DE4000017C2 - - Google Patents

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DE4000017C2
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temperature
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heating element
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Renald 5130 Geilenkirchen De Kaminski
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    • B29C66/91645—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux the heat or the thermal flux being non-constant over time following a heat-time profile by steps
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum überlappenden Verschweißen von Folienrändern. Solche Vorrichtungen werden insbesondere zur Verschweißung von Folien im Deponiebau verwendet. Dabei werden hohe Anforderungen an die Qualität der Verschweißung gestellt, denn es muß absolute Dichtheit gewährleistet sein.
Eine solche Vorrichtung ist in der DE-OS 35 35 759 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um eine fahrbare Einheit, bei denen die überlappend ausgelegten Folienränder beim Verfahren der Vorrichtung übereinander in diese einlaufen und über einen keilförmigen Heizkörper geführt werden. Dieser keilförmige Heizkörper ist liegend angeordnet, d. h. die beiden zur Keilspitze hin zusammenlaufenden Keilflächen liegen übereinander und die parallelen Seitenflächen haben vertikale Ausrichtung. Dabei ist der Heizkörper mit seinem stumpfen Ende zum Einlauf der Folienränder in die Vorrichtung hin gerichtet.
Jede Keilfläche des Heizkörpers ist in je zwei Teilkeilflächen unterteilt, die Abstand zueinander haben und zwischen denen jeweils eine Nut verläuft. Der obere Folienrand wird dabei über die beiden oberen Teilkeilflächen und der untenliegende Folienrand über die beiden unteren Teilkeilflächen geführt. Beide jeweils übereinanderliegenden Teilkeilflächen vereinigen sich nach hinten in einer linienförmigen Keilspitze, wo die beiden Folienränder mittels dort vorgesehener Andrück- und Vortriebsrollen zusammengeführt und aufeinandergedrückt werden.
Die Andrück- und Vortriebsrollen ziehen die Folienränder in die Vorrichtung hinein und sorgen so für den Vortrieb der Vorrichtung.
Der Heizkörper weist mehrere, nebeneinanderliegende Heizelemente auf, die für eine Erhitzung der als Heizflächen dienenden Keilflächen sorgen. Die Erhitzung geht dabei so weit, daß die Folienränder im Bereich der Teilkeilflächen derart plastifiziert werden, daß sie unter der Wirkung der Andrück- und Vortriebsrollen linienförmig miteinander verschweißt werden, und zwar wegen der im Abstand zueinanderliegenden Teilkeilflächen mittels zweier in entsprechendem Abstand parallel verlaufender Schweißnähte. Zwischen den Schweißnähten bildet sich ein Kanal, der zur Prüfung der Dichtigkeit der Schweißnähte an einem Ende verschlossen wird und in dessen anderes Ende Luft eingeführt wird. Tritt bei dieser Prüfung kein Luftverlust auf, sind die Schweißnähte in Ordnung.
Die Heizelemente bei der Vorrichtung nach der DE-OS 35 35 759 sind unabhängig voneinander thermostatisch gesteuert. Jedem Heizelement ist ein Sollwertgeber zugeordnet, über den die Heiztemperatur eines Heizelements unabhängig von den anderen Heizelementen auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden kann. Die jeweiligen Temperaturen der Heizelemente werden dann über Temperaturfühler enthaltene Regelkreise konstant gehalten. Damit sollen unterschiedliche, nicht kontrollierbare Betriebstemperaturen auf den als Heizflächen dienenden Teilkeilflächen vermieden werden. Trotzdem kann mit dieser Vorrichtung noch keine gleichbleibende Schweißqualität garantiert werden. Es kommt immer wieder zu Undichtigkeiten.
In dem DE-GM 88 16 287.7 ist eine ähnliche Vorrichtung offenbart. Sie hat einen im wesentlichen gleichen Aufbau wie die Vorrichtung nach der DE-OS 35 35 759, weist aber zusätzlich eine Vorheizeinrichtung auf, die eingangsseitig angeordnet ist. Diese Vorheizeinrichtung erwärmt beide Folienränder mit gleicher Intensität und dient dazu, die Eigensteifigkeit der Folienränder herabzusetzen, um ein besseres Vorbeiführen der Folienränder an dem Heizkörper zu gewährleisten. Auch mit dieser Vorrichtung ist eine gleichmäßige Schweißnahtqualität nicht gewährleistet.
Schließlich ist aus dem DE-GM 25 20 217 eine Vorrichtung zum Überlappungsverschweißen von Kunststoffolien bekannt, bei dem die Erwärmung der übereinanderliegenden Folienränder mit Hilfe eines zwischen beiden eingeführten Infrarotstrahlers und zwei nachfolgend angeordneten Heißluftdüsen erfolgt. Vor dem Infrarotstrahler ist ein Strahlungsmeßgerät angeordnet, um die Temperaturen der einander zugewandten Oberflächen der Folienränder zu messen. Auf Grund der Meßdaten wird dann die Heizleistung des Infrarotstrahlers und/oder der Heißluftdüsen derart gesteuert, daß sich beim Zusammenführen etwa gleiche Schweißbedingungen einstellen. Dieses Ziel wird jedoch nur unvollkommen erreicht, da keine Differenzierung hinsichtlich der Wärmezufuhr an die eine oder die andere Oberfläche stattfindet.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß die Folienränder von Kunststoffolien mit hoher Zuverlässigkeit und Qualität verschweißt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die einen keilförmigen Heizkörper aufweist, der an dessen Keilspitze zusammenlaufende, voneinander abgewandte Heizflächen sowie benachbart zur Keilspitze angeordnete Andrück- und Vortriebsrollen aufweist, wobei jeweils der einen Heizfläche wenigstens ein Heizkörperabschnitt und unabhängig davon der von dieser abgewandten, anderen Heizfläche ebenfalls ein Heizkörperabschnitt zugeordnet sind und jeder Heizkörperabschnitt wenigstens ein eigenes Heizelement aufweist, zu dem jeweils ein eigener Temperaturfühler für die Erfassung der zugehörigen Folienrandtemperatur und eine eigene Temperaturregeleinrichtung gehört.
Dieser Ausbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schwierigkeiten bei den bekannten Vorrichtungen darauf beruhen, daß die Folienränder in die Vorrichtung mit stark unterschiedlichen Temperaturen einlaufen, insbesondere wenn starke Sonneneinstrahlung gegeben ist. Da die Kunststoffolien meist schwarz sind, absorbieren sie die Sonneneinstrahlung sehr stark. Hierdurch entstehen Temperaturdifferenzen von 60 bis 80°C zwischen dem obenliegenden und damit der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Folienrand und dem von diesem Folienrand abgedeckten, untenliegenden Folienrand. Dies hat wiederum zur Folge, daß entweder der obenliegende Folienrand beim Gleiten über den Heizkörper zu stark erhitzt oder der untenliegende Folienrand zu wenig plastifiziert wird oder sogar beides zusammentrifft.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung kann die Oberflächentemperatur der Heizflächen an die jeweilige Folienrandtemperatur beim Einlauf in die Vorrichtung angepaßt werden, so daß entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Folienrändern die Heizfläche, auf der der heiße Folienrand aufläuft, geringer beheizt wird als die Heizfläche, über die der untenliegende Folienrand geführt wird. Auf diese Weise findet ein Temperaturausgleich statt mit der Folge, daß beide Folienränder spätestens im Bereich der Keilspitze auf im wesentlichen die gleiche Temperatur erhitzt sind. Durch entsprechende, am Material orientierte Sollwertvorgaben können mit dieser Ausbildung der Vorrichtung beide Folienränder auf die optimale Schweißtemperatur erhitzt und anschließend zusammengedrückt werden. Damit können erstmals Witterungseinflüsse auf die Folie kompensiert werden mit der Folge, daß das Schweißergebnis, d. h. die Qualität der Schweißnähte, optimal ist. Dabei hat sich gezeigt, daß die Vorrichtung mit wesentlich höherer Geschwindigkeit betrieben werden kann als alle auf dem Markt befindlichen Vorrichtungen, ohne daß die Qualität der Schweißnähte leidet.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Heizfläche zwei in Richtung auf die Keilspitze nebeneinanderliegende Heizkörperabschnitte zugeordnet sind, wobei in Anwendung der grundsätzlichen Lehre dieser Erfindung jeder Heizkörperabschnitt wenigstens ein eigenes Heizelement, einen eigenen Temperaturfühler und eine eigene Temperaturregeleinrichtung aufweist. Hierdurch kann die Linearität der Aufheizung der Folienränder noch weiter verbessert und damit eine höhere Zuverlässigkeit erreicht werden, da die Temperaturen der Folienränder an der Keilspitze im wesentlichen gleich sind.
Eine weitere Verbesserung der Linearität der Aufheizung kann dadurch erreicht werden, daß wenigstens einer Heizfläche ein Temperatursensor vorgelagert ist, der mit dem bzw. den gleichseitigen Heizelementen derart geschaltet ist, daß bei Erfassen einer einen Grenzwert übersteigenden Temperatur dieses Heizelement bzw. diese Heizelemente für eine bestimmte Zeit abgeschaltet wird bzw. werden. Mit Hilfe dieses zusätzlichen Temperatursensors kann ein Wärmestau vermieden werden, wenn der obenliegende Folienrand mit einer durch Sonneneinwirkung stark erhöhten Temperatur in die Vorrichtung einfährt. Dies wird von dem Temperatursensor erfaßt mit der Folge, daß das für diesen Folienrand zuständige Heizelement bzw. die Heizelemente für eine gewisse Zeit abgeschaltet wird bzw. werden. Dies verbessert die Temperaturlinearität, d. h. die Temperaturamplituden, die beim Wechsel der Einlauftemperaturen des jeweiligen obenliegenden Folienrandes auftreten, werden vermindert.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß beiden Heizfläche je ein Temperatursensor vorgelagert ist, wobei die Temperatursensoren derart mit dem einen Heizelement bzw. Heizelementen geschaltet sind, daß dieses Heizelement bzw. diese Heizelemente bei Erfassen einer bestimmten Temperaturdifferenz für eine bestimmte Zeit ausgeschaltet wird bzw. werden. In beiden Fällen sollte dabei die Ausschaltzeit im wesentlichen der Zeit entsprechen, die die Folienränder zwischen dem bzw. den Temperatursensor(en) und dem - ersten - Heizkörperabschnitt(en) zurücklegen. Der bzw. die Temperatursensor(en) sollten berührungslos arbeitend ausgebildet sein, beispielsweise als Infrarotsensoren.
Die erfindungsgemäßen Heizkörperabschnitte können bis zur Keilspitze durchgehend ausgebildet sein, und zwar auch dann, wenn in Durchlaufrichtung des Folienrandes mehrere, nebeneinanderliegende Heizkörperabschnitte vorgesehen sind. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß die Heizkörperabschnitte nur über einen Teil des Heizkörpers gehen und vor einem keilspitznahen Bereich enden. In diesem Fall bietet sich an, daß der Heizkörper im keilspitznahen Bereich zusätzlich wenigstens ein Heizelement für beide Heizflächen aufweist, wobei die Heizelemente in den Heizkörperabschnitten zunächst dafür sorgen, daß die Folienränder beim Erreichen des keilspitznahen Bereiches sich auf gleicher Temperatur befinden.
Um eine wärmemäßige Beeinflussung der Heizkörperabschnitte untereinander sowie des keilspitznahen Bereichs auszuschließen, sollten die Heizkörperabschnitte durch eine Wärmeisolierung untereinander und/oder vom keilspitznahen Bereich getrennt sein. Es ist darüber hinaus empfehlenswert, daß im keilspitznahen Bereich wenigstens ein zusätzlicher Temperaturfühler mit einer eigenen Temperaturregeleinrichtung für das bzw. die dortige(n) Heizelement(e) vorgesehen ist, damit die Aufheizung im keilspitznahen Bereich zuverlässig auf die vorgesehene Solltemperatur erfolgt.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere für Kunststoffolien mit einer Dicke von 2 mm und mehr. Sofern die Vorrichtung auch für die Verschweißung von Folien mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm verwendet werden soll, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der der Heizkörperabschnitt einer Heizfläche, und zwar im Regelfall die für den obenliegenden Folienrand bestimmte Heizfläche, abschaltbar und die Temperaturfühler gegenüberliegender Heizkörperabschnitte mit der der Temperaturregeleinrichtung der anderen Heizfläche zugeordneten Heizkörperabschnittes in der Weise verbindbar ist, daß der über diesen Heizkörperabschnitt geführte Folienrand auf die Temperatur des gegenüberliegenden Folienrandes aufgeheizt wird, bevor sie den keilspitznahen Bereich mit dem bzw. den dortigen Heizelement(en) erreichen. Bei solch dünnen Folien reichen nämlich diese Heizelemente aus, um die Folienränder auf Schweißtemperatur zu plastifizieren. Der Heizkörperabschnitt für den untenliegenden Folienrand dient dann lediglich zur Anpassung von dessen Temperatur an die Temperatur des obenliegenden, einlaufenden Folienrandes, die möglicherweise durch Sonneneinstrahlung wesentlich stärker erwärmt ist als der untenliegende Folienrand. Dabei werden die Temperaturen der Folienränder durch die Temperaturfühler abgetastet, wobei die Temperaturdifferenz als Regelgröße in die Temperaturregeleinrichtung des Heizkörperabschnittes für den untenliegenden Folienrand eingeht.
Sofern mit der Vorrichtung nur dünne Folien zusammengeschweißt werden sollen, kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst werden, bei der eine dem stumpfen Ende des Heizkörpers benachbarte Vorheizeinrichtung vorgesehen ist, die einer der Heizflächen vorgelagert oder im Heizkörper angeordnet ist, wobei die Vorheizeinrichtung Temperaturfühler zur Erfassung der Temperaturen der in die Vorrichtung einlaufenden Folienränder zugeordnet und die Temperaturfühler und das Heizelement über eine Temperaturregeleinrichtung dergestalt gekoppelt sind, daß der über die Vorheizeinrichtung geführte Folienrand nach Verlassen der Vorheizeinrichtung in etwa die Einlauftemperatur des gegenüberliegenden Folienrandes hat.
Diese Vorheizeinrichtung kann auch als Zusatzeinrichtung zu schon vorhandenen Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art installiert werden, und zwar auch dann für die Verarbeitung dickerer Folien. Die Vorheizeinrichtung sorgt für eine Anpassung der Temperaturen der beiden Folienränder durch entsprechende Aufheizung des jeweils kälteren Folienrandes auf die Temperatur des wärmeren Folienrandes. Die weitere Aufheizung auf die Plastifizierungs- bzw. Schweißtemperatur übernehmen dann die Heizelemente in dem Heizkörper, wobei es hierfür nicht mehr getrennt gesteuerter Heizkörperabschnitte bedarf.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Verschweißen von Folienrändern;
Fig. 2 die Seitenansicht des Heizkörpers in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 die Seitenansicht eines anders gestalteten Heizkörpers.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung (1) weist ein Fahrgestell (2) mit zwei Fahrachsen (3, 4) auf, die jeweils zwei Räder (5, 6) tragen. Die Vorrichtung (1) ist in der Zeichnungsebene in Richtung des Pfeils A verfahrbar.
Auf dem Fahrgestell (2) ist ein Vorrichtungsbügel (7) befestigt, der einen senkrecht hochstehenden Abschnitt (8) und einen waagerecht nach hinten verlaufenden Abschnitt (9) hat. In dem senkrechten Abschnitt (8) befindet sich eine Teleskopzylindereinrichtung (12), dessen Kolbenstangen (11) nach hinten herausragen. An deren freien Ende ist ein keilförmiger Heizkörper (12) befestigt. Er weist eine obere Heizfläche (13) und eine untere Heizfläche (14) auf, wobei die Heizflächen (13, 14) - wie bei solchen Vorrichtungen zwecks Herstellung zweier parallel im Abstand zueinander verlaufender Schweißnähte üblich - auch aufgeteilt sein können (vgl. DE-OS 35 35 759). Beide Heizflächen (13, 14) laufen nach hinten hin spitz zu und vereinigen sich an der Keilspitze (15). Der Heizkörper (12) hat eine Erstreckung senkrecht zur Zeichnungsebene, die mehrere Zentimeter beträgt.
Benachbart zur Keilspitze (15) ist ein Paar Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) angeordnet. Die beiden Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) haben horizontale Drehachsen (18, 19), wobei diese Drehachsen (18, 19) in einer senkrechten Ebene liegen. Wenigstens eine der Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) ist mit einer entsprechenden Druckbeaufschlagung in Richtung auf die andere Andrück- und Vortriebsrolle (16, 17) vorgespannt und wenigstens eine der Andrück- und Vortriebsrollen (16, 18) ist angetrieben. Statt eines Paares von Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) können hintereinander auch zwei Paare vorgesehen sein, wobei das erste, der Keilspitze (15) direkt benachbarte Paar als reines Andrückrollenpaar und das dahinterliegende Paar als reines Vortriebsrollenpaar dient.
Ferner sind an dem senkrechten Abschnitt (8) des Vorrichtungsbügels (7) Federbügel (20, 21) angebracht, die sich in Richtung des Heizkörpers (12) erstrecken und Andrückwalzen (22, 23) tragen. Die Federbügel (20, 21) pressen diese Andrückwalzen (22, 23) in Richtung auf die Heizflächen (13, 14) .
Durch den senkrechten Abschnitt (8) des Vorrichtungsbügels (7) verlaufen horizontale Einführschlitze (24, 25). Der obere Einführschlitz (24) ist zum Betrachter der Fig. 1 hin offen. Der untere Einführschlitz (25) ist zum Betrachter der Fig. 1 hin geschlossen - deshalb ist dieser Bereich auch geschnitten dargestellt - und in Richtung vom Betrachter weg hin offen. Im Bereich der linksseitigen Enden der Einführschlitze (24, 25) sind berührungsfrei arbeitende Temperatursensoren (40, 41) angeordnet.
Beide Einführschlitze (24, 25) dienen der Einfädelung von sich überlappenden Folienrändern (26, 27), wobei der obere Folienrand (26) zu einer Folie gehört, die sich zum Betrachter hin erstreckt, und der untere Folienrand (27) zu einer Folie gehört, die sich vom Betrachter weg erstreckt. Die Vorrichtung (1) verfährt dabei in Längsrichtung der Folienränder (26, 27) entsprechend dem Pfeil A. Dabei laufen die Folienränder (26, 27) unter entsprechender Anhebung vom Boden in die Einführschlitze (24, 25) ein, durchlaufen sie und werden dann über die Heizflächen (13, 14) des Heizkörpers (12) unter Anlage an diesen geführt, wobei sie durch die Andrückwalzen (22, 23) angedrückt werden. An den Heizflächen (13, 14) werden die Folienränder (26, 27) so weit erhitzt, daß sie spätestens bei Erreichen der Keilspitze (15) innenseitig so plastifiziert sind, daß sie beim Durchlaufen durch den Spalt zwischen den Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) miteinander verschweißen. Der Vortrieb der Vorrichtung (1) wird durch die Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) erzeugt. Nach Verlassen der Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) bilden die Folienränder (26, 27) eine verschweißte Einheit, die vollkommen dicht ist.
Der nähere Aufbau des Heizkörpers (12) ergibt sich aus der Seitenansicht in Fig. 2. Der Heizkörper (12) ist mit insgesamt vier Heizstäben (28, 29, 30, 31) versehen, die sich senkrecht zur Zeichnungsebene quer durch den Heizkörper (12) erstrecken. Die dem stumpfen Ende des Heizkörpers (12) benachbarten beiden Heizstäbe (28, 29) sitzen übereinander innerhalb jeweils eines Heizkörperabschnittes (32, 33), die durch eine quer durch den Heizkörper (12) gehende Isolierwandung (34) getrennt sind, die als Wärmeisolierung dient. Am vorderen Ende dieser horizontalen Isolierwandung (34) befindet sich eine vertikale Isolierwandung (35), die die Heizkörperabschnitte (32, 33) wärmeisolierend trennt von einem keilspitznahen Bereich (36) des Heizkörpers (12). In diesem keilspitznahen Bereich (36) sind die beiden Heizkörperabschnitte (30, 31) symmetrisch zu den Heizflächen (13, 14) und in Durchlaufrichtung hintereinander angeordnet.
Neben den beiden Heizstäben (28, 29) und unmittelbar benachbart den Heizflächen (13, 14) sind Temperaturfühler (37, 38) angeordnet. Ein weiterer Temperaturfühler (39) ist der Keilspitze (15) unmittelbar benachbart vorgesehen.
Der Temperaturfühler (37) in dem Heizkörperabschnitt (32) steht über eine Regeleinrichtung mit dem Heizstab (28) in Verbindung. Entsprechend ist der untere Temperaturfühler (38) im unteren Heizkörperabschnitt (33) mit dem Heizstab (29) über eine Regeleinrichtung gekoppelt. Die Heizstäbe (30, 31) im keilspitznahen Bereich (36) werden über den Temperaturfühler (39) geregelt.
In den Einführschlitzen (24, 25) sitzen - wie aus Fig. 1 zu ersehen - zusätzlich Temperatursensoren (40, 41), die die Temperatur der durch diese Einführschlitze (24, 25) einlaufenden Folienränder (26, 27) berührungslos erfassen. Sie sind mit den Temperaturregeleinrichtungen der jeweils nachfolgenden Heizkörperabschnitte (32) bzw. (33) gekoppelt.
Die Regelung der Heizstäbe (28, 29, 30, 31) geschieht wie folgt.
Beim Einlaufen der Folienränder (26, 27) wird mit Hilfe der Temperatursensoren (40, 41) die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Folienrändern (26, 27) erfaßt. Sofern die Temperaturdifferenz einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreitet - beispielsweise bei nicht zu starker oder gar keiner Sonneneinstrahlung -, erfolgt kein Eingriff in die Temperaturregeleinrichtungen für die Heizstäbe (28, 29). Die Folienränder (26, 27) laufen dann auf die jeweiligen Heizflächen (13, 14) des Heizkörpers (12) auf und werden dort zunächst durch die Heizstäbe (28, 29) in den Heizkörperabschnitten (32, 33) aufgeheizt. Da die Temperatur des oberen Folienrandes (26) im Regelfall höher ist als die des unteren, von dem oberen abgedeckten Folienrandes (27) und da dies von den zugehörigen Temperaturfühlern (37, 39) erfaßt wird, wird die Heizleistung der Heizstäbe (28, 29) durch die Temperaturregeleinrichtung so gesteuert, daß über die untere Heizfläche (14) zwecks Ausgleichs des Temperaturunterschiedes zwischen den beiden Folienrändern (26, 27) mehr Wärme übertragen wird als über die obere Heizfläche (13). Idealerweise erfolgt die Regelung derart, daß die Folienränder (26, 27) nach Verlassen der Heizkörperabschnitte (32, 33), also im Bereich der vertikalen Isolierwandung (35), gleiche Temperatur aufweisen. Diese Temperatur kann vorgegeben werden.
Beim anschließenden Überfahren des keilspitznahen Bereichs (36) werden die Folienränder (26, 27) bis auf die für die Verschweißung optimale Plastifizierungstemperatur erhitzt, und zwar mittels der Heizstäbe (30, 31). Dies wird durch den Temperaturfühler (39) kontrolliert, d. h. die Heizstäbe (30, 31) werden hinsichtlich ihrer Leistung so gesteuert, daß der Temperaturfühler (39) nahe der Keilspitze (15) die optimale Temperatur mißt.
Sofern die Temperatursensoren (40, 41) eine Temperaturdifferenz erfassen, die über einem bestimmten Schwellenwert liegen, beispielsweise wenn der obere Folienrand (26) auf Grund intensiver Sonneneinstrahlung stark erhitzt ist, wird dies der zum oberen Heizstab (28) gehörenden Regeleinrichtung mitgeteilt. Hierdurch wird der obere Heizstab (28) für eine bestimmte Zeit ausgeschaltet, und zwar unabhängig davon, welche Temperatur der zugehörige Temperaturfühler (37) erfaßt. Die Zeit kann mit dem Zeitraum übereinstimmen, die der von den Temperatursensoren (40, 41) gerade erfaßte Bereich des Folienrandes (26) bis zum Auflaufen auf den Heizkörper (12) braucht. Erst danach tritt wieder die normale Temperaturregelung über den Temperaturfühler (37) ein, d. h. die von den Temperatursensoren (40, 41) ausgelöste Sperre wird aufgehoben. Auf diese Weise wird eine bessere Linearität bei der Aufheizung des oberen Folienrandes (26) erreicht, d. h. insbesondere eine anfangs zu starke Aufheizung dieses Folienrandes (26) vermieden.
Die vorbeschriebene Art der Aufheizung der Folienränder (26, 27) kommt insbesondere bei solchen Folien in Frage, deren Dicke bei 2 und mehr Millimetern liegt. Für die Aufheizung von Folien mit einer darunterliegenden Dicke ist eine hier nicht näher dargestellte Umschalteinrichtung vorgesehen. Durch diese Umschalteinrichtung wird der obere Heizstab (28) abgeschaltet. Die Temperaturfühler (37, 38) werden der Temperaturregeleinrichtung für den unteren Heizstab (29) im unteren Heizkörperabschnitt (33) zugeordnet und zur Temperaturregelung herangezogen. Beim Einlaufen der Folienränder (26, 27) erfassen dann die Temperaturfühler (37, 38) die Einlauftemperaturen der Folienränder (26, 27). Da die Temperatur des oberen Folienrandes (26) im Regelfall höher ist als die des unteren Folienrandes (27), wird der untere Heizstab (29) über die ermittelte Temperaturdifferenz so angesteuert, daß der untere Folienrand (27) aufgeheizt wird, allerdings nur auf eine Temperatur, die der Einlauftemperatur des oberen Folienrandes (26) entspricht. Bis zur vertikalen Isolierwandung (35) erfolgt also keine Aufheizung des oberen Folienrandes (26), sondern lediglich eine Erwärmung des unteren Folienrandes (27) bis auf die Einlauftemperatur des oberen Folienrandes (26). Erst anschließend werden die beiden Folienränder (26, 27) stark erhitzt bis zu der vorgesehenen Plastifizierungstemperatur. Diese Schaltung kann mit üblichen elektrischen bzw. elektronischen Mitteln hergestellt werden und ist deshalb für dünne Folien geeignet, weil die Leistung der beiden hinteren Heizstäbe (30, 31) für deren Erhitzung wegen ihrer geringeren Wärmekapazität ausreichend ist.
In Fig. 3 ist ein etwas abgewandelter Heizkörper (42) in vergrößerter Darstellung gezeigt. Im vorderen, stumpfen Bereich des Heizkörpers (42) ist der Aufbau ähnlich dem Heizkörper (12), d. h. es sind zwei übereinanderliegende Heizkörperabschnitte (43, 44) vorgesehen, die mit jeweils einem Heizstab (45, 46) und einem Temperaturfühler (47, 48) versehen sind. In Richtung zur Keilspitze (49) schließen sich - im Unterschied zum Heizkörper (12) - zwei weitere Heizkörperabschnitte (50, 51) an, die ebenfalls jeweils mit einem Heizstab (52, 53) und einem Temperaturfühler (54, 55) versehen sind. Alle Heizkörperabschnitte (43, 44, 50, 51) sind durch eine waagerechte Isolierwandung (56) und eine senkrechte Isolierwandung (57) voneinander getrennt.
Es verbleibt dann noch ein Bereich (58), der der Keilspitze (49) benachbart ist und einen Heizstab (60) sowie einen Temperaturfühler (61) enthält.
Mit diesem Heizkörper (42) kann die Anpassung der Temperaturen der Folienränder (26, 27) langsamer und feinfühliger geschehen. Beim Überfahren der Heizkörperabschnitte (43, 44) kann beispielsweise die Anpassung zunächst auf eine geringe Temperaturdifferenz zwischen beiden Folienrändern (26, 27) erfolgen. Die anschließende Anpassung in der Weise, daß die Temperaturen der vorliegenden Ränder (26, 27) im wesentlichen gleich sind, erfolgt dann beim Überfahren der sich anschließenden Heizkörperabschnitte (50, 51). Den letzten Teil der Aufheizung auf die Plastifizierungstemperatur übernimmt dann der Heizstab (60).
Im übrigen funktioniert die Regelung wie beim Heizkörper (12). Es kann auch die vorbeschriebene Umschalteinrichtung für die Aufheizung von sehr dünnen Folienrändern (26, 27) vorgesehen sein, so daß in diesen Fällen beim Überfahren der Heizkörperabschnitte (43, 44) zunächst nur eine Aufwärmung des unteren Folienrandes (25) auf die Einlauftemperatur des oberen Folienrandes (26) erfolgt.

Claims (12)

1. Vorrichtung (1) zum überlappenden Verschweißen von Folienrändern (26, 27) mit einem keilförmigen Heizkörper (12, 42), der an dessen Keilspitze (15, 49) zusammenlaufende, voneinander abgewandte Heizflächen (13, 14) sowie benachbart zur Keilspitze (15, 49) angeordnete Andrück- und Vortriebsrollen (16, 17) aufweist, wobei jeweils der einen Heizfläche (13) wenigstens ein Heizkörperabschnitt (32, 43, 50) und unabhängig davon der von dieser abgewandten anderen Heizfläche (14) ebenfalls ein Heizkörperabschnitt (33, 44, 51) zugeordnet sind und jeder Heizkörperabschnitt (32, 33, 43, 44, 50, 51) wenigstens ein eigenes Heizelement (28, 29, 45, 46, 52, 53) aufweist, zu dem jeweils ein eigener Temperaturfühler (37, 38, 47, 48, 54, 55) für die Erfassung der zugehörigen Folienrandtemperatur und eine eigene Temperaturregeleinrichtung gehört.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizfläche zwei in Richtung auf die Keilspitze (49) hintereinanderliegende Heizkörperabschnitte (43, 44, 50, 51) zugeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Heizfläche (13, 14) ein Temperatursensor (40, 41) vorgelagert ist, der mit dem bzw. den gleichseitigen Heizelementen (37, 45, 52) derart geschaltet ist, daß bei Erfassen einer einen Grenzwert übersteigenden Temperatur dieses Heizelement (37) bzw. diese Heizelemente (45, 52) für eine bestimmte Zeit abgeschaltet wird bzw. werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltzeit im wesentlichen der Zeit entspricht, die die Folienränder (26, 27) zwischen dem bzw. den Temperatursensor(en) (40, 41) und dem bzw. den - ersten - Heizkörperabschnitt(en) (37, 45) zurücklegen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Temperatursensor(en) (40, 41) berührungslos arbeitend ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörperabschnitte bis zur Keilspitze durchgehen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörperabschnitte (32, 33, 43, 44, 50, 51) nur über einen Teil des Heizkörpers (12, 42) gehen und vor einem keilspitznahen Bereich (36, 58) enden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (12, 42) im keilspitznahen Bereich (36, 58) zusätzlich wenigstens ein Heizelement (30, 31, 60) für beide Heizflächen (13, 14) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörperabschnitte (32, 33, 50, 51) durch eine Wärmeisolierung (35, 57) untereinander und gegebenenfalls gegenüber dem keilspitznahen Bereich getrennt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im keilspitznahen Bereich (36, 58) wenigstens ein zusätzlicher Temperaturfühler (39, 61) mit einer eigenen Temperaturregeleinrichtung für das bzw. die dortige(n) Heizelement(e) (30, 31, 60) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der der zu einer Heizfläche (13) gehörende Heizkörperabschnitt (32, 43, 50) abschaltbar und die Temperaturfühler (37, 38, 47, 48, 54, 55) der gegenüberliegenden Heizkörperabschnitte (32, 33, 43, 44, 50, 51) mit der Temperaturregeleinrichtung des der anderen Heizfläche (14) zugeordneten Heizkörperabschnittes (33, 44, 51) in der Weise verbindbar sind, daß der über diesen Heizkörperabschnitt (33, 44, 51) geführte Folienrand (27) auf die Temperatur des gegenüberliegenden Folienrandes (26) aufgeheizt wird, bevor sie den keilspitznahen Bereich (36) erreichen.
12. Vorrichtung zum überlappenden Verschweißen von Folienrändern mit einem keilförmigen Heizkörper, der an dessen Keilspitze zusammenlaufende, voneinander abgewandte Heizflächen sowie benachbart zur Keilspitze angeordnete Andrück- und Vortriebsrollen aufweist, wobei der Heizkörper wenigstens ein Heizelement aufweist, das mit einer Temperaturregelung zur Einhaltung einer Solltemperatur gekoppelt ist, und wobei ferner eine dem stumpfen Ende des Heizkörpers benachbarte Vorheizeinrichtung vorgesehen ist, die zur Erwärmung nur einer der Folienränder bestimmt ist, wobei der Vorheizeinrichtung Temperaturfühler zur Erfassung der Temperaturen der in die Vorrichtung einlaufenden Folienränder zugeordnet sind und die Temperaturfühler und das Heizelement über eine Temperaturregeleinrichtung dergestalt gekoppelt sind, daß der über die Vorheizeinrichtung geführte Folienrand nach Verlassen der Vorheizeinrichtung in etwa die Einlauftemperatur des gegenüberliegenden Folienrandes hat.
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