DE2647444A1 - Schweissgeraet, insbesondere zum versiegeln von mindestens zwei uebereinanderliegenden folien aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Schweissgeraet, insbesondere zum versiegeln von mindestens zwei uebereinanderliegenden folien aus thermoplastischem kunststoff

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DE2647444A1
DE2647444A1 DE19762647444 DE2647444A DE2647444A1 DE 2647444 A1 DE2647444 A1 DE 2647444A1 DE 19762647444 DE19762647444 DE 19762647444 DE 2647444 A DE2647444 A DE 2647444A DE 2647444 A1 DE2647444 A1 DE 2647444A1
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Description

BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH ύ 7928 Giengen, den 20.10.1976 Stuttgart Robert-Bosch-Straße
Unser Zeichen: TZP 76/461 Wi/Sh
Schweißgerät, insbesondere zum Versiegeln von mindestens zwei übereinanderliegenden Folien aus thermoplastischem
Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Schweißgerät, insbesondere zum Versiegeln von mindestens zwei übereinanderliegenden Folien aus thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer elektrisch beheizbaren, temperaturgeregelten Siegelrolle und einem mit der Siegelrolle zusammenwirkenden Gegendruckorgan, wie Andrückrolle oder dgl., zwischen denen die erwärmte Zone der Folien unter Druckanwendung dicht verschweißt wird.
Bei bekannten Schweißgeräten der genannten Art ist es üblich, die Siegelrolle mit elektrischen Heizelementen auszustatten, deren Temperatur mit Hilfe von Regelvorrichtungen auf dem für den Schweißvorgang günstigsten Wert konstant gehalten wird. Das konstante Einhalten der günstigsten Schweißtemperatur ist dabei - insbesondere beim Verschweißen von dünnen Folien - von ausschlaggebender Bedeutung für die Qualität der Schweißnaht, denn auftretende Temperaturschwankungen haben entweder eine schlechte Verbindung und dadurch hervorgerufene Undichtigkeiten oder ein Durchschweißen bzw. Verbrennen der zu verschweißenden Folien zur Folge und führen so zu unbefriedigenden Schweißergebnissen.
80981 7/Om
TZP 76/461
Das daher im Interesse einwandfreier Schweißnähte unbedingt erforderliche genaue Einhalten der Schweißtemperatur ist bei den bekannten Schweißgeräten nur durch einen verhältnismäßig hohen Aufwand an komplizierten Regelvorrichtungen zu erreichen. Diese haben einen entsprechend großen Raumbedarf und erfordern zudem einen oder mehrere Temperaturfühler b^w. Temperaturabfrageeinrichtungen, welche wegen der erforderlichen Genauigkeit der Temperaturregelung direkt in der Siegelrolle untergebracht werden müssen.
Eine dermaßen mit Heizelementen und Temperaturabfrageeinrichtungen ausgestattete Siegelrolle hat jedoch zwangsläufig einen entsprechend großen Durchmesser, so daß derartige Siegelrollen nur bei großen gewerblichen Maschinen Anwendung finden können und für kleine handliche Geräte kaum zu verwenden sind.
Die verhältnismäßig großen Abmessungen der bekannten Siegelrollen haben zudem noch den Nachteil, daß sie eine große Masse und als Folge davon eine große thermische Trägheit besitzen, die lange Aufheizzei ten mit entsprechend langen Abkühlzeiten erforderlich machen. Auf diese Weise sind damit ausgerüstete Schweißgeräte für einen kurzfristigen und nur gelegentlichen Einsatz, wie im Haushalt, der Bastlerwerkstatt oder dgl,, denkbar ungeeignet.
Ein weiterer gravierender Nachteil besteht bei den bekannten Schweißgeräten auch darin, daß die Temperaturabfrageeinrichtungen lediglich punktförmig am Umfang von deren Siegelrollen angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß die Heizung bei plötzlichen örtlichen Temperaturabweichungen an der wirksamen Arbeitsfläche der Siegelrolle, etwa infolge erhöhter Wärmeleitung oder dgl., nur schwerfällig reagiert. Weist beispielsweise eine Stelle am Umfang der Siegelrolle infolge plötzlicher, arbeitsbedingter Abkühlung eine niedrigere Temperatur als die übrigen Stellen am Umfang der Siegelrolle auf, so wird ein sofortiges Nachheizen
8098 17/0 UA
TZP 76/461
nur dann veranlaßt, wenn sich die Temperaturabfrageeinrichtung genau an der kälteren Stelle befindet. Tritt die plötzliche Abkühlung jedoch an einer Stelle auf, die von der Temperaturabfrageeinrichtung weit entfernt ist und daher erst mit entsprechender Verzögerung erfaßt wird, so kommt es am Umfang der Siegelrolle zu Temperaturschwankungen, welche leicht eine überhitzung oder zu starke Abkühlung von Teilen der Arbeitsfläche der Siegelrolle zur Folge haben und damit zu einem unbefriedigenden Schweißergebnis führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Heizung und Temperaturregelung derartiger Schweißgeräte zu verbessern und zu vereinfachen und insbesondere deren Siegelrollen mit möglichst geringer thermisch träger Masse so auszugestalten, daß diese nur kleine Abmessungen aufweisen, um so zu erreichen, daß mit Siegelrollen ausgestattete Schweißgeräte insbesondere auch als Haushaltsgeräte Anwendung finden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Siegelrolle mit einem als Heizelement und Temperaturregler dienenden PTC-Widerstand ausgestattet ist, dessen Widerstandskennlinie im Bereich der Arbeitstemperatur der Siegelrolle steil ansteigt.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen doppelten Funktion des PTC-Widerstandes lassen sich die Abmessungen und damit auch die thermisch träge Masse einer derartigen Siegelrolle wesentlich verringern, so daß dadurch die eingangs geschilderten Nachteile bekannter Siegelrollen vermieden werden und eine genaue Einhaltung der Schweißtemperatur gewährleistet ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung Wird dadurch erreicht, daß der als Heizelement dienende PTC-Widerstand selbst als der wirksame Teil der Siegelrolle ausgebildet ist, welcherunmittelbar zum Verschweißen der Folien dient.
809817/0Hi
TZP 76/461
Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung des PTC-Widerstandes selbst als der wirksame Teil der Siegelrolle lassen sich deren thermische Trägheit und die darauf zurückzuführenden Nachteile in nahezu idealer Weise fast vollkommen ausschalten, denn aufgrund der bekannten Eigenschaften eines PTC-Widerstandes hat jede während des Schweißvorgangs an der Siegelrolle auch nur örtlich begrenzt auftretende Temperaturänderung eine sofortige Änderung von deren elektrischen Widerstand und damit auch des Heizstromes zur Folge. Auf diese Weise werden auftretende Temperaturänderungen augenblicklich durch genau gesteuerte Wärmezufuhr ausgeglichen, wodurch ein genaues Einhalten der günstigsten Schweißtemperatur möglich ist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung kann der PTC-Widerstand entweder als eine kreisförmige Scheibe oder als ein Kreisring ausgebildet sein, welche mit ihrem äußeren Umfang unmittelbar auf die zu verschweißenden Folien einwirkt.
Dabei hat sich die Ausbildung des PTC-Widerstandes als Kreisring als besonders wirtschaftlich und auch günstig im Bezug auf die angestrebte Verringerung der thermisch trägen Masse der Siegelrolle erwiesen.
Weitere in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht und schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles eines mit einer Siegelrolle arbeitenden, insbesondere für Haushaltszwecke verwendbaren, Schweißgerätes zum Verbinden von dünnen Folien aus thermoplastischem Kunststoff erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein aus einer Siegelrolle und einer federbelasteten Andrückrolle gebildetes Rollenpaar eines elektrisch betriebenen Schweißgerätes für dünne Folien aus thermo-
809817/0 T4 *
. 2647UA
-Jef - TZP 76/461
plastischem Kunststoff, von der Bedienungsseite in axialer Richtung gesehen,
Fig. 2 das der Fig. 1 entsprechende Rollenpaar, von der Seite gesehen im Schnitt, mit einem symbolisch dargestellten Antriebsmotor für dieses Rollenpaar und
Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines über einen Transformator mit Schwachstrom betriebenen Schweißgerätes mit einem Rollenpaar nach den Fig. 1 und 2.
Ein in den Fig. 1 und 2 nur mit seinem Schweißwerkzeug in Form eines Rollenpaares 10 dargestelltes Schweißgerät zum Versiegeln von übereinanderliegenden Folien 11 aus thermoplastischem Kunststoff weist eine elektrisch beheizbare, temperaturgeregelte Siegelrolle 12 und eine mit dieser als Gegendruckorgan zusammenwirkende Andrückrolle 13 auf. Die Andrückrolle 13 ist am beweglichen Ende eines unter der Spannung einer Feder 14 stehenden Schwinghebels 15 derart gelagert, daß sie mit ihrer Lauffläche einen gleichmäßigen Druck auf die Lauffläche der Siegelrolle 12 bzw. auf die dazwischen hindurchgeführten Folien 11 ausübt.
In Höhe der Berührungsstelle des aus der Siegelrolle 12 und der Andrückrolle gebildeten Rollenpaares lO ist ein Tisch 16 angeordnet, welcher als Führung für die zwischen dem Rollenpaar lO zu verschweißenden Folien 11 dient und zu diesem Zweck mit einem entsprechenden, an die Form der Siegelrolle 12 angepaßten Durchbruch versehen ist.
Wie insbesondere aus der Fig. 2, in welcher das Rollenpaar 10 ohne den Tisch 16 und Folien 11 dargestellt ist, hervorgeht, weist die Siegelrolle 12 einen als Kreisring ausgebildeten, das Heizelement und den Temperaturregler bildenden PTC-Widerstand 17 auf, dessen äußere Umfangsflache sich unmittelbar auf der Lauffläche der Andrückrolle 13 abwälzt und somit als wirksamer Teil· der Siegelrolle 12 unmittelbar auf die zu verschweißenden Folien 11 einwirkt. Die
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Stromzufuhr zum PTC-Widerstand 17 erfolgt über dessen einander gegenüberliegende axiale Stirnseiten. Im dargestellten speziellen Fall geschieht dies über eine einseitig an der Siegelrolle 12 sitzende Antriebswelle 18, welche scheibenförmige Kontaktflächen 19 und 20 aufweist. Diese sitzen am Ende von zwei elektrisch voneinander isolierten und koaxial zueinander angeordneten Leitern 21 und 22. Die Stromzufuhr zur von einem Antriebsmotor 23 antreibbaren Antriebswelle 18 erfolgt über an dem entsprechenden Leiter 21 oder 22 anliegende Schleifkontakte 23 bzw. 24, welche ihrerseits an die Stromversorgung des Schweißgerätes angeschlossen sind.
Die Schaltung des die Funktion des Heizelements und Temperaturreglers und ebenso des wirksamen Teils der Siegelrolle 12 übernehmenden PTC-Widerstandes geht aus dem Schaltbild nach Fig. 3 hervor, wo der PTC-Widerstand 17 im Sekundärkreis eines vom Netzstrom gespeisten Transformators 26 parallel zum Antriebsmotor 23 liegt. Im Primärkreis des Transformators 26 befindet sich ein Geräteschalter 27. Mit Hilfe dieses Transformators 26 wird die Betriebsspannung des Schweißgerätes herabtransformiert und somit die erforderliche Berührungssicherheit an der Siegelrolle 12 erzielt.
Der Antrieb des Rollenpaares 10 kann in bekannter Weise so gestaltet sein, daß der Antriebsmotor 23 lediglich die Siegelrolle 12 antreibt. Hierbei läuft die Andrückrolle 13 aufgrund der an ihrer Lauffläche auf sie ausgeübten Reibung mit. Es hat sich jedoch gezeigt, daß wegen des hierbei unvermeidbaren Schlupfes und einer darauf zurückzuführenden Welligkeit der Schweißnaht der zu versiegelnden Folien 11 ein mit Hilfe eines bekannten Getriebes zwangsläufig bewerkstelligter gegenläufiger Antrieb der das Rollenpaar 10 bildenden Siegelrolle 12 und der Andrückrolle 13 günstiger ist.
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Die bei verschiedenen Folienstärken oder Werkstoffen erforderliche unterschiedliche Schweißtemperatur kann in bekannter Weise durch Spannungsänderung und/oder Änderung der Antriebsgeschwindigkeit des Rollenpaares 10 und damit der Durchlaufgeschwindigkeit der Folien 11 beliebig geregelt werden.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, daß der als wirksamer Teil der Siegelrolle verwendete PTC-Widerstand zwischen scheibenförmigen Enden von von entgegengesetzten Seiten an den PTC-Widerstand herangeführten Wellenenden fest eingespannt ist. Ferner ist jede bekannte Art der Kontaktierung des als wirksamer Teil der Siegelrolle dienenden PTC-Widerstandes 17, beispielsweise über an dessen entgegengesetzten axialen Stirnseiten angelegte Schleifkontakte, möglich. Hierbei ist es erforderlich, daß die Stirnseiten mit einer gut leitenden Beschichtung, beispielsweise aus Silber versehen sind.
Die Lauffläche des als wirksamer Teil der Siegelrolle dienenden PTC-Widerstandes 17 kann mit einer das Anhaften des zu verschweißenden Werkstoffes verhindernden Oberfläche versehen sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei PTC-Widerständen auf keramischer Basis ein Anhaften der zu verschweißenden Werkstoffe nicht auftritt.
Aufgrund der besonderen Ausbildung des wirksamen Teils der Siegelrolle als PTC-Widerstand und der bekannten Eigenschaften des PTC-Widerstandes läßt sich die günstigste Schweißtemperatur an der Siegelrolle exakt einhalten, da jede auch nur örtlich am PTC-Widerstand auftretende Temperaturänderung dort eine Änderung des Widerstandes und einen entsprechend geänderten Stromfluß zur Folge hat, der einen augenblicklichen Temperaturausgleich herbeiführt. Die bekannten Eigenschaften des PTC-Widerstandes bewirken, daß die beim Einschalten des Gerätes noch kalte Siegelrolle aufgrund des verminderten Widerstandes und der infolgedessen erhöhten
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Stromaufnahme des PTC nahezu augenblicklich die erforderliche Betriebstemperatur erreicht und somit sofort für den Schweißvorgang zur Verfügung steht. Auf diese Weise eignet sich ein mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Siegelrolle ausgestattetes Schweißgerät ganz besonders für einen kurzzeitigen Betrieb, wie er im Haushalt oderder Bastlerwerkstatt üblich ist, wobei die bisher erforderlichen Wartezeiten bis zur vollen Betriebsbereitschaft des Gerätes vollständig entfallen.
lO Ansprüche
3 Figuren
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Claims (9)

  1. TZP 76/461-, . . ,
    Ansprüche
    [ !.!Schweißgerät, insbesondere zum Versiegeln von mindestens \_y zwei übereinanderliegenden Folien aus thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer elektrisch beheizbaren, temperaturgeregelten Siegelrolle und einem mit der Siegelrolle zusammenwirkenden Gegendruckorgan, wie Andrückrolle oder dgl., zwischen denen die erwärmte Zone der Folien unter Druckanwendung dicht verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelrolle (12) mit einem als Heizelement und Temperaturregler dienenden PTC-Widerstand (17) ausgestattet ist, dessen Widerstandskennlinie im Bereich der Arbeitstemperatur der Siegelrolle (12) steil ansteigt.
  2. 2. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Heizelement dienende PTC-Widerstand (17) selbst als der wirksame Teil der Siegelrolle (12) ausgebildet ist, welcher unmittelbar zum Verschweißen der Folien (11) dient.
  3. 3. Schweißgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (17) als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist, die mit ihrem Umfang unmittelbar auf die zu verschweissenden Folien (11) einwirkt.
  4. 4. Schweißgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (17) als Kreisring ausgebildet ist, der mit seinem äußeren Umfang unmittelbar auf die zu verschweissenden Folien (11) einwirkt.
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  5. 5. Schweißgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zum PTC-Widerstand (17) über dessen einander gegenüberliegende axiale Stirnseiten erfolgt.
  6. 6. Schweißgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr über an der Welle (18) der Siegelrolle (12) sitzende und diese an den Seiten wenigstens abschnittsweise abdeckende scheibenartige Kontaktflächen (19, 20) erfolgt.
  7. 7. Schweißgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (18) der Siegelrolle (12) den einzelnen Kontaktflächen zugeordnete, voneinander elektrisch isolierte Leiter (21, 22) aufweist.
  8. 8. Schweißgerät nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (18) aus zwei gegeneinander elektrisch isolierten, an ihren dem PTC-Widerstand (17) zugeordneten Enden mit je einer scheibenartigen Kontaktfläche (19, 20) versehenen koaxial angeordneten Leitern (21, 22) gebildet ist, an denen die Siegelrolle (12) fliegend gelagert ist.
  9. 9. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der als wirksamer Teil der Siegelrolle (12) dienende PTC-Widerstand (17) an seinem Umfang mit einer das Anhaften des zu verschweißenden Werkstoffs verhindernden Oberfläche versehen ist.
    lO. Schweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (17) mit Schwachstrom beheizt wird.
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