DE102004013050A1 - Ultraschallschweißvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode und einem Amboss, wobei der Amboss Schweißflächen und eine Schneidkante aufweist und die Schweißflächen sich von einer Grundfläche des Ambosses abheben, wobei die Schneidkante einen Abstand zur Schweißfläche aufweist und sich mit der gesamten Höhe der Klinge von der Grundfläche abhebt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode und einem Amboss, wobei der Amboss Schweißflächen und eine Schneidkante aufweist und die Schweißflächen sich von einer Grundfläche des Ambosses abheben.
  • Aus der DE 43 13 875 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Einsteckhüllen oder Einbanddecken bekannt. Diese Vorrichtung besitzt einen Schweißstempel und eine Sonotrodenanordnung, zwischen denen die Werkstücke miteinander verschweißt werden. Der Schweißstempel ist mit Schweißflächen und einer Schneidkante versehen, wobei über die Schweißflächen zwei aneinander liegende Folien miteinander verschweißt und über die Schneidkante Folienabschnitte von einer Folienbahn abgetrennt werden. Eine derartige Vorrichtung eignet sich gut zum Herstellen von Einsteckhüllen und Einbanddecken. Sie ist jedoch ungeeignet, Beutelpackungen zu verschließen, in welche zuvor ein Produkt abgefüllt wurde. Mit diesen Abfüllprodukten ist bei Beutelverpackungen nach dem Abfüllvorgang oftmals der Schweißnahtbereich kontaminiert. Zum Beispiel besteht die Gefahr, dass bei der Abfüllung von Lebensmitteln fasrige Produkte im Schweißnahtbereich hängen bleiben, so dass der anschließende Siegelungsprozess über diese Kontaminierung hinweg durchgeführt wird. Bei einer Ausgestaltung des Schweißstempels gemäß der DE 43 13 875 A1 , dessen Querschnitt auch in 1 dargestellt ist, besteht die Gefahr, dass die Öffnung der Beutelverpackung zwar über die Schneidkante abgetrennt wird, jedoch beidseits der Schneidkante keine dichte Verschweißung der Beutelfolien stattfindet, da sie durch Abfallprodukte auf Abstand zueinander gehalten werden.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallschweißvorrichtung bereitzustellen, bei der sichergestellt ist, dass auch Beutelverpackungen mit kontaminierten Schweißnahtbereichen sicher verschlossen werden.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Ultraschallschweißvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schneidkante einen Abstand zur Schweißfläche aufweist und sich mit der gesamten Höhe der Klinge von der Grundfläche abhebt.
  • Anders als beim oben genannten Stand der Technik hebt sich die Schneidkante nicht von der Oberfläche der Schweißflächen sondern von der Oberfläche der Grundfläche des Ambosses ab. Dies bedeutet, dass sich nicht nur die Schweißflächen von der Grundfläche des Ambosses, sondern auch die Schneidkanten von der Grundfläche des Ambosses abheben. Die Schweißflächen und die Schneidkante besitzen einen Abstand zueinander und zwischen den Schweißflächen und der Schneidkante ist ein Aufnahmeraum ausgebildet. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass dort Abfüllprodukte, die sich im Schweißnahtbereich befinden, hineinverquetscht werden können. Dadurch ist sichergestellt, dass die Folie der Beutelverpackung sowohl sicher und sauber durchgetrennt wird, als auch die beiden Folien miteinander verschweißt werden, da eventuell sich zwischen den Folien befindendes Abfüllprodukt seitlich neben die Schweißfläche verquetscht werden kann. Insbesondere bei der Verpackung von Lebensmittel muss die Dichtigkeit der Beutelverpackung und die Sterilität des Abfüllprodukts gewährleistet sein. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Siegelnaht mit einer hohen Güte geschaffen, mit welcher hohe Ansprüche an die Qualität des Verpackungsprozesses, insbesondere im Hinblick auf Dichtigkeit, Erscheinungsbild, Reißfestigkeit und Sterilität, erfüllt werden. Die gefürchteten Leckagen sind deshalb nicht mehr zu befürchten.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die Schneidkante über die gesamte Länge des Ambosses erstreckt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Beutelketten nach der Befüllung auf jeden Fall in diskrete Beutelverpackungen aufgeteilt werden und auch in ihren Eckbereichen nicht aneinander hängen, was eventuell die Weiterverarbeitung, wie Stapelung, Etikettierung und so weiter stören könnte.
  • Mit Vorzug ist zwischen der Schneidkante und der Schweißfläche eine Formschneidkante angeordnet, mit der z.B. eine Aufhängeöse in das Werkstück einschneidbar ist. Mit dieser Formschneidkante wird im Schweißnahtbereich eine Öffnung eingeschnitten, so dass der Beutel zum Beispiel aufgehängt werden kann. Diese Öffnung befindet sich außerhalb des Bereichs, in welchem das Abfüllprodukt steril eingesiegelt wurde.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der Schneidkante und der Schweißfläche eine Formschweißfläche vorgesehen ist, mit der das Werkstück z.B. dekorierbar ist. Die Formschweißfläche dient zum einen zum Verbinden der beiden Kunststofffolien, zum anderen dazu, der Kunststofffolie in diesem Bereich eine Struktur zu verleihen. Dies kann ein dekoratives Element, eine Aufschrift, ein Name, ein Logo oder dergleichen, sein.
  • Mit Vorzug sind die Formschneidkante und die Formschweißfläche nebeneinander angeordnet. So befindet sich zum Beispiel zwischen zwei Formschweißflächen die Aufhängeöse, wobei die Formschweißflächen in diesem Fall noch die Eigenschaft besitzen, dass sie die Beutelverpackung im Bereich der Aufhängeöse aussteifen.
  • Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Amboss einen Träger und ein Werkzeugteil aufweist, und dass das Werkzeugteil am Träger befestigt ist und die Schweißfläche und die Schneidkante trägt. Diese Ausgestaltung des Ambosses besitzt den wesentlichen Vorteil, dass durch Austausch des Werkzeugteils die Ultraschallschweißvorrichtung innerhalb kürzester Zeit und auf einfache Weise an andere Werkstücke angepasst werden kann oder dass bei abgenutzten Schneidkanten nicht mehr der gesamte Amboss ausgetauscht werden muss, sondern lediglich ein neues Werkzeugteil am Träger zu befestigen ist. Dies kann innerhalb kurzer Zeit geschehen, so dass die Stillstandszeit der Maschine gering ist.
  • Um die Kosten für das Werkzeugteil zu reduzieren, besteht dieses aus einem relativ dünnen Blech, wobei die Schweißfläche und/oder die Schneidkante durch Formprägen an diesem Blech angeformt sind.
  • Dabei kann der Träger und/oder das Werkzeugteil aus Aluminium oder einem magnetischen oder magnetisierbaren Material bestehen. Bei der Verwendung von magnetischem oder magnetisierbaren Material ist insbesondere im Träger ein Haltemagnet angeordnet, zum Beispiel ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet, mit welchem das Blech sicher festgehalten wird. Eine andere Möglichkeit der Befestigung wird darin gesehen, dass der Träger und/oder das Werkzeugteil eine Klebefläche aufweisen. Der Klebstoff ist dabei so konzipiert beziehungsweise die Oberfläche des Trägers so gewählt, dass der Klebstoff mit dem Abziehen beziehungsweise Entfernen des Werkzeugteils rückstandsfrei mit abgezogen wird.
    •
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich 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 der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch einen Schweißstempel gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine Ansicht einer Beutelverpackung;
  • 3 eine Draufsicht auf einen Amboss; und
  • 4 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils IV gemäß 3.
  • Die 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Schweißstempel 10 gemäß dem Stand der Technik, über dessen Grundfläche 12 sich eine Schweißfläche 14 erhebt. Aus dieser Schweißfläche 14 ragt eine Schneidkante 16 heraus, die die Schweißfläche 14 um einen bestimmten Betrag überragt.
  • Die 2 zeigt eine insgesamt mit 16 bezeichnete Beutelverpackung, mit welcher zum Beispiel Lebensmittel verpackt werden. Diese Beutelverpackung 16 besteht in der Regel aus zwei Folien, die die Vorder- und Rückseite bilden. Diese Folien sind entlang ihrer Längsseiten 18 auf herkömmliche Weise verschweißt. An der Unterseite der Beutelverpackung 16 ist eine Schweißlinie 20 dargestellt, die zusammen mit einer Schweißlinie 22 und den Längsseiten 18 einen Beutelinnenraum verschließen, in welchem das Abfüllprodukt dicht und steril eingeschlossen ist. Oberhalb der Schweißlinie 22 befindet sich eine Aufhängeöse 24 sowie beidseits der Aufhängeöse 24 jeweils ein Dekorationsfeld 26. Den oberen Abschluss der Beutelverpackung 16 bildet eine Schneidlinie 28, die gleichzeitig den unteren Abschluss einer nachfolgenden Beutelverpackung bildet.
  • In den 3 und 4 ist ein Amboss 30 dargestellt, welcher Schweißflächen 32 und eine Schneidkante 34 aufweist. Außerdem befinden sich auf dem Amboss 30 eine Formschneidkante 36, mit welcher die Aufhängeöse 24 hergestellt wird, sowie zwei Formschweißflächen 38, mit welchen eine Beschriftung beziehungsweise eine Dekoration beidseits der Aufhängeöse 24 hergestellt wird.
  • In 4 ist neben dem Amboss 30 auch andeutungsweise eine Ultraschallsonotrode 40 dargestellt. Diese Ultraschallsonotrode 40 führt Schwingungen in Richtung des Doppelpfeils 42 aus. Der Amboss 30 wird, wie deutlich aus 4 erkennbar, von einem Träger 44 und einem Werkzeugteil 46 gebildet, wobei die Dicke des Werkzeugteils 46 übertrieben dargestellt ist. Das Werkzeugteil 46 wird von einem Blech gebildet, welches entweder am Träger 44 angeklebt oder durch Magnetkraft gehalten wird. Die Grundfläche 12 des Werkzeugteils 46 wird überragt von den beiden Schweißflächen 32 sowie der Schneidkante 34. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass zwischen der Schneidkante 34 und der Schweißfläche 32 ein Abstand besteht und dieser Freiraum bis zur Grundfläche 12 reicht. Ferner ist die Formschweißfläche 38 erkennbar, die unterhalb der Schneidkante 34 sich befindet und einen Abstand zur Schneidkante 34 und zur unteren Schweißfläche 32 aufweist. Die Schneidkante 34 überragt die Schweißfläche 32 geringfügig über einen Betrag d. Dieser Betrag d entspricht im Wesentlichen der Dicke der beiden miteinander zu verschweißenden Kunststofffolien. Der Betrag d ist nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
  • Befindet sich nun zwischen diesen beiden Kunststofffolien ein Abfüllprodukt und wird die Ultraschallsonotrode 40 in Richtung des Ambosses 30 abgesenkt, dann wird dieses Abfüllprodukt zum einen von der Schneidkante 34 durchgeschnitten, zum anderen aus den Schweißbereichen der beiden Schweißflächen 32 in die neben den Schweißflächen 32 sich befindenden Freiräume verpresst. Dadurch wird sichergestellt, dass die beiden Kunststofffolien aneinander anliegen, so dass sie mit Sicherheit miteinander verschweißt werden können.

Claims (9)

  1. Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Ultraschallsonotrode (40) und einem Amboss (30), wobei der Amboss (30) Schweißflächen (32) und eine Schneidkante (34) aufweist und die Schweißflächen (32) sich von einer Grundfläche (12) des Ambosses (30) abheben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (34) einen Abstand zur Schweißfläche (32) aufweist und sich mit der gesamten Höhe der Klinge von der Grundfläche (12) abhebt.
  2. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schneidkante (34) über die gesamte Länge des Ambosses (30) erstreckt.
  3. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schneidkante (34) und der Schweißfläche (32) eine Formschneidkante (36) angeordnet ist, mit der z.B. eine Aufhängeöse (24) in das Werkstück einschneidbar ist.
  4. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schneidkante (34) und der Schweißfläche (32) eine Formschweißfläche (38) vorgesehen ist, mit der das Werkstück z.B. dekorierbar ist und/oder versteift wird.
  5. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschneidkante (36) und die Formschweißfläche (38) nebeneinander angeordnet sind.
  6. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (30) einen Träger (44) und ein Werkzeugteil (46) aufweist, und dass das Werkzeugteil (46) am Träger (44) befestigt ist und die Schweißfläche (32) und die Schneidkante (34) trägt.
  7. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (46) ein Blech ist.
  8. Ultraschallschweißvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (44) und/oder das Werkzeugteil (46) aus Aluminium oder einem magnetischen oder magnetisierbaren Material besteht beziehungsweise bestehen.
  9. Ultraschallschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (44) und/oder das Werkzeugteil (46) eine Klebefläche aufweisen.
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