DE19607401A1 - Vorrichtung zum Trennen und Verschweißen von, zumindest zum Teil schmelzfähigen Materialien, insbesondere die Aufteilung einer textilen Breitbahn in entsprechende Bänder, nach dem Verfahren der Ultraschallschneid- und Schweißtechnik, zusammengefaßt in einer Funktionseinheit, bestehend aus Schwinger, Amboss und Gehäuse - Google Patents

Vorrichtung zum Trennen und Verschweißen von, zumindest zum Teil schmelzfähigen Materialien, insbesondere die Aufteilung einer textilen Breitbahn in entsprechende Bänder, nach dem Verfahren der Ultraschallschneid- und Schweißtechnik, zusammengefaßt in einer Funktionseinheit, bestehend aus Schwinger, Amboss und Gehäuse

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen und Verschweißen von zumindest zum Teil schmelzfähigen Materialien. Dabei kann es sich sowohl um ein Folienmaterial handeln, wie auch um ein textiles Gewebe oder Gewirke, welches zumindest einen ausreichenden Anteil schmelzfähiger Fadenwerkstoffe enthält.
Die Schneidvorrichtung selbst arbeitet nach dem allgemeinen Prinzip des Ultraschallschneidens und Schweißens. Das zu trennende Material wird zunächst im Bereich des späteren Schnittes verschweißt und nahezu gleichzeitig geschnitten.
Es entsteht somit an den beiden Schnittstellen eine weiche, aber feste Kante, an der ein Ausfasern nicht mehr möglich ist.
Dieser Schneidvorgang ist grundsätzlich auch auf einer separaten Schneidvorrichtung möglich, vorzugsweise sollte er direkt an der Webmaschine erfolgen, idealerweise nach dem Webvorgang und vor der endgültigen Thermofixierung.
Die Aufteilung einer gewebten Breitbahn in unterschiedliche Bänder, speziell in Etikettenbänder, erfolgt u. a. mit Hilfe von Schmelzwärme (vgl. EP OS90-117-153.8). Erzeugt wird diese Schmelzwärme durch die Verwendung von Heizdrähten.
Die Heizleistung kann hierbei den unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden. Es ist jedoch für eine zuverlässige Gewebedurchtrennung- und Verschweißung erforderlich, mit einem bestimmten Wärmeüberschuß zu arbeiten.
Dies hat jedoch zur Folge, daß mehr Material verschmolzen wird, als eigentlich notwendig ist. Aufgrund dessen sind die Bandkanten nach dein Abkühlen mit scharfkantigen und aufgeworfenen Rändern versehen, was bei der Beurteilung der Qualität des Etiketts zu einer Abwertung führt.
Hierfür findet ein, bezogen auf seinen Einsatzzweck, mechanisch verbesserter Ultraschallschwinger, Anwendung. Eine definierte Anzahl dieser Schneideinheiten ist unmittelbar an der Maschine angeordnet und arbeitet auf einen gemeinsamen Amboß, der sich über den gesamten Schnittbereich erstrecken kann. Gegenstand des hier beschriebenen Verfahrens ist es im Wesentlichen, die Erzeugung des Ultraschalls für den angestrebten Einsatzzweck zu optimieren, wobei in der Hauptsache auf die besonderen Formen der Bauteile des Ultraschallwandlers abgestellt wird.
Die mit der Heißdrahttechnik erzeugten Schnittkanten entsprechen oft nicht den gestellten Anforderungen. Die bekannten Ultraschallschneidtechniken finden ihren bevorzugten Einsatzbereich dort, wo nur eine begrenzte Anzahl von Schnitt- und Schweißstellen gefordert werden. Diese Einschränkung der Gebrauchsmöglichkeit ergibt sich zum Teil durch ihre Bauform, sowie durch ihre aufwendige Konstruktion. Aufgrund des teilweisen Erfordernisses, die Schneideinrichtung unmittelbar an der Webmaschine zu platzieren, ist die äußere Form der Schneideinheit und deren Größe von entscheidender Bedeutung. Mit dem heutigen Stand der Technik läßt sich eine befriedigende Anzahl ultraschallbetriebener Schneidstellen nur mit großem Aufwand realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Schneideinrichtungen herzustellen, die in ausreichender Anzahl in der Lage sind, zumindest zum Teil schmelzfähige Materialien, vorzugsweise Textilien mit zumindest teilweise schmelzfähigem Fadenwerkstoff, sowohl mit Hilfe einer gesonderten Vorrichtung, wie auch unmittelbar nach der Erstellung, dem Webvorgang, mit Hilfe von Ultraschall aufzuteilen.
Eine Lösung für diese Aufgabenstellung ergibt sich erfindungsgemäß aus dem besonderen Zusammenwirken der einzelnen Komponenten der Erfindung. Es entsteht hieraus eine eigenständige Funktionseinheit. Diese besteht u. a. aus dem Ultraschallwandler, vorzugsweise in Sandwichbauweise, mit dessen Hilfe die Ultraschallschwingung erzeugt, und mittels eines Hornstrahlers auf eine vorzugsweise keilförmige Spitze geführt wird. Diese Spitze wirkt auf einen, ihr fest zugeordneten Amboß.
Aufnahme finden diese Komponenten in einem gemeinsamen, vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehenden, Gehäuse. Zur Erzeugung der elektrischen Schwingung wird der Wandler von einem Generator, in Verbindung mit einem Übertrager versorgt. Dies kann zum einen in der Form geschehen, das mehrere Wandler an einem Generator betrieben werden, vorzugsweise kann aber auch jeder Funktionseinheit ein eigener Generator, sowie ein eigener Übertrager zugeordnet werden.
Bestandteil der Erfindung ist somit zunächst ein Ultraschallschwinger. Dessen Arbeitsbereich kann u. a. aus einer punktförmigen Spitze, vorzugsweise aber aus einer keilförmigen Spitze, möglicherweise mit einer Einlaufphase für das zu bearbeitende Medium bestehen. Versogt wird dieser Wandler in der Hauptsache mit einer Schwingung der Frequenz 10-50 KHz. Aufnahme findet dieser Schwinger in einem Gehäuse, in dem er horizontal und vertikal geführt wird. An der Reflektorseite des Schwingers wird dieser mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Feder befindet sich im oberen Teil des Gehäuses und stützt sich gegen dieses ab. Sie ist akustisch und thermisch von dem Reflektor abgekoppelt. Im mittleren Bereich des Gehäuses befindet sich zum einen die vertikale Führung des Schwingers, sowie ein Verbindungssteg zum Unterteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Unterteil bildet die Aufnahme für den Amboß. Dieser besteht im wesentlichen aus einem gehärteten Metallteil unterschiedlicher Formgebung, vorzugsweise jedoch aus einer Kugel. Diese liegt in einer Führungsscheibe. Von der Unterseite ist auch diese Führungsscheibe mit einer Federkraft beaufschlagt. Damit wird erfindungsgemäß erreicht, daß der mit einer Federkraft beaufschlagte Schwinger, mit seiner vorzugsweise keilförmigen Spitze auf den, ebenfalls mit einer Federkraft beaufschlagten, vorzugsweise kugelförmigen Amboß arbeitet.
Der Amboß wird aufgrund dieser Anordnung ebenfalls zum Schwingen angeregt. Erreicht der Amboß mit dem Schwinger nun einen Gleichtakt, so tritt eine wesentliche Verringerung der Energieaufnahme des Schwingers ein. An diesem Punkt ist der Verlustanteil an der zugeführten Energie um einen wesentlichen Anteil verringert. Befindet sich der Schwinger nun in seinem Arbeitspunkt, d. h. er arbeitet in seinem Resonanzbereich, und der Amboß wird durch die auf ihn arbeitende Klinge zu einem Schwingen gleicher Frequenz veranlaßt, so entfällt der Anteil der Verluste, welcher in den bisherigen Verfahren durch einen gemeinsamen und fest angeordneten Amboß verursacht wurde. Führt man nun das zu teilende Medium zwischen Amboß und Klinge des Schwingers hindurch, so erhöht sich die Leistungsaufnahme nur um den Teil, der erforderlich ist um das Material zunächst zu verschweißen und unmittelbar im Anschluß daran zu zerteilen. In den bisher bekannten Verfahren sind entweder Schwinger oder Amboß mit einer Federkraft beaufschlagt. Dies hat zur Folge, daß immer ein nicht unerheblicher Teil der aufgewendeten Leistung als Verlust verloren geht. Aufgrund der beidseitigen Beaufschlagung von Amboß und Schwinger mit einer Federkraft kommt es zu einem Einschwingen des gesamten Systems in einem bestimmten Frequenzbereich, dem Arbeitsbereich der Schneideinheit.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß sich der zu nutzende Arbeitsbereich der Schneideinrichtung so vergrößern läßt.
Desweiteren sorgt die Aufnahme der gesamten Funktionsbauteile in einer gemeinsamen Einheit nicht nur für eine optimale Leistungsausbeute, vielmehr ermöglicht sie erst eine vorteilhafte Anbringung der Schneideinheiten in ausreichender Stückzahl, an den unterschiedlichsten, hierfür in Frage kommenden Maschinen und Einrichtungen.
Figuren
Mit Hilfe der Figuren ist zum einen die Anordnung der einzelnen Bauelemente in dem gemeinsamen Gehäuse dargestellt.
Fig. 1 Lage des Schnittes.
Fig. 2 Schnittzeichnung des Gehäuses mit seinen Bauelementen.
In Fig. 1 und 1a sind die erfindungswesentlichen Bauteile in ihrem funktionellen Zusammenhang dargestellt. Dabei beinhaltet Fig. 1 lediglich die Lage des Gehäuseschnittes, den Fig. 1a darstellt. Hier finden wir im wesentlichen zunächst die Bestandteile des Gehäuses, welches aus einem Oberteil (1), einem Mittelteil (2), einem Verbindungssteg (3) und einem Unterteil (4) besteht.
Im oberen (1) und mittleren (2) Teil des Gehäuses findet im wesentlichen der Schwinger zur Erzeugung des Ultraschalls Aufnahme. Dessen hauptsächliche Bestandteile sind, an der nichtaktiven Seite beginnend, der Reflektor (6), der Piezo-Wandler (7), der Hornstrahler (8) und die Klinge (9).
Dieser Ultraschallschwinger wird mit einer der Federkraft (5) beaufschlagt und steht somit senkrecht auf dem ebenfalls mit einer Federkraft (12) beaufschlagten Amboß (11). Die Führungsscheibe (13) übernimmt die Zentrierung des kugelförmigen Ambosses (11) im unteren Gehäuseteil (4), welches mittels eines Steges (3) an dem mittleren Gehäuseteil (2) befestigt ist.
Die elektrische Betriebseinheit, bestehend aus Generator und Übertrager kann unter anderem ihren Platz an einer Seite des Gehäuses finden.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuseoberteil
2 Gehäusemittelteil
3 Verbindungssteg
4 Gehäuseunterteil
5 Feder
6 Reflektor
7 Piezo-Wandler
8 Hornstrahler
9 Klinge
10 Thermofixierung
11 Amboß
12 Feder
13 Führungsscheibe
14 Schnittebene
15 Schnittstellenüberwachung
16 Elektrische Betriebseinheit

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Trennen und Verschweißen von zumindest teilweise schmelzfähigen Materialien, insbesondere die Aufteilung einer textilen Breitbahn mit ausreichend schmelzfähigem Fadenwerkstoff in entsprechende Bänder, nach dem Verfahren der Ultraschallschneid- und Schweißtechnik, zusammengefaßt in einer Funktionseinheit, vorzugsweise bestehend aus einem Ultraschallschwinger, einem Amboß, gegebenenfalls der elektrischen Betriebseinheit und einem, diese Bestandteile aufnehmenden Gehäuse.
2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Ultraschallschwinger enthält (6-9), der mittels eines Hornstrahlers (8) die Ultraschallschwingung auf einen, vorzugsweise keilförmigen Arbeitsbereich (9) führt.
3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwinger (6-9) ein fest zugeordneter Amboß (11) gegenüber steht.
4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Amboß (11) wie auch Schwinger (6-9) mit einer Federkraft (5, 12) beaufschlagt sind.
5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bauelemente in einem gemeinsamen Gehäuse (1-4), vorzugsweise einem Kunststoffgehäuse, untergebracht sind.
6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung zentral von einer elektrischen Betriebseinheit erfolgt.
7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung an jeder Schneideinheit eigenständig erfolgt.
8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-7, gekennzeichnet dadurch, daß die Schneideinrichtung unmittelbar an der Webmaschine, zwischen Webstelle und Warenabzug platziert ist.
9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung an einer Vorrichtung platziert ist, die das nachträgliche Schneiden und Verschweißen ermöglicht.
10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Oberteil (1) und Unterteil (4) des Gehäuses eine Schnittstellenüberwachung (15) integriert ist.
11. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schneideinheit ein Element (10) zur Thermofixierung der Schnittstelle angebracht ist.
DE19607401A 1995-03-24 1996-02-28 Vorrichtung zum Trennen und Verschweißen von, zumindest zum Teil schmelzfähigen Materialien, insbesondere die Aufteilung einer textilen Breitbahn in entsprechende Bänder, nach dem Verfahren der Ultraschallschneid- und Schweißtechnik, zusammengefaßt in einer Funktionseinheit, bestehend aus Schwinger, Amboss und Gehäuse Withdrawn DE19607401A1 (de)

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