Rotationsschweißen - Plastics, Polymers, and Resins - DuPont

Es besteht auch die Möglichkeit, den Druck mittels einer
Membraneinheit, wie in Abb. 10.15 dargestellt, zu erzeugen.
Die Gummimembrane ist unten mit einer Feder und oben mit
Druckluft beaufschlagt. Die Feder muß genügend stark
gewählt werden, um die Schwungmasse anzuheben und die
Kupplung mit der erforderlichen Kraft anzudrücken. Für eine
Produktionsmaschine wird die Welle vorteilhaft in Axial-
Kugelbüchsen gelagert. Die dargestellte Einrichtung hat
gegenüber einem normalen Zylinder den Vorteil geringerer
Reibverluste und längerer Lebensdauer. Immerhin sind die spezifischen
zulässigen Drücke auf die Membrane begrenzt, so
daß mit größeren Durchmessern gerechnet werden muß, um
einen bestimmten Schweißdruck zu erreichen. (Der Schweißkopf
mit der Schwungmasse und dem Riemenantrieb entspricht
Abb. 10.13.)
Die Konstruktion mit Gummimembrane eignet sich für
Hübe von max. 10-15 mm und spezifischen Drücken
von 0,3-0,4 N/mm2 .
Da, wie schon erwähnt, die Betriebsdrehzahl durch Anpassen
der Motorriemenscheibe verändert werden kann, ist ein regelbarer
Motor nicht unerläßlich. Immerhin gibt es in jeder Produktion
Fälle, die zumindest eine begrenzte Anpassungsmöglichkeit
der Drehzahl als wünschenswert erscheinen lassen.
Die in der rotierenden Masse enthaltene kinetische Energie
verändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl und deshalb ist
es wichtig, letztere möglichst genau konstant zu halten.
Diese Bedingung ist nicht immer ohne weiteres erfüllt, da eine
nennenswerte Motorleistung nur zum Beschleunigen der
Masse notwendig ist. Sobald die Betriebsdrehzahl erreicht
wird, muß nur noch die Reibung überwunden werden, wozu
eine vernachläßigbar kleine Leistung genügt. Der Motor dreht
dann nahezu im Leerlauf und kann sich in einem unstabilen
Zustand befinden (z.B. seriegeschaltete Kollektormotoren).
Abb. 10.15 Membran-Druckeinheit für kleine Hübe
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Geeignete Antriebe für Rotationsschweißmaschinen dieser
Bauart sind zum Beispiel:
– Repulsionsmotoren, die auf dem Prinzip der Bürstenund
damit der Feldverschiebung beruhen. In den meisten
Fällen werden Einphasenmotoren von 0,5 PS bei ca.
4000 U/min genügen.
– Frequenzgesteuerte Drehstrom- oder Einphasen-Kurzschlußankermotoren.
Die Steuereinheit muß eine lastunabhängige
Regulierung gestatten, was nicht immer der Fall
ist. Die maximale mögliche Drehzahl beträgt indessen nur
etwa 2800 U/min.
– Sehr gut geeignet sind auch Gleichstrom Nebenschlußmotoren
mit Ankerspannungs-Regulierung. Der steuerseitige
Aufwand ist recht gering, so daß die Gesamtkosten in
erträglichem Rahmen bleiben.
Die Drehzahlkonstanz ist auch ohne Tachodynamo ausreichend
und der Regelbereich sehr groß.
Schweißmaschinen, die für Versuchszwecke verwendet oder
in der Produktion häufig auf Teile verschiedener Durchmesser
umgerüstet werden müssen, sind unbedingt mit einem
der erwähnten Antriebe auszurüsten.
Maschinen, die ausschließlich zum Verbinden eines bestimmten
Teils zum Einsatz kommen, brauchen, wie schon früher
erwähnt, nicht unbedingt einen Regelantrieb, obwohl derselbe
auch dort recht nützlich ist. Wird eine Maschine mit
einem nicht regelbaren Antrieb ausgerüstet, so sieht man die
Spindeldrehzahl vorteilhaft etwas zu hoch vor. Dadurch
erreicht man einen gewissen Energieüberschuß und schweißt
die Teile auch dann korrekt, wenn die Nahtprofile auf
Grund zu großer Toleranzen schlecht aufeinander passen.
Dabei wird natürlich eine größere Menge Schmelze erzeugt
als tatsächlich erforderlich wäre.
Gelegentlich werden auch Druckluft-Lamellenmotoren oder
Turbinen als Antriebe verwendet. Diese sind jedoch in der
Anschaffung und im Betrieb weniger wirtschaftlich als elektrische
Motoren und rechtfertigen sich deshalb kaum.
Mitnahme- und Haltevorrichtungen
Mitnahme- und Haltevorrichtungen können in folgende
Gruppen unterteilt werden:
– Teile, die mit einer beim Herunterfahren der Spindel schon
rotierenden Mitnahme in Eingriff gebracht werden.
– Teile, die bei ruhender Spindel in die Mitnahme eingelegt
werden müssen.
Selbstverständlich ist die erste Lösung in bezug auf die Zykluszeit
immer vorteilhafter und sollte deshalb, wo möglich, vorgezogen
werden. Dazu geeignet sind folgende Einrichtungen:
– Zahnkronen nach Abb. 10.16 greifen beim Herunterfahren
der Spindel in den entsprechend ausgebildeten Rand des
Kunststoffteils ein und drehen ihn mit. Bei richtiger Auslegung
der Zähne und genügend hoher Vorschubgeschwindigkeit
des Kolbens können die unvermeidlichen Eindrücke
klein und sauber gehalten werden. Dazu ist allerdings eine
absolut scharfe Schneidkante der Zähne unerläßlich.