DE971064C

DE971064C - Einrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Nahtschweissverbindungen von Folien thermoplastischer Stoffe auf dielektrischem Wege

Info

Publication number: DE971064C
Application number: DEL1174A
Authority: DE
Inventors: Winfried Kersten; Dr Karl Kuepfmueller
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1949-10-28
Filing date: 1950-02-17
Publication date: 1958-12-04

Description

Einrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Nahtsdlweißverbindungen von Folien thermoplastischer Stoffe auf dielektrischem Wege Es ist bekannt, Folien thermoplastischen Materials durch progressive Nahtverschweißung miteinander zu verbinden. Man arbeitet dabei mit gegeneinanderlaufenden Rollen, von denen beide oder die schmalere von ihnen die Breite der zu erzielenden Schweißnaht hat. Die zusammenzuschweißenden Folien werden in plastischem Zustand unter Druck zwischen den Rollen, die meist gleichzeitig für den Vorschub sorgen, hindurchgeführt.
Die zur Erzielung des plastischen Zustandes notwendige Erwärmung des Materials wurde bei den älteren Einrichtungen mittels eines beispielsweise elektrisch geheizten Kolbens, der auf der Innenseite des sich fortlaufend bewegenden Folienmaterials entlang der Spur der Schweißnaht geführt wurde, erreicht, und zwar bevor dieses zwischen den Rollen durch Pressung zusammengeschweißt wurde.
Diese Methode ist jedoch für heutige Begriffe sehr umständlich und unwirtschaftlich. Zudem läßt sie sich nur für die Verschweißung relativ dicker Folien bei geringer Arbeitsgeschwindigkeit verwenden.
Wesentlich bessere Ergebnisse lassen sich dagegen neuerdings erzielen, wenn die Erwärmung des Materials auf dielektrischem Wege mittels hochfrequenter elektrischer Energie herbeigeführt wird. Die Preßrollen sind hierbei als Elektroden ausgebildet, so daß das Folienmaterial gleichzeitig erwärmt und zusammengepreßt wird. Diese Methode gestattet auch die Verschweißung sehr dünner Folien und liefert saubere Schweißnähte.
Nachteilig dabei ist jedoch die immer noch relativ geringe Arbeitsgeschwindigkeit, die ihren Grund darin findet, daß jeweils nur ein Materialstück sehr geringer Länge kurzzeitig von dem erwärmenden Hochfrequenzstrom durchsetzt wird. Je größer nun die Vorschubgeschwindigkeit ist, desto geringer wird die Zeit, die für die Erwärmung des Materials zur Verfügung steht. Die richtige Dosierung der zugeführten Hochfrequenzenergie in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit, der Dicke und der Art des Materials ist dabei sehr kritisch.
Es wurde auch bereits eine Einrichtung zur Erwärmung eines Gutes unter Druck durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzkondensatorfeld vorgeschlagen, bei der als Träger der einen Elektrode ein endloses umlaufendes Band verwendet ist, das zugleich zur Übertragung des Druckes dient. Der Tatsache, daß das Behandlungsgut während des Durchlaufens durch die Preß- und Erwärmungsvorrichtung seine elektrischen Eigenschaften ändert, wird dadurch Rechnung getragen, daß die Feldstärke während des Durchlaufs geändert wird.
Zu diesem Zweck ist mindestens eine der beiden Elektroden unterteilt, und die so entstehenden Teilelektroden sind an verschiedene Spannungen gelegt.
Gegenstand der Erfindung dagegen ist eine Einrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Nahtschweißverbindungen von Folien thermoplastischer Stoffe auf dielektrischem Wege mit kontinuierlichem oder intermittierendem Vorschub des Materials, bei der gemäß der Erfindung zur Nahtschweißung in periodischer Folge mindestens zwei ebene oder gewölbte Elektrodenflächen vorgesehen sind, von denen eine oder ein Teil zusammen mit der (den) gegenüberliegenden Fläche(n) der eigentlichen Schweißung unter Druck der Nachpressung und dem Materialtransport dient, während die andere oder ein Teil ohne Berührung des Materials in die Anfangslage zurückgeführt wird, so daß die Elektroden sich in der Funktion abwechseln, und daß jeweils nur für die Dauer der Schweißung der entsprechenden Elektrode Hochfrequenzenergie zugeführt wird. Die Länge der Schweißschritte muß hierbei den jeweils vorliegenden Verhältnissen angepaßt werden. Sie wird davon abhängig sein, ob die zu erzielende Schweißnaht kurven- oder eckenreich ist oder im wesentlichen geradlinig. Im allgemeinen wird diese Länge kurz gegenüber der gesamten Länge der herzustellenden Schweißnaht sein. Die einzelnen Schweißungen längs der Schweiß naht können in bestimmten Abständen erfolgen, oder aber sie grenzen unmittelbar aneinander oder überlappen sich sogar.
Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird der Vorschub des Materials durch die Elektroden bewirkt. Je nach der Art dieser Elektroden läßt sich dabei ein intermittierender oder ein kontinuierlicher Vorschub dadurch erzielen, daß die Elektrode im angedrückten Zustand mit dem Schweißgut eine Längsbewegung ausführt. Sie wird sodann nach dem Abheben wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt, oder aber es ist dafür gesorgt, daß sich beim Abheben der Elektrode bereits eine weitere der ersten Elektrode entsprechende Elektrode in der Ausgangsstellung befindet, so daß ein ständiges Auswechseln von zwei oder mehr Elektroden bzw.
Elektrodenteilen stattfindet. Hierbei ist dafür Sorge getragen, daß jeweils nur die Elektrode bzw. der Elektrodenteil, der in Arbeit befindlich ist (angepreßt wird), mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden ist.
Eine solche Anordnung ist in Fig. I dargestellt.
Die beiden Schweißelektroden 8 und 9 bewegen sich jeweils entlang der gestrichelten Linie, und zwar derart, daß die eine Elektrode in dem Augenblick auf die beiden zu verbindenden Folien I und 2 aufsetzt, indem die andere abhebt.
Als Gegenelektrode kann dabei eine Elektrode gleicher Bauart Verwendung finden, die gleichartige Bewegungen wie die Schweißelektrode ausführt. Es genügt aber auch, wenn sich nur die obere Elektrode abhebt, während die untere gleichzeitig hin- und herbewegt wird. Auch ist es möglich, als Gegenelektrode irgendeine andere, zumindest in der Längsrichtung bewegliche Elektrode, beispielsweise eine Rollenelektrode mit relativ großem Durchmesser zu verwenden, die dann zweckmäßigerweise an Masse gelegt wird. Dabei ist gegebenenfalls die Form der zusammenarbeitenden Elektroden aneinander anzupassen, d. h. die Schweißfläche der Schweißelektrode ein wenig zu wölben.
In jedem Fall empfiehlt es sich, die Elektroden auswechselbar und/oder verstellbar anzuordnen.
Man kann auch in einer Vorrichtung mehrere beliebig verwendbare Elektrodenanordnungen anbringen, beispielsweise solche, die in der Breite unterschiedlich sind, oder Spezialelektroden, die für schnelle Schweißungen gerader Nähte, und solche, die für die Schweißung kurven- und eckenreicher Nähte besonders geeignet sind.
Natürlich können die Elektroden auch z. B. durch Luft- (Anbringung von Kühlrippen u. dgl.) oder Flüssigkeitskühlung (Wasser, Öl u. dgl.) gekühlt werden und/oder eine Form aufweisen (Keil-, Pyramiden-, Kegelform), die die Kühlwirkung unterstützt.
In vielen Fällen ist es auch angebracht, die Hochfrequenzenergie nur während eines Teiles der Andrückzeitdauer oder in periodischen Impulsen zuzuführen, damit während der Andrückzeitdauer bereits unter Druck eine teilweise Abkühlung des Materials erfolgt. Zur Erzielung des gleichen Effektes kann man auch zusätzliche Preßvorrichtungen vorsehen, denen keine Hochfrequenzenergie zugeführt wird. Ferner können in eine periodische Folge von Andrückzeitabschnitten mit Hochfrequenzenergiezuführung solche ohne Hochfrequenzspeisung zwecks mechanischer Verfestigung gelegt werden.
Die Arbeitsbedingungen der Elektroden, beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit, die Folge der Andrückperioden, die Größe und die zeitliche Anderung des Druckes der Pressung, die Dicke des Schweißgutes, die Dosierung und zeitlichen Änderungen der zugeführten Hochfrequenzenergie, können zumindest teilweise untereinander in bestimmte zweckmäßige zwangläufige Abhängigkeitsverhältnisse gebracht werden. Als Parameter hiervon, d. h. als Steuerung- oder Regelgröße, wird im allgemeinen die Geschwindigkeit des Schweißvorganges dienen.
In folgendem wird nun ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens, das sich als besonders günstig erwiesen hat, an Hand der Fig. 2 und 4 näher beschrieben. Diese Vorrichtung benutzt einen Radkörper 19 (Fig. 2), an welchem als Elektroden dienende Plattenglieder (20) beweglich befestigt sind. Letztere bewegen sich bei Drehung des Rades 19 derartig, daß sie an der Schweißstelle vom Zeitpunkt des Aufsetzensan bis zum Zeitpunkt ihres Abhebens eine geradlinige Bewegung ausführen.
Das läßt sich z. B. mit Hilfe von Steuerstiften 2I erreichen, die durch einen sich nicht mitdrehenden Kurvenkörper 22 gesteuert werden. Dieser Kurvenkörper ist derart ausgebildet, daß die Platten mit ihrer ganzen Fläche gleichzeitig aufgesetzt und abgehoben werden. Das feste Anliegen der Plattenglieder an der Führung wird durch eine Zugfeder 23 bewirkt, die in einem Schnitt durch die Elektrodenvorrichtung (Fig. 3) erkennbar ist.
Der Ablauf der Elektrodenplatten auf der Schweiß naht geht am besten so vor sich, daß die Platten sich unmittelbar aneinanderschließend auf das zu verschweißende Material legen, damit auf diese Weise eine nicht unterbrochene Schweißnaht erzielt wird. Das läßt sich besonders gut dadurch erreichen, daß sich die einzelnen Plattenglieder, die zu diesem Zweck an ihren Stirnseiten entsprechend verzahnt sind, ineinanderschieben.
Entsprechend Fig. 4 können die Plattenglieder -auch auf einer Kette 24 montiert sein, die durch Führungsrollen oder -räder geführt und angetrieben wird. Fig. 4 zeigt, wie hierbei eine Führung der Elektrodenplatten mit Hilfe von Aussparungsnuten 25 erreicht werden kann. Die Stollen 26, in welche die Nuten 25 eingearbeitet sind, bewirken gleichzeitig den notwendigen Preßdruck.
Werden als Gegenelektroden solche Gliederrad-oder Gliederkettenelektroden gleicher Ausführung verwendet, so empfiehlt es sich, diese derart anzuordnen, daß die gegenüberliegenden Kettenglieder jeweils um eine halbe Länge gegeneinander versetzt sind.
Abschließend sei noch bemerkt, daß die Elektroden in jedem Fall zwecks Erzielung einer verzierten oder beschrifteten Schweißnaht Gravierungen aufweisen können. Variationen der Kapazitäten können durch automatische Regelung ausgeglichen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Nahtschweißverbindungen von Folien thermoplastischer Stoffe auf dielektrischem Wege mit kontinuierlichem oder intermittierendem Vorschub des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nahtschweißung in periodischer Folge mindestens zwei ebene oder gewölbte Elektrodenflächen vorgesehen sind, von denen eine oder ein Teil zusammen mit der (den) gegenüberliegenden Fläche(n) der eigentlichen Schweißung unter Druck, der Nachpressung und dem Materialtransport dient, während die andere oder ein Teil ohne Berührung des Materials in die Anfangslage zurückgeführt wird, so daß die Elektroden sich in der Funktion abwechseln, und daß jeweils nur für die Dauer der Schweißung der entsprechenden Elektrode Hochfrequenzenergie zugeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Einzelschweißungen einstellbar ist, derart, daß die Schweißungen entweder in bestimmten räumlichen Abständen, unmittelbar aneinander anschließend oder sich gegenseitig überlappend erfolgen.
3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenvorrichtung mindestens vier Elektroden (teile) aufweist, von denen jeweils mindestens zwei nicht benachbarte Elektroden gleichzeitig in Tätigkeit sind oder bei denen die Reihenfolge der Tätigkeit nach einem anderen Prinzip, beispielsweise nach einem Viertaktprinzip, bestimmt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelektrode schräg jeweils mittels eines hebelartig und mit Feder und Anschlag versehenen Armes gegen das zu verschweißende Material gepreßt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung die Form eines vorzugsweise vielseitigen Polygonprismas hat, deren Begrenzungsflächen abwechselnd zur Wirkung kommende Elektrodenflächen darstellen.
6. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radkörper verwendet wird, an welchem als Elektroden dienende Plattenglieder beweglich befestigt sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenglieder bei Drehung des Rades derartig geführt werden, daß sie an der Schweißstelle vom Zeitpunkt des Aufsetzens an bis zum Zeitpunkt ihres Abhebens eine geradlinige Bewegung ausführen.
8. Einrichtung nadel Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Elektrodenplatten durch einen sich nicht mitdrehenden Kurvenkörper beispielsweise mit Hilfe von Führungsstiften erfolgt, der ein gleichzeitiges Aufsetzen und Abheben der ganzen Fläche des Plattengliedes bewirkt, wobei das feste Anliegen der Plattenglieder an der Führung jeweils durch eine Feder bewirkt wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenglieder an einer Kette oder einem Band montiert sind, die durch mindestens zwei Führungsrollen oder -räder geführt bzw. angetrieben werden, und die Führung der Elektrodenplatten mit Hilfe von Aussparungsnuten, die in seitlichen Stollen eingearbeitet sind, bewerkstelligt wird, wobei die Stollen gleichzeitig den zur Schweißpressung benötigten Druck bewirken.
IO. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektroden unmittelbar aneinander anschließend auf das zu verschweißende Material auflegen.
II. Einrichtung nach Anspruch IO, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Plattenglieder an ihren Stirnseiten verzahnt sind und sich beim Auflegen auf das Material ineinanderschieben.
I2. Einrichtung nach Anspruch I bis II, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von plattenförmigen Elektroden bei der Arbeits-und der Gegenelektrodenanordnung die gegenüberliegenden Plattenglieder jeweils um etwa eine halbe Länge gegeneinander versetzt sind.
13. Einrichtung nach Anspruch I bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an ihrer Schweißfläche graviert sind.
14. Einrichtung nach Anspruch I bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitätsänderungen der Schweißelektroden mit Hilfe eines Regelgliedes ausgeglichen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 823 632, 836 688; USA.-Patentschriften Nr. 2401 991, 2233 I75; britische Patentschrift Nr. 573 5I8.