DE2814694C2

DE2814694C2 - Einrichtung zum Impulsverschweißen von Folien aus Kunststoff oder ähnlichem Material

Info

Publication number: DE2814694C2
Application number: DE19782814694
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Wehinger (FH), 7441 Neckartenzlingen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1986-04-03
Anticipated expiration: 2003-04-03
Also published as: DE2814694A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Impulsverschweißen von Folien aus Kunststoff oder einem ähnlichen Material, mit mindestens einer Schweißbacke, die mit einem oder mehreren elektrisch beheizbaren Elementen versehen ist, mit einem Impulsgeber und mit einem Mittel, über das der Impuls des Impulsgebers veränderbar ist.

Eine derartige Einrichtung ist durch die DE-OS 79 314 bekannt. Bei dieser Einrichtung Ist in den Triigcr (Schweißbacke) für das Impulsbeheizte Schweißband ein temperaturabhängiger Widerstand eingefügt, und die Impulsgabe für das Schweißband erfolgt durch einen Zeitgeber, in dessen Zeitkreis der temperaturabhängige Widerstand eingeschaltet ist. Da die Wärmekapazität der Schweißbacke beträchtlich großer ist als diejenige des temperaturabhängigen Widerstands, ist ein Hystereseverhalten einer solchen Einrichtung unvermeidlich. Hinzu kommt, daß der temperaturabhängige Widerstand u. a. unmittelbar an der Basis des zweiten Transistors eines Multivibrators angeschlossen Ist und mit diesem daher auch in direkter wärmeleitender Verbindung steht, so daß dieser Transistor ebenfalls Temperaturschwankungen unterworfen lsi, welche auf Tempcralurändcrungcn ilcs Icniperaliiruhhüiiglccn Widerstands /iirlkkgcgcbcn. Die Uenaulgkcit der Temperaturregelung Ist daher unzulänglich. Außerdem ist bei einer derartigen Einrichtung die SchweiBtemperatur nicht für jeden Betriebsfall auf den erforderlichen Wert einstellbar.

Um Fehlschweißungen zu vermeiden, sieht die Einrichtung nach der CH-PS 5 79 974 ein Verfahren zum Trennschweißen thermoplastischer Folien beim Verpacken von Gegenständen vor, gemäß dem In einem Schweißband eine konstante Schweißtemperator erzeugt wird, die Temperatur im Schweißband währenc' des Schweißvorgangs abgesenkt und nach dem Schweißvorgang wieder auf Schweißtemperatur gebracht wird und durch anschließende gleichmäßige Wärmezufuhr auf dieser Temperatur gehalten wird. Mit dieser Maßnahme soll unter Abkehr vom Prinzip impulsmäßig durchgeführter Trennschweißungen das Problem des Nachregelns der Impulsleistung Insbesondere bei wechselnden Packungslängen umgangen werden.

Ein durch DE-OS 21 19 445 bekanntes Verfahren zur Temperaturregelung einer Impulsschweißeinrichtung setzt ein in einem beheizten Schweißbacken angeordnetes Temperaturmeßglied sowie einen geschlossenen Regelkreis mit einem elektronischen Regler voraus. Dabei steuert der Regler bei konstanter Impulsdauer die zugeführte Heizleistung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit einfacheren Mitteln die Schwiißtemperatur für jeden Betriebsfall auf den erforderlichen Wert eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe Ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittel aus einem Schrittschaltwerk und mindestens einem dem Schrittschaltwerk zugeordneten Abgleichpoteniiometer besteht und daß dem Schrittschaltwerk zwei Endschalter und zwei Betätigungselement zugeordnet sind, wobei über den einen Betätigungsmagnet bei der In- oder Wiederinbetriebnahme das Schrittschaltwerk betätigbar ist und der andere Betätigungsmagnet zur Rückstellung des Schrittschaltwerks vorgesehen ist.

Dabei hat es sich als besonders zweςkmäßig erwiesen, die Dauer der dem oder den Heizelementen zugeführten Energieimpulse bei sonst unveränderten Bedingungen (Spannung, Strom) beginnend von einem Maximalwert bei Taktbeginn bis zu einem Mindest- bzw. Normalwert bei Erreichen des Wärmegleichgewichts zwischen dem Heizelement, der Schweißbacke und den sonstigen, diesbezüglich wichtigen Medien zu verändern.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Speisespannung für das oder die Heizelemente mittels eines durch wenigstens ein Zeitrelais gesteuertes, motorisch angetriebenes Potentiometer kontinuierlich oder takt- bzw. stu-. fenweise zu verändern.

Die Aufgabe ist crfindungsgcmäU durch einen weiteren Lösungsweg dadurch gelöst, daß das Mittel aus einer elektrisch-elektronischen Anordnung besteht, welche die Dauer der in ihrer Anzahl vorwählbaren Anfangslmpulse bei In- oder Wiederinbetriebnahme der Schweißbacke selbsttätig festgelegt und nach dem Erreichen der eingestellten Anfnngsimpulszahl die Nornialimpulsdaucr aufrechterhält.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand einer beispielsweisen Schaltungsanordnung IQr eine selbsttätige Steuerung der Dauer der Schwelßimpulsc am Heizelement der Schweißbacke erläutert.

Von den beiden einander gegenüberliegenden Schweißbacken 1, 2, zwischen denen sich die zu verschweißende Kunststoffolie 3 hcflndct, ist die obere, mit I bezeichnete mit einem llcl/clemcnl ausgerüstet, das üblicherweise als Heizband oder als Heizdraht ausgebll-

det ist. Das Heizelement 4 ist an die Sekundärwicklung 5 eines .Schweißtransformators angeschlossen, dessen Primürwicklung 6 über ein Schweißschütz 7 an Spannung gelegt wird. Der Transformator ist zweckmäßigerweise als Stelltransformator ausgeführt, so daß verschiedene S Speisespannungen für das Heizelement 4 wählbar sind.

Das Schweißschütz 7 wird über einen vorzugsweise elektronischen Impulsgeber 8 betätigt, der seinerseits über einen Nockenschalter 9 getaktet wird. Die Schaltnocke sitzt dab^s auf einer nicht dargestellten Welle der betreffenden Maschine. Dem Impulsgeber 8 ist ein Sollwertpotentiometer 10 zugeschaltet. Diesem Potentiometer, das zur Einstellung der jeweiligen Sollwerte des Impulsgebers 8 dient, ist eine Anzahl Abgleichpotentiometer 11, 12, 13, 14 und 15 zugeordnet, die jeweils einzein und zeitlich nacheinander dem Sollwertpotentlometer 10 parallelschaltbar sind. Die Anzahl der Abgleichpotentiometer richtet sich dabei nach dem Verlauf der jeweiligen Erwärmungskurve der aktiven Schweißteile und nach der Zeitdauer bis zum Erreichen des Wärmegleichgewichts, das heißt, bis zum Erforderlich-Acrdcn des für die betreffende Schweißbacke bzw. Schweißvorrichtung charakteristischen Nor??.alwärmeenergiebedarfs.

Die Abgleichpotentiometer 11-15 erlauben durch ihre Verstellmöglichkeit von vornherein eine weitgehende Anpassung an unterschiedliche Voraussetzungen bzw. Verhältnisse hinsichtlich der Zeitkonstanten bzw. der Schweißimpulsdauer. Das Zu- und Abschalten der einzelnen Abgleichpotentiometer erfolgt mittels eines Schrittschaltwerks 16, dem ein Schrittantrieb 17 zugeordnet ist. Auf den Schrittantrieb 17 wirkt ein Betätigungsmagnet 18 ein, der durch den Hilfskontakt 19 des Schweißschützes 7 abwechslungsweise an Spannung gelegt wird und wieder abgeschaltet wird. Dieses Spiel geht bei Inbetriebnahme der Maschine bzw. der Schweißvorrichtung beginnend bei der Zuschaltung des Abgleichpotentiometers 15 zum Sollwertpotentlometer 10 über die Zuschaltung der Abgleichpotentiometer 14-12 bis zur letzten Stufe, die im Falle der Parallelschaltung -to des Abgleiihpotentiometers 11 zum Sollwertpotentiometer 10 erreicht ist. In diesem Fall betätigt der Kontaktarm 20 des Schrittschaitwerks 16 einen Endschalter 21, wodurch dessen kontakt 22 den über den Hilfskontakt 19 des Schwcil3schQt7.cs taktweise geschlossenen und geöffneten Schaltkreis Tür den Betätigungsmagneten 18 permanent unterbricht. Das Schrittschaltwerk 16 hat damit seine Dauerbetriebsstellung erreicht. Der Anlaufvorgang Ist also abgeschlossen, und die Dauer der folgenden Schweißimpulse bleibt nunmehr konstant, und damit auch die Wärmeenergiezufuhr zum Heizelement je Schweißtakt. Anstelle einer stufenweisen Verringerung der Dauer der jeweiligen Impulse des elektronischen Impulsgebers durch zeltliches Aufeinanderfolgen des Ab- und Zuschaltens eines Abgleich potentiometers kann selbstverständlich auch eine kontinuierliche Änderung der Impulsdauer vorgenommen werden. Des weiteren kann die jeweilige Zeilkonstante auch durch eine Serienschaltung von Potentiometern variiert werden.

Wird die Maschine bzw. der nicht dargestellte Antrlebsmotor abgeschaltet, so schließt, wie eingezeichnet, der Hilfskontakt 23 des Motorschützes 24 den Stromkreis für den Betätigungsmagneten 25 des Schrittantriebs 26 für die Rückstellung des Schrittschaitwerks 16. Diese Rückstellung erfolgt zweckmäßigerweise zeltlich entsprechend dem Verlauf der Abkühlkurve der aktiven Schweißelemente. Das heißt, bei längerem Maschinenstillstand und auf Raumtemperatur befindlicher aktiver Schweißelemente geht das Schrittschaltwerk 16 in seine Anfangslage zurück, also In die Stellung, in welcher das Abgleichpotentiometer 15 parallel zum Sollwertpotentiometer 10 liegt und der Endschalter 27 den Stromkreis für den Betätigungsmagneten 25 für den Schrittantrieb 26 unterbricht.

Bei nur kurzzeitiger Unterbrechung wird das Schrittschaltwerk 16 entsprechend der jeweiligen Zeitdauer der Unterbrechung in irgendeine Zwischenlage, in welcher eines der Abgleichpotentiometer 12-14 wirksam ist, zurückgeschaltet. Damit ist gewährleistet, daß bei Wiederinbetrtebnahme der Maschine bzw. der Schweißvorrichtung die dem Heizelement bzw. der Schweißbacke zugeführte Wärmeenergie stets so bemessen ist, daß bereits beim ersten Schweißtakt wieder eine einwandfreie Schweißung erzielt wird. Dem Betätigungsmagneten 25 für den Schrittantrieb 26 zur Rückstellung des Schrittschaitwerks 16 ist ein Impulsgeber 28 zugeordnet, dessen für die Rückschaltschritte maßgebliche Impulsfrequenz mittels eines Potentiometers 29 einstellbar ist.

Die Steuerung für die Schweißvorr'chtung wird über den Hilfskontakt 30 des Motorschutz 24 an Spannung (Phase R — 0) gelegt.

Die Zeitdauer der ersten fünf Schweißimpulse bezogen auf die normale Impulsdauer /„ nach dem Erreichen des besagten Gleichgewichtszustandes kann beispielsweise wie folgt sein:

1.	Schweißimpuls	h	= 2,0	*In-*
2.	Schweißimpuls	ti	= 1,66	*In-*
3.	Schweißimpuls	is	= 1,28	*In-*
4.	Schweißimpuls	U	= 1,17	*In-*
5.	Schweißimpuls	Is	= 1,08	*In-*

Anstelle eines Schrittschaitwerks mit Rückstellung In die Ausgangsanlage nach dem Erreichen der entspechenden Zahl von Anfangstakten bzw. Anfangsimpulsen kann ohne weiteres auch eine elektrisch-elektronische Anordnung benutzt werden, welche die Dauer der in ihrer Anzahl zweckmäßigerweise vorwählbaren Anfangsimpulse bei In- oder WiederInbetriebnahme der Schweißbacke selbsttätig festlegt und nach Erreichen der eingestellten Anfangsimpulszahl die Normalimpulsdauer aufrechterhält. Eine solche Anordnung ist dabei so ausgelegt, daß sie nach einer Außerbetrlebnahme derSchwclßbacke aus irgendeinem Grund die bei Wiederaufnahme des Schweißbetriebs für eine einwandfreie Schweißung erforderliche Dauer der jeweiligen Anfangsschweißimpulse abhängig von der Untsrbrechungsdauer des Schweißbetriebs selbsttätig festlegt.

Derartige Anordnungen sind an sich bekannt. Für den vorliegenden Fall eignen sich insbesondere auch Phasenanschnittssteuerungen oder dergleichen, die von einem auf der Maschinenwelle betätigten Nockenschalter angesteuert werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Impulsverschweißen von Folien aus Kunststoff oder ähnlichem Material, mit min- destens einer Schweißbacke, die mit einem oder mehreren elektrisch beheizbaren Elementen versehen ist (sind), mit einem Impulsgeber und mit einem Mittel, über das der Impuls des Impulsgebers veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus einem Schrittschaltwerk (16) und mindestens einem dem Schrittschaltwerk zugeordneten Abgleichspotentiometer (11 bis 15) besteht und daß dem Schrittschaltwerk (16) zwei Endschalter (21, 27) und zwei Betätigungsmagnete (18, 25) zugeordnet sind, wobei Ober den Betätigungsmagnet (18) bei der In- oder Wiederinbetriebnahme das Schrittschaltwerk (16) belätigbar ist und der Betätigungsmagnet (25) zur Rückstellung des Schrittschaltwerks (16) vorgesehen IsL

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß «fern Schrittschaltwerk (16) ein Sollwertpotentiometer(lO) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schrittschaltwerk ein Taktgeber (28) zugeordnet ist. über den seine Rückstellge- schwindigkeit einsteilbar ist.

4. Einrichtung zum Impulsverschweißen von Folien aus Kunststoff oder ähnlichem Material, mit mindestens einer Schweißbacke, die mit einem oder mehreren elektrisch beheizbaren Elementen versehen ist (sind), mit einem Impulsgeber und mit einem Mittel, über das der Impuls des Impulsgebers veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus einer elektrisch-elektronischen Anordnung besteht, welche die Dauer der in ihrer Anzahl vorw Jilbaren Anfangsimpulse bei In- oder Wiederinbetriebnahme der Schweißbacke selbsttätig festlegt und nach dem Erreichen der eingestellten Anfangsimpulszahl die Normalimpulsdauer aufrechterhält.

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