DE9304449U1 - Heißluft-Schweißvorrichtung - Google Patents

Heißluft-Schweißvorrichtung

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Description

PATENTANWALT
ARNE MISSLING Dipl.-Ing. as· (0641) 71019, 63 Giessen
24. März 1993 Mi/Zu 93.038GM
Rovema Verpackungsmaschinen GmbH, Postfach 20, W-6301 Fernwald-Annerod
Heißluft-Schweißvorrichtung
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißluft-Schweißvorrichtung, insbesondere zur Herstellung einer Längsschweißnaht zur Verbindung von Kunststoffolienbereichen, mit einer Heißluftzuführeinrichtung und einer Kühlluftzuführeinrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, kontinuierliche Schweißnähte, insbesondere Längsschweißnähte bei Schlauchbeutelmaschinen mittels Aufbringung von Heißluft auszubilden und wird vorzugsweise unter Verwendung von Monofolien eingesetzt. Die Verwendung einer derartigen Heißluft-Schweißvorrichtung bringt den Vorteil, daß auf beheizbare Andruckrollen oder ähnliches verzichtet werden kann. Bei den vorbekannten Vorrichtungen wird die Heißluft auf die zu verschweißenden Bereiche geleitet. Um zu verhindem, daß benachbarte, nicht miteinander zu verschweißende Bereiche der Folie erwärmt werden, sind Kühlrohre vorgesehen, welche i. a. an einen Wasserkühlkreis angeschlossen sind. Weiterhin dienen die Kühlrohre dazu, die überlappen-
den Folienbereiche, welche mittels der Längsschweißnaht zu verbinden sind, eng am Formrohr bzw. einer Unterlage zu halten. Hierdurch soll erreicht werden, daß die zu verschweißenden Flächen in guter gegenseitiger Anlage gehalten werden.
Die vorbekannten Vorrichtungen weisen jeweils einen metallischen Klotz oder ähnliches auf, in welchem Bohrungen angeordnet sind, in welchen wiederum die Heizrohre aufgenommen sind. Auf der Außenseite des Klotzes, welcher als Rohr ausgebildet sein kann, ist in Nuten eine Rohrschlange gehaltert, durch welche die Druckluft geführt wird, welche zur Durchführung des Schweißvorganges erwärmt werden muß. Diese Druckluft wird nach ausreichender Erwärmung auf die Schweißnaht gerichtet.
Die vorbekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß der metallische Klotz, welcher zur Erwärmung der Druckluft dient, eine große Masse aufweist. Hieraus ergeben sich zum einen eine relativ lange Aufheizzeit und zum anderen ein ungünstiges Regelverhalten, da Änderungen der Temperatur nur mit großer zeitlicher Verzögerung durchgeführt werden können. Weiterhin sind die vorbekannten Vorrichtungen relativ groß und benötigen dementsprechend einen erheblichen Platz. Weiterhin ergeben sich relativ hohe Herstellungskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißluft-Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit ein gutes Regelverhalten aufweist und dabei insbesondere eine schnelle Anpassung der Luft-Temperatur ermöglicht und bei welcher Beeinträchtigungen der zur Schweißnaht benachbarten Folienbereiche vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch zumindest ein im wesentlichen zentrisches, an seinem Ende mit einer Heißluftdüse verbundenes Heißluftrohr und zumindest ein das Heißluftrohr umgebendes, mit einer Kühlluftdüse verbundenes Kühlluftrohr gelöst.
Die erfindungsgemäße Heißluft-Schweißvorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann auf einen zu erwärmenden metallischen Block oder Klotz vollständig verzichtet werden, vielmehr wird die Heißluft, in günstiger Weise durch eine im Innenraum des Heißluftrohrs angeordnete Heizvorrichtung direkt auf den Schweißnahtbereich aufgebracht. Durch die konzentrische Zuordnung einer Kühlluftdüse ergibt sich eine sichere, gut regelbare Kühlung der nicht zu erwärmenden Folienbereiche. Hierdurch erfolgt die Aufbringung der Heißluft nur auf einen relativ kleinen, zu verschweißenden Folienbereich, während die restlichen Bereiche der Folie vor Beschädigungen geschützt sind. Da die Heißluft direkt mittels der Heißluftdüse auf die überlappenden Folienbereiche aufgebracht wird, ergibt sich eine sehr einfache und wirkungsvolle Regelbarkeit, da die Temperatur der Heißluft schnell und präzise geändert werden kann.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Heizvorrichtung in Form einer elektrischen Heizspirale auszubilden. Eine derartige Heizspirale kann einfach und betriebssicher geregelt werden, weiterhin ist es möglich, die Heizspirale in ihrer Ausgestaltung und Form den Abmessungen des Heißluftrohres anzupassen.
Das Heißluftrohr und das dieses konzentrisch umgebende Kühlluftrohr können erfindungsgemäß unterschiedliche Dirnen-
sionierungen und Formen aufweisen, es ist beispielsweise möglich, runde oder rechteckige bzw. quadratische Querschnitte zu verwenden.
Hierdurch ist es möglich, die Heißluft-Schweißvorrichtung in einfachster Weise an die jeweiligen baulichen Gegebenheiten anzupassen, insbesondere an die Breite der Längsschweißnaht und die Länge des jeweils zu erwärmenden Bereichs.
Da die durch das Heißluftrohr geleitete Luft von dem Kühlmantel des Kühlluftrohres umgeben ist, ist es möglich, die Heißluft beispielsweise auf eine Temperatur von 700° C zu erwärmen, während der außenliegende Kühlluft-Mantel eine Temperatur von 100° C aufweist. Durch den sehr kompakten Aufbau und durch die beschriebenen Anordnung ist es möglieh, sehr kurzfristig die Schweißtemperatur zu regeln, da es beispielsweise lediglich erforderlich ist, die Mantelluft in dem Kühlluftrohr in ihrem Volumen zu verändern. Dies kann verzögerungsfrei erfolgen, so daß sich ein sehr hervorragendes Regelverhalten ergibt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Heißluftdüse und die Kühlluftdüse im wesentlichen zentrisch zueinander angeordnet sind. Weiterhin können diese in eine gemeinsame schlitzförmige Austrittsöffnung münden. Hierdurch ist es möglich, während des Durchlaufs des Folienmaterials einen relativ langen Schweißnahtbereich zu erwärmen, ohne das benachbarte Folienmaterial in unerwünschter Weise mit Heißluft zu beaufschlagen.
Zur Leitung des austretenden Heißluft- und Kühlluftstromes kann es weiterhin günstig sein, seitlich und/oder vor dem
Um das Regelverhalten zu verbessern, kann es günstig sein, im Austrittsbereich des Heißluftrohres einen Temperatursensor einzubauen. Dieser gestattet die exakte Erfassung der jeweiligen Heißlufttemperatur.
Bei Schlauchbeutelmaschinen kann die Förderung des Folienmaterials diskontinuierlich erfolgen, um beispielsweise jeweils eine Bodennaht oder eine Kopfnaht eines Beutels auszubilden. Um eine Anpassung an unterschiedliche Foliengeschwindigkeiten zu ermöglichen und um bei Stillstandszeiten der Folie Beschädigungen zu vermeiden, kann es deshalb günstig sein die Schweißvorrichtung schwenkbar zu lagern, so daß diese von der Folie weggeschwenkt werden kann. Hierdurch kann darauf verzichtet werden, die Temperatur der Luftströme zu verändern und/oder diese abrupt zu unterbrechen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, vor dem Austrittsbereich des Heißluftrohres und des Kühlluftrohres ein Prallblech einzuschwenken. Hierdurch werden Luftströme von der Folie abgelenkt, so daß diese bei Stillstandszeiten der Folie nicht erwärmt wird.
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung ergibt sich auch der Vorteil eines geringen Energieverbrauchs, da keine zusätzlichen Bauelemente erwärmt bzw. gekühlt werden müssen. Durch den einfachen Aufbau der Heißluft-Schweißvorrichtung ist diese mit geringen Kosten herstellbar. Der kompakte Aufbau führt auch zu einem geringen Platzbedarf, so daß die Schweißvorrichtung in besonders günstiger Weise bei Schlauchbeutelmaschinen verwendbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Seiten-Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung,
Fig. 2 eine Teil-Draufsicht, im Schnitt, des Luftaustrittsbereichs der Schweißvorrichtung sowie der zugeordneten Folie und des Füllrohres,
Fig. 3 eine vorderseitige Ansicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung, mit Blickrichtung von rechts, und
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 1.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Füllrohr 12 einer Schlauchbeutelmaschine, um welches eine Folie 1 gelegt ist. Die Folie wird mittels einer Formschulter in die dargestellte Form gebracht. Dies entspricht dem Stand der Technik, so daß auf detaillierte Beschreibungen verzichtet werden kann. An den überlappenden Bereichen der Folie 1 ist eine Längsschweißnaht 13 auszubilden, welche in den Fig. 1 und 2 nur andeutungsweise dargestellt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Heißluftrohr 2, welches einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Im Inneren des Heißluftrohres 2 ist eine elektrische Heizvorrichtung 6 angeordnet, welche über Anschlußdrähte 14 mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist. Am Austrittsbereich des Heißluftrohres 2 ist ein Temperatursensor 11 (sh. Fig. 1) angeordnet, dessen Ausgang mit einer nicht dargestellten Regeleinrichtung verbunden ist. Der rückwärtige Teil des Heißluftrohres 2 ist über einen Anschluß 15 mit einer Druckluftquelle 7 verbunden. Die durch die Druckluftquelle 7 zugeführte Heißluft wird somit beim Durchströmen des Heißluftrohres 2 durch die Heizvorrichtung 6 erwärmt. Am
Austrittsbereich des Heißluftrohres 2 ist eine Heißluftdüse 3 angeordnet, welche, wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Das Heißluftrohr 2 wird von einem Kühlluftrohr 4 umgeben, welches, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das Kühlluftrohr 4 ist an seinem rückwärtigen Bereich über einen Anschluß 16 mit einer Luftquelle 8 verbunden, durch welche Druckluft in den Innenraum 17 des Kühlluftrohres 4 eingeleitet werden kann. Die Druckluft wird durch Austrittsöffnungen 18 in einen Zwischenraum 19 eingeleitet, welcher wiederum mit einer Kühlluftdüse 5 in Verbindung steht. Die Kühlluftdüse 5 umschließt, im wesentlichen koaxial, die Heißluftdüse 3 und weist ebenfalls einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, sh.
insbesondere Fig. 1 bis 3.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Heißluftdüse 3 und der Kühlluftdüse 5 eine rechteckige Austrittsöffnung 9 zugeordnet, durch welche in definierter Weise die Luftströme auf den Längsschweißnahtbereich 13 der Folie 1 geleitet werden. Die Kühl- und Längsnaht-Führungselemente 10 verhindern die Wärmeausbreitung auf die Folienbereiche seitlich der Längsnaht.
Bei der beschriebenen Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist, zusätzlich zu den bereits erwähnten Vorteilen, insbesondere eine leichte Austauschbarkeit der Heizvorrichtung 6 gegeben, so daß diese im Bedarfsfalle ohne großen Aufwand ersetzt werden kann. Weiterhin ist der Aufbau der Heißluft-Schweißvorrichtung sehr einfach, so daß diese kostengünstig herstellbar ist und leicht gewartet werden kann.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:
Die Erfindung betrifft eine Heißluft-Schweißvorrichtung, insbesondere zur Herstellung einer Längsschweißnaht 13 zur Verbindung von Randbereichen einer Folie 1 und umfaßt eine Heißluft-Zuführeinrichtung und eine Kühlluft-Zuführeinrichtung. Um bei einfachem Aufbau und einfacher Regelbarkeit eine betriebssichere Ausgestaltung der Längsschweißnaht 13 zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein zentrisches Heißluftrohr 2 koaxial von einem Kühlluftrohr 4 umgeben wird, beide Rohre münden über eine Heißluftdüse 3 bzw. eine Kühlluftdüse 5 in eine Austrittsöffnung 9, um die Luftströme präzise auf den Bereich der Längsschweißnaht 13 zu leiten (Fig. 1).

Claims (13)

PATENTANWALT ARNE MISSLING Dipl.-Ing. ts (0641) 71019, 63 Giessen 24. März 1993 Mi/Zu 93.038GM Rovema Verpackungmaschinen GmbH, Postfach 20, W-6301 Fernwald-Annerod Heißluft-Schweißvorrichtung etansprüche:
1. Heißluft-Schweißvorrichtung, insbesondere zur Herstellung einer Längsschweißnaht (13) zur Verbindung von Kunststoffolienbereichen, mit einer Heißluft-Zuführeinrichtung und einer Kühlluft-Zuführeinrichtung, gekennzeichnet durch zumindest ein im wesentlichen zentrisches, an seinem Ende mit einer Heißluftdüse (3) verbundenes Heißluftrohr (2) und zumindest ein das Heißluftrohr (2) umgebendes, mit einer Kühlluftdüse (5) verbundenes Kühlluftrohr (4).
2. Heißluft-Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Heißluftrohrs (2) eine Heizvorrichtung (6) angeordnet ist.
3. Heißluft-Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (6) eine elektrische Heizspirale umfaßt.
4. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißluftrohr (2) und
das Kühlluftrohr (4) jeweils mit einer Luftquelle (7, 8) verbunden sind.
5. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißluftrohr (2) und das Kühlluftrohr (4) zentrisch zueinander angeordnet sind.
6. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftdüse (3) und die Kühlluftdüse (5) im wesentlichen zentrisch zueinander angeordnet sind.
7. Heißluft-Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluftdüse (3) und die Kühlluftdüse (5) in eine gemeinsame schlitzförmige Austrittsöffnung (9) münden.
8. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kühl- und Längsnaht-Führungselemente (10) seitlich und/oder vor dem Austrittsbereich der Heißluftdüse (3) und/oder der Kühlluftdüse (5) angeordnet sind.
9. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (11) im Austrittsbereich des Heißluftrohrs (2).
10. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung schwenkbar gelagert ist.
11. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Austrittsbereich des Heißluftrohrs (2) und des Kühlluftrohrs (4) ein Prallblech einbringbar ist.
12. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstrom regelbar ist.
13. Heißluft-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr zu dem Heißluftrohr (2) und/oder dem Kühlluftrohr (4) regelbar ist.
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