DE1704283A1 - Ultraschall-Schweissanlage - Google Patents

Ultraschall-Schweissanlage

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DE1704283A1
DE1704283A1 DE1967R0046926 DER0046926A DE1704283A1 DE 1704283 A1 DE1704283 A1 DE 1704283A1 DE 1967R0046926 DE1967R0046926 DE 1967R0046926 DE R0046926 A DER0046926 A DE R0046926A DE 1704283 A1 DE1704283 A1 DE 1704283A1
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welding
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sonotrode
plant according
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English (en)
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Hans Reifennaeuser
Paul Reitemeyer
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Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Original Assignee
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
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Description

  • Ultraschall-Schweißanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Schweißanlage zum gleichzeitigen Schweißen und Trennen von Kunststoffen, insbes. Kunststoffwänden von Verpackungsgegenständen. Derartige Ultraschall-Schweißanlagen sind bekannt (vgl. Zeitschrift für Schweisstechnik, Nr. 1, 1965, s. 12-19) und arbeiten mit als Sonotrode und Amboss ausgebildeten Schweibwerkzeugen, wobei eines dieser Schweißwerkzeuge einen aus der Werkzeugoberfläche vorstehenden Trennsteg aufweist. Bei den bekannten Ultraschall-Schweißanlagen dieser Art befindet sich der schneidenförmige Trennsteg an der Sonotrode, während der Amboss eine entsprechende Rille aufweist, die so dimensioniert ist, daß der Trennsteg die Rille im Rillengrund und an den Wandungen nicht berührt.
  • Im übrigen fahren die Schweißwerkzeuge bei allen bekannten Ultraschall-Schweißanlagen nur auf vorgegebenen Abstand von 0,2 bis 0,5 mm aufeinander und dieser Abstand bleibt auch zwischen Trennsteg und Wandung bzw. Grund der zugeordneten Rille. Man hält einen Abstand für unbedingt erforderlich. - Die Ultraschall-Schweißanlagen der beschriebenen Art befriedigen nicht. Zwar gelingt regelmäßig die Trennung im Bereich der Schweißnaht über den dort während des Schweißvorganges wirksam werdenden Trennsteg, die Schweißnaht genügt aber häufig nicht den Anforderungen und ist undicht. In Verpackungsgegenstände, wie Flaschen, Beuten od. dgl. eingefülltes Gut, insbes. eingefüllte Flüssigkeiten, können über die undichte Schweißnaht auslaufen.
  • In einem älteren Recht (Anmeldung Dr. Lehfeldt & Co. GmbH, Heppenheim / Bergstraße) ist vorgeschlagen worden, auf den als Teil der Sonotrode ausgebildeten Trennsteg zu verzichten und ihn zu ersetzen durch ein in Richtung der gewünschen Trennung über die Arbeitsfläche der Sonotrode bzw. des Ambosses gelegten Draht. Dieser Draht ist während der Schweißarbeiten des Schweißwerkzeuges an das ultraschallschwingende Schweißwerkzeug nicht hinreichend angekoppelt, um Ultraschallenergie aufzunehmen und schweißwirksam abzugeben. Dieser Draht erfährt seine Ankopplung vielmehr erst durch Berührung mit dem infolge des Schweißvorganges bereits plastifizierten Kunststoff. - Mit dieser Einrichtung erreicht man zwar definierte und dichte SchweißnShte, jedoch erfolgt die Trennung zeitmäßig nicht hinreichend definiert, da die Kopplungsbedingungen zwischen Draht und schwingende Schweißwerkzeug schwanken. Bei einer kontinuierlich arbeitenden Maschine lassen sich folglich wohldefinierte Taktzeiten für die Herstellung der Schweißnähte und die Durchführung der Trennung nicht einhalten, - oder es sind diese Taktzeiten aus Sicherheitsgründen für die Wirtschaftlichkeit der Maschine im ganzen zu groß. Im übrigen wird der Draht häufig nach wenigen Schweißtrennungen bereits zerstört Tatsächlich verwirklicht man auch hier die schon beschriebenen Abstände von 0,2 bis 0,5 mm zwischen den Schweißwerkzeugen, und zwar auch zwischen Drahtoberkante und Arbeitsfläche des zugeordneten Werkzeuges.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschall-Schweißanlage zum gleichzeitigen Schweißen und Trennen von Kunststoffen zu schaffen, mit der ohne Schwierigkeiten und bei hober Leistung sowie bei kurzen Taktzeiten einerseits einwandfrei dichte Schweißnähte und andererseits einwandfreie und definierte Trennungen verwirklicht werden können.
  • Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Schweißanlage zum gleichzeitigen Schweißen und Trennen von Kunststoffen, insbes. Kunststoffwänden an Verpackungsgegenständen, mit als Sonotrode und Amboss ausgebildeten Schweißwerkzeugen, wobei eines dieser Schweißwerkzeuge einen aus der Werkzeugoberfläche vorstehenden Trennsteg aufweist. Die Erfindung besteht darin, daß der Trennsteg zugleich als Abstandshalter zwischen den Schweißwerkzeugen ausgebildet ist und die Schweißwerkzeuge einen während des Schweißvorganges wirksamen, die Schweißwerkzeuge mit definierter Flächenpressung bis auf den Abstandshalter aufeinanderfahrenden Antrieb aufweisen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Abstandshalter auf der Sonotrode angeordnet, obwohl es grundsätzlich auch im Rahmen der Erfindung liegt, den Abstandshalter auf der Arbeitsfläche des Ambosses anzuordnen. Jedenfalls empfiehlt es sich, den Abstandshalter mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auszurüsten. Dabei soll der Abstandshalter stets über der Arbeitsfläche des zugeordneten Schweißwerkzeuges (Sonotrode oder Amboss) eine Höhe aufweisen, die klein ist im Vergleich zur Dicke der aufeinanderliegenden Kunststoffteile, die durch Schweißen miteinander verbunden werden sollen. Bevorzugte Maße sind dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter eine Breite von ca.
  • 0,3 mm bei O, 5 mm Höhe über der Arbeitsfläche des zugeordneten Schweißwerkzeuges aufweist. Der Abstandshalter kann bei der erfindungsgemäßen Ultraschall-Sehweißanlage Teil eines Schweißwerkzeuges, also Teil der Sonotrode oder Teil des Ambosses sein und ist in diesem Falle aus der Arbeitsfläche dieses Schweißwerkzeuges entsprechend herausgearbeitet. Der Abstandshalter kann jedoch auch als selbständiges Bauelement ausgeführt und auf die Arbeitsfläche des zugeordneten Schweißwerkzeuges aufgesetzt sein.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß mit der erfindungsgemäßen Ultraschall-Schweißanlage einerseits der Schweißvorgang und andererseits die Trennung im Bereich der Schweißnaht einwandfrei und wohl definiert erfolgen kann, was darauf zurückgeführt wird, daß im Bereich des Trennsteges wegen seiner Funktion als Abstandshalter gleichsam eine Abquetschung der aufelnanderliegenden und durch die Ultraschallenergie plastifizierten Kunststoffteile erfolgt, während die Höhe des Trennsteges so ausgewählt ist, daß stets auch eine einwandfreie Schweissung stattfindet, gleichgültig, welche Dicke das zu schweissende Kunststoffmaterial aufweist. Selbstverständlich muß dazu die Höhe des Trennsteges über der Arbeitsfläche der Dicke der miteinander zu verschweißenden Kunststoffteile angepaßt, nämlich immer klein sein im Verhältnis zu dieser Dicke der aufeinanderliegenden Kunststoffteile. Wesentlich ist, daß bei der erflndungsgemäßen Ultraschall-Schweißanlage die Schweißwerkzeuge während des Schweißvorganges aufeinandergepreßt werden, und zwar durch den während des Schweißvorganges wirksamen, die Schweißwerkzeuge mit definierter Flächenpressung bis auf den Abstandshalter aufeinanderfahrenden Antrieb. Das läßt sich bei Ausbildung des Antriebes als hydraulischen Antrieb, beispielsweise bei Verwirklichung eines Antrlebes in Form einer hydraulischen Zylinderkolbenanordnung, ohne Schwierigkeiten verwirklichen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden schematischen Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ultraschall-Schweißanlage, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößerter Darstellung den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2.
  • Die in den Fig. dargestellte Ultraschall-Schweißanlage dient zum gleichzeitigen Schweißen und Trennen von Kunststoffen, insbes. Kunststoffwänden von Verpackungsgegerlständen. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Flaschen F, die während dieses Schweiß- und Trennvorganges bereits mit ihrem Inhalt, z.B. einer Flüssigkeit, gefüllt sind. Die erfindungsgemäße Ultraschall-Schweißanlage besitzt zunächst in üblicher Weise einen Ultraschall-Generator 1 mit Sletzteil 2, einen angeschlossenen Schwingungswandler 3 und die daran angeschlossene Sonotrode 4, der der sog. Amboss 5 gegenüberliegt. Es sind also die Schweißwerkzeuge als Sonotrode 4 und Amboss 5 ausgebildet. Dabei besitzt eines dieser Schweißwerkzeuge 4,5 einen aus der Werkzeugoberfläche oder Arbeitsfläche vorstehenden Trennsteg 6. Insbes. aus der Fig. 3 entnimmt man, daß der Trennsteg 6 zugleich als Abstandshalter zwischen den Schweißwerkzeugen 4,5 ausgebildet ist. Im übrigen besitzen die Schweißwerkzeuge 4,5 einen während des Schweißvorganges wirksamen, die Schweißwerkzeuge mit definierter Flächenpressung bis auf den Abstandshalter 6 aufeinanderfahrenden Antrieb 7, der im Ausführungsbeispiel als Zylinderkolbenanordnung angedeutet worden ist. Diese Zylinderkolbenanordnung 7 wird über eine nicht gezeichnete Druckmittelquelle hydraulisch beaufschlagt und nach gewähltem Arbeitsrhythmus gesteuert.
  • Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Abstandshalter 6 auf der Sonotrode 4 angeordnet, er besitzt im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Er kann in Längsrichtung einfach oder mehrfach gekerbt sein. Aus einem Vergleich des durch den Abstandshalter definierten Abstandes a mit der Dicke 2d der unverschweißten, aufeinanderligenden Kunststoffteile entnimmt man, daß die Höhe des Abstandshalters über der Arbeitsfläche des zugeordneten Schweißwerkzeuges klein ist in, Vergleich zur Dicke dieser Kunststoffteile. Beispielsweise besitzt der Abstandshalter eine Breite von 0,3 mm bei 0,5 mm Höhe über dieser Arbeitsfläche. - Im Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 6 Teil der Sonotrode 4. Er könnte grundsätzlich auch als selbständiges Bauelement ausgeführt und auf die Sonotrode 4 oder auch auf den Amboss 5 aufgesetzt sein.
  • Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Ultraschall-Schweißanlage ist so, daß zunächst bei abgeschalteter Ultraschallenergie die Werkzeuge gegen die Kunststoffwände der zu verschweißenden und zu trennenden Kunststoffgegenstände gefahren werden. Sind diese Kunststoffwände zwischen Sonotrode und Amboss gleichsam eingespannt, so wird die Ultraschallenergie eingeschaltet. Das hat zur Folge, daß im Bereich des Trennsteges beginnend der Kunststoff im Bereich der Werkzeuge plastifiziert wird, wobei nach Maßgabe der Plastifizierung der Trennsteg den plastifizierten Werkstoff gleichsam verdrängt um dadurch die Trennung zu bewirken, während beidseits des Trennsteges in der schon beschriebenen Weise die Verschweißung praktisch gleichzeitig erfolgt.
  • Ansprüche:

Claims (6)

  1. Ansprüche 1. Ultraschall-Schwei#anlage zuni gleichzeitigen Schweißen und Trennen von Kunststoffen, insbes. Kunststoffwänden von Verpackungsgegenständen, mit als Sonotrode und Amboss ausgebildeten Schweißwerkzeugen, wobei eines dieser Schwei#werkzeuge einen aus der Werkzeugoberfläche vorstehenden Trennsteg aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennsteg (6) zugleich als Abstandshalter zwischen den Schweißwerkzeugen (4,5) ausgebildet ist und die Schweißwerkzeuge (4,5) einen während des Schweißvorganges wirksamen, die Schweißwerkzeuge bis auf den Abstandshalter (6) aufeinanderfahrenden Antrieb (7) aufweisen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) auf der Sonotrode (4) angeordnet ist.
  3. 3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichniet, daß der Abstandshalter (6) im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  4. 2F. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) eine Höhe aufweist, die klein 1st Im Vergleich zun Dicke der miteinander zu verschweißenden Kunststoffteile.
  5. 5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) eine Breite von etwa 0,3 mm bei 0,5 mm Höhe über der Arbeitsfläche des zugeordneten Schweißwerkzeuges (4) aufweist.
  6. 6. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) als selbständiges Bauelement ausgeführt und auf das Schweißwerkzeug (4) aufgesetzt ist.
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