DE2512573A1 - Hochfrequenz-schweisswerkzeug fuer thermoplastische kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes papier - Google Patents

Hochfrequenz-schweisswerkzeug fuer thermoplastische kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes papier

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DE2512573A1 DE19752512573 DE2512573A DE2512573A1 DE 2512573 A1 DE2512573 A1 DE 2512573A1 DE 19752512573 DE19752512573 DE 19752512573 DE 2512573 A DE2512573 A DE 2512573A DE 2512573 A1 DE2512573 A1 DE 2512573A1
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Description

  • Hochfrequenz-Schweißwerkzeug für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 42 = VPA 74/1148) Das Mauptpatent betrifft ein Hochfrequenz-Schweißwerkzeug für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier, bestehend aus einem an einen Hochfrequenzgenerator anzuschließenden, als #/4-Resonator wirkenden Metallkörper, welcher zwei den Resonator bildende, spiegelsymmetrisch um eine fiktive Mittelebene unmittelbar nebeneinander angeordnete, einseitig leitend über ein elektrisch neutrales Mittelteil miteinander verbundene Elektroden enthält, die zu einer elektrischen Gegentaktschwingung anregbar sind.
  • Am Schluß der Beschreibung des Hauptpatentes ist bereits erwähnt, daß die AusfWnrung eines Hochfrequenz-Schweißwerkzeuges in Gegentaktbauweise auch stets die Einführung einer zusätzlichen Vorrichtung zur genauen Abstimmung der Resonanzfrequenz des Schweißwerkzeuges auf die Betriebsfrequenz des speisenden Generators erleichtet. Es hat sich gezeigt, daß einer solchen Abstimmung erhebliche praktische Bedeutung zukommt, wenn sich die mechanischen und/ oder elektrischen Parameter des Schweißgutes, wie dessen Dicke, Dielektrizitätskonstante und Verlustwinkel, ändern.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des Hauptpatentes wird deshalb bei dem Hochfrequenz-Schweißwerkzeug der eingangs genannten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen den Elektroden in der fiktiven Mittelebene längs dieser verschiebbar ein Abstimmschieber angeordnet ist.
  • Din erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Schweißwerkzeug ermöglicht mit einfachen Mitteln, auch bei großen Änderurigen der Schweißgut-Parameter die flesonanzfrequenz an die Betriebsfrequenz des speisenden Hochrequenz-Generators anzupassen. Auf diese Weise kann selbst in solchen Fällen, bei denen bisher wegen starker Abweichungen in der Schweißgut-Beschaffenheit Werkzeuge unterschiedlicher Abmessungen benutzt werden mßen, stets mit dem glechen Werkzeug gearbeitet werden.
  • Besonders einfach ist der Abstimmschieber eines erfindwilgsgemäßen Schwelßwerkzeuges eine von den Elektroden symmetrisch beabstandete metallische Platte, die zwischen den Elektroden in einer äußeren Führung auf- und abbewegt werden kann.
  • Für eine solche äußere FUhrung bietet sich insbesondere ein Abschirmgeh.äuse an, welches gemäß dem Hauptpatent vorteilhaft die zur Gegentaktschwingung anregbaren Elektroden umgibt uiid zwei senkrecht zu den Elektroden stehende Stirnwände aufweist, in denen nun der metallische Abstimmschieber geführt und festlegbar ist.
  • Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstimmschieber nicht als Metallplatte, sondern als Isolierkörper aus elektrisch verlustarmem i4aterial mit einer Dielektrizitätskonstante größer als 1 ausgebildet. Die Dicke des Abstimmschiebers kann in diesem Fall vorteilhafterweise so groß sein, daß die Innenflächen der Elektroden berührt werden, so daß diese zugleich als seitliche Führung des Abstimmschiebers dienen.
  • Im Hautpatent ist auch bereits angegeben, daß die Speisung des Hochfrequenz-Schweißwerkzeuges zweckmäßig aus einem Hochfrequenz-Generator mit unsymmetrischem Koaxialleitungsausgang erfolgt und zum Ubergang auf die Elektroden ein Symmetrierglied verwendet ist. Bei praktischen Ausgestaltungen des Symmetriergliedes kommt es dann vor, daß den Raum zwischen den Elektroden ein zur Anregung der Gegentakt-Schwingung dienender Leiter quert. Um den Abstimmbereich dadurch nicht zu beeinträchtigen, ist vorzugsweise der Abstimmschieber mit einer in Richtung seiner Verschiebbarkeit verlaufenden Aussparung solcher Länge und Form versehen, daß der Abstimmschieber über einen zwischen den Elektroden verlaufenden Leiter berührungsfre hinwegführbar ist.
  • Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Dabei sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigt: Figur 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel eines erfinaungsgemäßen Schweißwerkzeuges, Figur 2 eine praktische Ausführung eines erfindungsgemäßen Schweißwerkzeuges im Querschnitt und Figur 3 das Schweißwerkzeug der Figur 2 ausschnittsweise von oben.
  • In Figur 1 sind mit 1 und 2 zwei parallel nebeneinander, spiegelsymmetrisch um eine fiktive Mittelebene angeordnete Elektroden bezeichnet, die einseitig über eine metallische Grundplatte 8 miteinander verbunden sind.
  • Die auf diese Weise gebildete symmetrische Doppelleitung soll durch eine speisende Doppelleitung 3 als )/4-Resonator im Gegentakt anregbar sein. Mit Hilfe des dadurch erzeugten hechfreaueneten ele0rtrischen Feldes lassen sich Lagen 10 aus kunststoffbeschichtetem Papier verschweißen, die zwischen den freien Enden der Elektroden 1 und 2 und einer Gegenelektrode 7 hindurchgeführt und gegeneinander angepreßt werden.
  • Für einen maximalen Wirkungsgrad der Anordnung ist es unter anderem eriorderlich, daß die resonanzfrequenz des von den Elektroden 1 und 2 mit der Grundplatte 8 gebildeten #/4-Leitungsresonators möglichst genau der Betriebsfrequenz eines speisenden Hochfrequenzgenerators entspricht. Die Resonanzfrequenz des Leitungsresonators bestimmt sich aus dessen Länge zwischen der KurzschluI3-ebene und dem offenen Ende. Dabei r.uß die Wspazit-t berücksichtigt werden, die während des Schweißvorganges zwischen der. Elektroden 1 und 2 einerseits und der anzudrückenden Gegenelektrode 7 andererseits parallelgeschaltet ist. Da diese Kapazität das Schweißgut als Dielektrikum enthält, ist von dessen mechanischen und elektrischen Gegebenheiten die Höhe der parallelgeschalteten Kapazität abhängig. Um nun trotz möglicher unterschiedlicher Beschaffenheit des Schweißgutes oder Änderungen desselben stets Anpassung der Resonanzfrequenz des Leitungs-Resonators erzielen zu können, ist zwischen den Elektroden 1 und 2 symmetrisch ein metallischer Abstimmschieber 12 angeordnet, der längs der fiktiven i,ittelebene,zu der die Elektroden 1 und 2 parallel verlaufen, verschiebbar ist. Dabei kompensiert eine Verschiebung des Abstimmschiebers 12 nach oben (Kapazitätserhöhung) eine Verminderung der vom Schweißgut bestimmten Kapazität, während umgekehrt eine Verschiebung nach unten (Induktivitätsverringerung) eine erhöhte Kapazität im Schweißspalt ausgleicht.
  • Auch wenn der Abstimmschieder 12 statt aus Metall au einem festen Dielektrikum (e > 1) 1) besteht, wirkt er bei Verschiebung nach oben oder unten als veränderbare Parallelkapazität. Zur Erhöhung der Wirksamkeit ist in diesem Fall - abweichend von der billlzen zrstellung in Figur 1 - die Dicke des Schiebers 12 gleich dem lichten Abstand der beiden Elektroden 1,2 Das in Figur 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält wieder zwei spiegelsymmetrisch nebeneinander angeordnete Elektroden 1 und 2, die über eine Grundp ::tze 8 einseitig miteinander verbunden sind. Die Grundplatte 8 trägt weiterhin ein metallisches Abschirmgchäuse 9, welches seinerseits die Elektroden 1 und 2 symmetrisch umgibt. Zur Anregung einer Gegentaktschwingung zwischen den Elektroden -1 und 2 durch einen Hochfrequengenerator mit unsymmetrischem Koaxialleitungsausgang ist seitlich an das Abschirmgehäuse 9 ein sogenannter Lindenbladtopf angesetzt, der aus einem Metallzylinder 11 besteht, dar in einem Abstand von einem Viertel der Betriebswellenlänge auf den Außenmantel eines Koaxialkabelanschlusses 3 über geht. Der Innenleiter 13 des Koaxialkabelanschlusses ist mit der einen Elektrode 2 und der Außenleiter 14 mit der anderen Elektrode 1 verbunden. Ein erfindungsgemäß zwischen den Elektroden 1 und 2 angeordneter Absç schieber 12 in Form einer metallischen Platte ist in zwei senkrecht zu den Elektroden 1 und 2 stehenden Stirnwänden des Abschirmgehäuses 9 geführt, wie aus Figur 3 näher ersichtlich. Einer einfachen und schnell lösbaren Festsetzung des Abstimmschiebers 12 dienen Rannelschrauben 15 auf der Außenseite des Abschirmgehäuses 9.
  • Eine Anpassung der Eigenfrequenz des Schweißwerkzeuges mittels des Abstimmschiebers 12 bedeutet Anpassung des elektrischen Blindwiderstandes an den speisenden Hochfrequenzgenerator. Selbstverständlich muß auch eine Anpassung der Wirkwiderstände erfüllt sein. Die Wirkwiderstandsanpassung läßt sich in an sich bekannter Weise durch die Wahl des Einspeisepunktes über der Grundplatte 8 erzielen. Damit kann sich ergeben, daß der vom Koaxialkabelanschluß 3 ausgehende und den Raum zwischen den Elektroden 1 und 2 querende Innenleiter 13 den Bereich einengt, in dem der Abstirirschieber 12 für eine Anpassung in weiten Grenzen bewegbar sein müßte.
  • U:n dennoch den Abstinraum voll nutzen zu können, empfiehlt es sich, im Abstimmschieber 12 eine Aussparung vorzusehen, wie mit der gestrichelten Linie 16 in Figur 2 angedeutet ist. Man er--ennt, daß dann der Abstim.2-schieber 12 bis zur Grundplatte 8 absenkbar ist.
  • Weiterhin bietet die Art der Energieeinspeisung über einen Lindenblad-Topf die Möglichkeit, in dessen Innerem einen an sich bekannten 2. /4-Transformator unterzubringen. Dieser wird dadurch realisiert, daß man den auf die Elektrode 2 führenden Innenleiter 13 gegen einen solchen anderen Durchmessers auswechselt. Dadurch kann zusätzlich in sehr einfacher Weise die Wirkwiderstandstransformation geändert werden, falls dies erforderlich ist.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann die Anregung des Hochfrequenz-Schwe ißwerkzeuge 5 zu einer elektrischen Gegentaktschwingung auch anders als in den Figuren 2 und 3 erfolgen. Auch kann der Abstimmschieber entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten unterschiedlich gestaltet sein.
  • 5 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (5)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hochfrequenz-Schweißwerkzeug für thermoplastische Kunststoffe oder therroplastbeschichtetes Papier, bestehend aus einem an einen Hochfrequenzgenerator anzuschließenden, als #/4-Resonator wirkenden ietallkörper, welcher nach Patent . ... ... (Pat.
    Anm. P 24 !2 477.9) zwei den Resonator bildende, spiegelsymmetrisch um eine fiktive Mittelebene unmittelbar nebeneinander angeordnete, einseitig leitend über ein elektrisch neutrales Mittelteil mitennander verbundene Elektroden enthält, die zu einer elektrischen Gegentaktschwingung anregbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Elektroden (1?2) in der fiktiven Mittelebene längs dieser versc;*lebbar ein Abstimmschieber (12) angeordnet ist.
  2. 2. Hochfrequenz-Schweißwerkzeug nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstimmschieber (12) eine von den Elektroden (1,2) symmetrisch beabstandete metallische Platte ist.
  3. 3. Hochfrequenz-Schweizwerkzeug nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstimmschleber (12) aus einem elektrisch isolierenden, festen Dielektrikum besteht, dessen Dicke vorzugsweise gleich dem Abstand zwischen den Elektroden (1,2) ist.
  4. 4. Hochfrequenz-Schweißwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3 mit einem den Raum zwischen den Elektroden querenden Leiter (Querleiter) für d'e Anregung der Gegentaktschwingung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Abstimmschieber (12) eine in Richtung seiner Verschiebbarkeit verlaufende Aussparung (16) solcher Länge und Form aufweist, daß der Abstimmschieber über den Querleiter berührungsfrei hinwegführbar ist.
  5. 5. Hochfrequenz-Schweißwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem metallischen, die zur Gegentaktschwingung anregbaren Elektroden umgebenden Abschirmgehäuse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Abstimmschieber (12) in senkrecht zu den Elektroden (1,2) stehenden Stirnwänden des Abschirmgehäuses (9) geführt und festlegbar ist.
DE19752512573 1974-09-05 1975-03-21 Hochfrequenz-Schweißwerkzeug für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier Expired DE2512573C3 (de)

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DE2512573B2 DE2512573B2 (de) 1977-01-13
DE2512573C3 DE2512573C3 (de) 1977-09-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0066469A1 (de) * 1981-05-29 1982-12-08 John Francis Leslie Floyd Blattverstärker

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EP0066469A1 (de) * 1981-05-29 1982-12-08 John Francis Leslie Floyd Blattverstärker

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