DE2139900A1

DE2139900A1 - Hochfrequenz-schweisspresse

Info

Publication number: DE2139900A1
Application number: DE2139900A
Authority: DE
Inventors: Josef Steger
Original assignee: KIEFEL KOERTING GmbH
Current assignee: KIEFEL KOERTING GmbH
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1973-04-05

Description

Hochfrequenz-Schweißpresse Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Schweißpresse mit zwei Pressenplatten, die auf unterschiedlichem HF-Potential liegen und von denen wenigstens eine mit mehreren Werkzeugen belegt ist.
Bei HF-Schweißpressen, insbesondere solchen für die Schweißung von Kunststoffolien liegt ein besonderes Problem darin, an allen Stellen des Werkzeugs möglichst die gleiche Spannung zu erzielen. Selbst verhältnismäßig geringe Spannungsunterschiede führen schon zu unbrauchbaren Schweißungen, da die Spannung im Quadrat in die Schweißleistung eingeht.
HF-Schweißpressen der genannten Art sind hinsichtlich ihres elektrischen Verhaltens mit einer Lecher-Leitung vergleichbar. Wenn keine besonderen Merkmale vorgesehen sind, nimmt die Spannung vom ILF-Sinspeisungspunkt zum Rand des Werkzeugs hin zu was, wie bereits erwähnt, unerwünscht ist.
Um zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung am-Werkzeug zu kommen, sind bereits einige Maßnahmen bekannt.
Die HF-Einspeisungsstelle für das Werkzeug wurde in die Mitte einer Pressenplatte verlegt. Dabei ist die Entfernung von der zur Einspeisungsstelle am weitesten entfernten Stelle nur halb so groß wie bei Sinspeisung am Rand des Werkzeugs. Zur Verbesserung der Spannungsverteilung wurden auch mehrere Einspeisungen an im Abstand auseinanderliegenden Stellen einer Pressenplatte vorgesehen.
Zusätzliche Probleme treten jedoch auf, wenn die Schweißflächen unterschiedlich über die ganze Pressenarbeitsfläche verteilt sind. Um hier zu einer Verbesserung der Spannungsverteilung zu kommen, ist es bekannt, die Einspeisung über eine von der Pressenplatte isolierte Zwischenplatte vorzunehmen. Die EF-Energie wird zunächst der Zwischenplatte zugeführt. Von dort wird sie weiter mittels einer I-Iehrzahl von galvanischen Verbindungselenenten, deren Lage und Zahl entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten wählbar ist, zu einer Pressenplatte zugeführt.
Auch diese Lösung reicht jedoch nicht aus, um eine gleichmäßige Spannung zu erreichen, wenn die Werkzeuggröße in die Größenordnung einer Viertelwellenlänge der verwendeten NF-Energie kommt, oder wenn eine Pressenplatte mit mehreren Werkzeugen von sehr unterschiedlicher Arbeitsfläche belegt ist.
Durch die Erfindung sol eine HF-Schweißpresse geschaffen werden, bei der die mit der Entfernung von der HF-Einspeisungsstelle am Werkzeug auftretende Änderung der HF-Spannung auch bei Werkzeugen, deren Abmessungen in der Größenorndung von Å /h der IB-Spannung liegt, bzw. bei mehreren Werkzeugen mit unterschiedlicher Arbeitsfläche vermachlassig,ba klein bleibt.
Gemäß Erfindung wird dies bei einer HF-Schweißpresse vonder eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß jedes Werkzeug isoliert von den übrigen Werkzeugen auf seiner zugehörigen Pressenplatte aufgebaut ist und mit dieser durch wenigstens eine liF-Energiezuführung verbunden ist.
Es kann also ein für die Ausführung eines Arbeitsganges erforderliches Gesamtwerkzeug in eine Mehrzahl von Finzelwerkzeugen mit solchen Abmessungen unterteilt werden, daß diese klein in Bezug auf R /4 der Wellenlänge der verwendeten HF-Energie sind. Wenn dann für jedes dieser Einzelwerkzeuge eine gesonderte HF-Energiezuführung vorgesehen ist, läßt sich eine verhältnismäßig gleichmäßige Spannungsverteilung erzielen, die dann durch weitere Maßnahmen, falls erforderlich, noch weiter verbessert werden kann.
Bei Schweißpressen für Auto-Innenausstattungen werden z.B.
in der Regel vier Einzelwerkzeuge verwendet (4 Sitze, 4 Lehnen, 4 Seitenteile eines Autos).
Durch den isolierten Aufbau des Werkzeugs wird eine Kapazität geschaffen, die in Verbindung mit Induktivitäten zur Ausbildung von Parallel- oder Serienresonanzkreisen verwendet werden kann, um die elektrischen Eigenschaften der P-Schweißpresse an die jeweiligen Eigenschaften und Anforderungen der zu schweißenden Materialien anzupassen.
Je näher die Resonanzfrequenz indes Werkzeugs chwingkreises an der Generatorfrequenz liegt, umso höher ist die Spannung am Schweißgut. Durch Einstellung der Resonanzfrequenz läßt sich also die Schweißleistung für jedes Werkzeug getrennt justieren.
Vorteilhaft ist jedes Werkzeug mit seiner zugehörigen Pressenplatte durch eine Isolierstoffplatte verbunden. Dies bietet den Vorteil eines einfachen und mechanisch wenig aufwendigen Aufbaus, von welchem die hohen Pressendrücke auch gut aufgenommen werden können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Isolierstoffplatte wenigstens teilweise aus gummielastischem Material. Wenn infolge ungenauer Montage oder sonstiger Fertigungsungenauigkeiten die Arbeitsflächen der verschiedenen Werkzeuge nicht exakt in einer Ebene liegen, können diese Ungenauigkeiten beim Pressvorgang durch die Nachgiebigkeit der Isolierstoffplatte ausgeglichen. werden und es werden Fehlschweißungen vermieden.
Die Isolierstoffplatte braucht nicht in ihrer ganzen Dicke aus gummielastischem Material zu bestehen. In vielen Fällen ist es zu bevorzugen, die der zugehörigen Pressenplatte zugewandte Seite der Isolierstoffplatte aus einem festen material zur Anbringung der Isolierstoffplatte an der Pressenplatte auszubilden. In gleicher Weise kann auch die dem Werkzeug zugewandte Seite der Isolierstoffplatte aus einer entsprechenden festen Schicht bestehen.
Für die Isolierstoffplatte wird fflr viele Anwendungszwecke vorteilhaft ein Material mit entsprechenden elektrischen Eigenschaften gewählt werden. Wenn z.B. das zu schweißende Material unterschiedliche Verlustfaktoren aufweist, so kommt es vor, daß ein Werkzeug schweißt, ein anderes dagegen nicht. Diese unterschiedlichen Verlustfaktoren können durch geeignete Wahl des Verlustfaktors des Materials der Isolierstoffplatte ausgeglichen werden. Ein Beispiel für ein solches zu schweißendes Material mit unterschiedlichem Verlust faktor ist Pappe mit unterschiedlicher Feuchtigkeit, auf welche eine Kunststoffolie aufgeschweißt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere lIF-Energiezuführungen zu jedem Werkzeug vorgesehen, deren Einspeisungsstellen auf dem Werkzeug im Abstand voneinander liegen. Durch Vorsehen von mehr als einer Energiezuführung kann die Spannungsverteilung noch gleichmäßiger gemacht werden.
Zweciunäßig sind die Zahl und die Anbringungsstellen der 1iPtEnergiezuführung für jedes Werkzeug veränderbar. Auch diese Maßnahme dient dazu, die Spannungsverteilung unter Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten bei den Werkzeugen und den durch diese zu behandelnden Werkstücken noch gleichmäßiger zu machen. Damit die Justierung der Energiezuführung leicht und einfach erfolgen kann, werden zweckmäßig an der Werkzeugplatte und der zugehörigen Pressenplatte Einrichtungen vorgesehen, welche ein leichtes Anbringen der Energiezuführung an einer Vielzahl von Stellen ermöglichen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von AusfUhrungsbeispielen der erläutert, wozu auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
Fig.1 zeigt den schematischen Aufbau einer HF-Schweißpresse.
Fig.? zeigt den schematischen Aufbau einer Pressenplatte mit zwei Werkzeugen.
Die in Figur 1 gezeigte Presse weist einen STänder 1, eine vertikal hydraulisch bewegbare und die Werkzeuge tragende Oberplatte 2 sowie eine ebene Unterplatte 3 als Gegendruckplatte auf. Das HF-Potential wird der Oberplatte über eine Koaxialleitung 4 zugeführt, während die Unterplatte an masse liegt. Anstelle einer Energiezuführung zur Pressenoberplatte können auch deren mehrere vorgesehen sein. Der Erfindungsgedanke ist selbstverständlich auch auf i4ehrständerpresseniqib,a Als Betriebs frequenz für HF-Schweißpressen hat sich von den dafür zur Verfügung stehenden Frequenzen die mit f:273120 MH2 als am zweckmäßigsten erwiesen. Bei dieser 2 Frequenz beträgt die Wellenlänge 2 leim.
Wenn mit einer Schweißpresse in einem einzigen Arbeitsgang große Werkstücke wie z.B. die Plastik-Sitzbezüge für ein ganzes Auto in einem Arbeitsgang geschweißt werden sollen, so ist dafür eine Pressenplatte mit Abmessungen von bis zu etwa 1,5 x 2,5m notwendig. Bei derartig großen Werkzeugen deren Abmessungen schon der Größenordnung von # /4 der Wellenlänge der für die Schweißungen verwendeten Hi-Energie legen, ist es aber mit den bekannten maßnahmen nicht mehr möglich, die Spannungsverteilung am Werkzeug so gleichmäßig zu halten, daß ein zufriedenstellend Schweißergebnis erzielt wird.
In Fig.2 ist eine Ausführungsform einer Pressenoberplatte mit Werkzeugen gezeigt, die eine sehr gleichmäßige Verteilung der IfF-Spannung an den Werkzeugen erlaubt.
An der Unterseite der Pressenoberplatte 2 sind zwei Isolierstoffplatten 5 jeweils für ein Werkzeug angebracht, z.B.
angeklebt oder angeschraubt. An der Unterseite jeder Platte 6 ist eine Werkzeufflplatte angebracht, wobei die Grunfläche der Isolierstoffplatte 5 etwa gleich derjenigen der Werkzeugplatte 6 ist. In der Werkzeugplatte sind Elektroden, hier in Form von Stäben 7, angebracht. Am Rand der Unterseite der Oberplatte sind Befestigungsleisten 8 für ein Ende von HF-Speiseleistungen vorgesehen, deren anderes Ende jeweils am Rand der Werkzeugplatten 6 befestigt ist.
Sowohl die Befestigungsleisten 8 als auch die Ränder der Werkzeugplatten sind so ausgebildet, daß eine Mehrzahl von HF-Speiseleitungen 9 an einer Vielzahl von Stellen an ihnen angebracht werden können, um durch zweckmäßige Auswahl der Zahl der HF-Speiseleitungen 9 und ihrer Anbringungsstellen eine Feinjustierung der Spannungsverteilung an den Werkzeugplatten zu erlauben.
Patentansprüche

Claims

Patent ansprüche 1. Hochfrequenz-Schweißpresse mit zwei Pressenplatten, die auf unterschiedlichem HF-Potential liegen und von denen wenigstens eine mit mehreren Werkzeugen belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkzeug (6,7) isoliert von den übrigen Werkzeugen auf seiner zugehörigen Pressenplatte(2) aufgebaut ist und mit dieser durch wenigstens eine HF-Energiezufiihrung (9) verbunden ist.
2. UF-Schweißpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkzeug (6,7) mit seiner zugehörigen Pressenplatte (2) durch eine Isolierstoffplatte (5) verbunden ist.
3. HF-Schweißpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte (5) wenigstens teilweise aus gummielastisehem Material besteht.
4. HF-Schereißpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte (5) wenigstens teilweise aus einem verlustbehafteten Material besteht.
5. HF-Schweißpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnetn daß mehrere HF-Energiezuführungen (9) für ein Werkzeug (6,7) vorgesehen sind3 deren Einspeisungsstellen am Werkzeug im Abstand voneinander liegen.
6. HF-Schweißpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und die Anbringunsstellen der HF-Energiezuführung (9) für jedes Werkzeug (6,7) veränderbar ist.
7. HF-Schweißpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven und induktiven Komponenten der HF-Engergiezuführung (9) veränderbar sind.
8. iIE-Schweißpresse nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die liF-Energiezuführungen ein oder mehrere Bänder (9) aufweisen, deren wirksame Länge und/oder Breite veränderbar sind.
9. HF-Schweißpresse nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Energiezuführungen einstellbare Kapazitäten und elektrisch in Serie geschaltete feste leitende Verbindungen (9) aufweisen.

L e e r s e i t e