TechnologieRESISTRON

RESISTRON-Schweißsysteme zum Schweißen von thermoplastischen Kunststofffolien.

Die Qualitätsansprüche an die Optik der Verpackungen steigen stetig an. Die Taktleistungen werden höher, die verwendeten Folien werden dünner und damit auch sensibler. Umso schwieriger ist es dadurch eine gleichbleibende Qualität des Schweißprozesses zu gewährleisten.

ROPEX bezeichnet als „RESISTRON-Schweißsystem“ einen Systemaufbau, bestehend aus mehreren applikationsspezifischen Komponenten. Die wichtigsten Komponenten sind hier der RES-Temperaturregler und das RES-Schweißwerkzeug. Das RES-Schweißwerkzeug ist eine Schweißschiene mit einem Heizleiter und eine passende Gegenlage, welche auf Ihre Schweißapplikation angepasst sind. In Kombination mit den Systemkomponenten ergibt sich Ihr kundenspezifischer Systemaufbau.

Impulsschweißung mit Heizleitern

Heizleiter sind in der Grundform dünne Metallbänder oder Drähte aus einer speziellen Widerstandslegierung, welche bestimmte physikalische Anforderungen erfüllen müssen. Je nach Anwendungsfall werden diese Metallbänder profiliert, geformt und veredelt. In der RESISTRON-Technologie hat der Heizleiter eine Doppelfunktion. Durch die Stromversorgung des Heizleiters wirkt dieser als Wärmequelle für den Schweißprozess. Gleichzeitig wirkt er als Temperatursensor, indem er seinen Widerstand mit der Erhöhung der Temperatur verändert.
Das schnelle Messen der Widerstandsänderung während der Heiz- und Kühlphase durch den RES-Temperaturregler ist die Grundlage dieser hochdynamischen und fühlerlosen Regelung.
Daraus resultieren die hohen Anforderungen an die Legierung des Heizleiters. Die wichtigsten Merkmale für einen Heizleiter sind:

  • Temperaturkoeffizient des Widerstands
  • Spezifischer Widerstand
  • Ausdehnungsverhalten

Diese Merkmale und Ihre Schweißanwendung beeinflussen maßgebend die Dimensionierung der elektrischen Komponenten und die Mechanik der Schweißschiene. Dadurch wird die Komplexität des Gesamtsystems und die Notwendigkeit, alle Systemkomponenten aufeinander präzise abzustimmen, erkennbar.
Wir empfehlen Ihnen daher, Ihre Schweißapplikation durch unseren Kundensupport berechnen zu lassen. Wir stellen Ihr Gesamtsystem mit allen notwendigen Komponenten und Einstellwerten zusammen.

Funktionsweise RESISTRON-Temperaturregler

Zur Erlangung einer optimalen Applikation muss jeder Parameter wertmäßig ermittelt und die zeitliche Abfolge der Vorgänge der Schweißaufgabe angepasst werden. Die Einhaltung dieser Parameter unter allen Betriebsbedingungen einer Produktionsmaschine ist die Hauptaufgabe der RESISTRON-Temperaturregler.
Nur durch ein extrem präzises und schnelles Messverfahren lässt sich die Temperatur eines Heizleiters exakt ermitteln und regeln. In einem Schweißsystem mit RESISTRON-Temperaturregler erfolgt dies fühlerlos durch die Messung von Spannung und Strom durch den Heizleiter. Diese Messung wird 50- bzw. 60-mal pro Sekunde durchgeführt.
Aus diesen Spannungs- und Stromwerten kann über die Widerstandskennlinie des Heizleiters die IST-Temperatur errechnet werden. Beim anschließenden Vergleich mit der eingestellten SOLL-Temperatur wird eine mögliche Differenz zu Null ausgeregelt. Dies erfolgt durch Veränderung der Transformatorspannung bis IST=SOLL erfüllt ist. Schon kleinste thermische Belastungen werden sofort erfasst und schnell und präzise korrigiert. Als Stellglied arbeitet ein Leistungsteller auf der Primärseite des Transformators.
Die Regelung des wesentlich kleineren Primärstromes hat eine geringere Verlustwärme zur Folge und ermöglicht die viel geschätzte kompakte Baugröße der Regler.

Schweißschienen mit Heizleiter

Die Schweißschiene als Träger des Heizleiters besteht in der Regel aus Aluminium und weist die konstruktiven Elemente auf, die notwendig sind, damit der Heizleiter seine Funktion störungsfrei erfüllen kann. Hierzu zählen zum Beispiel:

  • Spannköpfe an den Enden der Schiene als Dehnungsausgleich
  • Elektrische Anschlüsse für Hauptstrom und Messleitung
  • Heizleiter-Fixierung
  • Bohrungen für Kühlmittel (bei Bedarf)
  • Isolationsschichten für den Heizleiter

Die am häufigsten vorkommende Bauform ist die gerade Schiene mit einem Rechteck-Querschnitt, in Längen von wenigen cm bis zu mehreren Metern. Bei Konturschweißungen gibt es sowohl Schweißschienen für 2D-Konturen wie Ringe, Ecken oder Bögen. Des Weiteren sind 3D-Konturen zur Verschweißung von Schläuchen oder Spouts auch realisierbar.
Bei der Konstruktion solcher Werkzeuge sind spezifische Design-Regeln mit hoher Präzision, zu beachten, um eine homogene Temperaturverteilung zu ermöglichen. Hierzu nutzen die Entwickler modernste CAD-Systeme, welche die Schweißschiene in einer dreidimensionalen Ansicht entstehen lassen. Der Kunde kann die erstellte CAD-Datei erhalten und in seine eigene CAD-Umgebung einbinden.

Heizleiter

Wie bereits an anderen Stellen erwähnt, ist der Heizleiter das Hauptelement im Schweißprozess und erfordert deshalb besonderes Augenmerk hinsichtlich geometrischer Präzision, Prozess-adäquater Profilierung und Veredelung von passiven Zonen (Cu, Ag). Selbstverständlich müssen die elektrischen Kenndaten der Heizleiter-Legierung, wie spezifischer Widerstand und sein Temperaturverhalten, erfüllt sein. Eine perfekte Anpassung von Heizleiter und Heizleiter-Träger ist eine weitere Voraussetzung für ein gut funktionierendes Impuls-Schweißsystem.
Individuell auf Ihre Bedürfnisse entwerfen wir Ihren Heizleiter und auf Wunsche auch den passenden Träger.

Individuelle Lösungen

Ihre Applikation ist ungewöhnlich und benötigt eine individuelle Lösung? Dann haben sie mit ROPEX den richtigen Ansprechpartner gefunden. Langjährige Erfahrung auf den Gebieten Impulsschweißung und Entwicklung von Schweißapplikationen, verleihen uns die Kompetenz, Ihnen zielführende Antworten auf Ihre individuellen Probleme zu geben.
Wir konstruieren Ihre Schweißschiene und Heizleiter passend zu Ihrem Anforderungsprofil und stellen das komplette Schweißsystem für Sie zusammen. Zusätzlich können wir in unserem Technikum Schweißversuche mit Ihren Folien durchführen, um die Ergebnisse zu quantifizieren. Im Anschluss erhalten Sie von uns einen umfassenden Applikationsbericht mit allen relevanten Komponenten, die für den Schweißprozess erforderlichen Einstellparameter sowie die nötigen technischen Zeichnungen der mechanischen Bauteile.

Systemaufbau

Das RESISTRON-Schweißsystem besteht aus mehreren applikationsspezifischen Systemkomponenten. Die wichtigsten Komponenten bzgl. Ihrer Schweißanwendung sind der Temperaturregler, der Impuls-Transformator und die Schweißschiene. Hinzu kommen noch weitere Systemkomponenten wie der Stromfilter, Stromwandler und die Gegenlage zur Schweißschiene. All diese Komponenten stellen in Kombination Ihr Schweißsystem dar.
Unser Supportteam hilft Ihnen bei der Projektierung und Integration Ihrer Applikation in die Maschine und die Prozesskette. Der von ROPEX erstellte Applikationsbericht ist die Grundlage für jedes RESISTRON-Schweißsystem in Ihrer Maschine.