Alle disse utførelsesformer for apparatet ifølge oppfinnelsen tillater sammensetning ved overtrekking, og for dette formål har de organer for formning av kantpartiet 17 på det rør-formige element 8. Det er likeledes ved hjelp av apparatet mulig å fastgjøre endestykket 7 ved dets kantparti med innsiden av det rør-formige element 8. Likeledes kan endestykket 7 med dette apparat forbindes med sin innside til det rørformige element. For dette formål har de holdeorganer som ligger overfor den fri ende av det rørformige element (matrisen 3 i fig. 1 eller hylsteret 2a i fig. 7) en sylindrisk sentreringsåpning og et ikke vist skulderparti som danner anslag. Den fri ende av det rørformige element 8 holdes herved i korrekt stilling av yttersiden av det nevnte holdeorgan, mens'matrisen 3 og doren 1 utøver et trykk på endestykket 7 og fremkaller en friksjon for bløtgjøring av materialet og valsing av samme i retning utover, slik at det forbindes med innsiden av det rørformige element 8.

De foran beskrevne utførelsesformer for apparatet ifølge oppfinnelsen viser av hensyn til forklaringen av oppfinnelsen en meget enkel innretning av apparatet for suksessiv fremstilling av rørformige beholdere eller tuber. I virkeligheten er det for seriefremstilling fordelaktig på samme tid å fremstille det størst mulige antall beholdere og å gjenta denne arbeidsopera-sjon i en hurtig rytme.

Claims

Apparat for sammensveising av to termosveisbare emner som et endestykke og et rørformet tubeemne ved friksjonssveising omfattende en matrise med slik form at den kan oppta endestykket og understøtte dette utvendig ved sammensveisingssonen og et under-støtningsorgan som er således innrettet og anbragt at det kan understøtte det rørformede tubelegeme i nærheten av sammensveisingssonen under overlapping av emnenes periferikanter samt en dor som er innrettet til å kunne anbringes inne i det rørformede tubelegeme og ligge an mot det ene av emnene ved sammensveisingssonen,karakterisert vedat understøttelsesorganet for det rørformede tubelegeme består av en ytre faststående del (2,2a)

som koaksialt omslutter den roterbart lagrede dor (1) eller matrise (3a) og er innrettet til å samvirke med den stasjonære matrise (3) henholdsvis dor (la).