DE102004013049B4 - Ultraschallschweißvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode (10) und einem Amboss (16), wobei zwischen der Ultraschallsonotrode (10) und dem Amboss (16) ein insbesondere aus Kunststoff bestehendes Werkstück (12) bearbeitet wird und hierfür die Ultraschallsonotrode (10) und der Amboss (16) jeweils eine Anlagefläche (14, 18) für das Werkstück (12) aufweisen, wobei die Anlagefläche (18) mit wenigstens einem Schweißbereich (22, 24) versehen ist und neben dem Schweißbereich (22, 24) ein Schneidbereich vorgesehen ist, und die Ultraschallsonotrode (10) in diesem Schneidbereich mit einer Schneidkante (42) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (16) lediglich im Schneidbereich einen Einsatz (30) aufweist, der senkrecht zur Anlagefläche (18) mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch nachgiebig gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode und einem Amboss, wobei zwischen der Ultraschallsonotrode und dem Amboss ein insbesondere aus Kunststoff bestehendes Werkstück bearbeitet wird und hierfür die Ultraschallsonotrode und der Amboss jeweils eine Anlagefläche für das Werkstück aufweisen, wobei die Anlagefläche mit wenigstens einem Schweißbereich versehen ist, und neben dem Schweißbereich ein Schneidbereich vorgesehen ist, und die Ultraschallsonotrode in diesem Schneidbereich mit einer Schneidkante ausgestattet ist.
  • Es ist bekannt ( DE 31 46 585 A1 ), dass zum Beispiel Kunststofffolien mittels Ultraschall miteinander verschweißt werden können, wobei zusätzlich zum Schweißvorgang auch ein Trennvorgang durchgeführt werden kann, wodurch die Folien auf ein bestimmtes Maß abgeschnitten werden können. Bei Beutelverpackungen können auf diese Weise die einzelnen Beutel aus einem Endlosschlauch geformt werden, so dass die geschlossenen Beutel lediglich noch voneinander abgetrennt werden müssen.
  • Aus der FR 2,732,264 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Ultraschallschneidkante auf einen aus Kunststoffbestehenden Amboss aufläuft. Hierdurch wird die Schneide geschont.
  • Eine kombinierte Schneid- und Schweißvorrichtung ist aus der DE 24 36 125 A1 bekannt. Jedoch wird bei dieser Vorrichtung durch die Höhe der Schneidkante die Schweißtiefe bestimmt. Der Schweiß- und Schneiddruck sind nicht unabhängig voneinander, weshalb es zu unzureichenden Verschweißungen kommen kann, da die Verschweißung abgebrochen wird, wenn der Schneidvorgang beendet ist und die Schneidkante am Amboss anliegt.
  • Hierfür ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Amboss lediglich im Schneidbereich einen Einsatz aufweist, der senkrecht zur Anlagefläche mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch nachgiebig gelagert ist.
  • Erfindungsgemäß können mit der Ultraschallschweißvorrichtung die Folien nicht nur miteinander verschweißt werden, sondern sie können auch im gleichen Arbeitsgang in Abschnitte aufgeteilt werden. Auf diese Weise können aus einem Folienschlauch diskrete Beutel hergestellt werden, die dann durch einen Schneidvorgang voneinander getrennt werden. Dabei befinden sich die Schweißflächen am Amboss und die Schneidkante an der Ultraschallsonotrode.
  • Dabei weist der Amboss im Schneidbereich einen Einsatz auf, der senkrecht zur Anlagefläche nachgiebig gelagert ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Schneidkante der Ultraschallsonotrode das Material des Werkstücks auf jeden Fall durchtrennt und nach dem Durchtrennen, wenn die Schneidkante am Amboss anliegt, der Einsatz so weit nachgibt, dass die Schneidkante nicht beschädigt wird. Der Einsatz muss lediglich die für den Schneidvorgang erforderliche Haltekraft für das Werkstück aufbringen. Auf diese Weise wird die Abnutzung der Schneidkante wesentlich verringert, da die Schneidkante nach dem Durchdringen des zu schneidenden Materials des Werkstücks nicht mehr auf einen starren Bereich der Anlagefläche des Ambosses aufläuft, sondern dieser Bereich nachgiebig ausgestaltet ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dieser nachgiebige Bereich von einem nachgiebigen Material gebildet. Dieses nachgiebige Material ist zum Beispiel ein Kunststoff.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Amboss im Schneidbereich einen Einsatz auf, der an seiner Auflagefläche mit Kunststoff belegt ist, so dass an diesem Kunststoffbelag die Schneidkante nach dem Durchdringen des zu trennenden Materials anliegen kann. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass im Reparatur- und/oder Wartungsfall lediglich der Einsatz ausgewechselt werden muss, wodurch Stillstandzeiten der Ultraschallschweißvorrichtung auf ein Minimum reduziert werden.
  • Von Vorteil ist, dass der Einsatz mit einer definierten Kraft an der Schneidkante anliegt. Hierdurch können reproduzierbare Schneidergebnisse erzielt werden, da unabhängig vom Abnutzungsgrad der Schneidkante die Anpresskraft gleich groß ist.
  • Um die Ultraschallschweißvorrichtung an unterschiedlidhe Werkstücke anpassen zu können, ist die Kraft einstellbar. Dies erfolgt auf einfache Art und Weise dadurch, dass die Kraft eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Federkraft ist. Durch Veränderung des pneumatischen oder hydraulischen Drucks oder durch Veränderung einer Vorspannkraft einer mechanischen Feder kann die Kraft, mit der der Einsatz nachgibt, auf den gewünschten Einsatzzweck eingestellt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ultraschallschweißvorrichtung; und
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Ambosses.
  • In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Ultraschallsonotrode bezeichnet, die eine in Richtung auf ein Werkstück 12 gerichtete Anlagefläche 14 aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks 12 befindet sich ein Amboss 16, der ebenfalls eine Anlagefläche 18 besitzt, die dem Werkstück 12 zugewandt ist. Der Amboss 16 kann zum Beispiel an einem Maschinenständer 20 fixiert sein und bildet zusammen mit der Ultraschallsonotrode 10 eine Ultraschallschweißeinrichtung.
  • Die Anlagefläche 18 des Ambosses 16 besitzt einen oberen und einen unteren Schweißbereich 22 beziehungsweise 24, in welchem Schweißflächen 26 vorgesehen sind, mit welchen das Werkstück 12, zum Beispiel zwei Folien, miteinander verschweißt werden. Zwischen den beiden Schweißbereichen 22 und 24 befindet sich eine Nut 28, die deutlich in 2 dargestellt ist. Innerhalb der Nut 28 ist ein Einsatz 30 in Richtung des Doppelpfeils 32 verschieblich gelagert. An der der Ultraschallsonotrode 10 zugewandten Seite besitzt der Einsatz 30 eine Auflagefläche 34, die aus Kunststoff besteht. An der Rückseite des Einsatzes 30 greift eine in 1 symbolisch dargestellte Feder 36 an, die mechanischer Natur sein kann, jedoch bevorzugt hydraulischer oder pneumatischer Natur ist. Dies bedeutet, dass, wie in 2 dargestellt, hinter dem Einsatz 30 ein Druckraum 38 vorgesehen ist, in welchen ein Hydraulikmedium oder ein Druckgas eingeleitet werden kann. Auf diese Weise kann der Einsatz 30 mit einer bestimmten Kraft in Richtung der Ultraschalisonotrode 10 vorgespannt werden. Geeignete Rückhaltevorrichtungen verhindern, dass der Einsatz 30 aus der Nut 28 gepresst wird.
  • Wird das Werkstück 22 durch Heranfahren der Ultraschallsonotrode 10 in Richtung des Pfeils 40 an den Amboss 16 mittels der Schweißflächen 26 bearbeitet, dann greift eine Schneidkante 42, die an der Ultraschallsonotrode 10 vorgesehen ist, am Werkstück 12 an und schneidet dieses durch. Nach dem Durchtrennen des Werkstücks 12 liegt die Schneidkante 42 am Einsatz 30, insbesondere an der Auflagefläche 34 an, wobei der Anpressdruck vom Druck im Druckraum 38 bestimmt wird. Übersteigt der Anpressdruck diesen Druck im Druckraum 38, dann weicht der Einsatz 30 in Richtung des Pfeils 40 aus, wodurch die Schneidkante 42 gegen vorzeitige Abnutzung beziehungsweise auch gegen Beschädigung geschützt wird.
  • Da der Druck im Druckraum 38, einstellbar ist, kann er abgesenkt werden, wenn das Werkstück nicht ganz durchgeschnitten sondern nur perforiert werden soll. Auf diese Weise können Kettenbeutel hergestellt werden. Bei diesen Kettenbeuteln hängen mehrere Beutel hintereinander und sind z. B. durch eine Perforationslinie voneinander getrennt, so dass sie leicht separierbar sind. Wird der Druck in der Druckkammer 38 angehoben, dann erfolgt ein vollständiger Schnitt und der Kettenbeutel wird vom Endlosschlauch abgetrennt.

Claims (6)

  1. Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode (10) und einem Amboss (16), wobei zwischen der Ultraschallsonotrode (10) und dem Amboss (16) ein insbesondere aus Kunststoff bestehendes Werkstück (12) bearbeitet wird und hierfür die Ultraschallsonotrode (10) und der Amboss (16) jeweils eine Anlagefläche (14, 18) für das Werkstück (12) aufweisen, wobei die Anlagefläche (18) mit wenigstens einem Schweißbereich (22, 24) versehen ist und neben dem Schweißbereich (22, 24) ein Schneidbereich vorgesehen ist, und die Ultraschallsonotrode (10) in diesem Schneidbereich mit einer Schneidkante (42) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (16) lediglich im Schneidbereich einen Einsatz (30) aufweist, der senkrecht zur Anlagefläche (18) mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch nachgiebig gelagert ist.
  2. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (16) im Schneidbereich mit einem nachgiebigen Material versehen ist.
  3. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (16) im Schneidbereich einen Einsatz (30) aufweist, der an seiner Auflagefläche (34) für die Schneidkante (42) insbesondere mit Kunststoff belegt ist.
  4. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (30) mit einer definierten Kraft an der Schneidkante (42) anliegt.
  5. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft einstellbar und verstellbar ist.
  6. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Federkraft ist.
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