DE1704048C3 - Vorrichtung zum Verschweissen von zwei dünnen Kunststoffteilen - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweissen von zwei dünnen Kunststoffteilen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver- des oberen Kunststoffteils sicher zu vermeiden,
schweißen von zwei dünnen Teilen, z. B. Bändern Eine solche Vorrichtung ist hierzu erfindungs-
oder Folien, aus Kunststoff, wie sie im Oberbegriff gemäß gekennzeichnet durch Merkmale, wie sie im des Patentanspruches 1 beschrieben ist. kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufge-
Für ein solches Zusammenschweißen von zwei 65 führt sind.
Teilen aus beispielsweise Polypropylen ist es nämlich Durch diese besondere Halterung bzw. Lagerung
erforderlich, ein lokales Schmelzen des Materials an eines auf die zu verschweißende Stelle drückender den zu verschweißenden Stellen zu bewirken, wozu Stempels besteht der Vorteil vor allem in der Wir-
jungsweise nach der erfolgten Verschweißung der mit einem Exzenter 6 ausgestattet, der gegenüber der beiden Flächen, wodurch ein Einreißen der Folien Motorachse eine Exzentrizität von etwa 1 mm aufniit Sicherheit verhindert wird. Es bleibt nämlich weist und in einem Vierkant 7 dreht, welcher seinerhierbei die Schweißnaht fest auf ihrer Unterlage lie- seits in einer rechteckigen Bohrung 8 des eigentligsn, da durch die erfindungsgemäße Ausbildung der 5 chen, stempeiförmigen Werkzeuges 9 verschiebbar Vorrichtung bei fortdauernder Vibration des Stem- ist. Dieser Stempel 9 trägt an seinem unteren Ende pels nach Verschweißung der Folien diesei dann rmt die Arbeitsfläche aus gerasterten und nichtgerasterten seinem Oberteil vibriert und mit seiner unteren Ar- Bereichen, womit die zu verschweißenden Flächen beitsfläche ruhig auf der Schweißnaht aufliegt des Kunststoffmaterials aufeinandergedrückt werden.
Während der Vibrationsbewegung drückt der vor- io An seinem oberen Ende ist der Stempel 9 mit einer zugsweise aus Metall bestehende Stempel mit einem Ringschulter 91 versehen, gegen welche sich eine Preßdruck von wenigstens 15 kg/cm* auf den einen oder mehrere Federn 10 (Fig. 2) abstützen, die ihder zu verschweißenden Teile und führt zusammen rerseits mit ihrem anderen Ende auf einer entspremit diesem Teil eine Vibrationsbewegung mit einer chcnden Auflage des Sockels 4 aufliegen. Dieser Frequenz von wenigstens 200 Schwingungen/sec par- 15 Stempel 9 geht mit ausreichendem seitlichen Spiel U allel zu den zu verschweißenden Flächen aus. Diese (Fig. 1) durch den Sockel4, so daß dieser Stempel unteren Werte müssen eingehalten werden, da unter- unter der Wirkung des Exzenters 6 Vibrationsbewehalb der angegebenen Schwingungsfrequenz ein Ver- gungen ausführen kann.
schweißen nicht möglich ist und die günstigste Unterhalb des Sockels 4 ist eine Basisplatte 12 an-
Schwingungsfrequenz in der Größenordnung von ao geordnet, in welche die mit dem Stempel 9 zusam-400 Schwingungen/sec gefunden wurde. menarbeitende Gegenplatte 13 eingesetzt ist.
Es ist ferner notwendig, daß der Schweißvorgang Das Absenken des Stempels 9 erfolgt mit dem He-
zeitlich genau begrenzt wird, da einerseits bei zu kur- bei 14, dessen unteres Ende 15 auf einen längsverzer Einwirkung keine Verschweißung der beiden schiebbaren Kolben 16 einwirkt, wobei zwischen die-Teile erfolgt, während andererseits bei zu langer Ein- as sen Teilen eine starke Schraubenfeder 17 angeordnet wirkung das zu verschweißende Material zerstört ist, deren Kraft in der Weise berechnet ist, daß der werden kann. Preßdruck auf den Stempel 9 nicht weniger als
Da weiterhin festgestellt wurde, daß die Ausbil- 15 kg/cm* beträgt, sobald der Hebel 14 nach unten dung der Arbeitsfläche des Metallstempels einen ent- bewegt wird.
scheidenden Einfluß auf die Widerstandsfähigkeit 30 Ein zweiter Hebel 18 wirkt elastisch auf eine Zahn- und Haltbarkeit der erfolgten Verschweißung hat, walze 19, die oberhalb einer Platte 20 angeordnet ist weist der Stempel nach einem weiteren Merkmal der und zum Vorschub der zu verschweißenden Teile Erfindung eine Arbeitsfläche mit abwechselnd her- dient.
ausstehenden, gerasterten Bereichen und demgegen- Die Arbeitsfläche des Stempels 9 ist in den Fig. 3
über eingezogenen, ungerasterten Bereichen auf, wo- 35 und 4 dargestellt Danach ist diese Arbeitsfläche in bei die eingezogenen, ungerasterten Bereiche unter- gerasterte Bereiche 31 und schmalere, nicht gerasterte einander in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann Bereiche 32 eingeteilt, wobei diese nicht gerasterten sich das schmelzende Kunststoffmaterial, z. B. Poly- Bereiche 32 ein Netz von Rinnen zwischen den gerapropylen, in den eingezogenen, ungerasterten Berei- sterten Bereichen bilden.
chen zwischen den herausstehenden, gerasterten Be- 40 Diese Ausbildung der Arbeitsfläche des Stempels 9 reichen ansammeln und nicht nach außen abfließen, verhindert ein Austreten von geschmolzenem Kunstwodurch die Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit stoffmaterial aus dem Umfang der Arbeitsfläche, so der Schweißung nachteilig beeinträchtigt werden daß sich dieses Material in diesen eingezogenen Bekann, reichen ansammeln kann.
Für eine sichere Vermeidung dieses Nachteiles ist 45 Gleichzeitig wird hierdurch die Ausbildung yon
es ferner möglich, um die Arbeitsfläche des Stempels Graten verhindert, insbesondere an den Nahtstellen,
Wülste in Höhe der gerasterten Bereiche anzuordnen, wodurch eine bessere Widerstandsfähigkeit und Halt-
um das geschmolzene Kunststoffmaterial zwischen barkeit der Verschweißung erzielt wird. Diese An-
diesen Wülsten und den benachbarten Rasterungsbe- Sammlung von geschmolzenem Kunststoffmaterial in
reichen zu halten. 50 den nicht gerasterten Bereichen bildet nach Abkuh-
In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausfüh- lung des Materials eine stärkere Schweißnaht, die
runesform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar- nicht von den Rasterungen zerstört ist.
gestellt wobei zeigt Bei einer zweckmäßigen Abwandlung dieser Aus-
Fiß 1 einen Längsschnitt entlang der Linie 1-1 führungsform der Arbeitsfläche des Stempels können
nach Fi g. 2 in Seitenansicht, 55 die Außenränder dieser Fläche angehoben werden
Fie 2 einen Längsschnitt entlang der Linie H-II und hierbei einen Wulst bilden, dessen Hohe gleicn
nach F ig,l in Seitenansicht, __ derjenigen der Rasterung ^t so daß dieser A^Ben-
ach F i g. 1 in Seitenansicht, derjenigen der Rasterung ist
FiE 3 in vergrößerter Darstellung die Draufsicht wulst auf den zu verschweißenden 1 eilen aumegi,
auf die Arbeitsfläche des Stempels und ohne diese zu beschädigen. Diese Ausfuhrungsform Fig. 4 einen Schnitt entlang der LinieIV-IV nach 60 hat den Vorteil, daß geschmolzenes Kunststoifmate-
Fi- 3 rial zwischen diesem Wulst und dem Außenrand der Die 'in den Figuren dargestellte Vorrichtung be- Rasterung gehalten wird und nicht über den Umfang
steht aus einem Gehäuse 1 mit einem Elektromotor 2, der Arbeitsfläche des Stempels gedruckt werden i 24 000 Ud/i füh
steht aus einem Gehäuse 1 mit ein ,
welcher beispielsweise 24 000 Umdr./min ausführen kann. m
kann und mit seinem vorderen Flansch 31 in einem 65 Selbstverständlich ist es auch μ^^
Sockel 4 des Gehäuses ruht, während sein Mittelteil fläche des Stempels in anderer Wei«^zubdden,
von einem Rine 5 gehalten wird. wobei jedoch zur Erzielung der beschriebenen Wtf-
Die Seife toMoto s isT an ihrem äußeren Ende kung gerasterte Bereiche mit glatten Bereichen ab-
wechseln müssen und die einzelnen glatten Bereiche vorzugsweise untereinander in Verbindung stehen.
Die zu verschweißenden Folien werden von vorn in die Vorrichtung durch die leicht abgeschrägte öffnung 21 eingeführt. Der Antriebsmotor schaltet sich automatisch ein, sobald der Hebel 14 abgesenkt wird, und zwar mittels eines Stößels 22, der von dem Hebel 14 betätig?wird und auf einen Schalter 23 wirkt.
Zwischen dem längsverschiebbaren Kolben 16 und dem Stempel 9 ist bei der in den Zeichnungen darge- to stellten Ausführungsform der Vorrichtung eine Kugel 25 aus gehärtetem Stahl vorgesehen, die in einer geeigneten Vertiefung in der Stirnseite des Kolbens 16 gehalten wird. Diese Kugel 25 drückt auf den Boden einer konkaven Aushöhlung 93 mit geringer Tiefe, die auf der Stirnfläche am Oberteil 91 des Stempels 9 vorgesehen ist.
Am Beginn des Schweißvorganges, wenn also der obere der zu verschweißenden Teile noch frei beweglich ist und durch den Stempel auf den festgehalte- *o nen, unteren Teil gedrückt wird, wirkt die Reibung der Kugel 25 an dem Kolben 16 und dem Stempel 9 in der Weise, daß sich das obere Ende 91 des Stempels 9 gegenüber dem Kolben 16 nicht seitlich verschieben kann, während das untere, bewegliche Ende as 92 des Stempels unter der Wirkung des Exzenters 6 Vibrationsbewegungen mit geringer Amplitude ausführt. Sobald jedoch die Verschiebbarkeit des oberen Kunststoffteils infolge einer oberflächlichen Erweichung der Kunststofffläche abnimmt und ein Verkleben der beiden Kunststoffteile eine Bremsung der Vibrationsbewegung des Stempels bewirkt, wird der Reibungswiderstand der Kugel 25 zwischen dem Kolben 16 und dem Stempel 9 überwunden, und das obere Ende 91 des Stempels 9 beginnt seinerseits zu vibrieren, während das untere Ende 92 auf den Kunststoffteilen festgehalten wird. Auf diese Weise wird mit Sicherheit ein Einreißen des oberen Kunststoffteiles durch die Rasterungen der Arbeitsfläche des Stempels und die Zerstörung der Schweißnaht vermieden.
An Stelle einer Kugel ist in gleicher Weise und mit gleicher Wirkung auch ein anderer runder Körper verwendbar, beispielsweise ein zylindrisches Element.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist nicht auf ein Verschweißen von Kunststoffolien beschränkt, da hiermit auch andere dünne Teile verarbeitet werden können, wobei jeweils ein Teil hiervon zu Vibrationsbewegungeti gegenüber dem anderen Teil angeregt wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι ° 2 eine örüiche Erhitzung des Materials an diesen Stel- Patentansoriiche- ien notwendig ist pBekannte hierfür anzuwendende Verfahren be-
1. Vorrichtung zum Verschweißen von zwei stehen in der Erhitzung der ™ ve^ch^^
dünnen Teilen, z. B. Bändern oder Folien, aus 5 Stellen mittels Hoch frequenz, wto das
Kunststoff durch Reiben der zu verschweißenden material als Dielektrikum wirkt oder.
Stellen unter konstantem Preßdruck gegeneinan- schall, wöbe, Je,badenju™£™*£
der, wobei dem einen Teü mittels einer Exzenter- mit einer sehr hohen SchwmgTmgsfrequer^ gegenemwelle eine Vibrationsbewegung parallel zu dem ander bewegt werfen. Eme andere Mogliüike. ist anderen TeU erteilt wird, gekennzeichnet xo die Anwendung einer Widerstandshe^ng, welche durch einen über eine Kugel (25) oder einen ein Schmelzen des Materials bewirken kann wonach anderen runden Körper elastisch auf einen Stern- jedoch die beiden zu verschweißenden Teile sehr pe? (9) drückenden, längsverschiebbaren Kolben schnell miteinander in Kontakt gebracht werden (16), wobei der Stempel (9) um die Kugel (25) müssen, bevor das Kunststoffmatenal wieder abge- bzw. den runden Körper oder um sein den Druck 15 kühlt und erstarrt ist.
auf die zu verschweißende Stelle der Kunststoff- Die Einrichtungen für eme Verschweißung mittels teile ausübendes unteres Ende mittels einer Ex- Hochfrequenz oder Ultraschall erfordern jedoch verlenterwelle (6 bis 8) pendelnd vibrierbar und die häitnismäßig hohe Herstellungskosten und emen beKugel (25) bzw. der runde Körper in oder an dem trächtlichen apparativen Aufwand. Auch die Anwendern Stempel (9) zugekehrten Ende des Kolbens ao dung von Widerstandsheizung weist verschiedene (16) gegen diesen Kolben unverschiebbar so ge- Nachteile auf, insbesondere die Schwierigkeit einer lagert ist, daß die Kugel (25) bzw. der runde genauen Temperaturkontrolle und einer ziemlich Körper durch den Kolben (16) in eine flache Ver- komplizierten Konstruktion, wodurch nicht immer tiefung (93) im oberen Ende (91) des Stempels die erforderliche Widerstandsfähigkeit der Ver-(9) gedrückt wird, wobei diese Vertiefung (93) a5 schweißi:ng und der notwendige Preßdruck der zu ein seitliches Ausweichen des Stempeloberteiles verschweißenden Teile aufeinander erzielt werden gegenüber dem Kolben (16) unter einem elasti- kann.
ichen Zurückweichen des Kolbens (16) zuläßt, Für das Verschweißen von Rohren hat man ferner sobald das untere Ende des Stempels (9) durch schon vorgeschlagen, die aus Kunststoff bestehenden die erfolgende Verschweißung der Kunststoffteile 30 Teile durch mechanische Erhitzung miteinander zu in seiner Vibrationsbewegung gebremst wird. verbinden, indem diese Teile gegeneinander getrieben
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- werden.
net durch einen Stempel (9), dessen Arbeitsfläche Es ist auch bekannt, dünne Teile, beispielsweise abwechselnd herausstehende, gerasterte Pereiche Bänder oder Folien, aus Kunststoff durch Reiben der (31) und demgegenüber eingezogene, ungerasterte 35 zu verschweißenden Stellen unter konstantem Preß-Bereiche (32) aufweist, die untereinander in Ver- druck gegeneinander zu verbinden, wobei dem einen bindung stehen. Teil mittels einer Exzenterwelle eine Vibrationsbewe-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, ge- gung parallel zu dem anderen Teil erteilt wird,
kennzeichnet durch Wülste um die Arbeitsfläche Bei diesen Verfahrensweisen einer mechanischen des Stempels (9) in Höhe der gerasterten Bereiche 40 Reibung der zu verschweißenden Teile gegeneinander (31), um geschmolzenes Kunststoffmaterial zwi- besteht jedoch die Gefahr, daß nach der erfolgten sehen den Wülsten und den benachbarten Raste- Verbindung der beiden Teile durch eine fortdauernde rungsbereichen zu halten. Vibrationsbewegung die Schweißnaht wieder reißt,
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- da die beiden miteinander verschweißten Teile nach net durch einen mit einer Frequenz von wenig- 45 wie vor relativ zueinander bewegt werden Man hat stens 200 Schwingungen pro Sekunde vibrieren- schon versucht, ri;eser Gefahr durch eine federnde den und einen Preßdruck von wenigstens 15 kg Lagerung der Wci kstücke zu begegnen, so daß die pro cm* auf die zu verschweißenden Stellen aus- beiden miteinander verschweißten Teile durch diese übenden Stempel (9). federnde Halterung bis zur Abkühlung der Schwei-
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- 50 ßung gemeinsame Schwingungen ausführen können, net durch einen einstellbaren Zeitschalter zur Der konstruktive Aufwand hierfür ist jedoch erheb-Begrenzung des Schweißvorganges auf eine be- lieh. Auch stellt die schwingfähige Lagerung einer stimmte, im wesentlichen von dem Material ab- Auflage für die Werkstücke mit seitlichen Federn hängige Zeitdauer. eine Schadensquelle durch Federbruch dar und ist
55 darüber hinaus auch ziemlich schwierig zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung zu schaffen, durch die nach Verschwei-
ßung der Teile auch bei fortdauernder Bewegung der
Exzenterwelle keine Relativbewegung mehr zwischen
60 den verschweißten Teilen auftritt, um ein Einreißen
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RU2717660C1 (ru) * 2016-12-21 2020-03-24 Тайчжоу Юнпай Пэк Иквипмент Ко., Лтд. Ручное электрическое упаковочное устройство

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