DE102012215105A1 - Apparatus for heat pulse welding - Google Patents

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Tobias Beiß
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Abstract

Vorrichtung (1) zum Wärmeimpulsschweißen von zwei zusammenzufügenden Bauteilen (2) aus Kunststoff, wobei ein Träger (20) vorgesehen ist, auf dem die Bauteile (2) aufliegen, und wobei weiterhin zumindest ein den Fügebereich der Bauteile (2) zugeordnetes Heizelement vorgesehen ist, welches den Fügebereich zum Zusammenfügen der Bauteile (2) mit Wärme beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Träger (20) zumindest in dem Fügebereich der Bauteile (2) ein mit einem Innendruck beaufschlagbares flexibles Druckelement zugeordnet ist.Device (1) for heat pulse welding of two components (2) made of plastic, wherein a carrier (20) is provided, on which the components (2) rest, and wherein further at least one of the joining region of the components (2) associated heating element is provided , which acts on the joining area for joining the components (2) with heat, characterized in that the carrier (20) at least in the joining region of the components (2) is associated with a pressurizable with an internal pressure flexible pressure element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmeimpulsschweißen von zwei zusammenzufügenden Bauteilen aus Kunststoff, wobei ein Träger vorgesehen ist, auf dem die Bauteile aufliegen und wobei weiterhin zumindest ein dem Fügebereich der Bauteile zugeordnetes Heizelement vorgesehen ist, welches den Fügebereich zum Zusammenfügen der Bauteile mit Wärme beaufschlagt, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for heat pulse welding of two components to be assembled from plastic, wherein a support is provided, on which rest the components and wherein further at least one of the joining region of the components associated heating element is provided, which acts on the joining area for joining the components with heat, according to the features of the preamble of claim 1.

Solche Vorrichtungen und entsprechende Verfahren zum Wärmeimpulsschweißen sind grundsätzlich bekannt. Dabei werden zwei Bauteile, zum Beispiel zwei Kunststofffolien, zusammengebracht und der Fügebereich mittels zumindest eines Heizelementes derart mit Wärme beaufschlagt, dass die beiden einander zugeordneten Fügebereiche der Bauteile aufschmelzen und nach Wegnahme des Wärmeeintrages erstarren, sodass sie unlösbar miteinander verbunden sind. Der Wärmeeintrag durch das zumindest eine Heizelement ist dabei so dass das Zusammenfügen erzielt wird, ohne dass der Fügebereich wegbrennt, wegschmilzt oder dergleichen.Such devices and corresponding methods for heat pulse welding are known in principle. In this case, two components, for example, two plastic films, brought together and the joining area so applied by means of at least one heating element with heat that melt the two mutually associated joining areas of the components and solidify after removal of the heat input so that they are permanently connected to each other. The heat input through the at least one heating element is such that the joining is achieved without the joining region burning away, melting away or the like.

Der bekannte Stand der Technik ist zum Beispiel in den 2 bis 4 erläutert.The known prior art is for example in the 2 to 4 explained.

In den beiden Darstellungen der 2 ist mit 1 eine Vorrichtung zum Wärmeimpulsschweißen bezeichnet, bei der zwei Bauteile 2 aus Kunststoff (hier Folien) zusammengefügt werden. Diese Bauteile 2 liegen auf einem Träger 3 auf und werden von einem Heizband 4 in ihrem Fügebereich mit Wärme beaufschlagt. Als Antihaft-Beschichtung ist eine Isolierfolie 5 (zum Beispiel eine PTFE-Folie) über das montierte Heizband 4 geklebt. Zwecks elektrischer Isolierung ist noch eine Folie in Form einer elektrischen Isolierung 6 vorhanden.In the two representations of 2 is with 1 a device for heat pulse welding, in which two components 2 made of plastic (here foils) are joined together. These components 2 lie on a support 3 on and off of a heating tape 4 Heat is applied in their joint area. As a non-stick coating is an insulating film 5 (For example, a PTFE film) over the mounted heating tape 4 glued. For the purpose of electrical insulation is still a foil in the form of electrical insulation 6 available.

Bei der Vorrichtung 1 in der linken Darstellung der 2 sind zwei Heizbänder 4 vorhanden, zwischen denen die beiden Bauteile 2 angeordnet sind. Bei der rechten Darstellung der 2 ist lediglich ein Heizband 4 vorhanden, wobei unterhalb des Heizbandes 4 und unterhalb des zugeordneten Fügebereiches der beiden Bauteile 2 eine elastische Basis 7 vorhanden ist.In the device 1 in the left illustration of the 2 are two heating cables 4 present, between which the two components 2 are arranged. In the right representation of the 2 is just a strip heater 4 present, being below the heating tape 4 and below the associated joining region of the two components 2 an elastic base 7 is available.

Die Vorrichtung 1, die in 2 dargestellt ist, und das zugehörige Verfahren, funktioniert bei flachen Bauteilkonturen, wie zum Beispiel bei Folien, recht gut. Bei dünnen Folien beeinflussen allerdings schon kleinste Unebenheiten im Heizband die Ausprägung des Fügebereiches, also der Schweißnaht. Es entstehen Unregelmäßigkeiten oder Luftblasen wegen des ungleichmäßigen Anpressdruckes. Bei dreidimensionalen Konturen der Bauteile (beispielsweise Höhensprünge) kann es aufgrund des unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens von Heizband und Klebeband, mit dem das Heizband zum Beispiel aus einer geeigneten Stahllegierung auf eine Tragstruktur, insbesondere den Träger 3, mithilfe von doppelseitigem Klebeband montiert ist, und dem Klebeband zu einem Ablösen des Heizbandes von dem Träger kommen. Da die Wärme des Heizbandes nicht mehr wie in den benachbarten Bereichen homogen in den Träger abgeführt werden kann, kommt es an solchen Stellen zu einer Überhitzung (auch Hot-Spot genannt).The device 1 , in the 2 is shown, and the associated method, works quite well for flat component contours, such as foils. In the case of thin films, however, even the smallest unevenness in the heating tape influences the characteristics of the joining region, ie the weld seam. There are irregularities or air bubbles because of the uneven contact pressure. In the case of three-dimensional contours of the components (for example height jumps), it may be due to the different expansion behavior of heating tape and adhesive tape with which the heating tape is made, for example, from a suitable steel alloy onto a supporting structure, in particular the carrier 3 , is mounted by means of double-sided tape, and the tape come to a detachment of the heating tape from the carrier. Since the heat of the heating tape can not be homogeneously dissipated into the carrier as in the adjacent areas, it comes at such places to overheating (also called hot spot).

Die Folgen sind:

  • – Fehler in der Temperaturmessung. Die Heizbandtemperatur wird beispielsweise über den elektrischen Widerstand integral gemessen. Der Widerstand basiert auf der Temperatur des Materials, insbesondere des Stahles, des Heizbandes. Ist dieser lokal höher, sinkt der Widerstand auch lokal ab und das Ergebnis der integralen Messung (analog zu einer Reihenschaltung von Einzelwiderständen) wird verfälscht. Die Prozesstemperatur wird dann in nachteiliger Weise als zu niedrig angenommen und von Mitteln zur Temperaturregelung weiter erhöht. Dadurch kann es in nachteiliger Weise zu der Überhitzung, im schlimmsten Fall zu einem Wegschmelzen oder Abbrennen der Bauteile im Fügebereich, kommen.
  • – Durch die lokal erhöhten Temperaturen und die mangelnde Wärmeabfuhr kann es ebenfalls in einer nachteiligen Weise zu einer Schädigung der Isolierung, insbesondere der PTFE-Abdeckung oder des doppelseitigen Montageklebebandes kommen. Nach dieser Schädigung ist die Prozesssicherheit für nachfolgende Schweißungen nicht mehr gewährleistet.
The consequences are:
  • - Error in the temperature measurement. The heating band temperature is measured integrally, for example, via the electrical resistance. The resistance is based on the temperature of the material, in particular the steel, the heating tape. If this is higher locally, the resistance also drops locally and the result of the integral measurement (analogous to a series connection of individual resistors) is falsified. The process temperature is then adversely considered to be too low and further increased by temperature control means. This can disadvantageously lead to overheating, in the worst case to a melting away or burning off of the components in the joint area.
  • - Due to the locally elevated temperatures and the lack of heat dissipation, it can also come in a disadvantageous manner to damage the insulation, in particular the PTFE cover or the double-sided assembly adhesive tape. After this damage, the process reliability for subsequent welding is no longer guaranteed.

In 3 ist als Stand der Technik dargestellt, dass das Heizband in einer Ersatzschaltung als eine Reihenschaltung von Widerständen angesehen werden kann. An einzelnen Stellen, an denen ein Normaldruck 8 herrscht, liegen die Widerstände R1 bis R3 sowie R5 bis R7 vor. Würde über den gesamten Verlauf des Heizbandes der Normaldruck 8 im Fügebereich der Bauteile 2 anliegen, wäre auch der mittlere Widerstand (hier R4, mittel nur als Beispiel angenommen) genauso groß wie die übrigen Widerstände, die sich rechts und links davon befinden. Da aber in diesem Bereich ein Fehldruck 9 herrscht, ist der Widerstand R4 deutlich größer bzw. kleiner (je nach Druck) als die übrigen Widerstände, sodass die Summe der Einzelwiderstände über die axiale Ausdehnung des Heizbandes verfälscht wird. Dadurch kommt es im Bereich des Fehldruckes zu einer Überhitzung 10, weil ein Temperaturregler 11 in Folge des Fehldruckes 9 die Prozesstemperatur als zu niedrig annimmt und sie so lange weiter erhöht, bis es im Bereich des Fehldruckes 9 zu einer Überhitzung kommt.In 3 As the prior art, it is shown that the heater band in an equivalent circuit can be regarded as a series circuit of resistors. In some places, where a normal pressure 8th prevails, are the resistors R1 to R3 and R5 to R7 before. Would the normal course over the entire course of the heating tape 8th in the joint area of the components 2 The average resistance (here R4, medium assumed only as an example) would be just as large as the other resistances that are to the right and left of it. But there is a misprint in this area 9 prevails, the resistance R4 is significantly larger or smaller (depending on the pressure) than the other resistors, so that the sum of the individual resistances is falsified by the axial extent of the heating tape. This leads to overheating in the area of the misprint 10 because a temperature controller 11 as a result of the misprint 9 the process temperature assumes too low and they continue to increase until it is in the range of the misprint 9 overheating occurs.

Analoges gilt für die Situation, die in 4 dargestellt ist. In einem Fügebereich 12 liegen in Folge eines Höhensprunges die beiden Bauteile 2, die zusammengefügt werden sollen, flächig aufeinander, sodass das Wärmeimpulsschweißen homogen und ohne Fehlstellen durchgeführt werden kann. Beispielsweise davor und/oder dahinter bildet sich ein Spalt 13, der zu einem Fehlfügebereich 14 führt. Da auch hier ein Fehldruck, insbesondere kein Anlagedruck der beiden Bauteile 2 zueinander, vorliegt, kommt es zu der schon geschilderten Überhitzung, sodass dadurch die Fügestelle nicht homogen wird. Diese Nicht-Homogenität bedeutet, dass die beiden Bauteile 2 in diesem Bereich entweder gar nicht oder nicht ausreichend miteinander verbunden werden. Es kann aber auch dazu führen, dass die beiden Bauteile aufgrund ihrer Überhitzung wegbrennen oder wegschmelzen, sodass auch dadurch keine Verbindung, wie sie eigentlich gewollt ist, zustande kommt. The same applies to the situation in 4 is shown. In a joining area 12 lie in consequence of a height jump, the two components 2 , which are to be joined, flat on each other, so that the heat pulse welding can be performed homogeneously and without defects. For example, before and / or behind it forms a gap 13 that's about a mischief area 14 leads. Since here too a misprint, in particular no system pressure of the two components 2 to each other, there is the already described overheating, so that thereby the joint is not homogeneous. This non-homogeneity means that the two components 2 either not at all or not sufficiently connected in this area. But it can also cause the two components burn away or melt away due to their overheating, so that even no connection, as it is actually intended, comes about.

Das heißt zusammenfassend, dass falsches Design der Bauteile, mangelnde Ausgleichsfähigkeit der beteiligten Werkzeugelemente und dergleichen zu Lücken zwischen den beiden zusammenzufügenden Bauteilen führt und es damit zu einer inhomogenen Wärmeabgabe durch das Heizelement an die Fügebereiche der beteiligten Bauteile kommt. Dadurch wird in nachteiliger Weise das Zusammenfügen der beiden Bauteile verhindert oder die Strukturfestigkeit des Fügebereiches ist mangelhaft, sodass im späteren Betrieb der beiden Bauteile Nachteile auftreten können, wenn diese entweder nicht richtig miteinander verbunden sind oder sich im Betrieb voneinander lösen.In summary, this means that incorrect design of the components, lack of compensating capability of the tool elements involved and the like leads to gaps between the two components to be assembled and thus results in an inhomogeneous heat emission by the heating element to the joining regions of the components involved. As a result, the joining of the two components is disadvantageously prevented or the structural strength of the joining region is poor, so that disadvantages may occur in the subsequent operation of the two components, if these are either not properly connected to each other or detach from each other during operation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der nach dem Zusammenfügen der Bauteile ein homogener Fügebereich über seinen gesamten Verlauf sichergestellt ist. Diese Aufgabe ist die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages described above and in particular to provide a device with which after assembly of the components, a homogeneous joining region over its entire course is ensured. This object is achieved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem Träger zumindest in dem Fügebereich der Bauteile ein mit einem einem Innendruck beaufschlagbares flexibles Druckelement zugeordnet ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Heizsystemaufbau erzielt, der Unebenheiten sowohl der gesamten Vorrichtung zum Wärmeimpulsschweißen als auch der beteiligten Bauteile durch einen automatischen Druckausgleich über die Erstreckung des Fügebereiches kompensiert. Ebenso werden in vorteilhafter Weise lokale Fehlstellen im Fügebereich infolge von zu hohen oder zu niedrigen Anpressdrücken, die gemäß dem Stand der Technik lokal auftreten können, kompensiert, sodass nach dem Zusammenfügen der Bauteile in ihrem Fügebereich dieser weitestgehend homogen ist. Es kann daher nicht mehr zu einzelnen lokalen Fehldrücken kommen, wie es weiter oben zu 3 beschrieben worden ist. Das Druckelement ist also dazu geeignet und ausgebildet, ein Medium (kompressibel oder inkompressibel) aufzunehmen, für dieses Medium einen vorgebbaren Druck zu halten und damit aufgrund seiner Nachgiebigkeit (Elastizität, Flexibilität, die durch die Materialwahl für das Druckelement eingestellt werden kann) lokale Druckunterschiede auf den Fügebereich auszugleichen.According to the invention, it is provided that the carrier is associated, at least in the joining region of the components, with a flexible pressure element which can be acted upon by an internal pressure. As a result, a heating system construction is advantageously achieved which compensates for unevenness of both the entire device for heat pulse welding and the components involved by an automatic pressure compensation over the extension of the joining region. Likewise, local defects in the joint area due to too high or too low contact pressures, which may occur locally according to the prior art, are compensated in an advantageous manner, so that after joining the components in their joint area this is largely homogeneous. It can therefore no longer come to individual local errors, as mentioned above 3 has been described. The pressure element is therefore suitable and adapted to receive a medium (compressible or incompressible), to hold a specifiable pressure for this medium and thus due to its flexibility (elasticity, flexibility, which can be adjusted by the choice of material for the pressure element) local pressure differences to balance the joining area.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Druckelement als ein mit dem Medium gefüllter Schlauch ausgebildet. Ein solcher Schlauch hat den Vorteil, dass damit ein länglich verlaufender Fügebereich realisiert werden kann, um entsprechend gestaltete Bauteile miteinander verbinden zu können. Dabei folgt der Verlauf des Schlauches in vorteilhafter Weise dem Verlauf des Heizelementes, sodass sich dadurch beispielsweise Schweißnähte in länglicher und schmaler Form realisieren lassen. Der Schlauch kann in seinem Querschnitt rund oder rechteckig sein oder beispielsweise einem D-Profil entsprechen. Dies ist jedoch nur beispielhaft, denn es kommen wesentlich mehr Profile (Querschnitte) in Frage, wenn man entsprechende Extrusionsformen für die Herstellung des Schlauches hat. Das D-Profil ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mit dem abgerundeten Bereich dieses Profils der Schlauch in oder an dem Träger befestigt ist und der plane Bereich des Schlauches dem Fügebereich der Bauteile einander zugewandt ist.In a further development of the invention, the pressure element is designed as a tube filled with the medium. Such a hose has the advantage that an elongated joining region can thus be realized in order to be able to connect appropriately designed components to one another. In this case, the course of the hose advantageously follows the course of the heating element, so that it is possible, for example, to realize welds in an elongated and narrow shape. The tube can be round or rectangular in its cross-section or, for example, correspond to a D-profile. However, this is only an example, because there are significantly more profiles (cross sections) in question, if you have appropriate extrusion molds for the production of the hose. The D-profile is particularly advantageous if with the rounded portion of this profile of the hose is fixed in or on the carrier and the flat portion of the hose facing the joint area of the components facing each other.

Alternativ dazu ist es in vorteilhafter Weise und in Weiterbildung der Erfindung denkbar, dass das Druckelement als ein mit dem Medium gefüllter und mit einer Membran abgedeckter Raum in dem Träger ausgebildet ist. In diesem Fall wird das Druckelement von dem Träger und der Membran als Abdeckung gebildet. In dem vorher beschriebenen Fall des Schlauches sind Druckelement und Träger voneinander separate Bauteile.Alternatively, it is conceivable in an advantageous manner and in a development of the invention that the pressure element is designed as a space filled with the medium and covered with a membrane space in the carrier. In this case, the pressure element is formed by the carrier and the membrane as a cover. In the previously described case of the hose, the pressure element and the carrier are separate components from each other.

Alternativ dazu ist es in vorteilhafter Weise und in Weiterbildung der Erfindung denkbar, dass das Druckelement zumindest ein flächiges mit einem Medium gefülltes Kissen ist. Dieses Kissen ist einfach oder mehrfach an und/oder in dem Träger vorhanden und mit dem druckausgleichenden Medium gefüllt. Sind zwei oder mehr Kissen vorhanden, können die darin befindlichen Medien in sich abgeschlossen sein oder auch untereinander zwecks Druckausgleichs verbunden sein. Das oder die Kissen werden durch den Träger, insbesondere im Bereich ihrer Auflagefläche bzw. ihren Seitenbereichen, gestützt. Darüber hinaus ist es denkbar, dass weitere Stützen, zum Beispiel in Form von Trennwänden innerhalb des Trägers, vorhanden sind. Mehrere Kissen können aber auch direkt zueinander in dem Träger angeordnet sein und sich gegenseitig stützen. Wichtig ist, dass ein Teil des Kissens oder der Kissen, insbesondere deren eine Oberfläche, in Richtung des Fügebereiches frei ist und an diesem zur Anlage zwecks Druckausgleichs vor, während bzw. nach dem Energieeintrag kommen kann. Zumindest ein flächiges Druckkissen hat bei engen Kurvenradien Vorteile, wo der Biegeradius eines Schlauchs an seine Grenzen stößt.Alternatively, it is conceivable in an advantageous manner and in a further development of the invention that the pressure element is at least one flat pad filled with a medium. This cushion is available once or several times to and / or in the carrier and filled with the pressure-compensating medium. If two or more cushions are present, the media contained therein may be self-contained or even interconnected for pressure equalization purposes. The cushion (s) are supported by the carrier, in particular in the region of their support surface or their side regions. In addition, it is conceivable that further supports, for example in the form of partitions within the carrier, are present. But several pillows can also be arranged directly to each other in the carrier and support each other. It is important that a part of the pillow or the cushion, in particular its one surface, is free in the direction of the joining area and at this to the plant in order Pressure equalization before, during or after the energy input can come. At least a flat pressure pad has advantages at tight curve radii, where the bending radius of a hose reaches its limits.

Damit stehen verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung des Druckelementes zur Verfügung, wodurch eine sehr gute Anpassbarkeit an die Geometrien, insbesondere die Konturen, des Fügebereiches der beteiligten Bauteile möglich ist.Thus, various possibilities for the realization of the printing element are available, whereby a very good adaptability to the geometries, in particular the contours of the joining region of the components involved is possible.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Druckelement vollständig auf oder vollständig in dem Träger angeordnet. Daneben ist es denkbar, dass das Druckelement zumindest teilweise über dem Träger in Richtung des Fügebereiches übersteht. Dadurch sind verschiedene Ausgestaltungen des Trägers und des Druckelementes möglich, sodass auch hier wieder eine sehr gute Anpassbarkeit des Heizsystemes an die Kontur des Fügebereiches bei gleichzeitig vorteilhaftem Druckausgleich zur Vermeidung von Fehldruckstellen gegeben ist.In a further development of the invention, the pressure element is arranged completely on or completely in the carrier. In addition, it is conceivable that the pressure element at least partially projects beyond the carrier in the direction of the joining region. As a result, various embodiments of the carrier and the pressure element are possible, so that here again a very good adaptability of the heating system is given to the contour of the joint area with simultaneous advantageous pressure equalization to avoid misalignment points.

In Weiterbildung der Erfindung ist das druckausgleichende Medium ein Wasser, ein Öl oder ein Gas. Diese kompressiblen oder auch inkompressiblen Medien haben den Vorteil, dass sie sich innerhalb des Druckelementes homogen verteilen, gleichzeitig aber auch lokale Fehldruckstellen, insbesondere auch im Zusammenspiel mit dem Material des Druckelementes, ausgleichen.In a further development of the invention, the pressure-compensating medium is a water, an oil or a gas. These compressible or incompressible media have the advantage that they are distributed homogeneously within the printing element, but at the same time also compensate for local misalignment points, in particular in interaction with the material of the printing element.

In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, mit denen der Druck des druckausgleichenden Mediums in dem Druckelement regelbar ist. Dadurch kann die Druckbeaufschlagung des Fügebereiches durch das Druckelement in Abhängigkeit der beteiligten zusammenzufügenden Bauteile gewählt werden, sodass auch unterschiedlich gestaltete, beispielsweise unterschiedlich dicke Bauteile miteinander zusammengefügt werden können, in dem der Innendruck in dem Druckelement geregelt wird. Alternativ kann es ausreichend sein, das Druckelement einmal mit einem Medium zu füllen und anschließend zu verschließen, um für nachfolgende Schweißvorgänge immer den gleichen Druck auf die Fügebereiche ausüben zu lassen. In einem solchen Falle ist jedoch zu Zwecken der Prozesssicherheit daran zu denken, nach Ausführung einer bestimmten Anzahl von Schweißvorgängen den Innendruck zu überprüfen.In a further development of the invention, means are provided with which the pressure of the pressure-compensating medium in the pressure element can be regulated. Thereby, the pressurization of the joining region can be selected by the pressure element in dependence of the components to be assembled together, so that differently shaped, for example, different thickness components can be joined together, in which the internal pressure is controlled in the pressure element. Alternatively, it may be sufficient to fill the pressure element once with a medium and then to close in order to always exert the same pressure on the joining areas for subsequent welding operations. In such a case, however, for purposes of process safety, it is to be considered to check the internal pressure after performing a certain number of welding operations.

Alternativ oder in Ergänzung zu der Druckregelung ist es in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen die Temperatur des druckausgleichenden Mediums in dem Druckelement regelbar ist. Das heißt, dass beispielsweise das Wasser oder allgemein das Medium temperiert werden kann, um die Wärmeabfuhr und/oder den Wärmehaushalt des Systems, insbesondere des Druckelementes, zu optimieren.Alternatively or in addition to the pressure control, it is provided in a development of the invention that means are provided with which the temperature of the pressure-compensating medium in the pressure element can be regulated. This means that, for example, the water or generally the medium can be tempered in order to optimize the heat dissipation and / or the heat balance of the system, in particular of the pressure element.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Heizelement als Heizband ausgebildet. Mit einem solchen länglichen und schmalen ausgebildeten Heizelement können in vorteilhafter Weise längliche und schmale Schweißnähte realisiert werden. Diese Realisierung ist dann von besonderem Vorteil, wenn das Heizelement als Heizband und das Druckelement als Schlauch ausgebildet sind.In a further development of the invention, the heating element is designed as a heating tape. With such an elongate and narrow heating element formed elongated and narrow welds can be realized in an advantageous manner. This realization is of particular advantage when the heating element is designed as a heating tape and the pressure element as a hose.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Heizelement, insbesondere das Heizband, mit einem Kleber, insbesondere einem Klebeband, einem Hochtemperaturklebstoff oder gleichwirkenden Klebstoffen, auf dem Druckelement befestigt. Dadurch lässt sich ein besonders vorteilhafter einfacher Aufbau der gesamten Vorrichtung erzielen.In a further development of the invention, the heating element, in particular the heating tape, with an adhesive, in particular an adhesive tape, a high-temperature adhesive or equivalent adhesives, mounted on the printing element. As a result, a particularly advantageous simple construction of the entire device can be achieved.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Heizelement, insbesondere das Heizband, in Richtung des Fügebereiches mit einer Folie und/oder mit einer Beschichtung versehen. Damit wird wirksam vermieden, dass der Fügebereich des zugeordneten Bauteiles an dem Heizelement, insbesondere an dem Heizband, anhaftet. Zu diesem Zweck sind in vorteilhafter Weise die Folie und/oder die Beschichtung aus einem solchen Material gewählt, welches in Bezug auf das Material der zusammenzufügenden Bauteile Antihaft-Eigenschaften aufweist.In a development of the invention, the heating element, in particular the heating tape, is provided in the direction of the joining region with a film and / or with a coating. This effectively prevents the joining region of the associated component from adhering to the heating element, in particular to the heating tape. For this purpose, the film and / or the coating are selected from such a material advantageously, which has non-stick properties with respect to the material of the components to be assembled.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in verschiedenen Varianten in 1 dargestellt.An embodiment of the invention is in different variants in 1 shown.

Bezug nehmend auf die 2, die allgemein eine bekannte Vorrichtung 1 zum Wärmeimpulsschweißen zeigt, ist in 1A ein Träger 20 vorgesehen, wobei ein Heizelement, hier ein Heizband 21, vorhanden ist, welches mittels eines Klebers, vorzugsweise eines Klebebandes oder einer Klebstoffschicht 22, auf einem Druckelement, hier ein flexibler Schlauch 23, angeordnet und festgelegt ist. Der flexible Schlauch 23 seinerseits ist mit einem Medium 25 gefüllt, insbesondere ein Wasser, ein Öl oder ein Gas. Nicht dargestellt sind Mittel, mit denen der Innendruck des Mediums 25 in dem flexiblen Schlauch 23 und/oder die Temperatur des Mediums 25 eingestellt, insbesondere geregelt werden kann. Die Ausgestaltung der Vorrichtung 1 zum Wärmeimpulsschweißen gemäß 1A ist derart, dass das Druckelement, hier der flexible Schlauch 23, so vollständig in dem Träger angeordnet ist, dass nur noch ein oberer Zenit-Bereich des flexiblen Schlauches 23 aus dem Träger 20 herausragt, sodass es möglich ist, dort das Heizband 21 über das Klebeband 22 anzuordnen und zu befestigen.Referring to the 2 , which is generally a known device 1 for heat pulse welding is shown in 1A A carrier 20 provided, wherein a heating element, here a heating tape 21 , is present, which by means of an adhesive, preferably an adhesive tape or an adhesive layer 22 , on a pressure element, here a flexible hose 23 , arranged and fixed. The flexible hose 23 in turn is with a medium 25 filled, in particular a water, an oil or a gas. Not shown are means by which the internal pressure of the medium 25 in the flexible hose 23 and / or the temperature of the medium 25 adjusted, in particular, can be regulated. The embodiment of the device 1 for heat pulse welding according to 1A is such that the pressure element, here the flexible hose 23 , Is so completely arranged in the carrier that only one upper zenith region of the flexible tube 23 from the carrier 20 protrudes so that it is possible there the heating tape 21 over the tape 22 to arrange and fasten.

Alternativ dazu ist die gleiche Ausgestaltung in 1B gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, dass das Druckelement, hier wieder der flexible Schlauch 23, vollständig auf dem Träger 20 angeordnet ist.Alternatively, the same embodiment is in 1B shown, but with the difference that the pressure element, here again the flexible hose 23 completely on the carrier 20 is arranged.

Ebenfalls analog dazu zeigt die 1C die gleiche Ausgestaltung wie die vorangegangenen 1A und 1B, jedoch mit dem Unterschied, dass das Druckelement, auch hier wieder der flexible Schlauch 23, zumindest teilweise (vorzugsweise etwa hälftig) innerhalb des Trägers 20 und mit dem anderen Teil, vorzugsweise mit der anderen Hälfte, über den Träger 20 hinausragt.Also analogous to this shows the 1C the same design as the previous ones 1A and 1B , but with the difference that the pressure element, again here the flexible hose 23 at least partially (preferably about half) within the carrier 20 and with the other part, preferably with the other half, over the carrier 20 protrudes.

Im Unterschied zu den vorangegangen 1A bis 1C zeigt die 1D ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Druckelement als ein mit dem Medium 25 gefüllter und mit einer Membran 24 abgedeckter Raum in dem Träger 20 ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist das Heizband (allgemein das Heizelement) über das Klebeband 22 auf der Membran 24 aufgebracht. Auch dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Druckausgleich über die gesamte Erstreckung des Fügebereiches der beiden zusammenzufügenden Bauteile, die in der 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, erzielt. Ebenfalls ist in den einzelnen Figuren der 1 nicht dargestellt, dass Mittel vorhanden sein können, um die Temperatur und/oder den Druck des Mediums 25 zu regeln.Unlike the previous one 1A to 1C show the 1D an embodiment in which the pressure element as a with the medium 25 filled and with a membrane 24 covered space in the vehicle 20 is trained. In this embodiment, the heating tape (generally the heating element) over the tape 22 on the membrane 24 applied. This also advantageously a pressure equalization over the entire extent of the joining region of the two components to be joined, which in the 1 for the sake of simplicity, not shown, achieved. Also, in the individual figures of 1 not shown that means may be present for the temperature and / or the pressure of the medium 25 to regulate.

In vorteilhafter Weise wird also eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wärmeimpulsschweißen zur Verfügung gestellt, bei dem der Fügebereich der beiden zusammenzufügenden Bauteile über seine gesamte Erstreckung, die beliebige Form aufweisen kann, homogen ist, ohne dass Fehlstellen vorhanden sind. Sollen trotzdem Fehlstellen vorhanden sein, sind diese infolge des erfindungsgemäßen Druckelementes vernachlässigbar.Advantageously, therefore, an apparatus and a method for heat pulse welding is provided in which the joining region of the two components to be assembled over its entire extension, which may have any shape is homogeneous, without defects are present. If, however, defects are to be present, these are negligible as a result of the pressure element according to the invention.

Die Vorrichtung 1, wie sie in 2 dargestellt ist, kann also durch die Heiz- und Druckausgleichsysteme, wie sie in den 1A bis 1D gezeigt sind, verbessert werden. Dabei ist es denkbar, dass die Heiz- und Druckausgleichssysteme, wie sie in den 1A bis 1D dargestellt sind, entweder nur einseitig im Fügebereich der beiden zusammenzufügenden Bauteile und einem entsprechenden Gegenhalter vorhanden sind oder aber jeweils zweimal, d. h. also beidseitig des Fügebereiches, vorhanden sind.The device 1 as they are in 2 can be represented by the heating and pressure equalization systems, as in the 1A to 1D are shown to be improved. It is conceivable that the heating and pressure compensation systems, as in the 1A to 1D are shown, either only one side in the joining region of the two components to be joined together and a corresponding counter-holder are present or in each case twice, that is, on both sides of the joining region, are present.

Bezüglich des Heizelementes, insbesondere des Heizbandes, ist noch Folgendes auszuführen: Dieses Heizelement, insbesondere das Heizband, kann in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden, ohne dass dies eine Einschränkung bedeutet. Zum einen aus einer speziellen Metalllegierung für das Wärmemetallimpulsschweißen. Es wird dann mit einem doppelseitigen Klebeband auf den Träger (Trägerprofil, Trägerstruktur oder dergleichen) montiert. Es kann auch in Form einer mit elektrisch leitfähigen Carbon-Nanotubes funktionell gefüllten Schicht hergestellt werden. Es kann auch aus einem Metall oder einem Kohlenstofffasergewebe bestehen. Es wird dann mit einem geeigneten Montagehilfsmittel (z. B. doppelseitiges Klebeband oder Klebstoff) ebenfalls auf das Trägerprofil montiert. Es kann auch aus einer elektrisch leitfähigen, keramischen Dickschichtbeschichtung (Dickschichtwiderstand) bestehen. Solche Dickschichtleiterbahnen als Heizung sind zum Beispiel aus der DE 43 33 852 A1 bekannt.With regard to the heating element, in particular of the heating tape, the following is still to be stated: This heating element, in particular the heating tape, can be produced in various designs without this being a limitation. On the one hand from a special metal alloy for heat metal impulse welding. It is then mounted with a double-sided adhesive tape on the carrier (carrier profile, support structure or the like). It can also be produced in the form of a layer functionally filled with electrically conductive carbon nanotubes. It can also consist of a metal or a carbon fiber fabric. It is then also mounted on the carrier profile with a suitable assembly aid (eg double-sided adhesive tape or adhesive). It can also consist of an electrically conductive, ceramic thick-layer coating (thick-film resistor). Such thick-film conductors as heating are for example from DE 43 33 852 A1 known.

In 5 schließlich ist noch gezeigt, dass das Druckelement ein flächiges mit einem Medium 25 gefülltes Kissen ist. Dieses Kissen ist einfach oder (wie in 5 gezeigt) zwei- oder mehrfach an und/oder in dem Träger 20 vorhanden und mit dem druckausgleichenden Medium 25 gefüllt. Sind zwei oder mehr Kissen vorhanden, können die darin befindlichen Medien in sich abgeschlossen sein oder auch untereinander zwecks Druckausgleichs verbunden sein. Das oder die Kissen werden durch den Träger 20, insbesondere im Bereich ihrer Auflagefläche bzw. ihren Seitenbereichen, gestützt. Darüber hinaus ist es denkbar, dass weitere Stützen, zum Beispiel in Form von Trennwänden 27 innerhalb des Trägers 20, vorhanden sind. Mehrere Kissen können aber auch direkt zueinander in dem Träger 20 angeordnet sein und sich gegenseitig stützen. Wichtig ist, dass ein Teil des Kissens oder der Kissen, insbesondere deren eine Oberfläche, in Richtung des Fügebereiches frei ist und an diesem zur Anlage zwecks Druckausgleichs vor, während bzw. nach dem Energieeintrag kommen kann. Die nicht für den Fügebereich zugänglichen Bereiche können durch eine in der gleichen Ebene wie der Fügebereich vorgesehene Abdeckung, insbesondere ein ein- oder mehrteiliges Abdeckblech 26, zwecks Stabilisierung abgedeckt sein. Dabei reicht die Abdeckung in vorteilhafter Weise bis nahe oder sehr nahe an den Fügebereich heran, ohne dass es den Fügevorgang und die beteiligten Elemente dabei stört.In 5 Finally, it is shown that the printing element is a flat with a medium 25 filled pillow is. This pillow is simple or (as in 5 shown) two or more times and / or in the carrier 20 present and with the pressure compensating medium 25 filled. If two or more cushions are present, the media contained therein may be self-contained or even interconnected for pressure equalization purposes. The pillow (s) will be carried by the wearer 20 , in particular in the region of its support surface or its side areas, supported. In addition, it is conceivable that further supports, for example in the form of partitions 27 inside the vehicle 20 , available. But several pillows can also directly to each other in the carrier 20 be arranged and support each other. It is important that a part of the pillow or the cushion, in particular its one surface, is free in the direction of the joining region and can come to this before the plant for the purpose of pressure equalization before, during or after the energy input. The areas which are not accessible to the joining area can be covered by a cover provided in the same plane as the joining area, in particular a one-part or multi-part cover plate 26 be covered for stabilization. In this case, the cover extends in an advantageous manner to near or very close to the joining area, without it interfering with the joining process and the elements involved.

Die Abdeckung ist zur Vermeidung von Auftauchen oder Aufbauchen des Kissens während des Druckausgleiches vorgesehen. Das Kissen kann zum Beispiel über Stehbolzen zum Träger 20 hin montiert und in seiner Lage zu diesem festgelegt werden.The cover is provided to avoid the appearance or bulging of the pad during pressure equalization. The cushion can, for example, via studs to the carrier 20 be mounted and fixed in its position to this.

Eine Möglichkeit zur Konturgebung, damit ein Aufbauchen des Kissens in der Mitte vermieden wird, sind Innenstege, eine abdeckende Blechmaske mit Aussparungen oder das Einbringen von Stehbolzen (entsprechend Durchbrüchen im Kissen), welche die abgedeckte Kontur am tragenden Unterbau halten.One way of contouring to avoid centering of the pad is to have inner webs, a covering sheet metal mask with recesses or the insertion of studs (corresponding to apertures in the pad) that hold the covered contour to the supporting substructure.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zum WärmeimpulsschweißenApparatus for heat pulse welding
22
Bauteilecomponents
33
Trägercarrier
44
Heizbandheating tape
55
Isolierfolieinsulation
66
Elektrische IsolierungElectrical insulation
77
Elastische BasisElastic base
88th
Normaldrucknormal pressure
99
Fehldruckmisprint
1010
Überhitzungoverheating
1111
Temperaturreglerthermostat
1212
Fügebereichjoining area
1313
Spaltgap
1414
FehlfügebereichLack joining area
2020
Trägercarrier
2121
Heizbandheating tape
2222
KleberGlue
2323
flexibler Schlauchflexible hose
2424
Membranmembrane
2525
Mediummedium
2626
AbdeckblechCover plate
2727
Trennwandpartition wall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4333852 A1 [0031] DE 4333852 Al [0031]

Claims (12)

Vorrichtung (1) zum Wärmeimpulsschweißen von zwei zusammenzufügenden Bauteilen (2) aus Kunststoff, wobei ein Träger (20) vorgesehen ist, auf dem die Bauteile (2) aufliegen, und wobei weiterhin zumindest ein den Fügebereich der Bauteile (2) zugeordnetes Heizelement vorgesehen ist, welches den Fügebereich zum Zusammenfügen der Bauteile (2) mit Wärme beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Träger (20) zumindest in dem Fügebereich der Bauteile (2) ein mit einem Innendruck beaufschlagbares flexibles Druckelement zugeordnet ist.Contraption ( 1 ) for heat pulse welding of two components to be assembled ( 2 ) made of plastic, wherein a carrier ( 20 ) is provided on which the components ( 2 ), and further wherein at least one of the joining region of the components ( 2 ) associated heating element is provided, which the joining area for joining the components ( 2 ) is subjected to heat, characterized in that the carrier ( 20 ) at least in the joining region of the components ( 2 ) is associated with an internal pressure acted upon flexible pressure element. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement als ein mit dem Medium (25) gefüllter Schlauch (23) ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pressure element as one with the medium ( 25 ) filled hose ( 23 ) is trained. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement als ein mit dem Medium (25) gefüllter und mit einer Membran (24) abgedeckter Raum in dem Träger (20) ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pressure element as one with the medium ( 25 ) filled and with a membrane ( 24 ) covered space in the carrier ( 20 ) is trained. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement zumindest ein flächiges mit einem Medium gefülltes Kissen ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pressure element is at least one flat filled with a medium cushion. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement vollständig auf oder in dem Träger (20) angeordnet ist oder zumindest teilweise über dem Träger (20) in Richtung des Fügebereiches übersteht.Contraption ( 1 ) according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the pressure element is completely on or in the carrier ( 20 ) or at least partially over the support ( 20 ) protrudes in the direction of the joining area. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das druckausgleichende Medium (25) ein Wasser, ein Öl oder ein Gas ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-compensating medium ( 25 ) is a water, an oil or a gas. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen der Druck des druckausgleichenden Mediums (25) in dem Druckelement regelbar ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided with which the pressure of the pressure-compensating medium ( 25 ) is adjustable in the pressure element. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen die Temperatur des druckausgleichenden Mediums (25) in dem Druckelement regelbar ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided with which the temperature of the pressure-compensating medium ( 25 ) is adjustable in the pressure element. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement als Heizband (21) ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element is used as a heating tape ( 21 ) is trained. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement, insbesondere das Heizband (21), mit einem Kleber, insbesondere einem Klebeband (22) oder einer hochtemperaturfesten Klebeschicht, auf dem Druckelement befestigt ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element, in particular the heating tape ( 21 ), with an adhesive, in particular an adhesive tape ( 22 ) or a high-temperature-resistant adhesive layer, is mounted on the pressure element. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement, insbesondere das Heizband (21), schwimmend auf dem Druckelement gelagert ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element, in particular the heating tape ( 21 ), floating on the pressure element is mounted. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement, insbesondere das Heizband (21), in Richtung des Fügebereiches mit einer Folie und/oder mit einer Beschichtung versehen ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element, in particular the heating tape ( 21 ), is provided in the direction of the joining region with a film and / or with a coating.
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