热辐射器、红外线焊接设备和加热塑料元件的方法技术

本发明专利技术公开了一种热辐射器，特别是红外线辐射器，其具有至少一个辐射源和控制装置。供应的电能可利用该至少一个辐射源转换为热辐射。所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出端，使得所述第一和第三输出端之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出端之间可提供第二交流电流，所述至少一个辐射源可利用所述至少一变频器进行操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热辐射器，特别是红外线辐射器、用以焊接至少两个塑料元件的红外线焊接设备以及用以加热或焊接至少一个塑料元件的方法。
技术介绍
最近几年，利用红外线辐射的塑料焊接技术已经广为使用。在这种技术中，欲被焊接的塑料件利用红外线辐射加热后在焊缝区域接合在一起。这种技术相比摩擦焊接方法(例如，振动或旋转焊接)的其中一个优点在于避免了干摩擦阶段产生的粉尘和纤维颗粒。这些颗粒污染从而影响了欲形成的焊接接头。而且，他们也污染了工作环境。 除了塑料的红外线焊接，这种红外辐射器也用于在振动焊接工艺中对塑料件的预加热或预塑化。红外线焊接的工艺流程与塑料的热工具焊接的工艺流程类似。不同于热工具焊接，形成塑料接头的两个待焊接件的焊接区都利用热辐射能量进行非接触式加热。这样，塑料件的溶化材料的粘性导致的在加热元件上的材料残留即得以避免。由于在绝大多数情况下待接合的塑料件的接合面制造得并不平，其存在一定公差，因此塑料件的特定区域至热辐射器的距离是不规则的。这会导致焊接区(即待加热的塑料件的部分)的不均匀加热。 在塑料件上形成预期厚度的熔化层之后，接合阶段将接替红外线辐射器加热阶段。辐射器元件从塑料件的接合面或其附近移走。塑料件的接合阶段从接合区域的相互接触开始。在这些接合区域相互压紧状态下，塑料件之间冷却后就在塑料件之间发生硬化和连接。一旦产生这种连接，红外线焊接即完成。 在红外线焊接工艺中，根据其应用，会使用不同类型的辐射器。这些辐射器类型例如包括波长为1.6微米的短波辐射器，例如卤素辐射器。另外，可使用波长为1.6微米至3.5微米之间的中波辐射器，例如金属膜(metal foil)辐射器。长波辐射器提供另一种选择，其涵盖大于3.5微米的波长范围，例如石英辐射器。就此而言，应当指出的是，热辐射器并不是在一个精确的波长发出热辐射，而是在一个波长范围内发出热辐射。而且，不同塑料的吸收特性可能很不相同，因此其结合区的加热也可能会很不相同。红外线焊接的一个主要优点即是热源与塑料之间非接触，从而避免了塑料材料沉积对热源的污染。另一个优点是在其它塑料处理工艺中使用红外线辐射器(或者通常来说，热辐射器)作为预热源。例如，在振动焊接工艺中，利用红外线辐射对塑料的焊接接头区域进行预热以提高振动焊接的速度。利用红外线辐射器进行复杂(例如，三维和长的)焊缝结构的加热或焊接时，经常需要使用多个辐射器。另外，限制辐射器的长度在技术上是有优势的。热辐射器越短，在损坏时更换他们所付出的技术努力就越小。最重要的是，大量小的辐射器元件有利于塑料元件的均匀加热。理想的是，每个这些辐射器元件独立于其余辐射器元件单独适配待加热的塑料元件的对应部分。对于大型塑料元件，需要使用例如二十或更多个热辐射器。 当使用金属膜辐射器时，其缺点是，金属膜辐射器的金属膜可自由触及，因此作为带电元件受到一些安全性规范的约束。为了满足这些要求，需要采用复杂的安全性措施以使得工人无法接触到金属膜。有利的是，金属膜辐射器能够轻易地适应塑料元件的表面轮廓。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种热辐射器、红外线焊接设备以及加热或焊接塑料元件的方法，其相较于现有的构造和方法，适应性强且经济上可行。 上述目的是利用根据独立权利要求1的热辐射器、根据独立权利要求9的用以红外线焊接至少两个塑料元件的装置以及根据独立权利要求14的用以加热或焊接至少一个塑料元件的方法来实现的。附属权利要求以及结合附图所做的说明提供了本专利技术的有利的实施例和进一步改进。 根据本专利技术的热辐射器，特别是一种红外线辐射器，包括下列特征:至少一个辐射源，电能输入可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，以及控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出，使得所述第一和第三输出之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出之间可提供第二交流电流，所述至少一个辐射源可利用所述至少一变频器进行操作。 一方面，热辐射器用于加热准备用于例如振动焊接的塑料元件。另一个应用领域是塑料元件的红外线焊接。在此，热辐射器用于塑料元件的非接触式加热，之后这些塑料元件接合在一起。 这种热辐射器(根据一个优选实施例，为红外线辐射器或金属膜辐射器)从电学观点来看代表欧姆电阻。如果这种热辐射器连接至一个电压，电流就会流过热辐射器并在热辐射器内转化为热辐射。特别是，金属膜辐射器适合于加热或焊接塑料元件，因为他们可以单独或者与几个金属膜辐射器一起理想地适配塑料元件的几何尺寸。然而，由于金属膜辐射器的带电金属膜可自由触及，万一工人接触到热辐射器，金属膜上的电压会对工人造成健康风险。 为了降低这种风险，根据本专利技术，热辐射器利用至少一个变频器驱动。现有的变频器用于驱动旋转电流电机，其中变频器连接至具有三相交流电压的三相网络。为此，现有技术中充其量使用电压控制变频器，该电压控制变频器将其三个输出U、V、W分别供应至旋转电流电机的三个输入。不同于这个现有的变频器，根据本专利技术所使用的变频器供应第一和第二交流电流用以操作和驱动至少一个或多个热辐射器。该第一交流电流可从变频器的第一和第三输出之间分接(tappable)出或提供，第二交流电流可从变频器的第二或第三输出之间分接出或提供。这些不同的第一和第二交流电流(其绝对值也可能相同)可用于驱动一个或多个热辐射器，特别是金属膜辐射器。第一和第二交流电流连同对应的第一和第二交流电压利用该变频器提供。为了积极地影响金属膜辐射器的操作，变频器的第一和第二输出和/或变频器的第二和第三输出分别连接至一个变压器以将变频器提供的这些交流电压转换至预定的操作范围。该操作范围优选的是高于或低于变频器的输出电压。优选的是，至少这些变压器其中之一用以将变频器的交流电压转换至被认为是防触的低电压范围。这尤其意味着，例如，工人可以接触连接至这样一个防触电压的金属膜辐射器，因为这种防触电压(例如，在低于40V或低于25V的范围内)不会对接触辐射器的工人造成健康损害。就此而言，需要强调的是，除了以三相交流电压操作的变频器之外，根据本专利技术也建议使用以单相交流电压操作的变频器。在以单相交流电压操作的变频器的操作过程中，变频器的单独编程的控制电路(如下描述)确保变频器的输出提供具有各自交流电压的两个电流输出。由此可以看出，相较于以三相交流电压操作的变频器而言，以单相交流电压操作的变频器的供电是不同的，但是与以三相交流电压操作的变频器一样，以单相交流电压操作的变频器的输出具有相同的技术特性和要求，比如交流电流和交流电压。 根据以上描述的利用变频器(尤其是与热辐射器适应的变频器)驱动热辐射器的方式，本专利技术还包括用于红外线焊接至少两个塑料元件的装置。该用于红外线焊接至少两个塑料元件的装置包括下列特征:至少一个辐射源，供应的电能可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，特别是金属膜辐射器，塑料元件可利用该金属膜辐射器被加热；控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出，使得所述第一和第三输出之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出之间可提供第二交流电流，以对所述至少一个辐射源进行供电，以及组件，所述组件用以保持和移动所述塑料元件，使得所述塑料元件可移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热辐射器，特别是一种红外线辐射器，其特征在于：包括a.至少一个辐射源，供应的电能可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，以及b.控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出端，使得所述第一和第三输出端之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出端之间可提供第二交流电流，所述至少一个辐射源可利用所述至少一变频器进行操作。

【技术特征摘要】
2013.08.13 DE 102013216021.61.一种热辐射器，特别是一种红外线辐射器，其特征在于:包括 a.至少一个辐射源，供应的电能可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，以及 b.控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出端，使得所述第一和第三输出端之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出端之间可提供第二交流电流，所述至少一个辐射源可利用所述至少一变频器进行操作。2.如权利要求1所述的热辐射器，其特征在于，所述变频器的第一和第三输出端之间连接第一变压器和/或所述变频器的第二和第三输出端之间连接第二变压器，所述变频器提供的交流电压可利用所述第一和/或第二变压器转换至所述至少一辐射源的操作电压范围内。3.如权利要求2所述的热辐射器，其特征在于，所述辐射源为一个金属膜辐射器或多个金属膜福射器。4.如权利要求2所述的热辐射器，其特征在于，所述第一和/或第二变压器包括一个初级绕组和一个或多个次级绕组以对一个或多个辐射源供电。5.如权利要求4所述的热辐射器，其特征在于，所述辐射源为一个金属膜辐射器或多个金属膜福射器。6.如权利要求4所述的热辐射器，其特征在于，至少一个所述次级绕组基于所述初级绕组进行构造使得可产生用于所述至少一个辐射源的防触操作电压。7.如权利要求6所述的热辐射器，其特征在于，所述辐射源为一个金属膜辐射器或多个金属膜福射器。8.如权利要求1或7所述的热辐射器，其特征在于，包括多个变频器，所述多个变频器通过总线系统相互连接并可通过所述总线系统被驱动。9.一种用于红外线焊接至少两个塑料元件的装置，其特征在于:包括 a.至少一个辐射源，供应的电能可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，特别是金属膜辐射器，塑料元件可利用该金属膜辐射器被加热； b.控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出端，使得所述第一和第三输出端之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出端之间可提供第二交流电流，以对所述至少一个辐射源进行供电，以及 c.组件，所述组件用以保持和移动所述塑料元件，使得所述塑料元件可移动至紧挨在一起并...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫可·普瑞姆，托马斯·科勒，
申请(专利权)人：艾默生科技有限公司布兰森超声分公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE