DE202018102782U1 - Elektrische Kontaktheizeinrichtung und damit ausgerüsteter Schweißautomat - Google Patents

Elektrische Kontaktheizeinrichtung und damit ausgerüsteter Schweißautomat Download PDF

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Abstract

Elektrische Kontaktheizeinrichtung (3) mit einem direkt elektrisch bestromten, temperierbaren Heizkeil (12), mit mindestens einer Anpress- und Vorschubrolle (6, 6'), mit mindestens zwei Elektroden (13, 13') und mit zumindest einem Heizwiderstand (16) zum lokalen Erwärmen mindestens einer zu verbindenden Materiallage eines nahtförmig schweißbaren und/oder klebbaren, flachen, flexiblen Materials, dass als Materialbahn, Materialband und/oder Materialstück ausgebildet ist, auf eine Verbindungstemperatur in einem Verbindungsbereich, so dass die mindestens eine erwärmte Materiallage mit zumindest einer weiteren Materiallage in dem Verbindungsbereich stoffschlüssig verbindbar ist, wobei die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle (6, 6') einen erwärmten Materialbereich der zu verbindenden Materiallagen zusammenpresst und wobei der Heizwiderstand (16) von mindestens einem gefalteten Stahlblechzuschnitt (17) gebildet ist, dessen Knickstelle (18) eine Heizkeilspitze (19) bildet und dessen der Knickstelle (18) gegenüberliegenden Ränder (20, 20') an den Elektroden (13, 13') befestigt sind und durch den gefalteten Stahlblechzuschnitt und den Elektroden (13, 13') ein Hohlraum (22) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (22) mit einem Füllstück (23) zumindest teilweise gefüllt ist, so dass eine Verformung des Heizkeils (16) insbesondere bei erhöhten Temperaturen erschwert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktheizeinrichtung mit einem direkt elektrisch bestromten, temperierbaren Heizkeil, mit mindestens einer Anpress- und Vorschubrolle, mit mindestens zwei Elektroden und mit zumindest einem Heizwiderstand zum lokalen Erwärmen mindestens einer zu verbindenden Materiallage eines nahtförmig schweißbaren und/oder klebbaren, flachen, flexiblen Materials, dass als Materialbahn, Materialband und/oder Materialstück ausgebildet ist, auf eine Verbindungstemperatur in einem Verbindungsbereich, so dass die mindestens eine erwärmte Materiallage mit zumindest einer weiteren Materiallage in dem Verbindungsbereich stoffschlüssig verbindbar ist, wobei die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle einen erwärmten Materialbereich der zu verbindenden Materiallagen zusammenpresst und wobei der Heizwiderstand von mindestens einem gefalteten Stahlblechzuschnitt gebildet ist, dessen Knickstelle eine Heizkeilspitze bildet und dessen der Knickstelle gegenüberliegenden Ränder an den Elektroden befestigt sind und durch den gefalteten Stahlblechzuschnitt und den Elektroden ein Hohlraum gebildet wird. Die Erfindung betrifft außerdem einen Schweißautomaten mit einer derartigen elektrischen Kontaktheizeinrichtung. Eine gattungsgemäße elektrische Kontaktheizeinrichtung ist typischerweise ein wesentliches Element einer Schweißmaschine oder eines Schweißautomaten für zur Herstellung einer nahtförmigen, stoffschlüssigen Verbindung von Folien- und Dichtungsbahnen aus thermoplastischem Kunststoffmaterial und mit einem derartigen Material beschichtete Gewebe.
  • Aus der DE 20 2016 103 811 U1 ist eine derartige elektrische Kontaktheizeinrichtung bekannt. Aus dem Stand der Technik sind außerdem eine Vielzahl von elektrischen Kontaktheizeinrichtungen mit Schweißkeilen an Schweißmaschinen oder Schweißautomaten zur Durchführung des Heizkeilschweißverbindungsverfahrens bekannt. All diesen bekannten Einrichtungen und den dabei angewandten Verfahren ist es gemein, dass die zu verschweißenden Materialien randseitig angehoben, deren einander zugewandten Oberflächen mittels des erhitzten Heizkeils plastifiziert und anschließend über Anpressrollen oder Andruckrollen mit ausreichender Kraft im gegenseitigen Schweiß- und Überlappungsbereich zusammengepresst werden.
  • Zum Stand der Technik betreffend elektrische Kontaktheizeinrichtungen zum Verbinden von Materiallagen nach dem Heizkeilverbindungsverfahrens wird des Weiteren beispielhaft auf die Offenlegungsschrift EP 1 464 471 A1 verwiesen. Verschiedenartige Heizkeile zur Durchführung des Heizkeilverbindungsverfahrens sind zum Beispiel ebenfalls aus den Druckschriften DD 49 995 A1 , EP 2 005 795 B1 , und der EP 3 269 534 A1 bekannt.
  • Als nachteilig wird bei den bekannten elektrischen Kontaktheizeinrichtungen mit direkt bestromten Heizkeilen und den damit durchführbaren Verbindungsverfahren angesehen, dass die verwendeten Heizwiderstände der direkt bestromten Heizkeile typischerweise aus relativ dünnem, in eine (hohle) Keilform gefaltetem Blech bestehen. Insbesondere bei erhöhten Temperaturen des Blechs neigt dieses nicht zuletzt durch thermische Ausdehnung dazu, sich zu verformen, insbesondere nach Innen in den inneren Hohlraum hinein. Häufig werden die an die zentrale, quer verlaufende und die Keilspitze bildende Knickstelle angrenzenden Flanken des Blechs komplementär zu den Andruck- oder Anpressrollen (konkav) gekrümmt, um so eine optimale Kontaktierung zwischen dem Heizkeil bzw. dem Heizwiderstand zu gewährleisten ebenso wie eine bestmögliche Zusammenfügung der zu verschweißenden Materialien unmittelbar nach dem Erhitzen durch den Heizwiderstand zu erreichen. Verformt sich der Heizwiderstand bedingt durch die hohen Temperaturen beim Schweißprozess, dann stimmt die Kontur des Heizkeils nicht mehr mit der Kontur der Andruckrollen überein, was zu einer schlechteren thermischen Kontaktierung zwischen Keil und Schweißmaterial und damit zu einer schlechteren Schweißnahtqualität führt. Aufgrund der oben beschriebenen konkaven Krümmung der Flanken des Heizkeils führt die Erwärmung am ehesten zu einer Verstärkung eben dieser Krümmung in das Innere des Hohlraums hinein.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, bei welcher die Stabilität der Form bzw. der äußeren Kontur eines Heizwiderstands eines direkt bestromten Heizkeils einer elektrischen Kontaktheizeinrichtung, über den die zu verschweißenden Materiallagen geführt werden, auch bei den im Schweißprozess typischen hohen Temperaturen zu wahren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Kontaktheizeinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruchs 1 sowie durch einen Schweißautomaten nach Schutzanspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den jeweils rückbezogenen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Danach umfasst die erfindungsgemäße elektrische Kontaktheizeinrichtung zumindest einen Heizwiderstand, der durch mindestens einem gefalteten Stahlblechzuschnitt ausgebildet ist, dessen im mittleren Bereich quer verlaufenden Knickstelle eine Heizkeilspitze bildet und dessen der Knickstelle gegenüberliegenden Ränder an den Elektroden befestigt sind. Ein von dem gefalteten Stahlblechzuschnitt und den Elektroden gebildete Hohlraum ist durch ein Füllstück derart ausgefüllt, so dass eine Verformung des Heizwiderstand des direkt bestromten Heizkeils der elektrischen Kontaktheizeinrichtung insbesondere bei erhöhten Temperaturen erschwert wird. Wesentlich ist dabei, dass das Füllstück eine Verformung des Heizwiderstands in das Innere des keilförmigen Hohlraums hinein erschwert. Durch den Einsatz des Füllstücks wird die thermische Kontaktierung der zu verschweißenden Materialien im Schweißprozess bei den typischen Schweißtemperaturen sichergestellt. Dadurch verbessern sich die Schweißresultate. Des Weiteren kann die Handhabung einer Schweißmaschine oder eines Schweißautomaten mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung weiter vereinfacht werden.
  • Das Füllstück muss den typischerweise beim Schweißprozess auftretenden Temperaturen standhalten. Des Weiteren sollte der Temperaturausdehnungskoeffizient des Füllstücks im dem Bereich zwischen typischen Umgebungstemperaturen und typischen Schweißtemperaturen möglichst gering sein, damit das Füllstück nicht selbst eine unerwünschte Verformung des Heizwiderstands beim Schweißprozess hervorruft. Des Weiteren sollte das Material, aus dem das Füllstück gefertigt ist, nicht elektrisch leitend sein, um einer Aufheizung durch möglichen Stromfluss bedingt durch den direkten Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Heizwiderstand und/oder den Elektroden und/oder einen Kurzschluss zu verhindern. Zudem werden schlecht wärmeleitende Materialen bevorzugt, um Wärmeleitungsverluste durch den direkten Kontakt mit dem Heizwiderstand zu minimieren, zudem ist ein übermäßiges Aufheizen des Füllstücks weder zweckmäßig noch erwünscht. Zusätzlich sollte das Material biegefest, druck- und formstabil sein. Daher wird die Verwendung von temperaturbeständigen, elektrisch isolierenden, keramischen Materialien zur Fertigung eines solchen Füllstücks für eine erfindungsgemäße elektrische Kontaktheizeinrichtung vorgeschlagen.
  • Da typische Schweißtemperaturen bis um die 600 °C bzw. um die 870 K betragen, sollte das Material, aus dem ein Füllstück einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung gefertigt ist, ebenfalls mindestens bis zu dieser Temperatur temperaturbeständig sein.
  • Vorzugweise weist das Material, aus dem ein Füllstück einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung gefertigt ist, einen Temperaturausdehnungskoeffizienten von mehr als -1 × 10-6 K-1 und weniger als 12 × 10-6 K-1 im einem Temperaturbereich von 293 K bis 1273 K auf.
  • Als Materialien zur Fertigung eines Füllstücks einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung werden Nichtoxidkeramiken wie etwa Siliziumnitrid, Oxidkeramiken wie etwa Aluminiumoxid oder Silikatkeramiken wie etwa Steatit oder Cordierit vorgeschlagen. Gegebenenfalls kann es auch zweckmäßig sein, verschiedene derartige Materialien bei der Ausgestaltung eines Füllstücks zu kombinieren.
  • Ein Füllstück einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung kann, nicht zuletzt entsprechend der Erfordernisse der zur Fertigung verwendeten Materials, in einem spanabhebenden Fertigungsverfahren, durch Verdichten, Pressen, plastisches Formen, Sintern, Flammspritzen, Plasmaspritzen oder einer beliebigen Kombination hiervon gefertigt sein.
  • Zweckmäßigerweise wird vorgeschlagen, dass ein Füllstück einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass seine äußere Kontur entsprechend der Krümmung der Bereiche des Stahlblechzuschnitts zwischen den Elektroden und der Knickstelle bzw. der Heizkeilspitze ausgestaltet ist. Damit ist eine optimale Anpassung der äußeren Form des Füllstücks an die Form des Heizwiderstands gegeben und eine wesentliche Voraussetzung für die optimale Ausfüllung des von den Elektroden und dem Heizwiderstand ausgebildeten Hohlraums erfüllt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante eines Füllstücks einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung liegt die äußere Kontur des Füllstücks zumindest in den Bereichen zwischen den Elektroden und der Knickstelle bzw. der Heizkeilspitze vollständig an der Innenseite des Stahlblechzuschnitts an. Dadurch ist eine optimale Stabilisierung des Heizwiderstands auch bei hohen Temperaturen beim Schweißen durch das Füllstück gewährleistet. Alternativ können die der Innenseite des Stahlblechzuschnitts zugwandten Außenseiten mit einer profilierten Struktur versehen sein, etwa Rillen. Auch dann ist eine optimale Stabilisierung des Heizwiderstands auch bei hohen Temperaturen beim Schweißen durch das Füllstück gewährleistet, jedoch ist die Kontaktfläche zwischen dem Füllstück und dem Stahlblechzuschnitt dann kleiner, woraus eine verminderte Wärmeübertragung zwischen dem Stahlblechzuschnitt und dem Füllstück durch Wärmeleitung resultiert.
  • Eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Füllstücks einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung sieht vor, dass sich das Füllstück zumindest teilweise bis in den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden erstreckt. Das Füllstück weist dazu einen entsprechenden Fortsatz auf. Vorzugsweise ist dieser er Fortsatz so ausgestaltet, dass dieser zwischen den Elektroden festklemmbar ist. Dadurch wird die Verankerung des Füllstücks deutlich verbessert. Die verbesserte Verankerung des Füllstücks hat zudem eine höhere Stabilität der Anordnung aus Füllstück und Heizwiderstand zur Folge.
  • Um schnelle Reaktionszeiten des Heizwiderstandes einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung zu ermöglichen, weist der den Heizwiderstand bildende Stahlblechzuschnitt eine geringe Masse auf. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass dessen Dicke zwischen 0,1 mm und 1,0 mm beträgt und/oder die maximale Masse des Heizwiderstandes 50 g nicht überschreitet.
  • Bei einer begünstigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung ist der Heizwiderstand zumindest in einem vorderen, zu der mindestens einen Anpress- und Vorschubrolle weisenden Bereich, vorzugsweise beidseitig, konkav ausgebildet. Er weist in diesem Bereich insbesondere die gleichen Krümmungsradien wie die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle auf. Dies ermöglicht, dass die an dem Heizkeil bzw. dem Heizwiderstand vorbeigeführten Materiallagen vor dem Zusammenpressen mittels der Anpress- und Vorschubrolle durch den Außenumfang der Anpress- und Vorschubrolle an den Heizwiderstand in Anlage gehalten werden, was wiederum die Erwärmung der Materiallagen begünstigt.
  • Bei einer präferierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung sind eine oder mehrere Andruckvorrichtungen vorgesehen, so dass die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle mit einer einstellbaren Kraft auf gegen den Heizkeil bzw. gegen den Heizwiderstand drücken. Damit werden die zu verbindenden Bereiche der zu verschweißenden oder zu verklebenden Materiallagen zwischen dem Heizkeil bzw. dem Heizwiderstand und der mindestens einen Anpress- und Vorschubrolle geklemmt und damit an den Heizkeil angepresst, was wiederum die Erwärmung der zu verschweißenden Materiallagen begünstigt.
  • Eine Schweißmaschine oder ein Schweißautomat mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung kann beispielsweise zum randseitigen Verbinden von Kunststoffbahnen oder -folien, zum Einsäumen von Werbebanner oder LKW-Planen und zum Aufsetzen von flickenförmigen Verstärkungen auf derartigen Materiallagen verwendet werden. Eine weitere Anwendung ist das sog. 3D-Schweissen bzw. 3D-Kleben, bei welcher Zuschnitte von Kunststofffolien und -planen längs ihren Rändern stoffschlüssig mit einer Materialgrundbahn verbunden werden. So werden z.B. Gummiboote oder Sportjacken geschweisst, ähnlich wie mit einer Nähmaschine. Eine weitere Anwendung ist das Anbringen von Bändern an einer Materiallage, d.h. Verbinden von sogenannten Tapes mit einem beliebigen Grundmaterial, durch direktes Aufschweißen oder Aufkleben mittels thermisch aktivierbaren Klebers, wie beispielsweise das Anbringen von Tapes zur Nahtabdichtung von genähten Nähten bei Sportbekleidung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar. Zur Ausführung der Erfindung müssen nicht alle Merkmale des Anspruchs 1 verwirklicht sein. Auch können einzelne Merkmale des Anspruchs 1 durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
    • 1 Einen Schweißautomaten mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung in schematischer perspektivischer Darstellung;
    • 2 einen direkt bestromten Heizkeil einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung in einer Seitenansicht des freien Endes mit dem Heizwiderstand; und
    • 3 den direkt bestromten Heizkeil aus 2 in einer perspektivischen Darstellung.
  • Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schweißautomaten 1 mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktheizeinrichtung 3 der zum thermisch induzierten stoffschlüssigen nahtförmigen Verbinden von in der Zeichnung nicht dargestellten Materiallagen ausgebildet ist. Der Schweißautomat 1 weist ein Standgestell 2 mit einer daran angeordneten elektrischen Kontaktheizeinrichtung 3 zum Aufheizen, Anschmelzen und/oder Aufschmelzen mindestens einer der beiden miteinander zu verbindenden Materiallagen in einem Verbindungsbereich auf, der vorzugsweise randnah angeordnet ist, wobei das Standgestell 2 einen Tragerahmen 4 besitzt, an dem unten zwei Transportrollen 5 und zwei Standfüße 15 und zwei einander gegenüberliegende Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' angeordnet sind, die sich in Anlage aneinander befinden, von denen eine ortsfest und die andere gegenüber dieser bewegbar gelagert ist. Die Transportrollen 5 erleichtern den Transport des Schweißautomaten 1 zu seinem Aufstellungsort und. Sie tragen den Tragerahmen 4 beim Betrieb des Schweißautomaten 1 zusammen mit den Standfüßen 15, die zum Abstützen auf einem Untergrund bestimmt sind. Die Antriebs- und Vorschubrollen 6, 6' sind zum Durchführen des Verbindungsbereiches der sich überdeckenden Materiallagen und die Antriebseinrichtung zum Antrieb der Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' vorgesehen. Der Schweißautomat 1 weist zudem eine Antriebseinrichtung 7 für die Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' auf.
  • An dem Tragerahmen 4 ist außerdem eine in der Zeichnung nicht dargestellte Anpress-, Andruck- oder Spannvorrichtung 8 zum Aneinanderdrücken der oberen und der unteren Anpress- und Vorschubrolle 6' 6' angeordnet. Die untere Anpress- und Vorschubrolle 6 ist an einem sich aufwärts erstreckenden Ausleger 9 angeordnet, der starr mit dem Tragerahmen 4 verbunden ist. Im Unterschied dazu ist die obere Anpress- und Vorschubrolle 6' an einem oberen sich abwärts ersteckenden Ausleger 9' angeordnet, der beweglich an dem Tragerahmen 4 befestigt. Der obere Ausleger 9' ist in bzw. entgegen der Richtung des unteren Auslegers 9 schwenk und/oder verschiebbar. Die Spannvorrichtung 8 kraftbeaufschlagt den oberen Ausleger 9' und drückt diesen in Richtung des unteren Auslegers 9, bis die beiden Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' in Anlage aneinander sind.
  • Der Schweißautomat 1 weist außerdem eine elektronische Steuerung 10 auf, die in einem von dem Tragerahmen 4 getragenen Gehäuse 11 angeordnet ist. Die elektronische Steuerung 10 ist für die Einstellung und/oder die Regelung der Relativgeschwindigkeit v zwischen den Kunststoffbahnen und dem Schweißautomaten 1 sowie für die Einstellung und/oder Regelung der Temperatur T und/oder der elektrischen Leistung P der Kontaktheizeinrichtung 3 vorgesehen.
  • Die 2 zeigt die elektrische Kontaktheizeinrichtung 3 aus 1 von der Seite und die 3 von vorne. Die Kontaktheizeinrichtung 3 weist einen direkt elektrisch bestromten temperierbaren Heizkeil 12 zum Aufheizen, Anschmelzen oder Aufschmelzen der Oberfläche mindestens einer der beiden miteinander zu verschweißenden oder zu verklebenden Materiallagen, sowie zwei Elektroden 13, 13', mittels denen der Heizkeil 12 vorzugsweise beweglich an dem Tragerahmen 4 befestigt ist. Von den beiden Elektroden 13, 13', die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Isolierstück 14 miteinander verschraubt sind, führen Litzenleitungen zu der elektronischen Steuerung 10.
  • Gemäß der 2 und 3 weist der Heizkeil 12 einen Heizwiderstand 16 auf, der mit den beiden Elektroden 13, 13' mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Der Heizwiderstand 16 ist von einem gefalteten Stahlblechzuschnitt 17 gebildet, dessen mittlere Knickstelle 18 eine Heizkeilspitze 19 bildet und dessen Außenränder 20, 20' an den Elektroden 13, 13' befestigt sind. Der Stahlblechzuschnitt 17 weist eine typische Dicke zwischen 0,1 und 1,0 mm auf und vorzugsweise eine maximale Masse von 50 g. Der Heizwiderstand 16 ist in einem vorderen, der Heizkeilspitze 19 nahen Bereiche 21, 21', konkav geformt. Er weist in den Bereichen 21, 21' die gleichen Krümmungsradien wie die beiden Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' auf. Die Kontaktheizeinrichtung 3 kann mittels einer einstellbaren Kraft, die von einer in den Figuren nicht dargestellten Andruck-, Anpress- oder Spannvorrichtung 8 ausgeht, gegen die beiden Anpress- und Vorschubrollen 6, 6' gedrückt werden.
  • Die beiden Elektroden 13, 13' mit dem dazwischen angeordneten Isolierstück 14 und der Heizwiderstand bilden einen an zwei gegenüberliegenden Seiten offenen, keilförmigen Hohlraum 22 aus, in den ein ebenfalls keilförmiges Füllstück 23 eingesetzt ist. Zweckmäßigerweise füllt das Füllstück 23 den gesamten Hohlraum 22 so weit wie möglich aus, so wie es auch in den Figuren dargestellt ist. Dabei liegt die äußere Kontur des Füllstücks 23 im Bereich der in den Figuren konkav gebogenen Bereiche 21 des gefalteten Stahlblechzuschnitts 17, der den keilförmigen Heizwiderstand 16 bildet, vollständig an der Innenseite des Heizwiderstands 16 in den Bereichen 21 an. In 2 ist ebenfalls ein rechteckförmiger Fortsatz des Füllstücks 23 in den Bereich mit dem Isolierstücks 14 zwischen den beiden Elektroden 13, 13' dargestellt, der zwischen den beiden Elektroden 13, 13' eingeklemmt wird. Dazu weist das Isolierstück 14 eine entsprechende Aussparung auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Füllstück 23 bereits durch die beschriebene Ausgestaltung derart, das es den Hohlraum 22 weitestgehend ausfüllt und seine äußere Kontur in den Bereichen 21, 21' vollständig an der Innenseite des Heizwiderstands 16 anliegt, hinreichend fixiert, ohne das zusätzliche Befestigungselemente wie etwa Schauben oder Rastelemente zwingend erforderlich wären. Durch den zusätzlichen Fortsatz zischen in den Bereich zwischen die Elektroden 13, 13' wird die Fixierung zusätzlich deutlich verbessert. Im Schweißbetrieb verhindert das Füllstück dann eine durch die Erwärmung bedingte zusätzliche Verkrümmung der bereits in den Bereichen 21 konkav vorgekrümmten Flanken des gefalteten Stahlblechs 17 bzw. des Heizwiderstands 16 in den von dem Füllstück 23 ausgefüllten Hohlraum hinein und eine dadurch Abnahme der Schweißqualität durch einen verschlechterten Kontakt zwischen den im Schweißbereich zu erwärmenden Bereichen der zu verschweißenden Materialien.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202016103811 U1 [0002]
    • EP 1464471 A1 [0003]
    • DD 49995 A1 [0003]
    • EP 2005795 B1 [0003]
    • EP 3269534 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Elektrische Kontaktheizeinrichtung (3) mit einem direkt elektrisch bestromten, temperierbaren Heizkeil (12), mit mindestens einer Anpress- und Vorschubrolle (6, 6'), mit mindestens zwei Elektroden (13, 13') und mit zumindest einem Heizwiderstand (16) zum lokalen Erwärmen mindestens einer zu verbindenden Materiallage eines nahtförmig schweißbaren und/oder klebbaren, flachen, flexiblen Materials, dass als Materialbahn, Materialband und/oder Materialstück ausgebildet ist, auf eine Verbindungstemperatur in einem Verbindungsbereich, so dass die mindestens eine erwärmte Materiallage mit zumindest einer weiteren Materiallage in dem Verbindungsbereich stoffschlüssig verbindbar ist, wobei die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle (6, 6') einen erwärmten Materialbereich der zu verbindenden Materiallagen zusammenpresst und wobei der Heizwiderstand (16) von mindestens einem gefalteten Stahlblechzuschnitt (17) gebildet ist, dessen Knickstelle (18) eine Heizkeilspitze (19) bildet und dessen der Knickstelle (18) gegenüberliegenden Ränder (20, 20') an den Elektroden (13, 13') befestigt sind und durch den gefalteten Stahlblechzuschnitt und den Elektroden (13, 13') ein Hohlraum (22) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (22) mit einem Füllstück (23) zumindest teilweise gefüllt ist, so dass eine Verformung des Heizkeils (16) insbesondere bei erhöhten Temperaturen erschwert wird.
  2. Kontaktheizeinrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (23) aus einem temperaturbeständigen und elektrisch isolierenden, keramischen Material besteht.
  3. Kontaktheizeinrichtung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (23) bis mindestens 600°C temperaturbeständig ist.
  4. Kontaktheizeinrichtung (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (23) einen Temperaturausdehnungskoeffizienten von mehr als -1 × 10-6 K-1 und weniger als 12 × 10-6 K-1 im einem Temperaturbereich von 293 K bis 1273 K aufweist.
  5. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück aus einer Nichtoxidkeramik, einer Oxidkeramik, einer Silikatkeramik oder einer beliebigen Kombination hiervon gefertigt ist.
  6. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (23) in einem spanabhebenden Fertigungsverfahren, durch Verdichten, Pressen, plastisches Formen, Sintern, Flammspritzen, Plasmaspritzen oder einer beliebigen Kombination hiervon gefertigt ist.
  7. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Füllstück (23) entsprechend der Krümmung der Bereiche (21) des Stahlblechzuschnitts (17) zwischen den Elektroden (13, 13') und der Knickstelle (19) bzw. der Heizkeilspitze (18) ausgestaltet ist.
  8. Kontaktheizeinrichtung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Füllstücks (23) zumindest in den Bereichen (21) zwischen den Elektroden (13, 13') und der Knickstelle (19) bzw. der Heizkeilspitze (18) vollständig an der Innenseite des Stahlblechzuschnitts (17) anliegt.
  9. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Füllstück (23) zumindest teilweise zwischen die Elektroden (13, 13') ausdehnt.
  10. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlblechzuschnitt (17) eine Dicke zwischen 0,1 mm und 1,0 mm und/oder eine maximale Masse von 50 g aufweist.
  11. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand (16) zumindest in einem vorderen Bereich (21) die gleichen Krümmungsradien wie die mindestens eine Anpress- und Vorschubrolle (6, 6') aufweist.
  12. Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktheizeinrichtung (3) eine oder mehrere Anpress-, Andruck- oder Spannvorrichtungen (8) aufweist, mittels derer die mindestens eine Anpress- und/oder Vorschubrolle (6, 6') mit einer einstellbaren Kraft beaufschlagt wird und gegen den Heizkeil (12) bzw. gegen den Heizwiderstand (16) drückt.
  13. Schweißautomat (1) zum thermisch induzierten stoffschlüssigen nahtförmigen Verbinden von schweiß- und/oder klebbaren flachen flexiblen Materiallagen miteinander, die als Materialbahn, Materialband und/oder Materialstück ausgebildet und sich zumindest teilweise überdeckend angeordnet sind, mit mindestens einer elektrischen Kontaktheizeinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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