DE3049979A1

DE3049979A1 - A process and a device for hot working

Info

Publication number: DE3049979A1
Application number: DE803049979A
Authority: DE
Inventors: A Kullberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1982-05-06
Also published as: AU6480380A; JPS56501593A; SE427258B; EP0044837A1; WO1981001118A1; EP0033822A1; NO812177L; FI813827L; DK284681A; SE7908945L

Description

ELISABETH J U N G or. phil, oipl-chem. 8000 München jff, ·,.· . - '

JÜRGEN SCHIRDEWAHN DR-RERNAl₁DIPL-PHYs. P O.BOX 40 14 68

Λΐ-_η··»ηη η ,η ■ ι ·.·■···*■ n ■ . « α 11 t CLEMENSSTRASSE 30

GERHARD S C H M I TT-N I LS O N dr.-ing > telefon: (089) 34 so 67

GERHARD B. HAGEN dr phil ^v telegramm/cable: invent München

PETER HIRSCH dipl.-ing. telex:5-29686

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

30. November 1981

u.Z.: Q 876 M3 (Hi/ba)

Arne Kuliberg

"Verfahren und Vorrichtung zur Warmbearbeitung"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heizen und insbesondere zum Warmbearbeiten von Materialien, wie Kunststoffe, Elastomere und ähnliches, das heißt, Polymere organischen oder anorganischen Typs, insbesondere zum Schweißen oder Warmformen solcher Materialien, beispielsweise Heißsiegeln, Vakuumformen, Blasen, Extrudieren, Spritzformen, Preßformen usw.

Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Speisen und Warmformen, beispielsweise Heißsiegeln von Kunststoffen und ähnlichen Materialien, bei denen die Zufuhr der erforderlichen Wärme-

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menge in einer besonderen Weise gesteuert wird. Vorzugsweise wird die erforderliche Wärme dem Material mit erwärmten Werk-

zeugen zum Schweißen oder Warmformen zugeführt.

Erfindungsgemäß wird Wärme mit einer elektrischen Heizvorrichtung, vorzugsweise einer Widerstandsheizvorrichtung, zugeführt. Die von der Heizvorrichtung zugeführte Heizenergie ist einstellbar, vorzugsweise kontinuierlich oder in einer Vielzahl von Schritten, wie wenigstens drei, vier, fünf, sieben oder zehn Schritten, die vorzugsweise gleich große Teile der Maximalenergie bilden, und kann auf einen einstellbaren Maximalwert begrenzt und kontinuierlich oder stufenweise, wie zuvor erwähnt, auf einen Minimalwert gesteuert werden, der Null sein kann oder ein veränderlich eingestellter minimaler Energiewert. Die Einstellung der Energie kann mit einem Thyristor, beispielsweise Triac, erreicht werden, der in den elektrischen Heizkreis geschaltet ist und den elektrischen Strom begrenzt, der beispielsweise einer Widerstandsheizvorrichtung zugeführt wird.

Die Heizenergieabgabe kann auch hinsichtlich einer gemessenen Temperatur gesteuert werden, vorzugsweise der Temperatur der Heizvorrichtung, die dem Material, wie einem Schweißwerkzeug oder einem Formungswerkzeug, Wärme zuführt, oder der Temperatur des der Bearbeitung unterzogenen Materials. Diese Steuerung kann so eingestellt sein, daß die Zufuhr der elektrischen Heizenergie gänzlich gesperrt oder die Energie auf einen niedrigsten Wert beschränkt wird, der nicht über 50, 30, 20 oder 10% der eingestellten Maximalenergie liegt, wenn eine veränderlich eingestellte maximale Temperatur erreicht wird. Die Zufuhr elektrischer Heizenergie wird vorzugsweise so eingestellt, daß die elektrische Heizwirkung kontinuierlich oder schrittweise, wie zuvor erwähnt, innerhalb eines Tempera'urbereiches von einer niedrigeren gemessenen Temperatur

t . bis zur eingestellten maximalen Temperatur t redumm ^ . * max

ziert wird. Dies kann erreicht werden mit einer Temperaturmeßvorrichtung, vorzugsweise einem Thermistor, der die Tempe-

Γ , 3049973

~ ζ —

ratur mißt, beispielsweise die Temperatur einer wärmefreigeben-*,,, den elektrischen Heizvorrichtung, wie eines Schweißwerkzeuges oder eines Formungswerkzeuges, wobei die Temperaturmeßvorrich- Γ* tung so verbunden ist, daß sie ein der Temperatur entsprechen- '». des Signal an eine Steuervorrichtung gibt, welche die der

Heizvorrichtung zugeführte Heizenergie beeinflußt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Temperaturmeßvorrichtung so ;,. verbunden wird, daß sie den Thyristor,, vorzugsweise über eine Steuereinheit, die beispielsweise einen Verstärker aufweist, steuert. Vorzugsweise ist die Temperaturmeßvorrichtung so verbunden, daß sie verbrauchte elektrische Heizenergie mit einer Steuervorrichtung steuert, die so einstellbar ist, daß die elektrische Heizenergie, die als eine Funktion der Temperatur auch f(t) bezeichnet, geliefert: wird, in jeg]ichor qcwüvKU'htnr Weise verändert und eingestellt werden kann, beispielsweise so, daß sie näherungsweise linear ist von einer unteren Steuertemperatur t . bis zu einer maximalen Temperatur t von ^c mm max

einer höheren Energie P . bis zu einer niedrigeren Energie

P, , wie zuvor erwähnt. Für diesen Zweck kann man die tmax

Widerstandsänderung eines Thermistors als Funktion der Temperatur verwenden. Ein geeigneter Temperaturbereich,Δ, , zwischen der Steuerung von minimaler Temperatur und maximaler Temperatur kann beispielsweise bis 100° C sein, vorzugsweise bis 75° C oder selbst weniger, beispielsweise bis 50, 40, 30, 20, 10 oder 5° C.

Ein geeigneter Temperaturbereich,Δ , , für die Energiesteuerung kann ebenfalls bis 75, 60, 50, 40, 30, 20, 10 oder 5% der eingestellten maximalen Steuertemperatur t sein, ausgedrückt in ⁰K oder vorzugsweise in ⁰C und insbesondere als ein Prozentteil des Temperaturbereichs zwischen der Umgebungstemperatur bei dem betreffenden Warmbearbeitungsvorgang und t . Die

max

Reduzierung der Energie mit einer Temperaturerhöhung in diesem Bereich kann eingestellt oder veränderlich sein auf eine gelieferte Energie bei t von herab bis 80, 60, 50, 40, 30,

max

20, 10, 5 oder 0% der höchsten einstellbaren maximalen Einer-

30A997S

gie oder der für den Arbeitsvorgang eingestellten maximalen ', Energie.

0 ■ ' .

Die Steilheit der Energiesteuerung, das heißt,die Verringerung der Energie mit zunehmender Temperatur, dp/dt, wobei ρ die Energie und t die Temperatur bedeuten, ist somit vorzugsweise einstellbar. Geeignete Werte können variieren, beispielsweise von einem oberen Wert von 40, 30, 20, 15, 10, 5 oder 3% pro ⁰C bis zu einem unteren Wert von 20, 15, 10, 5, 3, 1, 0,5 oder 0,1% pro ⁰C, und können vorzugsweise linear sein.

Die Temperaturmeßvorrichtung sollte vorzugsweise die Temperatur der Heizvorrichtung oder wahlweise die Temperatur des erwärmten Materials so genau wie möglich messen. Die Temperaturmeßvorrichtung, beispielsweise ein Thermistor, kann daher mit niedrigem Wärmeübertragungswiderstand im Verhältnis zur Heizvorrichtung und so dicht wie möglich bei der Heizvorrichtung angeordnet werden, beispielsweise in einem Abstand von höchstens 1 mm, vorzugsweise höchstens 0,5 mm und insbesondere von höchstens 0,2 mm.

In manchen Fällen ist es zu bevorzugen, die Zufuhr der elektrischen Heizenergie bei der oberen Temperaturgrenze t nicht abzuschalten sondern die Heizenergie lediglich auf einen unteren Wert, P . ,zu reduzieren, wobei diese untere Heizenergie so eingestellt wird, daß sie nicht eine Temperaturerhöhung über den gewünschten maximalen Wert ergibt sondern vielmehr eine Temperaturreduzierung bei diesem Maximalwert.

Die Temperatursteuerung kann natürlich auch mit Hilfe einer Vielzahl von Temperaturmeßvorrichtungen durchgeführt werden, und in diesem Fall sollte die Temperatursteuerung vorzugsweise so durchgeführt werden, daß der Maximalwert nicht von einer dieser Temperaturmeßvorrichtungen überschritten wird. Das Heizen kann auch mit einer Anzahl elektrischer Heizvorrichtungen durchgeführt werden, die von dieser Temperaturmeßvor-

-Si-

richtung gesteuert werden.

Erfindungsgemäß kann die Heizenergie auch in Form von Heizimpulsen zugeführt werden, das heißt, vorzugsweise in Form elektrischer Stromimpulse, mit einer Impulsdauer (Impulszeit), die langer ist als die Periodendauer der Netzfrequenz, das heißt üblicherweise 50 Perioden pro Sekunde, so daß jeder Stromimpuls eine Vielzahl von Netzfrequenzperioden umfaßt. Vorzugsweise sind die Dauer der Heizimpulse sowie die Dauer des Intervalls (Pause) zwischen den Impulsen innerhalb bestimmter Bereiche beliebig einstellbar, ebenso die Anzahl der Heizimpulse in einer Folge, die automatisch bei einem Arbeitsvorgang geliefert werden. In vielen Fällen, beispielsweise wenn Kunststoffe geschweißt oder dicht verschlossen werden, können eine Impulszeit bis zu TOO, vorzugsweise bis zu 30, insbesondere bis zu 10 Sekunden und eine Intervallzeit bis zu 100, vorzugsweise bis zu 30 und insbesondere bis zu 10 Sekunden verwendet werden. Die untere Grenze der Impulszeit, die yoreingestellt werden kann, kann variieren, beispielsweise herab bis 0,1, insbesondere herab bis 0,05 oder herab bis 1 Sekunde, und diese Werte können auch für die untere Grenze der Intervallzeit verwendet werden, die voreingestellt werden kann.

Die Impulszahl kann beispielsweise voreingestellt werden auf Werte zwischen 1 und 10, es kann aber auch eine größere voreingestellte Impulszahl wünschenswert sein, beispielsweise bis zu 20 oder bis zu 50 Impulsen. ■

Es ist auch möglich, die Dauer der Impulszeit und/oder der Intervallzeit in ein und derselben Impulsfolge, das heißt, in ein und demselben Heizvorgang, zu variieren oder einzustellen, vorzugsweise graduell von einer niedrigeren Impuls- und/oder Intervallzeit zu Beginn des Vorgangs bis zu einer kürzeren Zeit am Ende des Vorgangs, beispielsweise am Ende der voreingestellten Impulsfolge bei dem betreffenden Vorgang. Diese

■ ■ -sf-

graduelle Veränderung der Dauer der Impuls- und/oder Intervallzeit kann auch mit einer Temperaturüberwachung kombiniert

werden und kann durch die Temperatur so gesteuert werden, daß die Impuls- und/oder Intervallzeit graduell reduziert wird, wenn sich die Temperatur einem vöreingestellten oberen Temperaturwert annähert, welcher der zuvor erwähnte maximale Temperaturwert sein kann. Die Impuls- und/oder Intervallzeit kann beispielsweise auf 75%, 50%, 25% oder 10% des Startwertes zu Beginn des Arbeitsvorgangs, das heißt, zu Beginn der Impulsfolge, reduziert werden, wenn die obere Temperaturgrenze, beispielsweise die maximale Temperatur, erreicht wird, vorzugsweise mit einer graduellen Reduzierung bis zu dieser Tempera^- tur, wobei die graduelle Reduzierung linear oder auf irgendeine andere Weise einstellbar sein kann. Die Reduzierung der Impuls- und/oder Intervallzeit kann auch zeitabhängig gemacht werden und vorzugsweise variieren vom Maximalwert zu Beginn des Arbeitsvorgangs bis zu einem Minimalwert am Ende des Arbeitsvorgangs oder der Impulsfolge, beispielsweise bis zu den oben erwähnten Minimalwerten, ausgedrückt in Prozent der Startwerte. Es ist möglich, eine graduelle oder schrittweise Reduzierung der gelieferten Heizenergie und eine graduelle oder schrittweise Reduzierung der Dauer der Impulse und/oder Intervalle in ein und demselben Arbeitsvorgang zu kombinieren.

Im folgenden Wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist,

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm der Blöcke gemäß Fig. 1 ist,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Spannung in verschiedenen Teilen des Schaltungsdiagramms gemäß Fig. 2 ist,

Fig. 4 ein Energie-Temperatur-Diagramm einer theoretischen Schweißfolge ist,

Fig. 5 die zum Heißversiegeln von Folien verwendete Werkzeuganordnung offenbart,

Fig. 6 die Form der Heizvorrichtung zum Heißsiegeln mit

halbkreisförmiger Fo°rm zeigt, Fig. 7 schematisch die Anordnung der Vorrichtungen gemäß

Fig. 6 in einer Schweißzange zeigt, Fig. 8 die Anordnung zweier Rohre zeigt, die überlappend

geschweißt sind, und
Fig. 9 die Anordnung der Schweißvorrichtung zum Schweißen der Rohre gemäß Fig. 8 zeigt.

Anhand von Fig.1 wird ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die beispielsweise zum Verschweißen von Kunststoffen geeignet ist. Fig. 1 zeigt eine Last 1, die aus einem oder mehreren Schweißwerkzeugen mit elektrischer Widerstandsheizvorrichtung bestehen kann. Zur Verringerung von Personengefährdungen erfolgt die Energieversorgung der Last mit einer Niederspannung von 48 Volt aus einem Umformer 2. Dieser Umformer wird von einem Triac 3 gespeist, der mit Zündimpulsen von einer Steuereinheit 4 versorgt wird. An die Steuereinheit 4 ist ein Temperaturfühler 6, der vorzugsweise aus einem. Thermistor besteht, angeschlossen, der vorzugsweise dicht bei der Widerstandsheizvorrichtung angeordnet sein kann, ferner eine Vorwähleinrichtung 5 für eine maximale Temperatur sowie eine Vorwähleinrichtung 9 für eine maximale Wirkung bzw. Leistung, die beispielsweise aus einem Potentiometer für eine manuelle Einstellung bestehen kann, die z. B. in einer Skala von 1 bis 10 abgestuft ist. Ferner ist an diese Steuereinheit 4 eine Impulssteuereinheit 8 angeschlossen, mit der die impulsweise Zuführung der Wärmewirkung bzw. Wärmeleistung an die oben genannte Last erreicht werden kann. An diese Impulssteuereinheit sind eine Vorrichtung 7 zum Wählen der Dauer eines jeden Impulses, eine Vorrichtung 11 zum Wählen der Dauer einer dazwischenliegenden Pause und eine Einrichtung 10 zum Wählen der während eines Arbeitsgangs oder einer Impulsfolge zugeführten Impulszahl angeschlossen. Sind die gewünschten Werte der verschiedenen Parameter mit diesen Vorrichtungen gewählt, wird durch Betätigen des Startschalters 12 der Arbeitsvorgang gestartet, beispielsweise für ein Verschweißen oder ein Warmformen von Kunststoffgegenständen.

Unter Bezugnahme auf das Schaltungsschema in Fig. 2 folgt eine detaillierte Erläuterung der Arbeitsweise einer AusfUmgangsform der Erfindung.

Wenn der Eingang START der mit dem ODER-Gatter 101 verbunden ist, geerdet wird, erhält man in einer ersten Zeitgeberschaltung 102 einen Triggerimpuls. Diese Schaltung gibt einen Impuls ab, dessen Dauer durch Einstellen eines Potentiometers gewählt wird. Ein Binärzähler 103 zählt hierdurch um einen
Schritt weiter. Der Ausgang der Zeitgeberschaltung 102 ist
einerseits über ein Triggernetzwerk C. R_-. mit dem Eingang der zweiten Zeitgeberschaltung 104 und andererseits mit beiden
Eingängen eines UND-Gatters 106 verbunden. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 106 wird auf ein Relais 107 gegeben. Der
Relaisschalter 108 dieses Relais 107 ist dazu vorgesehen, die Zündimpulse von der Steuerschaltung IC1 zu schalten. Die andere Zeitsteuerschaltung 104 wird mit der Rückflanke des von der ersten Zeitsteuerschaltung 102 gelieferten Impulses getriggert. Wenn der Ausgang der zweiten Zeitgeberschaltung
104 nach einer Zeitdauer, die durch die Einstellung des
Potentiometers 116 bestimmt ist, auf niedrigen Wert geht, wird am Gatter 101 ein Startimpuls auf die erste Zeitgeberschaltung gegeben, und man erhält eine wiederholte Folge.

Die Anzahl der zum Schweißen zuzuführenden Impulse wird mit
einem Zackenradschalter 109 eingestellt, der an die vier Ausgangskreise 11, 12, 13, 14 einen BCD-Code entsprechend einer eingestellten Ziffer liefert. Das Logikausgangssignal vom
Zähler 103 wird mit dem Code von der Voreinstelleinrichtung
109 verglichen, und bei Koinzidenz erhält man am Ausgang des Logikkomparators 110 ein Logiksignal. Dies kippt das aus den UND-Gattern 114 und 113 bestehende Flipflop um, und über die Relaisschaltung C„R„C₂' erhält man am Zähler 103 einen Rücksetzimpuls. Gleichzeitig werden die Zeitgeberschaltungen 102 und 104 durch ein Signal vom Flipflop 114 und 113 entaktiviert. Zur gleichen Zeit wird eine lichtemittierende Diode "BEREIT" eingeschaltet. Während der Pulszeit der ersten Zeitgeberschaltung 102 ist die lichtemittierende Diode "HEIZEN" eingeschaltet.

Die maximale Schweißenergie wird mit dem Potentiometer R₁₁ in dem aus den Widerständen R und R.. bestehenden Spannungsteiler eingestellt. Die der Steuerschaltung IC1 zugeführte Steuerspannung wird am Punkt LL abgegriffen und über die Diode D. dem Eingang 5 von IC1 zugeführt. In der derzeitigen integrierten Schaltung ist die Steuerschaltung

eine Gleichspannung mit einem Steuerbereich

zwischen 1,4 V bis 5,6 V. Die maximale Energie erhält man bei der niedrigsten Spannung. Die Energie wird gesteuert durch Phasensteuerung gemäß der graphischen Darstellung in Fig.3, in der V die Steuerspannung, T den Wert der Steuerspannung bei einer eingestellten maximalen Energie und T den Wert der Steuerspannung, wenn eine eingestellte maximale Temperatur erreicht ist, bedeuten.

Die Spannung an der Anode der Diode D₁ ist am Anfang eines Schweißvorgangs höher als die Spannung an der Anode der Diode D~. Somit ist D₁ leitend und D_? nicht leitend. Wenn die Temperatur der Schweißwerkzeuge eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, die mit dem Potentiometer Rp₁ eingestellt worden ist, steigt die Spannung an der Anode mit der Diode D„ aufgrund der Verringerung des Widerstandwertes des NTC-Widerstandes oder des Thermistors an, und die Diode D„ wird leitend und die Diode D₁ wird nicht-leitend. Der Spannungsteiler R,. und R₁₁ wird abgetrennt und der Triac wird nun durch die Änderungen des NTC-Widerstandes gesteuert. Wenn die Schweißwerkzeuge aufgeheizt sind, wird die Schweißfolge somit durch den Thermistor gesteuert, bis das Schweißen fortgeführt wird und.die Temperatur der Schweißwerkzeuge sich wieder auf einen niedrigeren Wert verringert, bei dem die Diode D₁ wieder leitend und D₂ nicht-leitend wird und die Spannungsteiler mit der Startspannung U gemäß Fig. 1 wieder eingeschaltet worden. Anstatt eines Thermistors können natürlich zwei pder mehrere Thermistoren parallel oder in Reihe geschaltet werden.

Fig. 3 zeigt verschiedene Kurvenformen in der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Fig. 3a zeigt die Spannung auf der Primärseite des Schweißumformers als eine Funktion der Zeit bei einem besonderen Schweißvorgang.

T bezeichnet die Heizzeit und T bezeichnet die Abkühlzeit. s ρ

Der Zündwinkel des Triacs ist mit «■ bezeichnet und ändert sich zwischen 0 und ir Radian.

Die Fig. 3b bis 3e zeigen Signalspannungen als Funktion der Zeit von verschiedenen Blöcken der integrierten Schaltung IC1. Die gegenwärtige Ausführungsform verwendet eine Phasensteuerung des Thermistors, und Kurvenformen 3b bis 3e sind mit Fig. 3a als Bezug gezeichnet. Die integrierte Schaltung IC1 besteht im wesentlichen aus fünf Funktionsblöcken, nämlich einer Gleichspannungsquelle, einem Nullwertdurchgangsdetektor, einem Differenzverstärker, einem Rampenfunktionsgenerator und einem Triggerimpulsverstärker.

Fig. 3b weist das Signal an einem der Eingänge des Differenzverstärkers nach, und diese Darstellung zeigt auch den Wert

T der Steuerspannung V , der die eingestellte maximale Enerin c

gie gibt, und den Steuerspannungswert T , der die Steuerung der Energie entsprechend einer bestimmten eingestellten maximalen Temperatur der Schweißwerkzeuge gibt.

Fig. 3c zeigt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers, Fig. 3d zeigt ein Signal im Rampenfunktionsgenerator und Fig. 3e zeigt das Ausgangssignal des Triggerimpulsverstärkers,

Fig. 4 zeigt die Reduzierung der Energie als eine Funktion der Temperatur bei einem theoretischen Schweißvorgang. Der eingestellte Wert der maximalen Schweißenergie ist halb so groß wie die maximal verfügbare Schweißenergie, entsprechend einem Zündwinkel von -A— . Die vorgewählte maximal υ Tempei-aLur beträgt 100° C.

Wenn die Vorrichtung beispielsweise zum Schweißen von Kunststoffen, wie zum Heißversiegeln von Plastikfolien zwischen zwei Werkzeugen, verwendet wird, ist es zu bevorzugen, mit der Vorwahl einer Impulszeit zu beginnen, für die durch praktische Erfahrung ein geeigneter, vorzugsweise niedriger Wert gewählt wird. Ferner wird die maximale Temperatur auf einen Wert vorgewählt, der für das Material geeignet ist, beispielsweise auf einen niedrigen Wert innerhalb des Bereichs, der aufgrund von Erfahrung geeignet ist. Ferner wird die maximale Energie auf einen Wert vorgewählt, von dem man erwarten kann, daß er die gewünschte Temperatur innerhalb der Impulszeit ergibt, vorzugsweise am Ende der Impulszeit. Nach dem Anordnen des Materials, beispielsweise der Kunststoffolien, in der Vorrichtung wird die Vorrichtung in Gang gesetzt. Wenn die Impulszeit kürzer ist als die vorgewählte Zeit, wird die maximale Temperatur während des Impulses erreicht, was durch eine getrennte Signaleinrichtung, beispielsweise eine Signallampe, angezeigt werden kann. Nach dem Probeschweißungsvorgang wird die Verschweißung inspiziert, und die vorgewählten Werte können danach schrittweise erhöht oder erniedrigt werden, bis das beste Schweißergebnis erhalten wird. Wenn mit einem Impuls ein nicht zufriedenstellendes Schweißergebnis erhalten wird, kann man die Verwendung von zwei oder mehr Energieimpulsen testen, vorzugsweise mit derselben Gesamt-Einschaltzeit wie bei dem ursprünglich getesteten Einzelimpuls. Die Verwendung dieser Impulse ist speziell geeignet für das Schweißen dickerer Materialien oder empfindlicher Materialien, die zu einem längeren Wärmediffusionsweg führen oder niedrigere Temperaturgradienten erfordern.

Als ein Beispiel kann man sich auf das Schweißen oder Formen von Kunststoff beziehen, wobei die maximale Energie der Vorr■:·:..atung 3 kW ist. Die Werkzeuge sind mit vier Widerstandsheizvorrichtungen versehen, jede mit einer Leistung von 500 W,

die bei voller Wirkung eine Temperatur von 450° C erreichen. Eine geeignete Arbeitstemperatur ist etwa 200° C und die erwartete Formungszeit beträgt 4 Sekunden- Diese Zeit ist eingestellt, und die Temperatur und die maximale Leistung werden auf oder unterhalb der erwarteten geeigneten Werte eingestellt, wonach ein Testarbeitsgang durchgeführt wird. Wenn das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist, werden die Werte von Leistung und Temperatur schrittweise erhöht, bis das gewünschte Ergebnis erhalten wird.

Die Vorrichtung kann wahlweise mit einer Vorrichtung versehen werden, mit der eine Reihe von Testläufen mit schrittweise geänderten Parameterwerten automatisch gemäß eines vorbestimmten Plans durchgeführt wird, und danach wird das beste Ergebnis in dieser Testreihe bestimmt und die Vorrichtung für diese Werte eingestellt.

Im folgenden werden Beispiele für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung für das Schweißen von Kunststoff gegeben. Die Heizvorrichtung bestand aus Eisen-Konstantan mit einem Widerstandswert von 0,73 Ohm/m bei Raumtemperatur und 0,775 Ohm/m bei 200° C.

Beispiel 1.

Bei diesem Experiment wurde die zuvor beschriebene Steuervorrichtung in Kombination mit einem Paar gerader Schweißwerkzeuge (Schweißklemmen) aus Stahl mit der in Fig. 5 gezeigten Form verwendet. Diese Figur zeigt ein Paar gerader Schweißklemmen 1 mit einer Längserstreckung von 400 mm.An der Innenoberfläche einer jeden Schweißklemme befindet sich eine Widerstandsvorrichtung, die aus einem Widerstandsstreifen 2 mit den Abmessungen 4 χ 0,25 χ 420 mm besteht. Diese Widerstandsstreifen sind in Reihe geschaltet und mit dem Ausgang einos Umformers vorbumlcn, der mit der <M-f i nilimqr;-

Energie	3,9
Temperatur	4
Zeit	7
Impulszahl	1

gemäßen Vorrichtung gesteuert wird. Ferner ist ein Thermistor 3 in der oberen Schweißklemme dicht neben dem Widerstandsstreifen angeordnet.

Das zu verschweißende Material bestand aus weichem Polyvinylchlorid mit einer Dicke von Ό,10 mm und einem Schmelzpunkt bei etwa 140° C. Zwei Schichten dieses Materials werden durch Schweißen verbunden. Bei diesem Schweißvorgang werden die folgenden Einstellungen der Steuerungen an der Steuervorrichtung verwendet:

(Marke) (Marke) (Marke) (= etwa 7 Sekunden)

Durch Strom- und Spannungsmessung an den in Reihe geschalteten Widerstandsstreifen mit einem Spannungsmeßgerät und einem Strommeßgerät, welche die effektiven Werte zeigen, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Startspannung 7 Volt Strom

beim Einschalten etwa 17 A

nach etwa 1 Sekunde 16 A

nach etwa 4 Sekunden 8 A

am Ende des Impulses etwa 2 A

Für die ersten zwei bis drei Sekunden der Impulszeit wurde die Wirkung bzw. Leistung auf etwa 100 Watt berechnet.

Der zum Schweißen verwendete Klemmdruck belief sich im Mittel auf etwa 0,1 kp/cm Längserstreckung der Schweißnaht, berechnet a: .ι Last dividiert durch die Berührungsfläche des Erwärmungsstreifens.

Es wurde eine sehr gute Schweißstelle erhalten.

Beispiel 2.

Bei diesem Experiment wurde eine halbkreisförmige Schweißnaht mit einem Paar Schweißzangen erzeugt. Das Paar Schweißzangen ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Fig. 6 zeigt die Form der Heizvorrichtung 2 und die Anordnung des Thermistors 3. Fig.7 zeigt die Form der Schweißzangen mit einem feststehenden Teil 4 mit einer halbkreisförmigen Widerstandsvorrichtung 2 und mit einem beweglichen Teil 5, das gleichermaßen mit einer halbkreisförmigen Widerstandsheizvorrichtung versehen ist und zum feststehenden Teil hin bewegt werden kann, wie dies in der Figur gezeigt ist. Die Widerstandsvorrichtung bestand aus einem Schweißstreifen mit einem Querschnitt von 4 χ 0,25 mm und einer Erstreckung von etwa 82 mm. Diese Vorrichtungen waren in Reihe geschaltet und waren wie beim Experiment gemäß Beispiel 1 mit dem Ausgang eines Umformers verbunden, der von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gesteuert wurde. Der Thermistor 3 war dicht neben einem der Widerstandsstreifen angeordnet.

Das verschweißte Material bestand aus einer steifen, klaren Polyvinylchloridfolie mit einem Schmelzpunkt bei etwa 145° C und einer Dicke von 0,35 mm. Zwei solche Folien wurden zusammengeschweißt.

Bei dem Schweißvorgang wurden die folgenden vorgewählten Index- bzw.Markenwerte in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet:

Energie	etwa 3,8
Temperatur	b
Zeit	5 Sekunden
Impulszahl	1

Die Schweißzeit belief sich auf 2 Sekunden und Spannung und Strom, gemessen wie im Beispiel 1 angegeben, wurden im Mittel als 5,5 Volt und 24,5 Ampere gemessen. Der Strom verringerte sich vom Maximum von 25 bis 28 A beim Einschalten auf einen stabilen Wert von 20,5 A nach etwa einer Sekunde.

Bei diesen Experimenten wurde eine sehr gute Verschweißung erhalten.

Wenn ein voreingestellter Energieindexwert unter 3 verwendet wurde, konnte eine gänzlich zufriedenstellende Schweißnaht nicht erhalten werden, selbst wenn fünf Impulse mit einer Impulszeit von 3 Sekunden und derselben Pausenzeit verwendet wurden.

Auch wenn ein Temperaturindexwert unter 4 verwendet wurde, konnte eine gute Schweißstelle nicht erhalten werden.

Bei allen diesen Experimenten wurde eine mittlere Druckkraft von etwa 0,1 bis 0,15 kp/cm Schweißnahterstreckung verwendet,

Beispiel 3.

Bei diesem Experiment wurden Plastikrohre verschweißt, wie es skizzenartig in den Figuren 8 und 9 gezeigt ist. Fig. 8 zeigt ein Innenrohr 6 aus mit Polyäthylen beschichteter Aluminiumfolie, an deren Ende ein Außenrohr 7 aus Polypropylen geschweißt ist. Die Dicke der Polyäthylenschicht betrug etwa 10 um und die Dicke der Polypropylenschicht war etwa 0,35 mm. Die Schmelztemperatur des Polypropylen-Rohres betrug etwa 130⁰C.

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-Yl-

Fig. 9 zeigt die Form der Widerstandseinrichtung 2, die aus einem Schweißstreifen mit einer Querschnittsabmessung von 6 χ 0,15 mm und einer Erstreckung von 130 mm bestand und einen halbkreisförmigen Teil mit der Erstreckung 110 mm und zwei radial gerichtete Teile mit der Erstreckung 10 mm für einen elektrischen Anschluß der Heizstreifen umfaßte. Die Heizstreifen waren in Reihe geschaltet und mit der Ausgangsseite eines Umformers verbunden, der von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gesteuert war,.wie sie im Zusammenhang mit den vorausgehenden Beispielen beschrieben ist.

Ein Thermistor 3 war dicht neben dem unteren halbkreisförmigen Widerstandsheizstreifen 2 angeordnet.

Die folgenden vorgewählten Werte wurden bei dem Schweißvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet:

Energie	3	,5
Temperatur	3	,5
Zeit	4	,5 (etwa 4 Sekunden)
Impulszahl	1

Spannung und Strom wurden auf die gleiche Weise gemessen, wie sie bei den vorausgehenden Beispielen angegeben ist. Die Spannung beim Einschalten betrug 4,8 Volt. Der Strom beim Einschalten belief sich auf 26 bis 27 Ampere und nach einer Sekunde auf etwa 24 Ampere und danach verringerte sich der Strom graduell auf einen Endwert von 8 bis 10 Ampere am Ende der Impulszeit. Die wirkliche Impulszeit betrug etwa 4 Sekunden.

Es wurde eine perfekte Schweißstelle erhalten. Das Schweißen konnte in Abständen von etwa 10 Sekunden mit dem gleichen guten Ergebnis wiederholt werden.

Wenn Schweißvorgänge durchgeführt werden, beispielsweise Heißversiegelung, Verkleben und ähnliche Operationen gemäß der Erfindung, ist es auch möglich, die Druckkraft zu steuern, mit der die Heizvorrichtungen gegen das zu behandelnde Material gebracht werden. Die Druckkraft kann während des Arbeitsvorgangs gesteuert werden in Abhängigkeit von der Zeit und/oder Temperatur und/oder elektrischen Ausgangsenergie, und die Steuerung kann über dieselbe Vorrichtung vorgenommen werden, die zur Steuerung der Heizenergie verwendet wird, oder mit einer getrennten Steuervorrichtung. Der beim Schweißvorgang verwendete Druck kann beispielsweise von einer hohen Ausgangsdruckkraft, die einen guten Wärmeübergang, zu einer niedrigeren Druckkraft bei einer höheren Temperatur in dem Material, was ein zu tiefes Eindringen des Werkzeugs in das erwärmte, weich gewordene Material verhindert, gesteuert werden. Für das Verschweißen (Heißversiegeln) beispielsweise von Polyolefinen, Polyvinylchlorid und anderen Materialien hat sich in vielen Fällen eine mittlere Druckkraft unter 1 kp/cm, beispielsweise unter 0,5 oder 0,25 kp/cm und vorzugsweise über 0,01, beispielsweise über 0,05 oder 0,1 kp/cm der Erstreckung der Schweißnaht, als geeignet erwiesen.

Als Beispiele für Materialien, die mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung behandelt werden können, kann auf thermoplastische Kunststoffe im allgemeinen hingewiesen werden, wie Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen (niedriger und hoher Dichte), Polypropylen und Polybutylen, Polymethylpenten und Copolymere dieser und auch mit anderen copolymerisierbaren Monomeren, beispielsweise Äthylacrylat und Vinylacetat, speziell mit Äthylen, Styrolkunststoffen, Polystyrol, Styrolacrylnitril-Kunststoffe, Acrylonitril-Butadien-Styrol-Kunststoffe, Methacrylat-Butadien-Styrol-Kunststoffe, Mev.hacrylat-Styrol-Kunststoffe, thermoplastischer Styrol-Butadien-Kautschuk, Vinyl-Kunststoffe, beispielsweise Vinyl-

chlorid-Kunststoffe, Polyvinylchlorid, Vinylacetat-Kunststoffe, Polyvinylacetat, Vinylacetal-Kunststoffe, Polyvinylacetal, Vinylalkohol-Kunststoffe, Polyvinylalkohol, Amid-Kunststoffe, Polyamide, Nylon, Zellulose-Kunststoffe, Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyrat, Zelluloseacetatpropionat, fithylzellulose, Acryl-Kunststoffe, Polyacrylat, Polymethylacrylat, Formaldehyd-Kunststoffe, Polyformaldehyd, Acetal-Kunststoffe, Carbonat-Kunststoffe, Polycarbonat, Fluor-Chlor-Olefin-Kunststoffe, Fluoräthylen-Kunststoffe, Polyfluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Polyfluoräthylenpropylen, Polychlortrifluoräthylen, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Chloräther-Kunststoffe, lineare Ester-Kunststoffe, lineare Polyester, Polyäthylen-Terephtalat, Polyäthylenglycolterephtalat, Phenylenoxid-Kunststoffe, Polyphenylenoxid, aromatische Sulphon-Kunststoffe, Polysulphone, Phenoxy-Kunststoffe und weiterhin auch aushärtbare Kunststoffe, wie Pheno-Kunststoffe, Amino-Kunststoffe, ungesättigte Ester-Kunststoffe, Alkyd-Kunststoffe, Allyl-Kunststoffe, Epoxy-Kunststoffe, Kasein-Kunststoffe, Silicon-Kunststoffe, Furan-Kunststoffe, Furfuryl-Kunststoffe, Urethan-Kunststoffe, Polyurethan.

Diese Kunststoffe können verwendet werden in Form beispielsweise von Folien, Flachstücken, Schaum, Schwamm, Fasern, Perlen, Körnern u.s.w.

Mit diesen Kunststoffen können andere Materialien verbunden oder kombiniert werden, beispielsweise Metall, Keramik, Glas, Textilien, gewobene und nicht-gewobene, wie Baumwolle, Wolle, Viskose u.s.w.

Im folgenden wird eine Beschreibung einer. Ausführungsform eines Werkzeuges gegeben, das speziell für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet ist und einen Substratkörper, vorzugsweise in Form eines geraden Lineals oder eines prismatischen Körpers, beispielsweise eines länglichen Körpers mit

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im wesentlichen rechteckiger Querschnittsform/ und eine elektrische Heizvorrichtung, die=in Längsrichtung des Körpers angeordnet ist, mit dem Körper als tragendes Substrat, vorzugsweise auf einer der schmalen Längsseitenoberflächen des Körpers, aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Heizvorrichtung unter Zugspannung gehalten, und zwar mit einer Spannvorrichtung, beispielsweise Schraubenfedern oder ähnlichen Federvorrichtungen, an einem oder beiden Enden der Heizvorrichtung. Eine solche Vorrichtung ist schematisch in Fig. 1o in einer Seitenansicht und in Fig. 11 in einem Schnitt längs A-A dargestellt. Auf dem länglichen Substratkörper 1o1 ist ein Widerstandselement 1o2 in Form eines Metallstreifens angeordnet, der sich längs eines Mittelteils, der auf ein zu behandelndes Material einwirken soll, zwischen zwei Rändern 1o3 des Substratkörpers erstreckt, die als Ablenkpunkte für den Streifen wirken, so daß der Streifen durch den Einfluß einer Spannung an dem Endteil an den Rändern 103 in einem Winkel gegen den Mittelteil gebogen gehalten werden kann. Die Figur zeigt auch ein wärmeisolierendes und/oder elektrisch isolierendes Abstandsstück 1o5 zwischen dem Widerstandsstreifen 1o2 und dem Substratkörper 1o1. Die Endteile 1o4 des Streifens sind an einer Spannvorrichtung 106 befestigt, die sich durch eine Öffnung 1o7 in einem flanschartigen Teil oder Vorsprung I08 am Endteil des Körpers Ιοί erstreckt. Die Spannvorrichtung I06 weist die Form eines Bolzens auf, der ein mit Gewinde versehenes Endteil aufweist, das sich aus dem Flansch I08 nach außen erstreckt, wobei der sich nach außen erstreckende Teil von einer Schraubenfeder 1o9 umgeben ist, die gegen eine Mutter II0 auf dem mit Gewinde versehenen Ende der Vorrichtung I06 drängt, mit der eine weitere Mutter 111 einen Kabelhalter 112 am Ende eines elektrischen Zuleitungskabels 113 hält. Eine entsprechende "Spannvorrichtung kann am anderen Ende des Werkzeugkörpers Ιοί angeordnet sein. Dadurch, daß man das Widerstandselement so anordnet, daß es an einem Ablenkpunkt oder einer Ablenkvorrichtung unter einem

Winkel abgebogen ist, der vom Mittelteil der Widerstandsvorrichtung, der zum Aufbringen auf das Werkstück gedacht ist, wegweist, erfordert die elektrische Verbindungsvorrichtung nur einen kleinen Raum, so daß eine Vielzahl Heizvorrichtungen mit kleinem wechselseitigem Abstand parallel zueinander angeordnet werden kann.

Die Fig. 12 bis 19 zeigen ähnliche Ausführungsformen von Werkzeugen, die zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet sind. Eine Öffnung 114 zum Einsetzen einer Temperaturmeßvorrichtung, beispielsweise eines Thermistors, ist in den Figuren ebenfalls gezeigt. Ferner ist auf dem Widerstandsstreifen 1o2 eine Beschichtung 115 angeordnet, die das Festhaften am Werkstück verhindern soll und beispielsweise aus Teflon-Glasgewebe oder -glasfaservlies oder einem ähnlichen Material hergestellt ist. Fig. 17 zeigt eine Gruppe von parallel angeordneten Werkzeugen, wobei die Spannvorrichtungen 1o6 an benachbarten Werkzeugen abwechselnd so gerichtet sind, daß sie einen größeren Winkelo<_ bei den Vorrichtungen 1o6a bzw. einen kleineren Winkel ex.. bei den Vorrichtungen 1o6b bilden, und zwar bezüglich des Mittelteils des Widerstandsstreifens. Durch die abwechselnde Anordnung ist die Verbindung mit den elektrischen Leitungen 112-113 erleichtert.

Die Figuren 118 und 119 zeigen Schnitte durch solche Gruppen von Werkzeugen 1o1, mit Heizvorrichtungen versehen, die in Haltevorrichtungen 117 geklemmt sind.

Unten ist eine Anzahl von Ausführungsformen angegeben, die Bezugsziffern entsprechend den Zeichnungen aufweisen,

1. Mit einer Widerstandsheizvorrichtung versehenes elektrisches Formungswerkzeug, insbesondere ein Schweißwerkzeua (Schweißklemme oder Schweißbacke) zum Schweißen von Kunststoffen und ähnlichem, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen Körper 1o1 aufweist, der als wärmeisolierendes Substrat wirkt, wobei der Körper vorzugsweise eine niedrigere Wärmoleitfähig-

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keit als Metalle (Stahl, Messing) aufweist, und eine Widerstandsheizvorrichtung 1o2, die auf der beabsichtigten Arbeitsoberfläche des Werkzeugs angeordnet ist.

2. Werkzeug nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Körper aus Kunststoff oder elastischem Stoff besteht, speziell aus einem polymeren Material, das vorzugsweise mit einem Verstärkungsfüllstoff verstärkt ist, beispielsweise mit Glasfasern, einem Gewebe- oder Faservliesmaterial oder ähnlichem Material, beispielsweise aus Phenolformaldehydharz, das beispielsweise mit einem Gewebe- oder Faservlies versteift ist.

3. Werkzeug nach Ausführungsform 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizvorrichtung aus Metall, wie einem Metallstreifen, oder einem elektrisch leitenden polymeren Material, speziell einem elastischen Material, wie Kautschuk, mit einem leitenden Füllstoff, wie Kohlenstoffteilchen, besteht.

4. Werkzeug nach einem der vorausgehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung auf der dem V.^Terkstück zugewandten Oberfläche mit einem Material 115 bedeckt oder beschichtet ist, das gute Ablösbarkeitseigenschaften gegenüber dem behandelten Material aufweist, beispielsweise ein Fluor enthaltendes organisches Polymer, beispielsweise ein polymerisiertes fluoriniertes Olefin, wie Polytetrafluoräthylen.

5. Werkzeug nach einer der vorausgehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Widerstandsheizvorrichtung 1o2 unter Spannung gehalten wird, und zwar mit einer Federvorrichtung 1o9, die eine Spannkraft in Längsrichtung der Heizvorrichtung ausübt, wobei die Heizvorrichtung aus einem lan.;liehen Körper besteht, vorzugsweise in Form eines Streifens und vorzugsweise mit rechteckigem Querschnitt.

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6. Werkzeug nach Ausführungsform 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen länglichen Substratkörper 1o1 und eine auf dem Substratkörper angeordnete längliche Heizvorrichtung aufweist, daß wenigstens ein Teil 1o4 der Heizvorrichtung wenigstens an einem Ende der Heizvorrichtung in einen Winkel gegenüber einem angrenzenden Mittelteil der Heizvorrichtung gerichtet ist, wobei die Oberfläche oder die Ebene, längs welcher die Heizvorrichtung das Material berührt, geheizt wird, und mit einer Federvorrichtung 1o9 kombiniert ist, welche die Heizvorrichtung unter Spannung hält, wobei der Endteil der Heizvorrichtung vorzugsweise auch mit einer elektrischen Verbindungsvorrichtung 112 zum Zuführen von Heizenergie verbunden ist.

7. Werkzeug nach Ausführungsform 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Endteil 1o4 der Heizvorrichtung oder die mit diesem Endteil verbundene Verbindungsvorrichtung 1o6 durch eine Öffnung 1o7 in dem Substratkörper erstreckt, wobei eine zusammengepreßte Federvorrichtung 1o9, vorzugsweise eine Schraubenfedervorrichtung, gegen das Ende der Heizvorrichtung oder eine mit der Heizvorrichtung verbundene Verbindungsvorrichtung drängt, vorzugsweise gegen einen vorstehenden flanschartigen Teil 1o8 oder eine Mutter 11o auf der Verbindungsvorrichtung, so daß die Heizvorrichtung hierdurch unter Spannung gehalten wird.

8. Werkzeug nach einer der vorausgehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratkörper aus einem länglichen Körper 1o1 mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt besteht, daß die Heizvorrichtung 1o2 auf einer Seite des Substrates angeordnet ist und eine zum Werkstück weisende flache oder gekrümmte Arbeitsoberfläche aufweist, daß das Ende des Substratkörpers mit einem Vorsprung 1o8 oder einem Flansch versehen ist, der eine Ausnehmung oder Öffnung 1o7 aufweist, durch die sich der Endteil der Heizvorrichtung 1o2 oder die Verbindungsvorrichtung 1o7 erstreckt, daß der

von einem Teil des Substrats vorstehende Vorsprung oder Flansch von der Seite des Substrates, die zur Heizvorrichtung weist, beabstandet ist, und daß d°er Endteil der Heizvorrichtung und/oder die Verbindungsvorrichtung und wahlweise die öffnung oder Ausnehmung in dem Flansch oder dem Vorsprung und vorzugsweise auch der Vorsprung oder Flansch in einem schiefen Winkel C^₁, Ct₂ gegen die Arbeitsoberfläche der Heizvorrichtung, vorzugsweise in einem Winkel von 15 bis 75 , gerichtet ist.

Claims

Patentansprüche

1 .1 Vorrichtung zur Warmbearbeitung, vorzugsweise Warmformung öder Verschweißung von Kunststoffen, mit einer elektrischen Heizvorrichtung für das Warmbearbeiten und einer Steuervorrichtung zur Zuführung elektrischer Heizenergie zu der Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung aufweist:

a) eine Energiebegrenzungsvorrichtung (3),

b) eine Vorrichtung (9) zur Einstellung einer maximalen Heizenergie, wobei die Einstellvorrichtung (9) mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist, welche die Energiebegrenzungsvorrichtung steuert,

c) eine Vorrichtung (6) zum Messen der Erwärmungstemperatur, wobei diese Vorrichtung mit der Steuereinheit (4) verbunden

ist und das Signal von der Temperaturraeßvorrichtung (6) über die Steuereinheit (4) auf die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) einwirkt, um kontinuierlich oder in mehreren Schritten, vorzugsweise in wenigstens drei Schritten, die vorzugsweise im wesentlichen von gleicher Größe sind, die Heizenergie zu begrenzen, wenn eine bestimmte, vorgewählte Temperatur überschritten wird, und

d) eine Impulssteuervorrichtung (8), die angeordnet ist zur Aufrechterhaltung der Heizenergieeinschaltung für eine einstellbare Zeitdauer während wenigstens einer kontinuier lichen Impulsperiode.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine mit der Impulssteuervorrichtung (8) verbundene Impulswiederholungsvorrichtung zum Wiederholen eines gewählten Heizimpulses, eine Vorrichtung (1o) zum Vorwählen der Impulszahl und eine Vorrichtung (11) zum Vorwählen einer Pausenzeitperiode zwischen jedem Impuls in der Warmbearbeitungsfolge aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) ein Thyristor ist und daß die Steuereinheit (4) den Thyristor mit Steuer- oder Triggerimpulsen für eine Phasensteuerung versorgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) aus einem Thyristor besteht, der als ein statischer Schalter arbeitet, auf den von der Temperaturmeßvorrichtung über die Impulssteuerung in solcher Weise eingewirkt wird, daß die Impulszeit kontinuierlich reduziert wird, wenn eine bestimmte vorgewählte Temperatar überschritten wird.
5. Vorrichtung nach einem»der vorausgehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (6) zum Messen der Heiztemperatur ein Thermistor ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine Peripherievorrichtung aufv/eist zum Einstellen der Ableitung der Ausgangsenergie in Abhängigkeit von der Temperatur, wenn eine bestimmte vorgewählte Temperatur überschritten wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßvorrichtung in unmittelbarer Nachbarschaft der Heizvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise in einem Abstand von höchstens 1 mm, insbesondere von höchstens o,5 mm.
8. Verfahren zum Warmbearbeiten, insbesondere Warmformen oder Schweißen von Kunststoffen, mit Hilfe einer elektrischen Heizvorrichtung für die Warmbearbeitung, insbesondere einer Widerstandsheizvorrichtung, bei dem man die Zulieferung elektrischer Heizenergie zur Heizvorrichtung während wenigstens einer kontinuierlichen Impulsperiode steuert, gekennzeichnet durch ein Steuern der von der Heizvorrichtung gelieferten Heizenercjie kontinuierlich oder in einer Vielzahl von Schritten, vorzugsweise von mindestens drei im "wesentlichen gleichen Schritten, mit Hilfe einer Temperaturmeßvorrichtung, die zur Messung der Temperatur der Heizvorrichtung oder der der Warmbearbeitung unterworfenen Kunststoffe angeordnet ist, wobei diese Steuerung von einer vorgewählten oberen gesteuerten Anfangswirkung oder Startenergie bei einer vorgewählten niedrigeren Starttenperatur T_b zu einer niedrigeren gesteuerten Endenergie T_g bei einer vorbestimmten Endtemperatur T_n durchgeführt wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Durchführung dieser Steuerung der zugeführten Heizenergie

mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

ELISABETH JUNG DR?gyit..?öii>t.-CHEM;. ,:*. " *-,,.^: J JÜRGEN SCHIRDEWAHN dr. rer. ν at., dipl.-phys. GERHARD SCHMITT-NILSON dring. ,.

GERHARD B. HAGEN or.phil. *"*

PETER HIRSCH dipl-ing.

PATENTANWÄLTE

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

PCT/SE 80/00264
Arne Kullberg

"$049979

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P. O. BOX 40 14 68
CLEMENSSTRASSE 30
TELEFON: (089) 34 50 67
TELEGRAMM/CABLE: INVENT MÖNCHEN TELEX: 5-29 686

8. Dezember 1981

Hi/B

Q 876 M3

Neue Patentansprüche vom 22.9.1981, eingereicht beim Schwedischen Patentamt

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Warmbearbeitung, vorzugsweise Warmformung oder Verschweißung von Kunststoffen, mit einer elektrischen Heizvorrichtung für das Warmbearbeiten und einer Steuervorrichtung zur Zuführung elektrischer Heizenergie zu der Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung aufweist:

a) eine Energiebegrenzungsvorrichtung (3),

b) eine Vorrichtung (9) zur Einstellung einer maximalen Heizenergie, wobei die Einstellvorrichtung (9) mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist, welche die Energiebegrenzungsvorrichtunq steuert,

c) eine Vorrichtung (6) zum Messen der Erwärmungstemperatur, wobei diese Vorrichtung mit der Steuereinheit (4) verbunden ist und das Signal von der Temperaturmeßvorrichtung (6) über die Steuereinheit (4) auf die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) einwirkt, um graduell, als Funktion der gemessenen Temperatur, die Heizenergie zu verringern, wenn ein Anstieg der Heiztemperatur eine bestimmte, vorgewählte Temperatur überschreitet, und

d) eine Impul .sRteuervprr i chtunq (8), die angeordnet intzur Aufrechterhaltung der Heizenergieeinschaltung für eine einstellbare Zeitdauer während wenigstens einer kontinuierlichen Impulsperiode.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung eine mit der Impulssteuervorrichtung (8) verbundene Impulswiederholungsvorrichtung zum Wiederholen eines gewählten Heizimpulses, eine Vorrichtung (10) zum Vorwählen der Impulszahl und eine Vorrichtung (11) zum Vorwählen einer Pausenzeitperiode zwischen jedem Impuls in der Warmbearbeitungsfolge aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) ein Thyristor ist und daß die Steuereinheit (4) den Thyristor mit Steuer- oder Triggerimpulsen für eine Phasensteuerung versorgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiebegrenzungsvorrichtung (3) aus einem Thyristor besteht, der als ein statischer Schalter arbeitet, auf den von der Temperaturmeßvorrichtung über die Impulssteuerung in solcher Weise eingewirkt wird, daß die Impulszeit graduell reduziert wird, wenn eine bestimmte vorgewählte Temperatur überschritten wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (6) zum Messen der Heiztemperatur ein Thermistor ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinheit eine Peripherievorrichtung aufweist zum Einstellen der

Ableitung der Ausgangsenergie in Abhängigkeit von der Temperatur, wenn eine bestimmte vorgewählte Temperatur überschritten wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturmeßvorrichtung in unmittelbarer Nachbarschaft der Heizvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise in einem Abstand von höchstens 1 mm, insbesonders von höchstens 0,5 mm.

8. Verfahren zum Warmbearbeiten, insbesondere Warmformen und Schweißen von Kunststoffen, mit Hilfe einer elektrischen Heizvorrichtung für die Warmbearbeitunq, insbesondere einer Widerstandsheizvorrichtung, bei dem man die Zulieferung elektrischer Heizenergie zur Heizvorrichtung während wenigstens einer kontinuierlichen Impulsperiode steuert, gekennzeichnet durch ein Steuern und Verringern der von der Heizvorrichtung gelieferten Heizenergie nach einer graduell abnehmenden Funktion einer ansteigenden gemessenen Temperatur mit Hilfe einer Temperaturmeßvorrichtung, die zur Messung der Temperatur der Heizvorrichtung oder der der Warmbearbeitung unterworfenen Kunststoffe angeordnet ist, wobei diese Steuerung von einer vorgewählten oberen gesteuerten Anfangswirkung oder Startenergie bei einer vorgewählten niedrigeren Starttemperatur T, zu einer niedrigeren gesteuerten Endenergie T bei einer vorbestimmten Endtemperatur T durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Durchführung dieser Steuerung der zugeführten Heizenergie mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.