EP3005551A1 - Hochfrequenz-oszillator, hochfrequenz-schweissanlage und verfahren zur frequenzregelung mit einem derartigen hochfrequenz-oszillator - Google Patents

Hochfrequenz-oszillator, hochfrequenz-schweissanlage und verfahren zur frequenzregelung mit einem derartigen hochfrequenz-oszillator

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EP3005551A1
EP3005551A1 EP14728816.1A EP14728816A EP3005551A1 EP 3005551 A1 EP3005551 A1 EP 3005551A1 EP 14728816 A EP14728816 A EP 14728816A EP 3005551 A1 EP3005551 A1 EP 3005551A1
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EP
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frequency
inductance
frequency oscillator
circuit
oscillator
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Withdrawn
Application number
EP14728816.1A
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Inventor
Fernando MARTINEZ VELA
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Kiefel GmbH
Original Assignee
Kiefel GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01P1/217—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material the ferromagnetic material acting as a tuning element in resonators

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency oscillator with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a high-frequency Sch obtain- anläge for high-frequency welding of plastic films with at least one such high-frequency oscillator and a method for frequency control with a such high-frequency oscillator.
  • high-frequency welding systems are usually used.
  • the plastics are carried out between electrodes and heated by a high-frequency alternating electromagnetic field. At their contact points, the plastic films are welded together.
  • the highest possible operating frequency is set by means of high-frequency oscillators, which is for example in the range between 25 and 30 megahertz.
  • the high-frequency oscillators used for this purpose are constructed as so-called "solid-state" generators, ie have no transmitter tubes for the frequency conversion, but instead have corresponding semiconductor components for converting the DC power into a high-frequency AC power supply wear-resistant and are relatively insensitive to mechanical stress.
  • the inductance of the corresponding electronic component of the electrical oscillating circuit which is usually formed at least by a coil, mechanically influenced for this scheme.
  • a ferromagnetic core is moved more or less far into the coil or influences the generated magnetic field by a highly conductive core.
  • the inductance can be regulated and the resonant circuit can be set to a setpoint frequency even when the load changes.
  • the invention is based on the object to eliminate the disadvantages of the prior art and in particular to provide a way with which a wear-free frequency control is possible and which has a high control quality even with fast load changes.
  • a high-frequency oscillator with an electrical oscillating circuit which has at least one electronic component with an inductance and at least one capacitor
  • at least one magnetic coil is assigned to the electronic component, with which the inductance of the electronic component can be influenced electronically.
  • the influencing of the inductance is thus not effected by mechanical movement of a ferromagnetic core or by a displacement of the magnetic field, but by electronic influence.
  • a magnetic field is generated with at least one magnetic coil, so that the inductance of the electronic component is influenced.
  • a very high speed of the frequency tracking is possible even with fast load changes, the influence on the inductance carried out without mechanical adjustment and thus is not subject to mechanical wear.
  • there is a magnetic resonance circuit tuning This results in a very accurate frequency control without noticeable overshoot tendency. Overall, this results in a high control quality.
  • the magnetic coil is incorporated in a control circuit for frequency control of the high-frequency oscillator.
  • the magnetic coil is operated with DC voltage.
  • the inductance can be adjusted continuously.
  • the maximum inductance of the electronic component is utilized when the magnetic coil is de-energized.
  • the magnetic coil is charged with maximum current, thus minimizing the inductance.
  • the frequency of the electrical oscillating circuit of the high-frequency oscillator can be sensitively controlled.
  • the magnetic coil is wound from a ring of ferromagnetic material. The maximum current that can be passed through the solenoid then depends on when the ring of ferromagnetic material reaches saturation.
  • the electronic component has at least one copper tube, which is guided through the magnetic coil.
  • several copper tubes are provided, which are guided by one or more magnetic coils.
  • higher powers are adjustable.
  • the design of the electronic component with one or more copper tubes results in a high-frequency coil with corresponding quality. This also enables high performance to be implemented.
  • the high-frequency oscillator is designed as a high-frequency generator.
  • it is particularly suitable for providing a stable, high-frequency AC voltage, as required for example in high frequency welding systems.
  • a high-frequency welding system for the high-frequency welding of plastics with at least one high-frequency oscillator according to any one of claims 1 to 6 according to the invention in that the high-frequency oscillator in a high-frequency Circle and / or a load circuit of the high-frequency welding system is integrated. From the high-frequency circuit while a high-frequency AC voltage is transferred to the load circuit and forwarded there to the electrode and counter electrode. With the high-frequency oscillator according to the invention then on the one hand, the output frequency of the high-frequency circuit can be controlled very accurately, but also the resonant frequency or impedance in the load circuit.
  • a good frequency stabilization succeeds in the high-frequency circuit, wherein the high-frequency oscillator operates as a high-frequency generator.
  • the high-frequency oscillator operates as a high-frequency generator.
  • a good resonance tracking and / or power excitation as well as a precise impedance adjustment can take place.
  • the high-frequency welding system has a higher-level control for frequency tuning in the high-frequency circuit and for resonant frequency tuning in the load circuit.
  • This achieves a high control quality.
  • an optimal working frequency of the load circuit can be set, which may possibly even be done via an automatic search, is operated by appropriate stepwise change in the inductance of the arranged in the high-frequency circuit high-frequency oscillator with different output frequencies until an optimum is reached.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a method for frequency regulation with a high-frequency oscillator according to one of Claims 1 to 6, in particular in a high-frequency welding system according to one of Claims 7 or 8, according to the invention in that a frequency of the High-frequency oscillator through electronic adjustment of an inductance is regulated wear-free. Since no moving parts are required to influence the inductance, no mechanical wear occurs. Furthermore, no overshoot due to the inertia of mechanical components is to be feared. Thus, a very short response time of less than 5 milliseconds is achievable, so a very fast frequency control.
  • the inductance is adjusted by applying a DC voltage to magnetic coils. This allows a very fast, sensitive influencing of the inductance and thus of the output frequency of the high-frequency oscillator.
  • an impedance of the electrical resonant circuit is set by adapting the inductance. This results in extended application possibilities for the high-frequency oscillator, for example in the load circuit.
  • the inductance is changed in an automatic search stepwise or continuously until an optimal frequency is obtained in the load circuit.
  • the high-frequency welding system can be operated after passing through the automatic search with the optimum operating frequency in the load circuit. This means that very good welding results can be achieved reliably and reproducibly
  • the electronic adjustment of the inductance is used to tune the load circuit of amplifiers.
  • an amplifier supplies an output impedance of 50 ohms, it will face a real resistance in the load circuit of 50 ohms.
  • the tuning of the amplifier with the load circuit is carried out according to the prior art with adjustable vacuum capacitors, which are adjusted for example via stepper motors. Instead of the capacitive tuning, the tuning according to the invention can also be carried out inductively.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the high-frequency oscillator and Fig. 2 is a schematic diagram of a high-frequency welding system.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a high-frequency oscillator 1, which comprises an electrical oscillating circuit 2.
  • the electrical resonant circuit 2 is provided as an electronic component 3, which provides an inductance L, a coil.
  • the resonant circuit comprises a capacitor 4 with a capacitance C. It is therefore of the basic structure to a conventional LC resonant circuit.
  • the electronic component 3 is formed as a coil with at least one copper tube. But it can also be provided a plurality of coils and a plurality of capacitors.
  • the electronic component 3 is guided by a ring 5 made of a ferromagnetic material around which a magnetic coil 6 is wound.
  • the magnetic coil 6 is integrated in a control circuit 8, which has a controllable DC power source 7.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a high-frequency welding system 9 for high-frequency welding of plastic films, with a first high-frequency oscillator according to the invention in a high-frequency generator 20 generating a high-frequency output oscillation in a high-frequency circuit 21 is provided and is transmitted via a coax connection 10 to a load circuit 1 1.
  • the load circuit 1 1 is a magnetic resonance circuit 12, via which an electrode 13 and a counter electrode 14 are supplied with a corresponding high-frequency voltage. Between electrode 13 and counter electrode 14, the material to be welded is performed. In this case, it is necessary to match the pending load, which is influenced, for example, by the thickness of the material to be welded.
  • a second magnetically tunable resonant circuit according to the invention is provided in FIG. 12, which comprises an electronic influencing of its inductance, such as the high-frequency oscillator.
  • a higher-level controller 15 For frequency tuning in the high-frequency circuit 21 by means of the first inventive high-frequency oscillator and for setting a resonant frequency in the load circuit 11 by means of the second magnetic resonance circuit, a higher-level controller 15 is provided. Control signals of the higher-level controller are transmitted via corresponding driver elements 16, 17 and amplifiers 18, 19 to the control circuit 8 for frequency control of the first high-frequency oscillator in the high-frequency circuit 21 or to a corresponding control circuit 22 of the second magnetic resonance circuit arranged in the load circuit 11. As a result, a complete control of the high-frequency welding system is possible, with an optimal operating point adjustment takes place.
  • the high-frequency oscillator according to the invention can be used for impedance regulation or regulation of the resonant frequency in the load circuit of a high-frequency welding system.
  • a very high control quality and high control speed can be achieved.
  • a possibly higher power consumption can lead to increased temperature development, which can be absorbed by additional cooling, for example with air or water.
  • this results in a very high frequency stabilization and a good tuning of the load circuit, whereby an automatic search for the optimal operating frequency of the load circuit can be done.
  • the tracking of the resonance circuit frequency is wear-free and electronic way.
  • the impedance adjustment can be done electronically.
  • the respective frequency of the oscillator is electronically adjusted by magnetic coils.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but can be modified in many ways.
  • a plurality of magnetic coils each having a ferromagnetic material ring may be used.
  • the use of the high-frequency oscillator according to the invention is not only possible as a high-frequency generator for generating high-frequency voltages or currents, but also, for example, for sensitive high-pass or low-pass filters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Oszillator (1) mit einem elektrischen Schwingkreis (2), eine Hochfrequenz-Schweißanlage sowie ein Verfahren zur Frequenzregelung mit einem Hochfrequenz-Oszillator insbesondere in einer Hochfrequenz-Schweißanlage. Dabei weist der elektrische Schwingkreis (2) mindestens ein elektronisches Bauelement (3) mit einer Induktivität und mindestens einen Kondensator (4) mit einer Kapazität auf. Um eine schnelle und verschleißfreie Regelung der Frequenz des elektrischen Schwingkreises zu ermöglichen, ist dem elektronischen Bauelement (3) mindestens eine zusätzliche Magnetspule (6) zugeordnet, mit der die Induktivität des elektronischen Bauelements (3) elektronisch beeinflussbar ist.

Description

HOCHFREQUENZ-OSZILLATOR, HOCHFREQUENZ -SCHWEMANLAGE UND VERFAHREN ZUR FREQUENZREGELUNG MIT EINEM DERARTIGEN HOCHFREQUENZ-OSZILLATOR
[01] Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Oszillator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochfrequenz-Schweiß- anläge für das Hochfrequenz-Schweißen von Kunststofffolien mit mindestens einem derartigen Hochfrequenz-Oszillator sowie ein Verfahren zur Frequenzregelung mit einem derartigen Hochfrequenz-Oszillator.
[02] Zum Hochfrequenz-Schweißen von Kunststoffen, insbesondere von Kunststoff- folien, werden üblicherweise Hochfrequenz-Schweißanlagen verwendet. Dabei werden die Kunststoffe zwischen Elektroden durchgeführt und über ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld erwärmt. An ihren Kontaktstellen werden die Kunststofffolien so miteinander verschweißt. Dabei wird mittels Hochfrequenz-Oszillatoren eine möglichst stabile Arbeitsfrequenz eingestellt, die beispielsweise im Bereich zwischen 25 und 30 Megahertz liegt. [03] Die dafür verwendeten Hochfrequenz-Oszillatoren sind als sogenannte„Solid- State"-Generatoren aufgebaut, weisen also keine Senderöhren für die Frequenzumwandlung auf, sondern besitzen zur Umwandlung der Gleichleistung in eine Hochfrequenz- Wechselleistung entsprechende Halbleiterbauelemente. Diese Hochfrequenz-Oszillatoren arbeiten weitgehend verschleißfrei und sind relativ unempfindlich gegenüber mecha- nischer Belastung.
[04] Allerdings weisen diese Hochfrequenz-Oszillatoren nur eine relativ geringe Frequenzstabilität, also eine geringe Kreisgüte, auf. Insbesondere bei einer Änderung der Last kann es dabei zu einer Verstimmung der Ausgangsfrequenz kommen. Dadurch verändert sich die Oszillatorfrequenz mehr als vom Gesetzgeber erlaubt. Dementsprechend ist eine Frequenzregelung des Hochfrequenz-Oszillators erforderlich.
Bestätigungskopie [05] Üblicherweise wird für diese Regelung die Induktivität des entsprechenden elektronischen Bau-elements des elektrischen Schwingkreises, das in der Regel mindestens durch eine Spule gebildet wird, mechanisch beeinflusst. Dabei wird beispielsweise ein ferromagnetischer Kern mehr oder weniger weit in die Spule bewegt oder das erzeugte magnetische Feld durch einen gut leitenden Kern beeinflusst. Durch eine entsprechende elektromotorisch betriebene Mechanik lässt sich so die Induktivität regeln und der Schwingkreis auch bei Änderungen der Last auf eine Soll-frequenz einstellen.
[06] Bei schnellen Lastwechseln gelingt die Nachführung der Frequenz aber nicht ausreichend kurzfristig. Insbesondere können dabei Lastwechsel, die kürzer als 300 Millise- künden sind, nicht nachgeregelt werden, wobei die Regelung zusätzlich durch eine relativ hohe Überschwingneigung erschwert wird. Darüber hinaus unterliegt die erforderliche Mechanik einem Verschleiß.
[07] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und insbesondere eine Möglichkeit anzugeben, mit der eine verschleiß- freie Frequenzregelung möglich ist und die auch bei schnellen Lastwechseln eine hohe Regelgüte aufweist.
[08] Bei einem Hochfrequenz-Oszillator mit einem elektrischen Schwingkreis, der mindestens ein elektronisches Bauelement mit einer Induktivität und mindestens einen Kondensator aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem elektronischen Bauele- ment mindestens eine Magnet-spule zugeordnet ist, mit der die Induktivität des elektronischen Bauelements elektronisch beeinflussbar ist.
[09] Die Beeinflussung der Induktivität erfolgt also nicht durch mechanisches Bewegen eines ferromagnetischen Kerns oder durch ein Verdrängen des magnetischen Feldes, sondern durch elektronische Beeinflussung. Dabei wird mit mindestens einer Magnet- spule ein magnetisches Feld erzeugt, so dass die Induktivität des elektronischen Bauelements beeinflusst wird. Damit ist eine sehr hohe Geschwindigkeit der Frequenznachführung auch bei schnellen Lastwechseln möglich, wobei die Beeinflussung der Induktivität ohne mechanische Verstellung erfolgt und damit keinen mechanischen Verschleiß unterliegt. Es erfolgt also eine magnetische Resonanzkreisabstimmung. Dabei ergibt sich eine sehr genaue Frequenzregelung ohne merkbare Überschwingneigung. Insgesamt ergibt sich damit eine hohe Regelgüte. [10] Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Magnetspule in einem Regelkreis zur Frequenzregelung des Hochfrequenz-Oszillators eingebunden ist. Insbesondere wird dabei die Magnetspule mit Gleichspannung betrieben. Durch entsprechende Stromversorgung der Magnetspule kann die Induktivität stufenlos eingestellt werden. Die maximale Induktivität des elektronischen Bauelements wird ausgenutzt, wenn die Magnetspule stromlos geschaltet wird. Für einen Betrieb des Hochfrequenz-Oszillators mit höchster Frequenz wird die Magnetspule dagegen mit maximalem Strom beaufschlagt und so die Induktivität minimiert. Über eine entsprechende Ansteuerung der Magnetspule lässt sich also die Frequenz des elektrischen Schwingkreises des Hochfrequenz-Oszillators feinfühlig regeln. [1 1] Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Magnetspule aus einem Ring aus ferro- magnetischem Material gewickelt ist. Der maximale Strom, der durch die Magnetspule geführt werden kann, hängt dann davon ab, wann der Ring aus ferromagnetischem Material seine Sättigung erreicht.
[12] In einer bevorzugten Weiterbildung weist das elektronische Bauelement mindes- tens ein Kupfer-rohr auf, das durch die Magnetspule geführt ist. Insbesondere sind dabei mehrere Kupferrohre vorgesehen, die durch eine oder mehrere Magnetspulen geführt sind. Damit sind auch höhere Leistungen regelbar. Durch die Ausbildung des elektronischen Bauelements mit einem oder mehreren Kupferrohren ergibt sich eine Hochfrequenz-Spule mit dementsprechender Güte. Damit lassen sich auch hohe Leistungen um- setzen.
[13] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Hochfrequenz-Oszillator als Hochfrequenz-Generator ausgebildet. Damit eignet es sich besonders zum Bereitstellen einer stabilen, hochfrequenten Wechselspannung, wie sie beispielsweise in Hochfrequenz- Schweißanlagen benötigt wird.
[14] Die eingangs genannte Aufgabe wird durch eine Hochfrequenz-Schweißanlage für das Hoch-frequenz- Schweißen von Kunststoffen mit mindestens einem Hochfre- quenz-Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hochfrequenz-Oszillator in einem Hochfrequenz-Kreis und/oder einem Lastkreis der Hochfrequenz-Schweißanlage integriert ist. Vom Hochfrequenz-Kreis wird dabei eine hochfrequente Wechselspannung an den Lastkreis übergeben und dort an Elektrode und Gegenelektrode weitergeleitet. Mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Oszillator kann dann zum einen die Ausgangsfrequenz des Hoch-frequenz-Kreises sehr genau geregelt werden, aber auch die Resonanzfrequenz oder Impedanz im Lastkreis. Somit gelingt im Hochfrequenz-Kreis eine gute Frequenzstabilisierung, wobei der Hochfrequenz- Oszillator als Hochfrequenz-Generator arbeitet. Im Lastkreis kann eine gute Resonanz- kreisnach-führung und/oder Leistungsregung sowie eine genaue Impedanzeinstellung er- folgen.
[15] Vorzugsweise weist die Hochfrequenz-Schweißanlage eine übergeordnete Steuerung für eine Frequenzabstimmung im Hochfrequenz-Kreis und für eine Resonanzfrequenzabstimmung im Lastkreis auf. Damit ist eine hohe Regelgüte erreichbar. So lässt sich eine optimale Arbeitsfrequenz des Lastkreises einstellen, wobei dies gegebenenfalls sogar über einen automatischen Suchlauf erfolgen kann, bei dem durch entsprechende schrittweise Änderung der Induktivität des im Hochfrequenz-Kreis angeordneten Hochfrequenz-Oszillators mit verschiedenen Ausgangsfrequenzen gearbeitet wird, bis ein Optimum erreicht ist.
[16] Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Frequenzre- gelung mit einem Hochfrequenz-Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere in einer Hochfrequenz-Schweißanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Frequenz des Hochfrequenz-Oszillators durch elektronische Anpassung einer Induktivität verschleißfrei geregelt wird. Da keine beweglichen Teile erforderlich sind, um die Induktivität zu beeinflussen, tritt kein mechanischer Verschleiß auf. Ferner ist kein Überschwingen auf-grund der Massenträgheit von mechanischen Bauteilen zu befürchten. Somit ist eine sehr kurze Reaktionszeit von weniger als 5 Millisekunden erreichbar, also eine sehr schnelle Frequenzregelung.
[17] Bevorzugt wird dabei die Induktivität durch Anlegen einer Gleichspannung an Magnet-spulen angepasst. Damit ist eine sehr schnelle, feinfühlige Beeinflussung der Induktivität und somit der Ausgangsfrequenz des Hochfrequenz-Oszillators möglich.
[18] Vorzugsweise wird durch eine Anpassung der Induktivität eine Impedanz des elektrischen Schwingkreises eingestellt. Damit ergeben sich erweiterte Einsatzmöglichkeiten für den Hochfrequenz-Oszillator, beispielsweise im Lastkreis.
[19] In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Induktivität in einem automatischen Suchlauf schrittweise oder kontinuierlich verändert, bis eine optimale Frequenz im Lastkreis erhalten wird. Somit kann die Hochfrequenz-Schweißanlage nach Durchlaufen des automatischen Suchlaufs mit der optimalen Arbeitsfrequenz im Lastkreis betrieben werden. Damit sind sehr gute Schweißergebnisse zuverlässig und reproduzierbar erreichbar
[20] In einem nicht dargestellten Beispiel wird die elektronische Anpassung der Induktivität zur Abstimmung des Lastkreises von Verstärkern verwendet. Liefert ein Verstärker beispielsweise eine Ausgangsimpedanz von 50 Ohm steht dem ein reeller Widerstand im Lastkreis von 50 Ohm gegenüber. Die Abstimmung des Verstärkers mit dem Lastkreis erfolgt nach dem Stand der Technik mit einstellbaren Vakuumkondensatoren, die beispielsweise über Schrittmotoren verstellt werden. Anstelle der kapazitiven Abstimmung kann die Abstimmung erfindungsgemäß auch induktiv erfolgen.
[21 ] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbei- Spiels in Verbindungen mit den Zeichnungen näher beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Hochfrequenz-Oszillators und Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Hochfrequenz-Schweißanlage.
[22] In Figur 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Hochfrequenz-Oszillators 1 dargestellt, der einen elektrischen Schwingkreis 2 umfasst. Im elektrischen Schwingkreis 2 ist als elektronisches Bau-element 3, das eine Induktivität L bereitstellt, eine Spule vorgesehen. Ferner umfasst der Schwingkreis einen Kondensator 4 mit einer Kapazität C. Es handelt sich also vom prinzipiellen Aufbau um einen üblichen LC-Schwingkreis. Bei diesem Beispiel ist das elektronische Bauelement 3 als Spule mit mindestens einem Kupferrohr ausgebildet. Es können aber auch mehrere Spulen sowie mehrere Kondensatoren vorgesehen sein.
[23] Das elektronische Bauelement 3 ist durch einen Ring 5 aus einem ferromagneti- schen Material geführt, um den eine Magnetspule 6 gewickelt ist. Die Magnetspule 6 ist in einem Regelkreis 8 eingebunden, der eine steuerbare Gleichstromquelle 7 aufweist.
[24] Durch entsprechende Ansteuerung der Gleichstromquelle 7 wird über die Mag- netspule 6 ein magnetisches Feld erzeugt, das das Feld des elektronischen Bauelements 3 überlagert und so die Induktivität des elektronischen Bauelements 3 beeinflusst. Wenn im Regelkreis 8 kein Strom fließt, erfolgt keine Beeinflussung durch die Magnetspule 6, so dass die Induktivität des elektro-nischen Bauelements 3 maximal ist. Die Frequenz des elektrischen Schwingkreises 2 ist damit minimal. Wenn der Regelkreis 8 derartig betrie- ben wird, dass der Ring aus ferromagnetischen Material in Sättigung gebracht wird, wird durch die Magnetspule 6 ein entsprechend starkes magnetisches Feld erzeugt und die Induktivität des elektronischen Bauelements 3 maximal verringert. Damit liegt eine Frequenz des elektrischen Schwingkreises 2 sehr hoch. Zwischen diesen beiden Extremen lässt sich durch entsprechende Ansteuerung der Gleichstromquelle 7 die Induktivität des elektronischen Bauelements 3 und damit die Schwingfrequenz des Schwingkreises 2 feinfühlig und sehr schnell steuern. [25] In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Hochfrequenz-Schweißanlage 9 für das Hoch-frequenz-Schweißen von Kunststofffolien gezeigt, wobei mit einem ersten erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Oszillator in einem Hochfrequenz-Generator 20 eine hochfrequente Ausgangs-schwingung in einem Hochfrequenz-Kreis 21 bereitgestellt wird und über eine Koax -Verbindung 10 an einen Lastkreis 1 1 übertragen wird.
[26] Im Lastkreis 1 1 befindet sich ein magnetischer Resonanzkreis 12, über den eine Elektrode 13 und eine Gegenelektrode 14 mit entsprechender hochfrequenter Spannung versorgt werden. Zwischen Elektrode 13 und Gegenelektrode 14 wird das zu verschweißende Material durchgeführt. Dabei ist eine Abstimmung auf die anhängige Last erfor- derlich, die beispielsweise durch die Dicke des zu verschweißenden Materials beeinflusst wird. Dafür ist in 12 ein zweiter erfindungsgemäßer magnetisch verstimmbarer Resonanzkreis vorgesehen, der eine elektronische Beeinflussung seiner Induktivität wie der Hochfrequenz-Oszillator umfasst.
[27] Zur Frequenzabstimmung im Hochfrequenz-Kreis 21 mittels des ersten erfin- dungsgemäßen Hochfrequenz-Oszillators und für die Einstellung einer Resonanzfrequenz im Lastkreis 11 mittels des zweiten magnetischen Resonanzkreises ist eine übergeordnete Steuerung 15 vorgesehen. Steuer-signale der übergeordneten Steuerung werden über entsprechende Treiberelemente 16, 17 und Verstärker 18, 19 an den Regelkreis 8 zur Frequenzregelung des ersten Hochfrequenz-Oszillators im Hochfrequenz-Kreis 21 beziehungsweise zu einem entsprechenden Regelkreis 22 des im Lastkreis 11 angeordneten zweiten magnetischen Resonanzkreises übertragen. Dadurch ist eine vollständige Regelung der Hochfrequenz-Schweißanlage möglich, wobei eine optimale Arbeitspunktanpassung erfolgt.
[28] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erfolgt auch bei schnellen Lastwech- sein eine gute Frequenznachführung im Hochfrequenz-Oszillator. Diese unterliegt dabei keinem mechanischen Verschleiß und besitzt keine Überschwingneigung, da keine mechanisch bewegbaren Bauteile vorhanden sind. Vielmehr wird die Frequenz des Schwing- kreises des Oszillators durch entsprechende Beeinflussung dessen Induktivität rein elektronisch verändert. Dies erfolgt dabei durch Anlegen einer Gleichspannung an zumindest eine zusätzliche Magnetspule, die die Induktivität des im Schwingkreis vorhandenen elektronischen Bauelements entsprechend beeinflusst. [29] In Abhängigkeit von der Ansteuerung der zusätzlichen Magnetspule ändern sich also die Induktivität und damit auch die Frequenz im Schwingkreis. In gleicher Weise lässt sich der erfindungs-gemäße Hochfrequenz-Oszillator dabei zur Impedanzregelung bzw. Regelung der Resonanzfrequenz im Lastkreis einer Hochfrequenz-Schweißanlage nutzen. Auch dort ist eine sehr hohe Regelgüte und hohe Regelgeschwindigkeit erreich- bar. Ein möglicherweise höherer Stromverbrauch kann zu einer erhöhten Temperaturentwicklung führen, die durch eine zusätzliche Kühlung beispielsweise mit Luft oder Wasser aufgefangen werden kann. Insgesamt ergeben sich so eine sehr hohe Frequenzstabilisierung und eine gute Abstimmung des Lastkreises, wobei auch ein automatischer Suchlauf nach der optimalen Arbeitsfrequenz des Lastkreises erfolgen kann. Dabei erfolgt die Nachführung der Resonanzkreisfrequenz verschleißfrei und auf elektronischen Weg. Ebenfalls kann auch die Impedanzeinstellung elektronisch erfolgen. Dabei wird die jeweilige Frequenz des Oszillators durch Magnetspulen elektronisch verstellt.
[30] Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So können beispielsweise mehrere Magnetspulen mit jeweils einem Ring aus ferromagnetischem Material verwendet werden. Auch ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Oszillators nicht nur als Hochfrequenz- Generator zur Erzeugung hochfrequenter Spannungen beziehungsweise Ströme möglich, sondern beispielsweise auch für feinfühlige Hochpass- oder Tiefpassfilter.

Claims

Patentansprüche:
1. Hochfrequenz-Oszillator (1) mit einem elektrischen Schwingkreis (2), der mindestens ein elektronisches Bauelement (3) mit einer Induktivität und mindestens einen Kondensator (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektronischen Bauelement (3) mindestens eine Magnetspule (6) zugeordnet ist, mit der die Induktivität des elektronischen Bauelements (3) elektronisch beeinflussbar ist.
2. Hochfrequenz-Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (6) in einen Regelkreis (8) zur Frequenzregelung des Hochfrequenz- Oszillators (1) eingebunden ist.
3. Hochfrequenz-Oszillator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (6) mit Gleichspannung betreibbar ist.
4. Hochfrequenz-Oszillator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (6) auf einen Ring (5) aus ferromagnetischen Material gewickelt ist.
5. Hochfrequenz-Oszillator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (3) mindestens ein Kupferrohr aufweist, das durch die Magnetspule (6) geführt ist.
6. Hochfrequenz-Oszillator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Hochfrequenz-Generator oder als Hochfrequenz-Filter ausgebildet ist.
7. Hochfrequenz-Schweißanlage für das Hochfrequenzschweißen von Kunststoffen mit mindestens einem Hochfrequenz-Oszillator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenz-Oszillator (1) in einem Hochfrequenzkreis (21) und/oder einem Lastkreis (1 1) der Hochfrequenz-Schweißanlage (9) integriert ist.
8. Hochfrequenz-Schweißanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine übergeordnete Steuerung (15) für eine Frequenzabstimmung im Hochfrequenzkreis (21) und/oder für eine Resonanzfrequenzabstimmung im Lastkreis (11) aufweist.
9. Verfahren zur Frequenzregelung mit einem Hochfrequenz-Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere in einer Hochfrequenz-Schweißanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz des Hochfrequenz-Oszillators (1) durch elektronische Anpassung einer Induktivität seines elektrischen Schwingkreises (2) verschleißfrei geregelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität durch Anlegen einer Gleichspannung an mindestens eine Magnetspule (5) angepasst wird, die dem die Induktivität bereit stellendem elektronischen Bauelement (3) eines elektrischen Schwingkreises (2) zugeordnet ist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Anpassung der Induktivität eine Impedanz des elektrischen Schwingkreises (2) eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem automatischen Suchlauf die Induktivität schrittweise oder kontinuierlich verändert wird, bis eine optimale Frequenz in einem Lastkreis (11) einer Hochfrequenz-Schweißanlage erhalten wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Resonanzkreisabstimmung bei Hochfrequenz-Schweißanlagen mit Hochfrequenz-Oszillatoren und/oder bei Hochfrequenz-Schweißanlagen mit So- lid-State- Verstärkern im Lastkreis als Resonanz- oder Impedanzanpassung genutzt wird.
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