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Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen Materiales auf
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Kunststoff und Verfahren zu ihrem Betrieb sowie Erzeugnisse nach dem
Verfahren Für verschiedene Zwecke insbesondere zur Anordnung wärmeerzeugender, stromleitender
oder signalführender elektrischer dünner Leiter u. dgl. besteht das Bedürfnis, faden-
oder bandförmige Materialien beliebiger Gestaltung z. B. Draht, Litze oder Band
in einer Anzahl nebeneinander auf einem Träger anzubringen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verlegen derartigen
fadenförmigen Materiales auf einem Träger aus thermoplastisch erweichbaren Kunststoff
oder einem solchen, der mit einer Schicht eines Kunststoffes versehen ist, welcher
sich wenigstens zu diesem Zwecke thermoplastisch erweichen läßt. Beim Darüberhinweggleiten
des Ablegers kann ein solcher Träger an seiner Oberfläche örtlich durch Wärmezufuhr
vorübergehend soweit erweicht werden, damit ein von einer am Ableger angeordneten
Spule ablaufender und in vorgesehener Weise geführter Faden
fortlaufend
in die erweichte Masse abgelegt werden kann, und dieser nach dem unmittelbar folgenden
Abkühlen des örtlich und oberflächlich erwärmten Kunststoffs an seiner vorbestimmten
Stelle zum haften gebracht wird.
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Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen
Materiales auf thermoplastisch erweichbarem Kunststoff aus einem Ableger, der einen
mit seinem oberen Ende in einer hülsenförmigen Halterung eingespannten, kleinst
bemessenen, zylindrischen elektrischen Heizkörper enthält, aus dessen Bodenfläche
ein wärmeleitender Achsbolzen vorragt, auf den ein Fadenführer aufgesetzt und mit
Hilfe einer Schraube fest angeklemmt ist, welcher unterhalb eines längs durchbohrten
Befestigungsteiles ein im Profil U-förmiges, mit seinen Schenkeln nach vorn in Gleitrichtung
weisendes Hauptteil aufweist, das sich nach seinem freien unteren, geeignet ausgebildeten
Gleitfuße zu verjüngt, und dessen U-Steg mit einem schräg nach unten in den U-Spalt
mündendes Öhr versehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ableger zum mechanischen
Verlegen in einer Halterung quer zu seiner Längsachse entgegen der Ablegerichtung
federnd eingespannt, so daß seine Längsachse beim Verlegen mit der Ebene der Trägeroberfläche
einen Winkel von etwa 800 bildet, wobei der Gleitfuß im Zentrum einer Drehachse
liegt, um welche die Halterung jeweils mit dem Betrage von 1800 in die jeweilige
Verlegerichtung vor und zurück drehbar ist. Die vorerwähnte Halterung ist erfindungsgemäß
-mit einem senkrecht zur Trägerebene angeordneten, federnd in Richtung seiner Längsachse
auf die Trägeroberfläche andrückbaren Distanzregelorgan versehen, um zu gewährleisten,
daß der Ableger auch bei unebener Oberfläche des Trägers die Stellung seines Gleitfußes
beim Ablegen beibehält.
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Schließlich ist die Verlegevorrichtung gemäß der Erfindung mit einem
regelbaren Antrieb für Hin- und Herlauf entlang einer Führung versehen, wobei ein
besonderer Antrieb zum jeweiligen Schwenken der Verlegevorrichtung um 1800 in die
Ziehrichtung des Ablegers vorgesehen ist, und ein weiterer Antrieb die notwendige
Verschiebung des Trägers zwischen jedem Hin- und verlauf übernimmt.
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Zum Verlegen des fadenförmigen Materiales in nicht völlig gestreckter
Form kann die Verlegevorrichtung erfindungsgemäß durch entsprechend vorgeschaltete
Getriebe oder dgl.
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in geeigneter Weise bewegt werden. Beispielsweise kann eine wellenförmige
Verlegung dadurch herbeigeführt werden, daß ein vom Hauptantrieb betätigtes Getriebe
die Verlegevorrichtung während ihres Laufes quer zur Laufrichtung periodisch schwach
hin- und herbewegt. Zusätzlich kann durch ein anderes vom Hauptantrieb betätigtes
Getriebe die Verlegevorrichtung in Laufrichtung langsam hin- und hergeschoben werden,
wodurch eine Verschiebung gegenüber der benachbarten wellenförmigen Zeile und/oder
eine Schwankung der Wellenlänge erzielt wird.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betrieb
der Vorrichtung zum Verlegen faden- oder bandförmiger Materialien auf einem durch
Anwendung örtlicher und vorübergehender Wärme erweichbaren Träger.
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Erfindungsgemäß kann der Betrieb der Verlegevorrichtung in Bezug auf
den Hin- und Herlauf, auf die Verschiebung des Trägers zwischen jedem Hin- und Herlauf,
und die jeweilige Schwenkung des Ablegers um 1800 in seiner Ziehrichtung elektrisch
automatisch gesteuert werden.
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Nach der Erfindung sieht das Verfahren zum Betrieb der Verlegevorrichtung
vor, daß beim Bewegen der Vorrichtung
längs einer Führung ein von
einer oberhalb des Fadenführers befindlichen, ausschließlich durch den Fadenzug
drehbaren Spule ablaufender Faden oder dgl. durch das den U-Steg schräg nach unten
durchquerende Ohr dem U-Spalt zugeführt wird, von wo dieser beim Fortbewegen der
Verlegevorrichtung an dem geeignet gestalteten Gleitfuß des Fadenführers austritt
und vermöge der vom Heizkörper ausgehenden und vom Fußende übertragenen Wärme in
die hierdurch örtlich und vorübergehend erweichte Oberfläche des Trägers eingedrückt
wird.
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Schließlich betrifft die Erfindung Erzeugnisse hergestellt nach dem
Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen Materiales auf
thermoplastisch erweichenden Kunststoff. Insbesondere sind dies Flächenheizkörper
mit eingelegten dünnen Heizdrähten oder dgl.
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Das Verfahren gestattet vornehmlich die Herstellung von Heizscheiben
in Verbundglasausführung, wobei die sehr dünnen Heizdrähte oberflächlich in die
Verbundglasfolie eingelegt werden. Ebenso lassen sich sogenannte Alarmscheiben nach
dem Verfahren zuverlässig und praktisch herstellen.
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Die Erfindung wird an einem bevorzugten Ausführungsbeispiele, das
in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, weiter erläutert.
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Fig. 1 zeigt den Ableger der Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen
Materiales auf thermoplastisch erweichbaren Kunststoff von der Rückseite und teilweise
im Schnitt in vergrößertem Maßstabe.
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Fig. 2 zeigt den Ableger nach Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise
im Schnitt, der in einem für
mechanischen Betrieb geeigneten Halter
angeordnet ist.
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Fig. 2a zeigt den Ableger im Schnitt quer zur Längsachse entlang der
Linie A-B.
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Fig. 3 zeigt den Fa##nführer des Ablegers nach Fig. 2 VOI1 der Seite
und im axialen Längsschnitt in weiter vergrößertem Maßstabe.
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Fig. 4 zeigt die Frontansicht des Fadenführers nach Fig. 3, ebenfalls
in weiter vergrößertem Maßstabe.
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Fig. 5 zeigt die Verlegevorrichtung mit dem Ableger nach Fig. 2 in
Seitenansicht und teilweisc#im Schnitt in gegenüber der Ausführung vergrößerter
Darstellung.
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Fig. 6 zeigt die Verlegevorrichtung nach Fig. 5 in Draufsicht.
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Fig. 7 zeigt in perspektivischer Ansicht die Verlegevorrichtung mit
dem Antrieb und der selbsttätigen Steuerung in verkleinertem Maßstabe.
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Fig. 7a zeigt die Führung für die Verlegevorrichtung im Schnitt längs
der Linie A-B.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Ableger 1 ist das wesentliche Teil
der Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen Materiales auf thermoplastisch erweichbaren
Kunststoff. Der Ableger 1 enthält einen zylindrisch gehaltenen Heizkörper 2 geringster
Abmessungen, dessen unbeheizte obere Hälfte 3 in das hülsenförmige Teil einer Halterung
4 fest eingeeingespannt
ist. Zu diesem Zwecke ist die hülsenförmige
Aufnahme der Halterung 4 einseitig längs geschlitzt und zum Festspannen des Heizkörpers
2 mittels einer Schraube 5 eingerichtet (Fig. 2a).
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An das dem Heizkörper 2 gegenüberliegende. Ende der Halterung 4 kann
für den Fall, daß die Verlegung mit dem Ableger 1 von Hand vorgenommen werden soll
(Fig. 1), ein federhalterartiger Griff 6 angeordnet werden, über den die Stromzufuhr
für die Heizung des Heizkörpers 2 erfolgen kann.
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Für die erfindungsgemäß vorgesehene mechanische Verlegung (Fig. 2)
endet der dem Heizkörper 2 gegenüber befindliche Teil der Halterung 4 in einem Bolzen
7, der zum größeren Teil längs in zwei gleiche Hälften geschlitzt ist und von dazu
parallelen seitlichen Flanken begrenzt ist. Der Bolzen 7 ist auf der Höhe der Flanken
quer dazu durchbohrt und mit Gewinde versehen, um eine in Spitzen endende Schraubenwelle
8 (Fig. 6) aufzunehmen, die mit einer Stellschraube 9 versehen ist, wodurch der
Ableger in der Verlegevorrichtung seitlich justiert werden kann. Das sich verjüngende
Endteil des Bolzens 7 enthält eine weitere Schraubenbohrung quer zu den Flanken
zur Aufnahme einer Klemmschraube 10, um den seitlich justierten Ableger 1 arretieren
zu können.
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Der aus dem hülsenförmigen Teil der Halterung 4 nach unten herausragende
Teil des keramisch aufgebauten Heizkörpers 2 wird durch eine Kappe 11 abgeschlossen,
welche in Achsrichtung durchbohrt und mit einem zylindrischen Ansatz 12 versehen
ist, um das Ende eines aus dem Heizkörper 2 unten herausragenden, gut wärmeleitenden
Achsbolzens 13 aufzunehmen.
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Die Heizwicklung 14 des rasch reagierenden Heizkörpers 2
befindet
sich vornehmlich auf der unteren Hälfte eines dünnen Keramikröhrchens 15, das in
seinem Hohlraum den Achsbolzen 13 zur axialen Wärmeübertragung auf den Fadenführer
enthält. Zur Erhöhung der radialen Wärmedämmung befindet sich über der Heizwicklung
14 ein keramisches Abdeckröhrchen 16, über dem ein weiteres Keramikröhrchen 17 angeordnet
ist. Mittels zweier seitlicher Öffnungen im Röhrchen 17 wird die Stromzuführung
18 zur Heizwicklung 14 eingeführt.
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Der Ansatz 12 der Kappe 11, welcher den Achsbolzen 13 aufnimmt, ist
zur Befestigung des Fadenführers 19 vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist das Oberteil
20 des Fadenführers 19 längs durchbohrt und trägt quer dazu eine Gewindeöffnung
21 zur Aufnahme einer Klemmschraube 22, mit der die Befestigung des Fadenführers
19 am Ansatz 12 vorgenommen wird. An das Oberteil 20 des Fadenführersschließt sich
ein im Profil U-förmiges, mit seinen Schenkeln 24 nach vorn in Gleitrichtung weisendes
Hauptteil 23 an, das sich nach seinem freien unteren, geeignet ausgebildeten Gleitfuße
25 zu verjüngt, und dessen U-Steg mit einem schräg nach unten in den U-Spalt mündendes
Öhr 26 versehen ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist an der Klemmschraube 22 eine kleine Feder
27 verankert, die mit ihrem freien Ende in den U-Spalt drückt, und so dem Faden
beim Verlegen eine bessere Führung gibt.
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Zum Verlegen muß der Ableger 1 gegenüber der Trägeroberfläche eine
ziehende Stellung erhalten, derart daß die Längsachse des Ablegers mit der Ebene
der Trägeroberfläche einen Winkel von etwa 800 einnimmt. Das wird durch entsprechende
Aufhängung des Ablegers 1 erreicht. Mittels der Schraubenwelle 8, der Stellschraube
9 und der Klemmschraube 10 wird der Ableger 1 so zwischen zwei Führungsleisten 28
der Verlegevorrichtung angeordnet, daß er keine ungewollten seitlichen Bewegungen
ausführen kann.
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Ein Anschlag 29 am Distanzregler mit einer Stellschraube 30, welche
sich an der Spannvorrichtung für die hülsenförmige Aufnahme der Halterung 4 befindet,
ermöglicht die erforderliche Einstellung der Neigung des Ablegers 1 sowie die Zentrierung
des Gleitfußes 25 in den Mittelpunkt der Drehachse, um den die Verlegevorrichtung
mit dem Ableger für den jeweiligen Hin- und Herlauf um 1800 zu schwenken ist. Eine
Feder 31 drückt den Ableger in die Laufrichtung, wodurch sich je nach der Tiefenstellung
des Gleitfußes 25 und dem Erweichungsgrad des Trägermateriales der Ableger 1 mehr
oder weniger hebt oder senkt.
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Da es darauf ankommt, daß der Gleitfuß seine Stellung in Bezug auf
die Ablage des Fadens auf dem Kunststoff nicht verändert, enthält die Verlegevorrichtung
einen Distanzregler 32, der dafür sorgt, daß die Halterung 28 mit dem Ableger 1
je nach der Beschaffenheit des Trägers sich hebt oder senkt. Dazu ist der Distanzregler
32 mit einem Tastfuß 33 versehen, der am unteren Ende eines Rohrabschnittes 34 angebracht
ist und unter dem Druck einer Spiralfeder 35 steht, welche den Tastfuß 33 immer
auf die Oberfläche des Trägers drückt. Der Rohrabschnitt 34, welcher mit der Halterung
28 und dem Ableger 1 starr verbunden ist, wird mittels einer Kugelbüchse 36 auf
einem Rohrzapfen 37 leicht parallel verschiebbar geführt.
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Die Verlegevorrichtung ist schließlich mit einer das Oberteil abschließenden
Zentrierbasis 38 versehen, welche für den Fall des vorübergehenden Unterbrechens
des Verlegens mit einem Hebeorgan versehen ist, um die gesamte Verlegevorrichtung
anheben zu können. Außerdem kann der Distanzregler 31 mit der Halterung 28 und dem
Ableger 1 in seiner obersten Stellung durch ein Schnappglied 39 hinter
der
Raste 40 arretiert werden.
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Wie Fig. 7 zeigt, ist die Verlegevorrichtung mit einem elektrisch
regelbaren.Antrieb (nicht dargestellt) für Hin- und Herlauf entlang einer Führung
41 ausgestattet.
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Ein zusätzlicher Antrieb (nicht dargestellt) sorgt für die jeweilige
Schwenulls der Verlegevorrichtung um 1800 in die Ziehrichtung des Ablegers 1. Ein
anderer einstellbarer Antrieb 42 sorgt für den jeweiligen Weitertransport des Trägers
43 um einen vorgesehenen Betrag zur gleichen Zeit, wenn die Verlegevorrichtung geschwenkt
werden muß zwischen dem Hin- und Herlauf des Hauptantriebs.
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Die Verlegevorrichtung ist nicht#nur dazu vorgesehen, einen Faden
oder dgl. in gestreckter Form-zu verlegen, sondern durch entsprechende, vorgeschaltete
Getriebe und Einrichtungen kann die Verlegevorrichtung in geringem Ausmaße periodisch
quer zur Laufrichtung bewegt werden, um eine rechteckige oder wellenförmige Verlegung
des Fadens zu erzielen. Ebenso kann durch eine andere ebenfalls vom Hauptantrieb
oder auch vom Wendeantrieb angetriebene, geringe periodische Hin- und Herbewegung
der Verlegevorrichtung in der Laufrichtung eine Verschiebung benachbarter welliger
verlegter Fäden untereinander oder eine periodisch zu- und abnehmende Wellenlänge
bei den verlegten Fäden erzielt werden.
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Beim Betrieb der Verlegevorrichtung wird ein von einer oberhalb des
Fadenführers 19 befindlichen, ausschließlich durch den Fadenzug drehbaren Spule
44 ablaufender Faden oder dgl. durch das den U-Steg des Fadenführers schräg nach
unten durchquerende Ohr 26 dem U-Spalt zugeführt, von wo dieser beim Fortbewegen
der Verlegevorrichtung an dem geeignet gestalteten Gleitfuß 25 des Fadenführers
19 austritt und vermöge der vom Heizkörper 2 ausgehenden und
vom
Fußende 25 übertragenen Wärme in die hierdurch örtlich und vorübergehend erweichte
Oberfläche des Trägers 43 eingedrückt wird. Da der Wärmebedarf nicht nur von der
Art des Trägers abhängig ist, sondern mit zunehmender Verlegegeschwindigkeit höher
ist, ist eine entsprechende Regelung vorgesehen, die andererseits eine zu weitgehende
Erweichung vermeiden läßt.
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Der Betrieb der Verlegevorrichtung erfolgt vorteilhafterweise über
eine selbsttätige Steuerung elektrischer Art, weil sich eine gewisse Schrittfolge
beim mechanischen Verlegen periodisch wiederholt. Der Hin- und Herlauf der Verlegevorrichtung
längs der Führung 41 erfolgt durch einen rechts- und linkslaufenden Elektromotor,
der oberhalb der Verlegevorrichtung installiert ist. Sobald die Verlegevorrichtung
am Ende des Hinlaufes einen verstellbaren Kontakt 45 berührt, schaltet sich der
Hauptmotor aus, ein stark untersetzter Wendemotor, der sich oberhalb der Verlegevorrichtung
installiert befindet, schaltet sich ein und schwenkt die Verlegevorrichtung rechtsdrehend
um 1800. Gleichzeitig schaltet sich der Antrieb 42 ein, welcher den Träger 43 um
eine geringe Distanz verschiebt. Nach Erreichen ihrer vorbestimmten Stellungen schaltet
sich sowohl der Wendemotor als auch der Verschiebeantrieb 42 ab und der Hauptmotor
schaltet sich zum Linkslauf ein. Nach Erreichen der Endstellung löst die Verlegevorrichtung
den Kontakt 46 aus, der den Hauptantrieb abschaltet, den Wendemot-or linksdrehend
zum Schwenken um 1800 einschaltet und ebenso den Antrieb 42 in Betrieb setzt, um
den Träger 43 zu verschieben. Sobald dies beendet ist, schaltet sich der Hauptmotor
zum Rechtslauf wieder ein, und der geschilderte Ablauf der Schaltoperationen wiederholt
sich. So kann die Verlegevorrichtung völlig selbsttätig in Betrieb gehalten werden,
und es bedarf nur der Regelung der Heizung des Heizkörpers 2 und/oder der Anpassung
der Laufgeschwindigkeit des Hauptantriebes an die optimalen Bedingungen, um den
Faden mäanderförmig
auf dem Träger kontinuierlich zu verlegen.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist die Verlegevorrichtung mit einem Hebeorgan
ausgestattet, um den Gleitfuß 25 vorübergehend anheben und das Verlegen kurzfristig
aussetzen zu können. Entsprechende Kontakte besorgen automatisch diesen Vorgang,
um beispielsweise einen Draht, der verlegt wird, über einen bandförmigen Zuleiter
hinwegzuheben.
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Selbstverständlich sind gegenüber dem erläuterten Ausführungsbeispiel
Abänderungen möglich. Beispielsweise kann eine andere Führungsschiene verwendet
werden. Ebenso kann die der Verlegevorrichtung erteilte Quer- und/oder Schubbewegung
beim Verlegen auf andere Art, z. B. elektromagnetisch usw. erzeugt werden für den
Fall, daß es sich um wellenartige Verlegung von Heizdrähten für z. B. Heizscheiben
handelt.
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Die Vorrichtung zum Verlegen fadenförmigen Materiales auf thermoplastisch
erweichenden Kunststoff wird so betrieben, daß ein von einer oberhalb des Fadenführers
19 befindlichen, ausschließlich durch den Fadenzug drehbaren Spule 44 ablaufender
Faden oder dgl., insbesondere dünnster Draht durch das den U-Steg des Fadenführers
schräg nach unten durchquerende Ohr 26 dem U-Spalt zugeführt wird, von wo dieser
beim Fortbewegen der Verlegevorrichtung an dem geeignet gestalteten Gleitfuß 25
des Fadenführers 19 austritt und vermöge der vom Heizkörper 2 ausgehenden und vom
Fußende 25 übertragenen Wärme in die hierdurch örtlich und vorübergehend erweichte
Oberfläche des Trägers 43 eingedrückt wird. Der notwendige Wärmebedarf zum Erweichen
des Kunststoffträgers 43 kann in Abhängigkeit von der Verlegegeschwindigkeit und
zur Anpassung an die thermoplastischen Eigenschaften des Kunststoffs geregelt werden.
Das Verfahren zum Betrieb der Verlegevorrichtung kann mittels elektrischer Steuerung
automatisch ablaufen, indem die
Schrittfolge regelmäßig wiederkehrt.
Am Ende des Hinlaufes der Verlegevorrichtung längs einer Führung 41 wird ein Kontakt
45 betätigt, der den Einlauf beendet durch Abschalten des Hauptantriebes. Gleichzeitig
wird der Wendemotor zum Rechtsschwenken um 1800 eingeschaltet und der Verschiebeantrieb
für den Träger 43 in Betrieb gesetzt.
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Nach Beendigung des Wendevorganges und der Verschiebung des Trägers
um eine Zeile löst ein weiterer Kontakt aus, um den Wendemotor und den Verschiebeantrieb
abzuschalten und nunmehr den Hauptantrieb zum Linkslauf einzuschalten.
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Nach Erreichen der Endstellung wird ein Kontakt 46 ausgelöst, worauf
nunmehr der Linkslauf sein Ende findet, der Wendemotor zum Linksschwenken um 1800
eingeschaltet wird, und der Verschiebeantrieb für den Träger 43 zum Weiterschieben
desselben um eine weitere Zeile in Gang gebffa#ht wird. Nach Beendigung des Wendens
und des Verschiebens wird ein weiterer Kontakt ausgelöst, der diese Antriebe abschaltet
und den Hauptantrieb für den Hinlauf wieder einschaltet, womit eine neue gleichartige
Schrittfolge eingeleitet wird. Selbstverständlich kann die Geschwindigkeit für das
Schwenken durch den Wendemotor der Verschiebedauer des Trägers 43 angepaßt werden.
Die Verlegevorrichtung kann auch automatisch kurz vor Erreichen (bzw. kurz danach)
der Endstellung angehoben werden, um sie über beispielsweise die späteren Stromzuleiter
zu transportieren.
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Nach dem vorbeschriebenen Verfahren zum Betrieb der Verlegevorrichtung
lassen sich Erzeugnisse verschiedener Art praktisch und vorteilhaft herstellen,
insbesondere wenn es sich um das Verlegen sehr dünner Fäden, Drähte usw. handelt,
wie zum Beispiel für Flächenheizkörper oder Heizscheiben.