DE10123632A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Folien, Vliesen und/oder Folien-Vliesverbindungen mittels Ultraschall - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Folien, Vliesen und/oder Folien-Vliesverbindungen mittels Ultraschall

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DE10123632A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschweißen von dünnwandigen Werkstücken mittels Ultraschall, wobei zusätzlich zum Werkstück zwischen der Sonotrode und dem Gegenwerkzeug eine Dämpfungsfolie geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Werkstücken, wie Folien, Vliesen und/oder Folien- Vliesverbindungen mittels Ultraschall, mit einer Zuführeinrichtung, einer Abführeinrichtung, einer zwischen der Zuführ- und Abführeinrichtung angeordneten Sonotrode und einem Gegenwerkzeug für die Sonotrode, wobei zwischen der Sonotrode und dem Gegenwerkzeug das Werkstück hindurchtransportiert wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Verschweißen von dünnwandigen Werkstücken, wie Folien, Vliesen und/oder Folien-Vliesverbindungen mittels Ultraschall unter Verwendung einer Sonotrode und einem Gegenwerkzeug.
Derartige Vorrichtungen sind allgemein bekannt und werden zum kontinuierlichen Verschweißen von Folien oder Nonwoven- Materialien verwendet. Bei diesen Vorrichtungen muss die Energieeinleitung sehr präzise eingestellt sein, da die Qualität der Schweißung stark von den zu verschweißenden Materialien, den Dicken der Materialien, den Umgebungsbedingungen usw. abhängt. Ändert sich eine Größe, dann wird in der Regel nicht mehr die üblich gewünschte Schweißqualität erzielt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass mit ihr auch dann noch gute Schweißergebnisse erzielt werden können, wenn sich Schweißparameter, Umgebungsbe­ dingungen und/oder Material-Parameter ändern.
Dies wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine Transportvorrichtung für eine Dämpfungsfolie vorgesehen ist, die mittels der Transportvorrichtung zusammen mit der Folie, dem Vlies und/oder der Folien-Vliesverbindung zwischen der Sonotrode und dem Gegenwerkzeug hindurchtransportiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht also vor, dass zwischen der Sonotrode und dem Gegenwerkzeug, welches z. B. eine Gegendruckwalze oder ein Amboss ist, nicht nur die zu verschweißenden Materialien hindurchgeführt werden, sondern zusätzlich zu diesen Materialien auch eine Dämpfungsfolie. Die Dämpfungsfolie verbessert die Energieeinleitung, indem sie die Ultraschallschwingung dämpft. Außerdem gleicht die Dämpfungsfolie Materialdickenschwankungen der zu verschweißenden Materialien aus. Durch die Verwendung der Dämpfungsfolie können reproduzierbare Schweißergebnisse erzielt werden. Außerdem wird die Kerbwirkung der zu verschweißenden Materialien verbessert. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, dass die Relativbewegung zwischen den einzelnen Materialbahnen während der Schweißung verbessert und die Reibung zwischen der Sonotrode und der Materialbahn reduziert wird.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Transportvorrichtung auf der der Sonotrode zugewandten Seite der Folie, des Vlieses und/oder der Folien-Vliesverbindung angeordnet ist. Dadurch kann die Dämpfungsfolie unmittelbar auf die zu verschweißenden Materialbahnen aufgebracht und unter der Sonotrode hindurchgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Transportvorrichtung auf der der Sonotrode abgewandten Seite der zu verschweißenden Materialbahnen angeordnet. Falls gewünscht, können mittels zweier Transportvorrichtungen zwei Folien auf beiden Seiten der zu verschweißenden Materialbahnen aufgebracht werden.
Dabei weist die Transportvorrichtung vorteilhaft eine Abwickelstation und eine Aufwickelstation für die Dämpfungsfolie auf. Nach einmaligem Durchlauf ist die Dämpfungsfolie verbraucht.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Transporteinrichtung zum Transport einer umlaufenden Dämpfungsfolie ausgebildet ist. Diese Dämpfungsfolie ist verschleißfrei und wird von einem flexiblen Material gebildet. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Dämpfungsfolie werden nicht nur die Sonotrode und/oder das Gegenwerkzeug, sondern es werden auch die einzelnen Materialbahnen vor übermäßiger mechanischer Einwirkung geschützt.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einem Verfahren gelöst, bei dem wenigstens eine zusätzliche Dämpfungsfolie zwischen der Sonotrode und dem Gegenwerkzeug hindurchgeführt wird. Dabei wird die Dämpfungsfolie zusammen mit der durch diese verschweißten Materialbahn bearbeitet, jedoch nicht an die Materialbahn angeschweißt bzw. mit dieser verbunden. Die Dämpfungsfolie kann also nach dem Schweißvorgang problemlos von den dann miteinander verschweißten Bahnen abgehoben und aufgewickelt oder der Sonotrode wieder zugeführt werden. Dies ist dann der Fall, wenn die Dämpfungsfolie als umlaufende Folie geführt wird. Bei der einmaligen Verwendung wird die Dämpfungsfolie von einer Abwickelstation abgezogen und nach dem Schweißvorgang auf eine Aufwickelstation aufgewickelt.
Bevorzugt wird die Dämpfungsfolie mit gleicher Geschwindigkeit wie die Folie, das Vlies und/oder die Folien-Vliesverbindung transportiert. Es besteht also nahezu keine Relativbewegung zwischen der Folie und den zu verschweißenden Materialbahnen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit umlaufender Dämpfungsfolie; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einmaliger Verwendung der Dämpfungsfolie.
In der Fig. 1 ist eine Sonotrode 10 schematisch dargestellt, mit der eine Materialbahn 12, welche von einer Zuführeinrichtung 14 der Sonotrode 10 zugeführt und von dieser über eine Abführeinrichtung 16 abgeführt wird, bearbeitet wird. Der Sonotrode 10 gegenüber befindet sich ein Gegenwerkzeug 18 in Form einer strukturierten Walze 20. Die Transportrichtung der Materialbahn 12, welche eine dünnwandige Folie, ein dünnwandiges Vlies und/oder eine Folien- Vliesverbindung ist, wird durch den Pfeil 22 angedeutet. Die Sonotrode 10 ist von einer insgesamt mit 24 bezeichneten ersten Transportvorrichtung umgeben, mit der eine erste umlaufende Dämpfungsfolie 26 in der Richtung des Pfeils 28 transportiert wird. Die erste Transportvorrichtung 24 weist insgesamt vier Umlenkrollen 30 auf, mit denen ein Abschnitt der Dämpfungsfolie 26 parallel zur Materialbahn 12 ausgerichtet und auf deren, der Sonotrode 10 zugewandten Oberseite 32 aufgelegt wird. Die Dämpfungsfolie 26 wird mit gleicher Geschwindigkeit wie die Materialbahn 12 transportiert und zwischen der Sonotrode 10 und dem Gegenwerkzeug 18 hindurchgeführt, so dass die Materialbahn 12 durch die Dämpfungsfolie 26 hindurch von der Sonotrode 10 bearbeitet wird.
Aus Fig. 1 ist außerdem erkennbar, dass auch das Gegenwerkzeug 18 von einer zweiten Dämpfungsfolie 34 umschlungen ist, die von einer zweiten Transportvorrichtung 36 transportiert wird. Auch die zweite Transportvorrichtung 36 weist vier Umlenkrollen 38 auf, so dass ein Abschnitt der Dämpfungsrolle 34 an die Unterseite 40 der Materialbahn 12 derart angelegt wird, dass diese zusammen mit der Materialbahn 12 zwischen der Sonotrode 10 und dem Gegenwerkzeug 18 hindurchgeführt wird. Dabei dreht sich auch das Gegenwerkzeug 18 in Richtung des Pfeils 42.
Die Fig. 2 zeigt eine Schweißvorrichtung, mit der ein dünnwandiges Werkstück 44, wie z. B. ein Verpackungsteil, welches mit einer Folie beschichtet ist bzw. eine Folie trägt, bearbeitet wird. Derartige Werkstücke sind z. B. Getränke­ verpackungen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Gegenwerkzeug 18 von einem Amboss 46 gebildet, und die Dämpfungsfolie 26 wird von einer Abwickelstation 48 abgezogen und nach dem Schweißvorgang auf eine Aufwickelstation 50 aufgewickelt. Die Dämpfungsfolie 26 ist zum einmaligen Gebrauch vorgesehen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Verschweißen von dünnwandigen Werkstücken (44), wie Folien, Vliesen und/oder Folien- Vliesverbindungen mittels Ultraschall, mit einer Zuführeinrichtung (14), einer Abführeinrichtung (16), einer zwischen der Zuführ- und Abführeinrichtung (14 und 16) angeordneten Sonotrode (10) und einem Gegenwerkzeug (18) für die Sonotrode (10), wobei zwischen der Sonotrode (10) und dem Gegenwerkzeug(18) das Werkstück (44) hindurchtransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Transportvorrichtung (24, 36) für eine Dämpfungsfolie (26, 34) vorgesehen ist, die mittels der Transportvorrichtung (24, 36) zusammen mit dem Werkstück (44) zwischen der Sonotrode (10) und dem Gegenwerkzeug (18) hindurchtransportiert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (24) auf der der Sonotrode (10) zugewandten Seite (32) des Werkstücks (44) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (36) auf der der Sonotrode (10) abgewandten Seite (40) des Werkstücks (44) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung eine Abwickelstation (48) und eine Aufwickelstation (50) für die Dämpfungsfolie (26) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (24, 36) zum Transport einer umlaufenden Dämpfungsfolie (26, 34) ausgebildet ist.
6. Verfahren zum Verschweißen von dünnwandigen Werkstücken (44), wie Folien, Vliesen und/oder Folien- Vliesverbindungen, mittels Ultraschall unter Verwendung einer Sonotrode (10) und einem Gegenwerkzeug (18), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zusätzliche Dämpfungsfolie (26, 34) zwischen der Sonotrode (10) und dem Gegenwerkzeug (18) hindurchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfolie (26, 34) zusammen mit dem Werkstück (44) bearbeitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfolie (26, 34) als umlaufende Folie geführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfolie (26) einmalig verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dämpfungsfolien (26, 34) auf beiden Seiten (32, 40) des Werkstücks (44) zwischen der Sonotrode (10) und dem Gegenwerkzeug (18) geführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfolie (26, 34) mit gleicher Geschwindigkeit wie das Werkstück (44) transportiert wird.
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