DE2119445A1 - Thermoplastics welding pulse control - by electronic computer and phase splitting to compensate for residual heat build-up - Google Patents
Thermoplastics welding pulse control - by electronic computer and phase splitting to compensate for residual heat build-upInfo
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Description
- Verfahren und Anordnung zur Temperaturregelung einer Impulsschweißeinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung einer Impulsschweißeinrichtung, bei dem eine der Temperatur in der Schweißeinrichtung analoge Meßgröße unmittelbar auf einen Regelkreis zur Steuerung der der Schweißeinrichtung zugeführten Wärmemenge wirkt. Zugleich betrifft die Erfindung eine Temperaturregelanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
- Impulsschweißeinrichtungen, die vornehmlich zum Verschweißen von lLunststoffolien dienen, bestehen im wesentlichen aus einem metallischen Träger für einen elektrisch beheizten Schweißdraht, der auf eine Gegendruckleiste zu bewegt werden kann. Der Schweißdraht ist in der Regel mit Kunststoff, z. B.
- Teflon, isoliert, während d:ie gegenüberliegende Gegenclruckleiste mit Silikon-Kait-t;s'clitiV beschichtet ist. Diese Anordnung wird in der Fachsprache mit Schweißbalken bezeichnet.
- Der Schweißvorgang mittels dieses Schweißbalkens vollzieht sich in der Weise, daß die zu verschweißenden Euns-ts-toffolien zuerst zvrischen dem Träger und der Gegendruckleiste festgeklemmt werden und daraufhin der Schweißdraht durch einen kurzen Stromimpuls aufgeheizt wird. Dadurch wird das Material der Folien plastifiziert und miteinander bei entsprechendem Andruck verschweißt. Infolge der durch die Stromimpulse fortwährend eingespeisten Wärmeenergie heizt sich die Schweißeinrichtung langsam auf, so daß nach einer bestimmten Betriebsdauer die Temperatur der Schweißeinrichtung den Plastifizierungspunkt der zu verschweißenden Folien auch außerhalb der Impulsdauer erheblich näher liegt als zu Beginn des Betriebes. Es besteht daher die Gefahr, daß nach längerem Betrieb nährend der Impuls abgabe die Folie zu stark plastifiziert oder sogar verbrannt wird. Dieses Problem ist insbesondere gravierend bei Impulsschweißeinrichtungen mit sehr schneller Taktfolge, also Hochleistungsmaschinen, da bei diesen die zur Aufheizung der Kunststoffolien erforderliche Wärmemenge mit hoher Leistung und bei einer sehr kurzen Impulsdauer eingespeist wird, um die Taktzeiten möglichst niedrig zu halten.
- Es ist bereits eine Regelanordnung für eine derartige Schweißeinrichtung bekannt geworden, bei der in den Träger für den durch die Strominipulse beheizten Schweißdraht ein temperaturabhängiger Widerstand bzw. ein Temperaturfühler eingefügt ist und bei der die Impulsabgabe für den Schweißdraht durch einen Zf^-Ltgeber erfolgt, in dessen Zeitkreis der temperaturabhängige Widerstand eingesehalte t ist (DOS I W7'D ji 4) Diese bekannte Regelanordnung wirkt in der Weise, daß der von der Temperatur des Schweißbalkens unmittelbar beaufschlagte temperaturabhängige Widerstand direkt die durch einen monostabilen Multivibrator bestimmte Heizimpulsdauer festlegt. Zwangsläufig erhält man dadurch unterschiedliche Taktzeiten der Schweißeinrichtung, da zu Beginn des Betriebes, während der Schweißbalken noch eine niedrigere Temperatur aufweist, die Impulsdauer erheblich länger als nach einer bestimmten Betriebsdauer ist. Für die vorstehend bereits erwähnten Hochleistungsmaschinen, die sehr kurze Taiftzeiten aufweisen, bedeutet das, daß diese zu Beginn des Betriebes und auch nach auftretenden Unterbrechungen in ihrer Geschwindigkeit erheblich gedrosselt werden müssen, was zusätzliche Regelorgane für die Laufgeschwindigkeit der Anlage erforderlich macht. In vielen Fällen lassen jedoch sogar die heute geforderten hohen Taktgeschwindigkeiten infolge des damit verbundenen Produktionsausfalles ein derartiges Regelverhalten nicht zu.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Anordnung zur Temperaturregelung von Impulsschweißeinrichtungen vorzuschlagen, mittels deren die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden. Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Temperaturmeßgröße über einen elektronischen Regler und einen Wechselstromsteller mit Phasenanschnittsteuerung oder einen Triac bei konstanter Impulsdauer die zugeführte Heizleistung steuert.
- Zur Durchführung dieses Verfahrens wird bei einer Temperaturregelanordnung für eine Impulsschweißmaschine, bei der in einem elektrisch beheizten Schweißbalken ein einem Regelkreis zugeordnetes Temperaturmeßglied angeordnet ist, vorgeschlagen, daß das Temperaturmeßglied einen elektronischen Regler beaufschlagt, dessen Ausgang einen im Heizkreis liegenden Wechselstromsteller mit Phasenanschnittsteuerung in-Anti-Parallelschaltung oder über einen Triac steuert.
- In einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der Impulsdauer der Regler von der Impulsschweißeinrichtung getrennt0 Diese Maßnahme erfolgt zu dem Zweck, die Temperaturspitzen, die während des Impulses in der Schweißeinrichtung entstehen, für den Regelwert unberücksichtigt zu lassen und somit nur den Demperaturschwellwert des gesamten Schweißbalkens als Meßgröße zu nutzen.
- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen, sowie aus den Unteransprüchen.
- Es zeigen: Fig4 1 schematisch einen Schweißbalken; Fig. 2 in einem Diagramm den Temperaturverlauf in einer Impulsschweißeinrichtung ohne Regelanordnung; Fig. 3 in einem Diagramm ähnlich Fig. 2 den Temperaturverlauf in einem Schweißbalken mit der erfindungsgemEBen Temp eraturrege lanordnung und Fig. 4 schematisch eine Schaltung, mittels der in der erfindungsgemäßen Weise die Heizleistung gesteuert wird.
- Gemäß der Darstellung in Fig. 1 besteht eine Impulsschweißeinrichtung im wesentlichen aus einem metallischen Träger 1 mit Schweißdrahtbefestigungen 2, die bei längeren Schweißeinrichtungen vorwiegend federnd ausgebildet werden, einer Grundisolation 3 für einen flachen Schweißdraht 4 und einer abschließenden Kunststoffisolation 5, z. B. aus Teflon.
- Dem Träger 1 gegenüber liegt eine mit Silikon-Kautschuk beschichtete Gegendruckleiste 6. In dem Schweißbalken ist in der Nähe des beheizten Schweißdrahtes ein Temperaturmeßglied 16, z0 B. ein Thermoelement, ein Heizleiter oder ein temperaturabhängiger Widerstand, mit Anschlüssen 7 angeordnet.
- Das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt die in einem Schweißbalken ohne Temperaturregelanordnung herrschende Temperatur T über der Zeit t aufgetragen. Mit T2 ist die zur Durchführung eines ordnungsgemäßen Schweißvorganges erforderliche Temperatur bezeichnet. Auf der Abszisse ist die konstante Impulsdauer t1 der Stromimpulse 9 eingezeichnet. Die Kurve 10 zeigt den langsamen Temperaturanstieg im Schweißbalken nach dem Einsetzen des Betriebes, d. h. nach einer Anzahl von Schweißtakten. Die Impulsspitzen 11 veranschaulichen die Temperaturanstiege während der Impulsdauer, während die schraffierten Flächen 12 in den Impulsspitzen die eingespeiste Wärmemenge darstellen. Durch die zunehmende Aufheizung des Schweißbalkens steigen die Temperaturspitzen bei den weiteren Takten über die Solltemperatur T2 und nähern sich einer Temperatur T3, die für das Schweißgut bereits nachteilig ist.
- Aus der Darstellung in Fig. 3 ist zu erkennen, daß die bei den aufeinanderfolgenden Impulsen zugeführte Wärmemenge mit zunehmender Betriebsdauer der Einrichtung abnimmt, und damit die Temperaturspitzen während der Impulsdauer die Solltemperatur T2 auch bei längerem Betrieb nicht überschreiten.
- Gemäß der Darstellung in Fig. 4 wirkt das Temperaturmaßglied 16 unmittelbar auf einen elektronischen Regler 8 und dient für diesen als Meßwertgeber. Der Ausgang des elektronischen Reglers 8 ist in Anti-Parallelschaltung auf einen Wechselstromsteller 17 geschaltet, der im Heizkreis des Schweißbalkens liegt. In dem Regler 8 ist schematisch ein nockengesteuerter Schalter 15 angedeutet, der in Abhängigkeit von der Taktzeit der Schweißeinrichtung so betätigt wird, daß während der Impulsdauer der Regler 8 von der Schweißeinrichtung abgeschaltet ist. Dadurch bleibt der Einfluß der Temperaturspitzen 11 auf den Meßwert ausgeschaltet. Das jeweilige Aufschalten des Meßvorgaflges, durch den die durch den Impuls zu übertragende Heizleistung bestimmt wird, erfolgt jeweils vor der Abgabe des elektrischen Impulses für die Schweißung. Der nockengesteuerte Schalter 15 kann-.sowohl im Eingang als auch im Ausgang des Reglers 8 zwischengeschaltet werden.
Claims (5)
1. Verfahren -zur Temperaturregelung einer Impulsschweißeinrichtung,
bei dem eine der Temperatur in der Schweißeinrichtung analoge Meßgro#ße unmittelbar
auf einen Regelkreis zur Steuerung der der Schweißeinrichtung zugeführten Wärmemenge
wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßgröße über einen elektronischen
Regler und einen Wechselstromsteller mit Phasenanschnittsteuerung oder einen Triac
bei konstanter Impulsdauer die zugefährte Heizleistung steuert.
2. Verfahren nach Anspruch~1, dadurch gekennzeichnet, daß während
der Impulsdauer der Regler von der Impulsschweißeinrichtung getrennt wird.
3. Temperaturregelanordnung für eine Impulsschweißmaschine, bei der
in einem elektrisch beheisten Schweißbalken ein einem Regelkreis zugeordnetes Temperaturmeßglied
angeordnet ist, zur Durchf~uhrung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Temperaturmeßglied (16) einen elektronischen Regler (8)
beaufschlagt, dessen Ausgang einen im Heizkreis liegenden Wechselstromsteller (17)
mit Phasenanschnittsteuerung in Anti-Parallelschaltung oder über einen Triac steuert.
4. Regelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein
den Regler (8) von der Schweißeinrichtung trennender und von dieser gesteuerter
Nockenschalter (15) vorgesehen ist.
5. Regelanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Regler (8) und dem Wechselstromstaller (17) ein elektromechanisches
Stellglied, z. B. ein Stellmotor, geschaltet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2119445A DE2119445C3 (de) | 1971-04-21 | 1971-04-21 | Temperaturregelanordnung fur eine Impulsschweißmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2119445A DE2119445C3 (de) | 1971-04-21 | 1971-04-21 | Temperaturregelanordnung fur eine Impulsschweißmaschine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2119445A1 true DE2119445A1 (en) | 1972-11-09 |
| DE2119445B2 DE2119445B2 (de) | 1973-04-19 |
| DE2119445C3 DE2119445C3 (de) | 1973-11-15 |
Family
ID=5805424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2119445A Expired DE2119445C3 (de) | 1971-04-21 | 1971-04-21 | Temperaturregelanordnung fur eine Impulsschweißmaschine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2119445C3 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2814694A1 (de) * | 1978-04-05 | 1979-10-18 | Rudolf Ing Grad Wehinger | Mit einem oder mehreren elektrisch beheizbaren elementen versehene schweissbacke zum verschweissen von folien aus kunststoff |
| WO1981001118A1 (en) * | 1979-10-29 | 1981-04-30 | A Kullberg | A process and a device for hot working |
| EP1707340A1 (de) * | 2005-03-29 | 2006-10-04 | Hans Wolf | Siegelgerät |
| EP4180212A1 (de) * | 2021-11-11 | 2023-05-17 | OMRON Corporation | Heisssiegelvorrichtung und steuerungsverfahren |
-
1971
- 1971-04-21 DE DE2119445A patent/DE2119445C3/de not_active Expired
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2814694A1 (de) * | 1978-04-05 | 1979-10-18 | Rudolf Ing Grad Wehinger | Mit einem oder mehreren elektrisch beheizbaren elementen versehene schweissbacke zum verschweissen von folien aus kunststoff |
| WO1981001118A1 (en) * | 1979-10-29 | 1981-04-30 | A Kullberg | A process and a device for hot working |
| EP1707340A1 (de) * | 2005-03-29 | 2006-10-04 | Hans Wolf | Siegelgerät |
| EP4180212A1 (de) * | 2021-11-11 | 2023-05-17 | OMRON Corporation | Heisssiegelvorrichtung und steuerungsverfahren |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2119445C3 (de) | 1973-11-15 |
| DE2119445B2 (de) | 1973-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |