DE4037020C2 - - Google Patents

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DE4037020C2
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Peter 5207 Ruppichteroth De Dohle
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Heinrich Koch Plastmaschinen 5200 Siegburg De GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der von einem Schweißextruder plastifizierten Kunststoffmasse ausgehend von einem strangförmigen Kunststoffdraht, der zum Plastifizieren eine in einem Zylindergehäuse drehend antreibbar angeord­ nete Schnecke aufweist, wobei das Zylindergehäuse zumin­ dest über einen Teil seiner Länge durch eine Heizung be­ heizbar ist und welcher an das Schneckenende anschließend eine Schweißdüse aufweist, aus der das Schweißmaterial plastifiziert austritt und bei dem die Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse unmittelbar gemessen und diese als Regelgröße für die Veränderung der Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse verwandt wird.
Die DE 20 54 616 C3 zeigt eine solche Ausbildung für die Regelung der Massetemperatur im Formwerkzeug einer Kunststoffschneckenpresse. Über einen Ist-Wert-Vergleicher erfolgt eine Steuerung der Veränderung der Massetemperatur. Hierzu ist der Schnecke eine zusätzliche Einrichtung zugeordnet, bei der über Friktion in der plastifizierten Masse eine Veränderung der Temperatur erfolgt. Diese Friktionseinrichtung ist zusätzlich zu der Beheizung des Zylindergehäuses 1 vorhanden. Kunststoffschneckenpressen dieser Art arbeiten in der Regel kontinuierlich, das heißt Unterbrechungen, wie sie bei Schweißextrudern auftreten, sind bei solchen Kunststoffschneckenpressen nicht gegeben.
Für Schweißextruder ist es bekannt, die Wandtemperatur des Zylindergehäuses etwa im mittleren Schneckenabschnitt zu messen. Dem Regelkreis wird ein Sollwert für die Tempera­ tur des Zylindergehäuses vorgegeben, welche auf Erfahrungen beruht, die auf Messungen der Temperatur mit einem schnell reagierenden Thermometer der Temperatur des aus der Schweißdüse austretenden Schweißstranges begründet ist. Der Schweißextruder wird in Betrieb gesetzt, das heißt, dessen Schnecke drehend angetrieben, bis der Temperatur­ fühler anzeigt, daß der eingestellte Sollwert der Tempe­ ratur des Zylindergehäuses erreicht ist. Erst dann wird nach nochmaliger Kontrolle der Temperatur des austretenden Schweißstranges mit den Schweißarbeiten begonnen. Von Nachteil bei dieser Betriebsweise ist, daß jeweils nach vorübergehender Unterbrechung der Schweißarbeiten ein neuer Anlaufvorgang erfolgen muß, bevor die Schweißarbeiten wieder aufgenommen werden dürfen. Schweißextruder sind Handgeräte. Daher ist die bekannte Vorgehensweise aufwendig und nicht zuverlässig, da während der Durchführung der Schweißarbeiten keine Messungen der Temperatur des plastifizierten Materials vorgenommen werden kann. Eine Messung in der Schweißnaht ist nicht möglich, da hierbei die Schweißnaht durch den einzuführenden Fühler des separaten Thermometers beschädigt würde. Darüber hinaus wird, da nach jeder Stillstandsphase eine Anlaufphase folgen muß, auch mehr Schweißmaterial verbraucht, als für die eigentliche Schweißnaht erforderlich ist. Unsicherheiten resultieren auch aus den unterschiedlichen Meßorten hinsichtlich der Messung der Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse und der Ist-Temperatur der Wandung des Zylindergehäuses, so daß die räumliche Entfernung dieser Meßstellen zu Ungenauigkeiten in der Temperaturregelung führt.
Aus der DE 22 65 644 C2 ist eine Klebepistole bekannt, bei der Klebstoff in Form von Stangenmaterial zugeführt und durch Wärmeeinwirkung aufgeschmolzen wird. Eine Schecke zur Aufbereitung und Aufschmelzung ist nicht vorgesehen. Es wird die besondere Ausgestaltung einer Vorschubeinrichtung für den dosierten Vorschub der Klebemittelstange in die Heizkammer behandelt. Diese Vorschubeinrichtung dient gleichzeitig dazu, das in der Kammer aufgeschmolzene Material aus der Auslaßöffnung herauszudrücken.
Auch die US 32 81 576 beschreibt eine Klebepistole, die zum Verschließen von Kartons, in der Fabrikation von Schuhen oder bei der Reparatur von Möbeln Einsatz finden soll. Für Stillstandsphasen ist bei dieser Klebepistole vorgesehen, die Heizung stillzusetzen, um ein Austropfen des geschmolzenen Klebstoffs zu verhindern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heizungsregelung eines Schweißextruders vorzuschlagen, welcher einfacher und zuverlässiger als die zum Stand der Technik gehörenden Regelungen sind und die nach Unterbrechung gewährleisten, daß die Schweißarbeiten sofort wieder aufgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperatur sowohl während des Schweißbetriebes als auch während der Stillstandsphase gemessen und das Zylindergehäuse entsprechend geregelt beheizt wird.
Von Vorteil bei dieser Verfahrensweise ist, daß nicht die Temperatur des Zylindergehäuses, sondern die Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse als Sollwert vorgege­ ben wird. Durch die Beheizung sowohl während des Schweißbetriebes als auch der Stillstandsphase ist ein sofortiges Aufnehmen der Schweißarbeiten nach Stillstand möglich. Hierdurch wird auch der Materialverbrauch verringert, weil sowohl ein Leerfahren des Extruders als auch eine erneute Anlaufphase, bei der solange Material durchgesetzt wird, bis die erforderliche Massetemperatur erreicht ist, ohne daß dies zur Schweißung benutzt werden kann, entfällt. Je nach Konzeption des Schweißextruders ist der Ort, an dem eine Plastifizierung der Kunststoffmasse stattfindet, unterschiedlich. In der Regel befindet sich der Plastifizierungsabschnitt, zwischen dem Schneckenende und der Austrittsöffnung der Schweißdüse.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse gemessen und mit dem materialspezifisch vorgegebenen Sollwert der plastifizierten Kunststomasse verglichen und die Beheizung des Zylindergehäuses entsprechend verändert wird.
Hierdurch wird der Einfluß von Störgrößen, die sich aus der unterschiedlichen Lage der Meßstellen ergeben können, vollkommen ausgeschaltet. Gleichzeitig wird die Sollwert­ temperatur mit dem Ist-Wert verglichen, der unmittelbar in der plastifizierten Kunststoffmasse gemessen wird.
Um bei sicherheitsrelevanten Teilen eine Kontrolle zu haben, bietet sich in Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens an, den Verlauf der Ist-Temperatur der Kunst­ stoffmasse während des Schweißbetriebes anzuzeigen und/oder als Protokoll aufzuzeichnen.
Für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe bei einem Schweißextruder mit einer in einem Zylindergehäuse drehend antreibbar angeordneten Schnecke zum Plastifizieren eines in Form eines Kunststoffdrahtes zugeführten Schweißmaterials, wobei das Zylindergehäuse zumindest über einen Teil seiner Länge durch eine Heizung beheizbar ist, und mit einer an das Schneckenende anschließend angeordneten Schweißdüse, aus der das Schweißmaterial plastifiziert austritt, und mit Mitteln zur Messung und Regelung der Temperatur des plastifizierten Schweißmaterials erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Meßspitze des Temperaturfühlers bis in die plastifizierte Kunststoffmasse hineinragt, daß der Temperaturfühler mit einem Regler für die Heizung verbunden und dem Regler die Solltemperatur der plastifizierten Kunststoffmasse als Sollwertvorgabe eingebbar ist und daß die Regelung der Heizung sowohl während des Schweißbetriebs als auch während der Stillstandsphasen erfolgt.
Es wird hierdurch eine vollautomatische Temperaturregelung ermöglicht.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Meßspitze im Bereich zwischen dem düsenseitigen Schneckenende und der Austrittsöffnung der Schweißdüse angeordnet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Meßspitze als PT 100 oder Thermoelement ausgebildet ist.
Um eine laufende Kontrolle der Ist-Temperatur vornehmen zu können, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den Temperaturfühler mit einer Anzeige zu versehen und/oder diesen mit einer Aufzeichnungseinrichtung für den Temperaturverlauf während des Schweißbetriebes zu verbinden.
Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß ein Protokoll über die Schweißarbeiten hinsichtlich des Temperaturverlaufs angefertigt werden kann, welches während der Durchführung der Schweißarbeiten aufgezeichnet wird. Dies ist bei Geräten mit einer externen Messung nicht in dem Maße möglich.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Temperaturfühler in das Zylindergehäuse eingesetzt ist und die Meßspitze in den Innenraum des Zylindergehäuses hineinragt.
Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise und Vorrichtung können auch noch extern einwirkende Größen berücksichtigt werden. So ist es zum Beispiel möglich dem Einfluß, der sich bei­ spielsweise durch das der Schweißnahtvorbereitung dienende Heißluftgebläse auf den Bereich der plastifizierten Kunst­ stoffmasse ergibt, wegen der nahen Anordnung des Tem­ peraturfühlers zur Austrittsöffnung der Düse für die Re­ gelung der Heizung mit einzubeziehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Ausübung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung sind anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schweißex­ truder und
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 mit einem Heiß­ luftgebläse.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schweißextruder 1 ist ein schnellaufendes Gerät. Es besteht aus dem Zylin­ dergehäuse 2, in dessen Innenraum 11 die Schnecke 3 ro­ tierend bewegbar ist. Am hinteren Ende des Zylinderge­ häuses 2 ist eine Einzugsöffnung 4 für die Zuführung von Kunststoffrunddraht als Schweißmaterial vorhanden, das auf dem Weg bis zum düsenseitigen Schneckenende 5 plastifi­ ziert wird. An das Schneckenende 5 schließt sich axial nach vorne die Schweißdüse 6 an, die mit einer Austritts­ öffnung 7 für den Schweißstrang versehen ist. Das Zylin­ dergehäuse 2 ist von einem oder mehreren Heizbändern als Heizung 8 umgeben. Es handelt sich um eine elektrische Heizung. In dem Bereich, in dem die Kunststoffmasse plas­ tifiziert ist, ist von außen in das Zylindergehäuse ein Temperaturfühler 9 eingesetzt ist, dessen Meßspitze 10 bis in den Innenraum 11 des Zylindergehäuses 2 und damit in die plastifizierte Kunststoffmasse 17 hineinragt. Der Temperaturfühler 9 ist elektrisch leitend mit einem vom Regler 12 dargestellten Regelkreis für die Heizung 8 ver­ bunden. Ferner weist der Regler 12 eine Ist-Temperatur- Anzeige 13 auf, welche laufend die vom Temperaturfühler 9 in der plastifizierten Kunststoffmasse 17 gemessene Ist-Temperatur anzeigt. Die Regelung der Temperatur erfolgt über einen Regelkreis. Die Regelschaltung weist einen Regler 12 mit einem Sollwertvorgeber 19 auf, in dem die materialspezifisch zu erreichende Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse 17 eingegeben werden kann. Über einen Vergleicher werden Sollwertvorgabe und Ist-Temperatur verglichen und abhängig von dem Ergebnis wird die Heizung 8 veranlaßt, eine stärkere oder geringere Aufheizung des Zylindergehäuses 2 vorzunehmen. Der Regler 12 ist ferner durch die Leitung 18 mit einer Aufzeichnungseinrichtung 14 verbunden. Die externe Aufzeichnungseinrichtung 14 zeichnet den Verlauf der Ist-Temperatur, die vom Temperaturfühler 9 aufgenommen wird, während des Schweißbetriebes auf.
Als Antrieb 20 für die Schnecke 3 dient eine an dem Zylin­ dergehäuse 2 festgelegte Handbohrmaschine. Es handelt sich also um einen kleinen schnellaufenden Schweißextruder. Dieser wird vor allen Dingen zum Schweißen von Behältern oder dergleichen bzw. zur Verbindung von Platten einge­ setzt. Zur Vorbereitung der Schweißnaht erfolgt eine An­ wärmung der Ränder der Schweißnaht der zu verbindenden Platten durch einem Lufterhitzer 16, wie in Fig. 2 darge­ stellt.
Vorbereitend zur Durchführung einer Schweißarbeit wird zunächst am Sollwertvorgeber 19 die materialspezifische Solltemperatur für die plastifizierte Kunststoffmasse eingegeben. Durch Aufheizung und Betätigung des Antriebes 20 erfolgt eine Aufschmelzung des zugeführten Kunststoff­ materiales, wobei in der plastifizierten Kunststoffmasse 17 die Ist-Temperatur unmittelbar von der Meßspitze 10 aufgenommen wird und über den Temperaturfühler 9 und die Leitung 15 an den Regler 12 für die Heizung 8 weitergege­ ben wird. In dem Regler 12 wird durch den Vergleicher die Ist-Temperatur mit der Sollwertvorgabe verglichen und die Heizung 8 entsprechend geregelt. Diese Ist-Temperatur­ messung durch den Temperaturfühler 9 erfolgt auch dann, wenn der Antrieb 20 vorübergehend stillgesetzt wird. Hier­ durch ist gewährleistet, daß sämtliche Einflüsse berück­ sichtigt werden, beispielsweise auch, daß keine Frik­ tion mehr während der Stillstandsphase zwischen der Schnecke, dem zu plastifizierenden Kunststoffmaterial und dem Zylinder auftritt. Die Aufheizung erfolgt so, daß stets in dem Bereich, an dem der Temperaturfühler 9 die Ist-Temperatur mißt, der plastifizierte Zustand der Kunst­ stoffmasse erhalten bleibt, so daß sofort die Schweißar­ beit wieder aufgenommen werden kann.
Bezugszeichenliste
 1 Schweißextruder
 2 Zylindergehäuse
 3 Schnecke
 4 Einzugsöffnung
 5 Schneckenende
 6 Schweißdüse
 7 Austrittsöffnung
 8 Heizung/Heizband
 9 Temperaturfühler
10 Meßspitze
11 Innenraum des Zylindergehäuses
12 Regler
13 Ist-Temperaturanzeige
14 Aufzeichnungseinrichtung
15 Leitung zwischen Regler und Temperaturfühler
16 Lufterhitzer
17 plastifizierte Kunststoffmasse
18 Leitung zum Aufzeichnungsgerät
19 Sollwertvorgeber
20 Antrieb

Claims (10)

1. Verfahren zur Regelung der Temperatur der von einem Schweißextruder plastifizierten Kunststoffmasse aus­ gehend von einem strangförmigen Kunststoffdraht, der zum Plastifizieren eine in einem Zylindergehäuse dre­ hend antreibbar angeordnete Schnecke aufweist, wobei das Zylindergehäuse zumindest über einen Teil seiner Länge durch eine Heizung beheizbar ist und welcher an das Schneckenende anschließend eine Schweißdüse auf­ weist, aus der das Schweißmaterial plastifiziert austritt und bei dem die Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse unmittelbar gemessen und diese als Regelgröße für die Veränderung der Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse verwandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur sowohl während des Schweißbetriebes als auch während der Stillstandsphase gemessen und das Zylindergehäuse entsprechend geregelt beheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoff­ masse im Bereich zwischen dem Schneckenende und der Austrittsöffnung der Schweißdüse gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Temperatur der plastifizierten Kunststoffmasse gemessen und mit dem materialspezifisch vorgegebenen Sollwert der plastifizierten Kunststoffmasse verglichen und die Beheizung des Zylindergehäuses entsprechend verändert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Ist-Temperatur der Kunststoffmasse während des Schweißbetriebes angezeigt und/oder als Protokoll aufgezeichnet wird.
5. Schweißextruder zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer in einem Zylindergehäuse drehend antreibbar angeordneten Schnecke zum Plastifizieren eines in Form eines Kunststoffdrahtes zugeführten Schweißmaterials, wobei das Zylindergehäuse zumindest über einen Teil seiner Länge durch eine Heizung beheizbar ist, und mit einer an das Schneckenende anschließend angeordneten Schweißdüse, aus der das Schweißmaterial plastifiziert austritt, und mit Mitteln zur Messung und Regelung der Temperatur des plastifizierten Schweißmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) des Temperaturfühlers (9) bis in die plastifizierte Kunststoffmasse (17) hineinragt, daß der Temperaturfühler (9) mit einem Regler (12) für die Heizung (8) verbunden und dem Regler die Solltemperatur der plastifizierten Kunststoffmasse als Sollwertvorgabe eingebbar ist und daß die Regelung der Heizung (8) sowohl während des Schweißbetriebs als auch während der Stillstandsphasen erfolgt.
6. Schweißextruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) im Bereich zwischen dem düsen­ seitigen Schneckenende (5) und der Austrittsöffnung (7) der Schweißdüse (6) angeordnet ist.
7. Schweißextruder zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (9) mit einer Ist-Temperaturan­ zeige (13) verbunden ist.
8. Schweißextruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) als PT 100 oder Thermo-Element ausgebildet ist.
9. Schweißextruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (9) mit einer Aufzeichnungs­ einrichtung (14) für den Temperaturverlauf während des Schweißbetriebes verbunden ist.
13. Schweißextruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (9) in das Zylindergehäuse (2) eingesetzt ist und die Meßspitze (10) in den Innenraum (11) des Zylindergehäuses (2) hineinragt.
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