DE102010039089B4

DE102010039089B4 - Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE102010039089B4
Application number: DE102010039089A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Göttert; Werner Grass; Günter Kachel
Original assignee: Widmann Maschinen & Co KG GmbH
Current assignee: WIDMANN MASCHINEN GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: DE102010039089A1

Abstract

Schweißvorrichtung (10) für mehrlagige Kunststofffolien, mit einer Ultraschall-Schweißsonotrode (18) und einem Gegenwerkzeug (22), wobei zwischen der Schweißsonotrode (18) und dem Gegenwerkzeug (22) ein Schweißblech (26) derart angeordnet ist, dass zwischen der Schweißsonotrode (18) und dem Schweißblech (26) wenigstens zwei Lagen der Kunststofffolie und zwischen dem Schweißblech (26) und dem Gegenwerkzeug (22) wenigstens zwei Lagen der Kunststofffolie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißblech (26) eine erhabene Strukturierung (30) aufweist, wobei die Strukturierung (30) dem Verlauf der Schweißnaht (64, 66, 68, 70, 72) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung für mehrlagige Kunststofffolien, mit einer Ultraschall-Schweißsonotrode und einem Gegenwerkzeug.
Schweißvorrichtungen sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Die DE 43 13 875 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen von Einsteckhüllen, bei welcher mehrere Sonotroden einen Sonotrodentisch bilden. Mit dieser Vorrichtung können zwei oder mehr Folien miteinander verschweißt werden. Eine Verschweißung des Bodenbereichs bei Steh- und Siegelrandbeutel, sogenannten Pouches, ist jedoch nicht möglich, da dort zwischen die beiden Seitenwandteile ein Boden eingelegt wird, der bogenförmig mit den Seitenwandteilen verschweißt wird. Hierfür schlägt die DE 103 26 320 A1 eine Vorrichtung mit zwei Sonotroden und einem Amboss vor. Der Boden wird flach auf den Amboss gelegt und die Seitenwandteile sind derart zwischen die Seitenflächen der beiden nebeneinander angeordneten Sonotroden platziert, dass sie die Sonotroden an deren Stirnseiten überragen und auf die Stirnflächen umgelegt werden können. Wird der Amboss den Stirnflächen der Sonotroden angenähert, dann kommt der Boden auf den umgelegten Abschnitten der Seitenwandteilen zu liegen.
Aus der DE 102 27 502 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Standbeuteln bekannt, bei der die W-Falte des Bodens mittels eines Metallbandes erzeugt wird, wobei im Bereich des Metallbandes keine Nahtstelle erzeugt und lediglich die Ecken der W-Falte miteinander verschweißt werden. Optimale Nahtverläufe können dabei aber nicht hergestellt werden.
Aus der AT 75 657 E ist eine Ultraschallpunktschweißvorrichtung bekannt geworden, bei welcher der Amboss oder das Gegenwerkzeug mit kegelförmigen Vorsprüngen versehen ist, wodurch die Ultraschallenergie auf die Spitzen gebündelt wird. Die Spitzen sind so ausgebildet, dass sie eine Folie durchstechen. Der Boden eines Standbeutels kann mit dieser Vorrichtung nicht hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit welcher auf einfache Weise mehrlagige Kunststofffolien, und insbesondere der Bodenbereich eines Pouches, verschweißt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schweißvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Das Schweißblech verhindert, dass alle Kunststofffolien miteinander verschweißt werden. Es werden immer nur die Lagen miteinander verschweißt, die direkt aneinander liegen. Vorteilhaft werden auch die Folienpakete miteinander verschweißt, die zwischen dem Schweißblech und dem z. B. als Amboss ausgestalteten Gegenwerkzeug liegen. Dabei kann das Gegenwerkzeug auch eine Schweißsonotrode sein, wenn von dieser Seite die Einleitung von Schweißenergie erforderlich sein sollte. Dies erfolgt dadurch, dass das Schweißblech eine erhabene Strukturierung aufweist und die Strukturierung dem Verlauf der Schweißnaht entspricht. Diese Strukturierung wird zum Einleiten der Schweißenergie verwendet, d. h. als Richtungsgeber.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Schweißsonotrode und dem Gegenwerkzeug zwei Schweißbleche angeordnet sind. Auf diese Weise können die Schweißbleche individuell gestaltet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, dass herkömmliche Bleche einseitig bearbeitet werden, so dass sie mit ihren unbearbeiteten Seiten aneinandergelegt werden können. Zwei Schweißbleche sind dann zu einem Schweißblechverbund derart miteinander verbunden, z. B. miteinander verschraubt, dass die Strukturen voneinander abgewandt sind.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass auf beiden Seiten des Schweißbleches eine Strukturierung vorgesehen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strukturierung mittels eines Ätzvorganges oder einem mechanischen Abtragverfahrens hergestellt worden ist. Dabei wird das umgebende Material um die Strukturierung abgetragen. Beim Ätzvorgang erfolgt die Strukturierung z.B. auf fotochemischem Wege.
Bei einer anderen Variante der Erfindung wird die Strukturierung mittels eines Auftragverfahrens hergestellt. Bei großen Schweißblechen und kleinen bzw. kleinflächigen Strukturierungen oder bei Strukturierungen mit großen Erhebungen bietet diese Variante Vorteile, da der Herstellungsprozess weniger aufwändig und daher schneller und preiswerter ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Strukturierung geprägt ist. Bei Schweißblechen für kleine Stückzahlen bietet diese Variante den Vorteil, dass sie preiswert ist und dass sie sehr schnell hergestellt werden kann.
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 konnen 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 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 einen Steh- und Siegelrandbeutel; und
3 eine perspektivische Darstellung eines Schweißbleches.
Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schweißvorrichtung 10, wobei der Maschinentisch und Befestigungsvorrichtungen nicht dargestellt sind. Mit 12 ist eine Ultraschallvorrichtung bezeichnet, die einen Konverter 14 aufweist, welcher eine Ultraschallsonotrode 18 antreibt. Oberhalb der nach oben gerichteten Arbeitsfläche 20 der Ultraschallsonotrode 18 befindet sind ein Gegenwerkzeug 22, welches ebenfalls eine Arbeitsfläche 24 aufweist, die der Arbeitsfläche 20 zugewandt ist. Zwischen dem Gegenwerkzeug 22 und der Ultraschallsonotrode 18 befindet sich ein Schweißblech 26, welches in 3 im Detail dargestellt ist. Das Schweißblech 26 ist an einer Halterung 28 befestigt und besitzt sowohl zum Gegenwerkzeug 22 als auch zur Ultraschallsonotrode 18 einen Abstand. In dem Bereich, der zwischen den Arbeitsflächen 20 und 24 der Ultraschallsonotrode 18 als auch des Gegenwerkzeugs 22 liegt, weist das Schweißblech 26 eine Strukturierung 30 auf, die gegenüber der neben der Strukturierung 30 liegenden Oberfläche erhaben ist, d. h. in Richtung des Gegenwerkzeugs 22 und der Ultraschallsonotrode 18 vorsteht.
Die 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung schematisiert einen Steh- und Siegelrandbeutel 32, der noch nicht befüllt ist. Ein derartiger Steh- und Siegelrandbeutel 32 wird mit der oben bezeichneten Schweißvorrichtung 10 hergestellt. Die Seitennaht 60 wird wie in DE 10 2009 043 144 A1 gezeigt, hergestellt. Den Steh- und Siegelrandbeutel 32 bilden zwei Seitenwände 34 und 36 sowie ein nach innen gefalteter Boden 38. Gegenüber dem Boden 38 begrenzen die beiden Seitenwände 34 und 36 dort miteinander verschweißt dem Befüllen des Steh- und Siegelrandbeutels 32 durch eine quer verlaufende Schweißnaht verschlossen wird, indem die beiden Seitenwände 34 und 36 dort miteinander verschweißt werden.
Der Steh- und Siegelrandbeutel 32 wird von zwei zueinander parallelen Längskanten 42 und 44 sowie Querkanten 46 und 48 begrenzt. Die Querkanten 48 bilden die Berandung der Einfüllöffnung 40, während die Querkanten 46 am unteren Ende des Steh- und Siegelrandbeutels 32 verlaufen. Sie dienen gleichzeitig auch als Aufstellkanten, wenn der Steh- und Siegelrandbeutel 32 gefüllt ist und deswegen die beiden Seitenwände 34 und 36 im Bereich des Bodens 38 voneinander entfernt sind. Wie aus 2 zu ersehen ist, bildet der Boden 38 eine Bodenfalte 50, die in Richtung auf die Einfüllöffnung vorsteht und die sich im mittleren Bereich beim Befüllen mehr oder weniger strecken kann. An dem seitlichen Ende entsprechend den Längskanten 42 und 44 ist die Bodenfalte 50 fixiert.
Der Steh- und Siegelrandbeutel 32 setzt sich aus den Zuschnitten 52, 54 und 56 zusammen. Die beiden Seitenwände 34 und 36 sind miteinander und mit dem Boden 38 uber Schweißnahte 58 und 60 in einer weiter unten erlauterten Weise miteinander verbunden. Diese Schweißnähte 58 und 60 enden ein Stück weit oberhalb der unteren Querkante 46 ungefähr bei einer Linie 62, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Die Linie 62 entspricht der Lage des Scheitels der Bodenfalte 50, wenn diese geschlossen ist. Ab der Linie 62 sind nicht mehr die beiden Seitenwände 34 und 36 unmittelbar miteinander verschweißt, sondern jede Seitenwand 34 bzw. 36 ist für sich mittels einer eigenen Schweißnaht 64 mit dem Boden 38 verbunden.
Zusatzlich zu der seitlichen Verbindung mittels der Schweißnähte 64 ist der Boden 38 noch über zwei bogenförmig, bzw. gekrümmt verlaufende Schweißnähte 66 und 68 an die beiden Seitenwände 34 und 36 angeschweißt. Die Schweißnähte 66 und 68 münden unmittelbar in die Schweißnähte 58, 60, bzw. 64 ein. Dadurch ist der Innenraum, der über die Einfüllöffnung 40 zuganglich ist hermetisch in allen Richtungen abgeschlossen.
Schließlich ist am fertigen Steh- und Siegelrandbeutel 32 noch der Boden 38 randseitig verschweißt. Die hierfür erforderlichen Schweißnähte stellen eine Verlängerung der Schweißnähte 58, 60 über die Linie 62 nach unten dar. Hier ist der Bodenzuschnitt 56 mit sich selbst verschweißt. Außerdem sind die Seitenwandzuschnitte 52 und 54 über jeweils eine Schweißnaht 70 und 72 entlang der Querkante 46 mit dem Bodenzuschnitt 56 verschweißt.
Um auf einfache Weise den Bodenzuschnitt 56 mit den Seitenwandzuschnitten 52 und 54 verschweißen, d. h. die Schweißnähte 64, 66, 68, 70 und 72 herstellen zu können, dient das Schweißblech 26, das im Detail in 3 dargestellt ist. Auf dessen Oberseite befindet sich die Strukturierung 30, die die Schweißlinien für die Schweißnähte 64, 66, 68, 70 und 72 vorgibt. Dabei werden zwei Schweißbleche 26 derart aneinander gelegt, dass sie mit ihren Strukturierungen 30 in Richtung der Ultraschallsonotrode 18 und des Gegenwerkzeugs 22 zeigen. Die Oberseiten ohne Strukturierung liegen also aneinander an. Mittels Schrauben 74 werden die beiden Schweißbleche 26 aneinander fixiert. Der Bodenzuschnitt 56 und die beiden Seitenwandzuschnitte 52 und 54 werden im die Strukturierung 30 aufweisenden Bereich so um die beiden Schweißbleche 30 gelegt, dass zwischen dem einen Schweißblech 30 und dem Gegenwerkzeug 22 eine Hälfte des Bodenzuschnitts 56 und der Seitenwandzuschnitt 52 und zwischen dem einen Schweißblech 30 und der Ultraschallsonotrode 18 die andere Halfte des Bodenzuschnitts 56 und der Seitenwandzuschnitt 54 ist. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform werden der Boden und die Seitenwände von einer einzigen Folie durch W-Faltung gebildet. Beim Schweißvorgang erzeugen die Abschnitte 76 und 78 die Schweißnähte 64, und die Abschnitte 80 und 82 die Schweißnähte 66 und 70 bzw. 68 und 72. Die Kante 84 liegt dabei in etwa in der Höhe der Linie 62. Anschließend werden in einer anderen, nicht dargestellten Vorrichtung die Schweißnähte 58 und 60 erzeugt.
An Stelle des aus zwei Schweißblechen 26 bestehenden Schweißblechpakets kann auch ein einziges Schweißblech verwendet werden, welches auf beiden Seiten eine Strukturierung aufweist.

Claims

Schweißvorrichtung (10) für mehrlagige Kunststofffolien, mit einer Ultraschall-Schweißsonotrode (18) und einem Gegenwerkzeug (22), wobei zwischen der Schweißsonotrode (18) und dem Gegenwerkzeug (22) ein Schweißblech (26) derart angeordnet ist, dass zwischen der Schweißsonotrode (18) und dem Schweißblech (26) wenigstens zwei Lagen der Kunststofffolie und zwischen dem Schweißblech (26) und dem Gegenwerkzeug (22) wenigstens zwei Lagen der Kunststofffolie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißblech (26) eine erhabene Strukturierung (30) aufweist, wobei die Strukturierung (30) dem Verlauf der Schweißnaht (64, 66, 68, 70, 72) entspricht.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schweißsonotrode (18) und dem Gegenwerkzeug (22) ein oder zwei Schweißbleche (26) angeordnet sind.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schweißbleche (26) zu einem Schweißblechverbund derart miteinander verbunden sind, dass die Strukturen (30) voneinander abgewandt sind.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Schweißbleches (26) eine Strukturierung (30) vorgesehen ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (30) mittels eines Ätzvorganges oder eines mechanischen Abtragverfahrens hergestellt worden ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (30) mittels eines Auftragverfahrens hergestellt worden ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (30) geprägt ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch (22) ein Amboss oder wenigstens eine weitere Schweißsonotrode ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Schweißsonotrode (18) von einer oder mehreren Sonotroden gebildet wird.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Sonotroden einen Sonotrodentisch bilden.