NO812177L - Fremgangsmaate og anordning for varmebearbeidelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for oppvarming og fortrinnsvis varmebearbeidelse av materiale slik som plast, elastomerer og lignende, dvs. polymerer av organisk eller uorganisk type, og spesielt for sveising eller vakuumforming, blåsing, ekstrudéring, sprøytestøping, press-støping, etc.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen angår denne en fremgangsmåte og en anordning for sveising og varmeforming, f. eks. varmeforsegling, av plaster o.l., hvorved tilførselen av den nødvendige varmemengden styres på en spesiell måte. Fortrinnsvis tilføres varmemengden til materialet med oppvarmbart verk-tøy for sveising eller varmeforming.

Ifølge oppfinnelsen tilføres varme med et elektrisk oppvarmingsorgan, fortrinnsvis motstandsoppvarmingsorgan. Den av oppvarmingsorganet eller- organene avgitte effekt er innstillbar, fortrinnsvis trinnløs eller i flere trinn, såsom minst 3., 4, 5, 7 eller 10 trinn som fortrinnsvis utgjør i hovedsaken like store deler av maksimaleffekten, og kan begrenses til en innstillbar maksimalverdi samt styres kontinuerlig eller trinnvis slik som nevnt, til en minimumsverdi som kan være null eller en innstillbar minimums-effektverdi. Innstillingen av effekten kan tilveiebringes med en tyristor, f. eks. triac, som er innkoblet i den elektriske oppvarmingskretsen og begrenser strømtilfør-selen til f. eks. et motstandsoppvarmingsorgan.

Den avgitte oppvarmingseffekten kan også reguleres med hensyn til en målt temperatur, fortrinnsvis temperaturen ved det til materialet varmeavgivende organ, slik som et sveiseverktøy eller et formingsverktøy eller temperaturen ved det bearbeidede materialet. Denne reguleringen kan bli tilpasset slik at tilførse-len av elektrisk oppvarmingsenergi helt avbrytes eller helt begrenses til en minsteverdi ikke over 50, 30, 20 eller 10% av den innstilte maksimumseffekten når en innstilt maksimumstemperatur oppnås. Tilførselen av elektrisk oppvarmingsenergi reguleres fortrinnsvis slik at den elektriske oppvarmingseffekten minskes kontinuerlig eller trinnvis, slik som ovenfor nevnt, innenfor et temperaturintervall fra en lavere målt temp r eratur t mi. n til den innstilte maksimumstemp c eraturen t . Dette kan tilveiebringes ved et temperaturmåleorgan, fortrinnsvis en termistor, som måler temperaturen, f. eks. hos et varmeavgivende elektrisk oppvarmingsorgan, slik som sveiseverktøy eller formingsverktøy, og er innkoblet slik at det avgir et til temperaturen korres-ponderende signal til et reguleringsorgan som påvirker den til oppvarmingsorganet tilførte elektriske oppvarmingseffekt. Dette kan tilveiebringes ved at temperaturmåleorganet er innkoblet slik at det styrer den forutnevnte tyristor, fortrinnsvis via en styreenhet, f. eks. innbefattende en forsterker. Fortrinnsvis er temperaturmåleorganet innkoblet til å styre den avgitte elektriske oppvarmingseffekten med styreorgan, som er innstillbare slik at den avgitte elektriske oppvarmingseffekten slik som temperaturfunksjonen, også betegnet f(t), kan innstilles på ønsket måte, f. eks. tilnærmet lineært fra en lavere regu-leringstemperatur t . til en maksimumstemperatur t fra en

cmmcmax

høyere effekt P, . til en lavere effekt P^ , slik som nevnt

J tun tmax

ovenfor. For dette kan man utnytte forandringen av motstanden hos en termistor slik som funksjonen av temperaturen. Et egnet temperaturintervall, A , mellom minimumstemperaturen og maksimumstemperaturen for reguleringen kan f. eks. være opp til 100°C, fortrinnsvis opp til 75°C eller også mindre, f. eks. opp til 50, 40, 30, 20, 10 eller 5°C.

Et egnet temperaturområde,.Atr, for effektreguleringen, kan

også ha en verdi opp til 75, 60, 50, 40, 30, 20, 10 eller 5%.

av den innstilte maksimale reguleringstemperaturen tmaxuttrykt i °K eller fortrinnsvis °C og spesielt slik som prosentandelen av temperaturintervallet mellom omgivelsestemperaturen ved be-arbeidelsesoperasjonen og t max . EffektreduksjJ onen ved temp cera-turøkning innenfor dette område kan bli innstilt eller være innstillbar til en avgitt effekt ved t max av ned til 80, 60,

50, 40, 30, 20, 10, 5 eller 0% av den maksimale instillbare eller ved operasjonen innstilte maksimumseffekt.

Effektreguleringenssteilhet, dvs. effektreduseringen ved tem- peratursteilheten, -^/dt, er således fortrinnsvis innstillbar.

(p står for effekten og t for temperaturen). Egnede verdier kan variere f. eks. fra en øvre verdi på 40, 30, 20, 15, 10, 5

eller 3% pr. °C eller til en lavere verdi på 20, 15, 10, 5, 3, 1, 0,5 eller 0,1% pr. °C, fortrinnsvis lineært.

Temperaturmålingsorganet bør måle oppvarmingsorganets eller evt. det oppvarmede materialets temperatur så nøye som mulig. Temperaturmålingsorganet, f. eks. en termistor, bør derfor anord-nes med lav varmeovergangsmotstand fra oppvarmingsorganet og så nær dette som mulig, f. eks. i en avstand av høyst 1 mm, fortrinnsvis høyst 0,5 mm, og spesielt høyst 0,2 mm.

I visse tilfeller er det ønskelig å ikke helt avbryte tilførselen av elektrisk oppvarmingsenergi ved den øvre temperaturgrensen t max uten å kunne redusere denne til en lavere verdi, P mm. ', hvorved denne lavere oppvarmingseffekten tilpasses slik at den ikke gir temperaturøkning over den ønskede maksimumsverdien,

men heller en temperaturredusering ved denne maksimumsverdien.

Temperaturreguleringen kan naturligvis også bli utført med flere temperaturmåleorganer, hvorved reguleringen bør utføres slik at maksimumsverdien ikke overskrides ved noen av disse temperatur-måleorganene. Oppvarmingen kan også utføres med flere elektriske oppvarmingsorgan, som styres av separate temperaturmåleorgan.

Ifølge oppfinnelsen kan dessuten oppvarmingseffekten tilføres som oppvarmingspulser, dvs. fortrinnsvis som elektriske strøm-pulser med lengre pulstid enn nettfrekvensen, dvs. fortrinnsvis 50 perioder pr. sekund, slik at hver strømpuls innbefatter flere nettfrekvensperioder. Fortrinnsvis er oppvarmingspulsenes lengde liksom pauselengden mellom pulsene valgfritt innstillbare innenfor visse intervall liksom antall oppvarmingspulser i en sekvens, som automatisk tilføres ved en arbeidsoperasjon. I mange tilfeller, f. eks. ved sveising av plast, er en pulstid opp til 100, fortrinnsvis opp til 30, og spesielt opp til 10 sekunder samt en pausetid av opp til 100, fortrinnsvis opp til 30 og spesielt opp til 10 sekunder anvendbar. Den lengre innstillbare grensen for pulstiden kan variere, f. eks. ned til 0,1,

og spesielt 0,5 eller 1 sekund og disse verdiene kan også gjelde for den nedre grensen av den innstillbare pausetiden.

Antall pulser kan f. eks. være innstillbare mellom 1 og 10,

men også større innstillbare antall pulser, f. eks. opp til 20 eller 50, kan være ønskelig.

Det er også mulig å variere lengden av pulstiden og/eller pausetiden i en og samme pulssekvens, dvs. i en og samme oppvarmings-operasjon, fortrinnsvis gradvis fra en lengre puls- og/eller pausetid ved operasjonens begynnelse til en kortere tid ved operasjonens slutt, dvs. ved slutten av den innstilte pulssek-vensen ved den angjeldende operasjonen. Denne gradvise varia-sjonen av puls- og/eller pausetidens lengde kan også kombineres med temperaturovervåkningen og styres av temperaturen, slik at puls- og/eller pausetiden gradvis avkortes når temperaturen nærmer seg en innstilt øvre temperaturverdi, som kan være den i den forutnevnte maksimumstemperaturverdien. Puls- og/eller pausetid kan f. eks. avkortes til 75%, 50%, 25% eller 10% av utgangsverdien ved operasjonens begynnelse, dvs. pulssekvensens begynnelse, når den øvre temperaturgrensen, dvs. maksimumstemperaturen, oppnås fortrinnsvis med en gradvis avkortning opp til denne temperaturen, som kan være lineær eller på annen måte innstillbar. Avkortningen av puls- og/eller pausetiden kan også gjøres tidsavhengig og fortrinnsvis varierende fra en maksimalverdi ved operasjonens begynnelse til en minimumsverdi ved operasjonens eller pulssekvensens slutt, f. eks. den minimums-verdien som nevnt ovenfor, uttrykt som prosent av utgangsverdien. Dette er mulig ved å kombinere en gradvis eller trinnvis reduksjon av tilført oppvarmingseffekt og en gradvis eller trinnvis reduksjon av puls- og/eller pauselengden i samme operasjon.

I det følgende skal det beskrives en utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser et blokkskjerna.

Fig. 2 viser et kretsdiagram for blokken på fig. 1.

Fig. 3 viser et tidsdiagram for spenningene i de ulike delene

i kretsdiagrammet på fig. 2.

Fig. 4 viser et effekt-temperaturdiagram over et teoretisk

sveiseforløp.

Fig. 5 viser verktøyanordningen ved varmeforsegling av

folier.

Fig. 6 viser formen av oppvarmingsorganet for varmeforsegling i halvsirkelform.

Fig. 7 viser skjematisk anordning av organet ifølge fig. 6

i en sveisetang.

Fig. 8 viser anordningen av to rør som skal overlappsveises. Fig. 9 viser anordningen av sveiseorganet for sveising av

rør ifølge fig. 8.

Fig. 1 viser et blokkdiagram over en utførelsesform av oppfinnelsen, som er egnet f. eks. for sveising av plast. På fig. 1 er vist en last 1, som kan utgjøres av ett eller flere sveiseverk-tøy med elektrisk motstandsoppvarmingsorgan. For å redusere risikoen for personellet, tilføres lasten lavspenning på 48 V fra en transformator 2. Denne mates i sin tur av en triac 3, som tilføres triggerimpulser fra en styreenhet 4. Til styreenheten 4 er koblet en temperaturgiver 6, som fortrinnsvis er en termistor, som med fordel kan være anordnet tett inn til motstandsoppvarmingsorganet, samt forhåndsinnstillingsorgan for maksimaltemperaturen 5 og forhåndsinnstillingsorgan for maksimaleffekten 9, som f. eks. kan utgjøres av potensiometer for manu-ell innstilling og gradert f. eks. i en skala 1 - 10. Videre er styreenheten 4 tilsluttet en pulsstyreenhet 8, med hvilken man kan tilveiebringe den forutnevnte pulserende målingen av oppvarmingseffekten til.lasten. Pulsstyreren er tilsluttet organet 7 for innstilling av varigheten for hver puls samt.organ 11 for innstilling av varigheten av en mellomliggende pause og organ 10 for innstilling av antall pulser som skal avgis under'en operasjon eller pulssekvens. Etter å ha valgt de ønskede verdiene for de forskjellige parametrene med disse organene, blir operasjonen startet, f. eks. sveisingen eller varmeformin-gen av plastartiklene ved å påvirke startbryteren 12.

Med henvisning til kretsdiagrammet på fig. 2 gis nedenfor en detaljert funksjonsbeskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen .

Ved jording av den inngående START-tilslutningen til ELLER-porten 101 tilveiebringes en triggerpuls i en første tidskrets 102. Denne avgir en puls med en lengde som bestemmes ved innstilling av potensiometeret 105. Binærtelleren 103 teller herved opp ett trinn. Utgangen til tidskretsen 102 er dels tilsluttet via et triggernettverk C^R^til inngangen til en andre tidskrets 104, samt dels tilsluttet begge inngangene til en OG-port 106. Et relé 107 mates med■utgangssignalet fra 0G-porten 106. Reléets 107 relékontakt 108 er anordnet til å koble inn triggerpulser fra styrekretsen IC1 . Den andre tidskretsen 104 trigges ved hjelp av bakkanten på den puls som leveres av den første tidskretsen 102. Når den andre tidskret-sens 104 utgang blir lav etter en tid som bestemmes av innstillingen av potensiometeret 116 avgis en startimpuls for den første tidskretsen ved porten 101 og et gjentagende forløp oppnås.

Forhåndsinnstillingen av antallet pulser som skal leveres ved sveisingen skjer med tommelhjulsomkobleren 109, som avgir BCD-kode tilsvarende et innstilt siffer på de fire utgangslednin-gene 11, 12, 13, 14. De logiske utgangssignalene fra telleren 103 sammenlignes med koden fra forhåndsinnstillingsanordnin- gen 109 og ved overensstemmelse fås et logisk signal ved utgangen av den logiske komparatoren 110. Herved veksler flip-flop'en som består av OG-portene 114 og 113 tilstand, og via f orsinkningsnettverket £^ 2^ 2 ' ^S en tilk^estillingspuls Pa telleren 103. Samtidig de-aktiveres tidskretsene 102 og 104

av et signal fra nevnte flip-flop 114 og 113. Samtidig tennes lysdiodene "READY". I løpet av pulstiden for den første tidskretsen 102 tennes lysdioden "HEAT".

Den maksimale sveiseeffekten innstilles med potensiometrene

R^ i spenningsdelerne bestående av motstandene R^og R^. Styrespenningen til styrekretsen IC1 tas ut i punktet U og mates via dioden D^til inngangen. 5 til IC1. I foreliggende integrerte krets er styrespenningen en likespenning med et reguleringsområde mellom 1,4 V til 5,6 V. Maksimal effekt blir tilveiebragt ved den laveste spenningsverdien. Effekten styres med fasestyring ifølge diagrammet på fig. 3, der Vcbetegner styrespenningen og Tner styrespenningens verdi ved innstilt maksimumseffekt og T^ styrespenningens verdi ved oppnådd innstilt maksimumstemperatur. ' Spenningen på diodens D^anode er ved begynnelsen av et sveiseforløp høyere enn spenningen på diodens anode. Således ér D^ledende og sperret. Når temperaturen til sveiseverktøyet overskrider en forutbestemt temperatur, som innstilles med potensiometeret R21 ' sti~" ger spenningen på diodens anode på grunn av resistansreduk-sjonen til NTC-motstanden eller termistoren, og dioden D2blir ledende og D^blir sperret.. Spenningsdeleren R^og R^ ^ kobles ut og triacen reguleres nå av variasjonene ved NTC-motstanden. Ved oppvarmet sveiseverktøy styres således sveise-forløpet av termistoren til dess et opphold gjøres i sveisingen og temperaturen i verktøyet igjen synker til en lavere verdi hvorved dioden D^igjen blir ledende og sperres og spenningsdelerne med utgangsspenningen U ifølge fig. 1 igjen kobles inn.

Fig. 3 viser ulike kurveformer i den ovenfor nevnte beskrevne reguleringsanordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 3a viser spenningen over sveisetransformatorens primærside som funksjon av tiden ved et bestemt sveiseforløp. Tg betegner oppvarmings-tiden og T betegner avkjølningstiden. Tenningsvinkelen for triacen betegnes med a og varierer mellom 0 og.ff radianere. Fig. 3b-3e viser signalspenningene som funksjon av tiden fra ulike blokker i den integrerte kretsen IC1. Foreliggende utførelsesform utnytter fasestyringen av termistoren og kurve-formene 3b-3e er opptrukket med fig. 3a som referanse. Den integrerte kretsen IC1 består i prinsippet av fem funksjons-blokker, nemlig en likespenningsforsyningskilde, en null-gjennomgangsdetektor, en differensforsterker, rampefunksjons-'generator og en triggerpulsforsterker. Fig. 3b viser signalet ved en av inngangene til differensforsterkeren hvorved også i diagrammet finnes inntegnet nivået T til styrespenningen V , som gir innstilt maksimumseffekt

og styrespenningsnivået T , som gir styringen av effekten kor-responderende en viss innstilt maksimumstemperatur ved sveise-verktøyene.

Fig. 3c viser utgangssignalet fra differensforsterkeren,

fig. 3d viser signalet i rampefunksjonsgeneratoren og

fig. 3e viser utgangssignalet fra triggerpulsforsterkeren.

Fig. 4 viser reduksjonen av effekten som en funksjon av temperaturen ved et teoretisk sveiseforløp. Innstilt verdi på maksimal sveiseeffekt er halvparten av den maksimalt tilgjen-gelige sveiseeffekten tilsvarende en tenningsvinkel lik—-~. Den forhåndsinnstilte maksimumstemperaturen er 100°C.

Ved anvendelse av denne anordningen f. eks. ved sveising av plast, slik som varmeforsegling av plastfolier mellom to verk-tøy innstiller man fortrinnsvis fra begynnelsen en pulstid som erfaringsmessig velges ved en egnet, fortrinnsvis lav verdi. Videre innstilles maksimumstemperaturen til en verdi som er egnet for materialet, fortrinnsvis ved en lav verdi innenfor intervallet som erfaringsmessig er egnet. Videre inn stilles maksimumseffekten ved en verdi som kan forventes å gi den ønskede temperaturen innenfor pulstiden, fortrinnsvis mot slutten av denne. Etter anbringelsen av materialet, f. eks. plastfoliene, i anordningen, startes denne. Dersom pulstiden er kortere enn den innstilte har maksimumstemperaturen blitt oppnådd i løpet av pulsen, og dette kan indikeres spesielt med signalorgan, f. eks. en signallampe. Etter prøvesveise-operasjonen undersøkes sveisen og man kan deretter gradvis øke eller redusere de innstilte verdiene til det beste sveise-resultatet er tilveiebragt. Dersom utilfredsstillende sveiseresultat oppnås med en puls kan man prøve å anvende to eller flere effektpulser, fortrinnsvis med samme totale innkoblings-tid som den første prøvde enskilte pulsen. Anvendelsen av flere pulser er spesielt egnet ved sveising av tykkere materiale eller ømfintlig materiale som gir større varmediffu-sjonsvei eller krever lavere temperaturgradienter.

Som et eksempel kan angis sveisingen eller formingen av plast, hvorved anordningens maksimumseffekt er 3 kW. Verktøyene blir forsynt med fire motstandsoppvarmingsorgan og effekten er 500 W ved hvert av dem, som ved full effekt når temperaturen 450°C. Egnet bearbeidingstemperatur er 220°C og antatt form-ingstid er 4 sekunder. Denne tiden innstilles og temperaturen samt maksimumseffekten innstilles ved eller lavere enn de an-tatte egnede verdiene, hvoretter prøveoperasjonen gjennomføres. Dersom resultatet ikke er tilfredsstillende, økes trinnvis verdiene for effekten og temperaturen til ønsket resultat er blitt oppnådd.

Anordningen kan evt. forsynes med organ, med hvilke en serie prøveoperasjoner med trinnvis endrede parameterverdier automatisk gjennomføres ifølge et forutbestemt skjema, og deretter blir det beste resultatet i prøveserien bestemtbg anordningen innstilt på disse verdiene.

I det følgende utførelseseksempel er angitt anvendelsen av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen for sveising av plast. Oppvarmingsorganet bestod av en jernkonstant med resistansen 0,73 ohm/m ved romtemperatur og 0,775 ohm/m ved 200°C.

Eksempel 1 :

Ved dette forsøket ble styreanordningen beskrevet ovenfor anvendt i kombinasjon med et par rette sveisebakker av stål med den utforming som vist på fig. 5. På figuren vises et par sveisebakker 1 med lengden 400 mm. Ved innsiden av hver sveisebakke finnes et motstandsorgan i form av et motstandsbånd 2 med målene 4 x 0,25 x 420 mm. Disse motstandsbåndene er koblet i serie og tilsluttet til utgangssiden av en med anordningen ifølge oppfinnelsen styrt transformator. Videre er termistoren 3 anordnet i den øvre sveisebakken tett inntil motstandsbåndet.

Det sveisede materialet bestod av mykt polyvinylklorid med tykkelsen 0,10 mm og smeltepunktet- ca. 140°C. To sjikt av dette materialet ble sveiset sammen. Ved sveiseoperasjonen ble anvendt følgende innstilling av forstyringen på styreanordningen:

Ved måling av strøm og spenning på de seriekoblede motstandsbåndene med effektiv verdimålende voltmeter og amperemeter ble følgende resultater tilveiebragt:

I løpet av de første 2-3 sekundene av pulstiden ble effekten beregnet til å være omkring 100 watt.

Presstrykket ved sveisingen gikk opp til i gjennomsnitt ca.

0,1 kp/cm sveiselengde, beregnet som last dividert med opp-varmirigsbåndets anleggsflate.

En svært god sveis ble tilveiebragt.

Eksempel 2:

Ved disse forsøk fremstilles en halvsirkelformet sveis med hjelp av en sveisestang. Sveisestangen er vist på fig. 6 og 7. Fig. 6 viser formen av oppvarmingsorganet 2, og anordning av termistoren 3. Fig. 7 viser utformingen av sveisetangen med en fast del 4 med et halvsirkelformet motstandsorgan 2.samt en bevege-lig del 5, som likeledes er forsynt med et halvsirkelformet motstandsoppvarmingsorgan og er forskyvbart mot den faste delen slik som antydet på figuren. Motstandsorganet bestod av et sveisebånd med målene 4 x 0,25 mm i tverrsnitt, og med en lengde på ca. 82 mm. Disse var seriekoblet og liksom i forsøket i eksempel 1, tilsluttet utgangssiden til en transformator som ble styrt med en anordning ifølge oppfinnelsen. Termistoren 3 ble anordnet tett inntil ett av motstandsbåndene.

Det s.veisede materialet bestod av en stiv, klar polyvinylklorid med smeltepunkt ved ca. 145°C og tykkelsen 0,35 mm. To slike folier ble sveiset sammen.

Ved sveisingen ble anvendt følgende innstilte indeksverdier på anordningen ifølge oppfinnelsen:

Sveisetiden ble 2 sekunder og spenning og strømstyrke, målt slik som angitt i eksempel 1, ble i gjennomsnitt 5,5 volt og 24,5 A. Strømstyrken sank fra maks. 25 - 28 A ved tilslag til en stabil verdi på 20,5 A etter ca. 1 sekund.

Ved disse forsøkene ble oppnådd et svært godt sveiseresultat.

Ved en innstilling av effektindeksen på lavere enn 3 kunne det ikke bli tilveiebragt en tilfredsstillende sveis til og med om det ble anvendt fem pulser med en pulstid på 3 sekunder og samme pausetid.

Ved en temperaturindeksverdi under 4, var det likeledes ikke mulig å oppnå en god sveis.

Ved samtlige av disse forsøkene ble anvendt et gjennomsnittlig presstrykk på ca. 0,1 - 0,15 kp/cm sveiselengde.

Eksempel 3:

Ved dette forsøket ble plastrør slik som vist skissert på fig.

8 og 9 sveiset. På fig. 8 er vist et indre.rør 6 av polyetylen-belagt aluminiumfolie, til hvis ende er sveiset et ytre rør 7 av polypropylen. Tykkelsen av polyetylensjiktet var på omkring 10 ym og polypropylensjiktet en tykkelse på omkring 0,35 mm. Smeltetemperaturen for polypropylenrøret var omkring 130°C.

På fig. 9 er vist utformingen av motstandsorganet 2, som bestod av et sveisebånd med tverrsnittmålene 6 x 0,15 mm og en lengde på 130 mm innbefattende en halvsirkelformet del med lengden 110 mm og to radielt utrettede deler med lengden 10 mm for elektrisk tilslutning av oppvarmingsbåndet. Oppvarmingsbåndet ble seriekoblet og tilsluttet utgangssiden av én transformator som ble styrt av en anordning ifølge oppfinnelsen slik som angitt i forbindelse med foregående eksempel. En termistor 3 var anordnet tett inntil det nedre halvsirkelformede motstandsopp-varmingsbåndet 2.

Ved sveisingen ble anvendt følgende innstilte indeksverdier på anordningen ifølge oppfinnelsen:

Spenningen og strømmen ble målt på samme måte som angitt i foregående eksempler.

Spenningen ved tilslaget var 4,8 volt.

Strømstyrken ved tilslaget var 26 - 27 A samt etter 1 sekund

ca. 24 A, hvoretter strømstyrken gradvis sank til en sluttverdi på 8 - 10 A ved pulstidens slutt.. Den virkelige pulstiden var ca, 4 sekunder.

En perfekt sveis ble tilveiebragt. Sveisingen kunne gjentas med et intervall på ca. 10 sekunder med like godt resultat.

Ved sveising, f. eks. varmeforsegling, liming og lignende opera-sjoner ifølge oppfinnelsen kan man også regulere presstrykket under hvilket oppvarmingsorganet anbringes mot det behandlede materialet. Presstrykket kan styres under operasjonen i avhen-gighet av tid og/eller temperatur og/eller avgitt elektrisk effekt, hvorved denne styringen kan gjennomføres med samme anordningen som styrer oppvarmingseffekten eller med en adskilt styreanordning. Trykket ved sveisingen kan f. eks. styres fra et høyt opprinnelig trykk som gir god varmeoverføring til et lavere trykk ved høyere temperatur ved materialet, som forhin-drer at verktøyet trenger inn for dypt i det ved oppvarmingen myknende materialet.

Ved sveising (varmeforsegling) av f. eks. polyolefiner, polyvinylklorid m. fl. materialer har i mange tilfeller et gjennomsnittlig presstrykk av under 1 kp/cm, f. eks. under 0,5 eller 0,25 kp/cm, fortrinnsvis over 0,01 f. eks. over 0,05 eller 0,1 kp/cm sveiselengde vist seg egnet.

Som eksempel på materialer som kan behandles med fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen kan nevnes termoplaster i alminnelighet slik som polyolefiner, f. eks. polyetylen (lav tetthet og høy tetthet), polypropylen og polybutylen, polymetyl-penten og ko-polymerer av disse og også med andre ko-polimeri- serbare monomere, f.eks. etylakrylat og vinylacetat, og spesielt med eten,

Styrenplaster, polystyren, styrenakrylnitrilplast, akrylnitril-butadien-styrenplast, metakrylat-butadien-styrenplast, metakrylat-styrenplast, termoplastisk styren-butadiengummi, vinylplaster, f. eks. vinylkloridplast, polyvinylklorid, vinylacetatplast, plyvinylacetat, vinylacetalplast, polyviny1-acetal, vinylalko-holplast, polyvinylalkohol amidplast, polyamid, nylon, cellulosa-plast, cellulosaacetat, cellulosaacetatbutyrat, cellulosaacetat-propionat, etyIcellulosa akrylplast, polyakrylat, polymetylen-akrylat, formaldehydplast, polyformaldehyd, acetalplast, karbonatplast, polykarbonat, fluor-klor- olefinplast, fluoretylen-plast, polyfluoretylen, polytetrafluoretylen, polyfluoretylen-propylen, polyklorotrifluoretylen, polyvinylidfluorid, poly-vinylfluorid, kloreterplast,

lineær esterplast, lineær polyester, polyetylentereftalat, polyetylenglykoltereftalat,

fenylenoxidplast, polyfenylenoxid, aromatisk sulfonplast, polysulfon, fenoxiplast,

samt videre også hårdplast, slik som fenoplast, aminoplast, umettede esterplast, alkydplast, allylplast, epoxiplast, kaseinplast, silikonplast, furanplast, furfurylplast, uretanplast, polyuretan.

Nevnte plast kan foreligge i form av f. eks. folieark, skiver, skum, svamp, fiber, perler, korn, etc.

Til disse plastene kan man binde eller kombinere andre materialer, f. eks. metall, keramikk, glass, tekstiler, vevde og uvevde, slik som bomull, ull, viskose, etc.

I det følgende beskrives en utførelsesform av verktøyet som er egnet for anvendelse ifølge oppfinnelsen og innbefatter et under-lagslegeme, fortrinnsvis i form av en rett linjal eller et pris-meformet legeme, f. eks. et langstrakt legeme med i hovedsaken et rektangulært tverrsnittsform, samt et elektrisk oppvarmingsorgan anordnet i legemets, lengderetning med legemet som støttende underlag, fortrinnsvis på et av legemets smalere langsgående side-flater. Ifølge oppfinnelsen holdes dette oppvarmingsorganet under trekkspenning med spenningsorgan, f. eks. skruefjærer eller lignende fjærorgan, ved en eller begge endene av oppvarmingsorganet. En slik anordning er vist skjematisk på fig. 10 i sideriss og på fig. 11 i snitt A-A. På det langstrakte underlagslegemet 101 er anbragt et motstandselement 102 i form av et metallbånd som strekker seg langs en midtre del for å virke på et behandlet materiale, mellom to kanter 103 på underlagslegemet som virker som avbøyningspunkter for båndet slik at dette ved innvirkning av en trekkspenning i endedelene kan holdes bøyet i vinkel mot midtdelen rundt hjørnet 103. På fig. 3 er også

vist et varmeisolerende og/eller elektrisk isolerende mellom-legg 105, mellom motstandsbåndet 102 og underlagslegemet 101. Endedelen 104 til båndet er festet i et innspenningsorgan 106

som strekker seg gjennom et hull 107 i en flenslignende del eller utragning 108 i legemets 101 endedel. Innspenningsor-ganet 106 har form av en i enden gjenget bolt som strekker seg ut fra flensen 108 hvorved den utsvingede delen er omgitt av en skruefjær 109 som trykker mot en mutter 110 på den gjengede enden av organet 106 som med en ytterligere mutter 111 fasthol-der en kabelsko 112 på enden av en elektrisk tilførselskabel 113. Tilsvarende innspenningsorgan kan være anordnet ved.mot-satte ende av verktøyslegemet 101. Ved anordning av motstands-elementet avbøyd ved et avbøyningspunkt eller avbøyningsorgan ved en vinkel bort fra midtdelen av motstandsinnretningen ment for anlegg mot arbeidsstykket vil det elektriske tilslutningsorganet kreve kun et lite rom slik at flere oppvarmingsorgan kan bli anordnet ved en liten innbyrdes avstand parallelt med hverandre.

På fig. 12-19 er vist lignende utførelsesformer av verktøyer

som er egnet for anvendelse ifølge oppfinnelsen. På figurene vises også et hull 114 for innføring av et temperaturmåleorgan,

f. eks. en termistor. Videre er et belegg 115 som motvirker

klebing til arbeidsstykket, f. eks. av teflonglassvevning eller lignende materiale anbragt på motstandsbåndet 102. Fig. 17 viser en gruppe verktøy anordnet parallelt, hvorved innspenningsorga-net 106 i inntil hverandre liggende verktøy vekselvis er innret-tet slik at de danner en større vinkel a~for organet 106a henholdsvis mindre vinkel for organet 106b, i forhold til midtdelen av motstandsbåndet. Ved denne vekslende anordningen let-tes tilslutningen av strømtilførselsledningene 112-113.

På fig. 118 og 119 er vist snitt gjennom slike grupper av verk-tøyet 101 forsynt med oppvarmingsorgan innspent i fastholdings-organet 117..

Nedenfor skal angis et antall utførelsesformer hvor det er inn-ført henvisningsbetegnelser tilsvarende tegningsfigurene.

1. Med motstandsoppvarmingsorgan oppvarmede elektriske formingsverktøy, spesielt sveisebakke for sveising av plast eller lignende,karakterisert ved

at verktøyet innbefatter et legeme 101 som virker som et varmeisolerende underlag, fortrinnsvis med lavere varmeledningsevne enn metall (stål, mes-sing) og et ved verktøyets anordnede arbeidsflate anbragte motstandsoppvarmingsorgan 102.

2. Verktøyet ifølge utførelsesformen 1,karakterisertved at underlaget utgjøres av et legeme av plast eller elastomer, spesielt polymermateriale, som fortrinnsvis er armert med forsterkende fyllmiddel som glassfiber, vev eller lignende, f. eks. fenol-formaldehydharts armert med f. eks. vev eller glassfiber . 3. Verktøy ifølge utførelsesformen 1 eller 2,karakterisert vedat motstandsoppvarmingsorganet ut-gjøres av metall, slik som metallbånd eller elektrisk ledende polymermateriale, spesielt elastomer- materiale,.slik som. gummi, med ledende fyllmiddel, slik som kullpartikler. 4. Verktøy ifølge noen av de foregående utførelses-former,karakterisert vedat oppvarmingsorganet på den mot arbeidsstykket vendte flate er belagt eller dekket med et materiale 115 med gode slipp-egenskaper i forhold til det bearbeidede materialet, f. eks. fluorholdig organisk polymer, f. eks. polymerisert fluorisert olefin, slik som polytetrafluoretylen. 5. Verktøy ifølge noen av de forgående utførelsesfor-mer,karakterisert vedat det elektriske motstandsoppvarmingsorganet 102 holdes under trekkspenning med et fjærorgan 109 som utøver en trekkraft i oppvarmingsorganet.s lengderetning, hvorved oppvarmingsorganet utgjøres av et langstrakt, fortrinnsvis båndformet legeme med fortrinnsvis rektangulært tverrsnitt. 6. Verktøy ifølge utførelsesformen 5,karakterisertved at verktøyet innbefatter et langstrakt under-lagslegeme 101 samt et på dette anbragt oppvarmingsorgan med langstrakt form, hvorved en del 104 av oppvarmingsorganet ved i det minste den ene enden av dette er rettet i vinkel i forhold til en inntilliggende midtdel av oppvarmingsorganet og den flaten eller det plan ved hvilket oppvarmingsorganet står i berøring med det oppvarmede materialet, samt er forent med et fjærorgan 109 som holder oppvarmingsorganet under trekkspenning, hvorved denne enden av oppvarmingsorganet fortrinnsvis også er tilsluttet et elektrisk tilslutningsorgan 112 for tilførsel av oppvarmingseffekten . 7. Verktøy ifølge utførelsesformen 5 eller 6,karakterisert vedat oppvarmingsorganets endedel 104 eller det til dette tilsluttede tilslutningsorgan 106 strekker seg gjennom et hull 107 eller utsparing i underlagslegemet samt ved at et trykk-belastet fjærorgan 109, fortrinnsvis en skruefjær, ligger an mot enden av oppvarmingsorganet eller et dertil tilsluttet tilslutningsorgan, fortrinnsvis mot en utragende flenslignende del 108 eller mutter 108 på tilslutningsorganet, slik at oppvarmingsorganet herved holdes under trekkspenning. 8. Verktøy ifølge noen av de følgende utførelses-formene,karakterisert vedat underlaget utgjøres av et langstrakt legeme 101 med fortrinnsvis i hovedsaken kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt, hvorved oppvarmingsorganet 102 er anbragt på en side av underlaget, og danner en plan eller bøyd arbeidsoverflate, som er vendt mot arbeidsstykket, hvorved underlagets ende er forsynt med en utragning 108 eller en flens med en utsparing eller et hull 107, gjennom hvilken henholdsvis hvilket oppvarmingsorganets 102 endedel eller tilslutningsorgan 106 strekker seg, samt utragning eller flens som strekker seg fra en del av underlaget som befinner seg på en viss avstand fra underlagets mot oppvarmingsorganet vendte side samt oppvarmingsorganets endedel og/eller tilslutningsorganet og evt. hullet eller utsparingen i flensen eller utragningen og fortrinnsvis også utragningen eller flensen er rettet i skrå vinkel a 1 ; a„ mot oppvarmingsorganet aorbeidsoverflate, fortrinnsvis en vinkel på 15-75 .

Claims (9)

1. Anordning for varmebearbeidelse, fortrinnsvis varmeforming eller sveising av plast, innbefattende elektrisk oppvarmingsorgan for varmebearbeiding samt en reguleringsanordning for tilføring av elektrisk oppvarmingseffekt til oppvarmingsorganet, karakterisert ved at nevnte reguleringsanordning omfatter: a) effektbegrenser (3), b) organ (9) for innstilling av maksimal oppvarmingseffekt, hvorved innstillingsorganet (9) er tilsluttet en styreenhet (4) som styrer nevnte effektbegrenser, c) organ (6) for måling av oppvarmingstemperaturen tilsluttet styreenheten (4) hvorved signalet fra temperaturmåleorganet (6) via styreenheten (4) påvirker effektbegrenseren (3) til kontinuerlig eller i flere trinn, fortrinnsvis minst tre trinn, hvilke fortrinnsvis er i hovedsaken like store, å begrense oppvarmingseffekten ved overskridelse-av en viss på forhånd innstilt temperatur, og d) pulsstyringsorgan (8) anordnet til under et innstillbart tidsrom å holde den innstilte oppvarmingseffekten innkoblet i løpet av minst en sammenhengende pulsperiode.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at til pulsstyreorganet (8) er tilsluttet pulsgjentagelses-organ for gjentagelse av en innstilt oppvarmingspuls og organ (10) for forvalg av antall pulser samt organ (11) for innstilling av pausetidsrom mellom hver puls i varmebearbeidelsesforløpet.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at effektbegrenseren (3) er en tyristor og at styreenheten (4) gir tyristoren styre- eller triggerpulser for fasestyring.

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at effektbegrenseren (3) er en tyristor, som arbeider som en statisk omkobler som påvirkes av temperaturmåleorganet via pulsstyringen på en slik måte at pulslengden kontinuerlig reduseres ved overskridelsen av en bestemt på forhånd innstilt temperatur.

5. Anordning ifølge noen av de foregående kravene, karakterisert ved at organet (6) for måling av oppvarmingstemperaturen er en termistor.

6. Anordning ifølge noen av kravene 1-5, karakterisert ved at styreenheten innbefatter perifere or-ganer for justering av derivaten av avgitt effekt som funksjon av temperaturen ved overskridelse av en bestemt på forhånd innstilt temperatur.

7. Anordning ifølge noen av kravene 1-6, karakterisert ved at temperaturmåleorganet er anordnet i umid-delbar nærhet av oppvarmingsorganet, fortrinnsvis på en avstand av minst 1 mm, fortrinnsvis høyst 0,5 mm.

8. Fremgangsmåte for varmebearbeidelse, fortrinnsvis varmeforming eller sveising av plast, ved hjelp av elektrisk oppvarmingsorgan for varmebearbeiding, spesielt motstandsoppvarmingsorgan, hvorved man regulerer tilførselen av elektrisk oppvarmingseffekt til oppvarmingsorganene under minst en sammenhengende pulsperiode, karakterisert ved at man ved hjelp av temperaturmåleorgan, anordnet til å måle temperaturen ved oppvarmingsorganene eller ved den varmebear-beidede plasten, regulerer den av oppvarmingsorganet avgitte oppvarmingseffekten, kontinuerlig eller i flere trinn, fortrinnsvis minst tre, i hovedsaken like store trinn, fra en på forhånd innstilt øvre regulert begynnelseseffekt ved en på forhånd innstilt nedre begynnelsestemperatur T, til en nedre regulert slutteffekt Tg ved en forutbestemt slutt-temperatur T . s

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at reguleringen av den tilførte oppvarmingseffekten gjennomføres best ved anordningen ifølge noen av kravene 1-7.