DE19712498C2 - Vorrichtung zum Verschweißen flach aufeinanderliegender Werkstücke im Ultraschallschweißverfahren - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweißen flach aufeinanderliegender Werkstücke im Ultraschallschweißverfahren

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen flach aufeinanderliegen­ der Werkstücke, vorzugsweise der Lagen von Schlauchabschnitten bei der Sack­ herstellung, durch Schweißnähte vorbestimmter Kontur im Ultraschallschweißver­ fahren mit mindestens einer einstellbaren, aber im Schweißbetrieb ortsfesten So­ notrode und mit mindestens einer dieser zugeordneten Konturwalze, deren Mantel mit einem der Kontur der zu bildenden Schweißnähte entsprechenden Konturprofil versehen ist und die mit einer der Geschwindigkeit der durchlaufenden Werkstücke entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit rotiert.
Aus der DE 38 13 187 C2 ist ein Verfahren zum Ultraschallschweißen von ge­ schichtetem Material aus Kunststoff bekannt, bei dem das Material während des Schweißens transportiert wird. Um eine Ultraschallschweißung des kontinuierlich transportierten Materials zu ermöglichen, ist eine periodische Unterbrechung des Schweißkontaktes durch frisierendes Aufheben bzw. Mindern des Schweißdruckes vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Schallschwingungen senkrecht auf das Material wirken können, obwohl dieses bei der Schweißung kontinuierlich transportiert wird.
Aus der EP 0 736 356 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden einer Siegelfolie mit einer Materialbahn bekannt. Die Siegelfolie wird an die Mate­ rialbahn herangeführt und die Materialbahn zusammen mit der Siegelfolie über eine Umlenkrolle weiterbewegt. Direkt oberhalb der Umlenkrolle befindet sich der an den Radius der Umlenkrolle angepaßte Ultraschallkopf, so daß zum Verbinden der Sie­ gelfolie mit der Materialbahn die Ultraschallenergie eingeleitet und somit die Sie­ gelfolie mit der Materialbahn einfach verbunden werden kann.
Aus der DE 195 13 246 C2 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn mit einer Ultraschalleinheit bekannt. Die Materialbahn wird dabei durch einen Spalt zwischen der Ultraschalleinheit und einem Gegenwerkzeug geführt, wobei die Ul­ traschalleinheit in einer Halterung eingespannt ist und die Halterung gegenüber dem Gegenwerkzeug verstellbar ist. Um den Spalt zwischen Ultraschalleinheit und Gegenwerkzeug während der Bearbeitung möglichst konstant zu halten, ist ein die Temperatur der Ultraschalleinheit erfassender Sensor vorgesehen, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors eine Änderung des Abstandes zwischen dem Gegenwerk­ zeug und der Ultraschalleinheit bewirkt.
Um mit den bekannten Vorrichtungen im Ultraschweißverfahren, flach aufeinander­ liegende Werkstücke gut verschweißen zu können, ist es erforderlich, diese dicht aneinanderliegend durch den Spalt zwischen der Sonotrode und der Konturwalze hindurchzuführen. Dies ist aber bei zum Auffalten oder Aufrichten neigenden Werk­ stücken problematisch. Sollen beispielsweise mit Seitenfalten versehene Schlauchabschnitte aus thermoplastischem Kunststoff mit die Seitenfalten erfassen­ den Schweißnähten versehen werden, ist eine gute Verschweißung nur möglich, wenn die Seitenfalten im Bereich der zu bildenden Schweißnaht dicht aneinander liegen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit der sich flach aufeinanderliegende Werkstücke auch dann gut mit­ einander verschweißen lassen, wenn diese zum Auffedern oder Spreizen neigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs angegebe­ nen Art dadurch gelöst, daß die Sonotrode von einem endlosen über Umlenk- und Antriebsrollen umlaufenden Riemen oder Gurt eingefaßt ist und daß das die aktive Fläche der Sonotrode passierende Fördertrum des Riemens die durchlaufenden, zu verschweißenden Werkstücke gegen die Konturwalze andrückt.
Bei den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verschweißenden flach aufein­ anderliegenden Werkstücken handelt es sich vorzugsweise um solche aus thermo­ plastischem Kunststoff.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der endlose Riemen mit einem die Konturwalze einfassenden endlosen, über Umlenk- und Antriebsrollen umlaufenden Riemen einen Doppelbandförderer für die zu verschweißenden Werk­ stücke bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung drücken der endlose Riemen bzw. die För­ dertrume des Doppelbandförderers die zu verschweißenden flachen Werkstücke aneinander, so daß sie auch im Bereich von Faltungen nicht auffedern können und eine gute Verschweißung gewährleistet ist.
Nach einem anderen Vorschlag wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sonotrode an ihrer Einlaufseite derart abgeschrägt oder abgerundet ist, daß sie mit der Konturwalze einen sich in Durchlaufrichtung verengenden Spalt bildet. Aufgefe­ derte Bereiche der miteinander zu verschweißenden flachen Werkstücke werden daher in dem sich verengenden Spalt zusammengedrückt, so daß die zu verschwei­ ßenden Bereiche der flach aufeinanderliegenden Werkstücke gut aneinanderliegend den Spalt passieren.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Schweißnähte nur zwischen der Sonotrode und dem Konturprofil der Konturwalze gebildet. Häufig besteht ein Be­ dürfnis, die Lage der Schweißnaht, beispielsweise bei einer Formatänderung, zu än­ dern.
Nach einer erfinderischen Weiterbildung ist daher eine Einrichtung vorgesehen, mit der der Konturwalze kurzfristig eine höhere oder geringere Umfangsgeschwindigkeit erteilt werden kann. Durch die kurzfristige höhere oder geringere Geschwindigkeit der Konturwalze kann deren Phasenlage in der gewünschten Weise geändert wer­ den, so daß die Lage der zu bildenden Schweißnähte in der gewünschten Weise geändert werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zur Ausführung von mehreren Schweißnähten an einem durchlaufenden Werkstück zwei nebeneinander angeordnete Sonotroden mit zugehörigen Konturwalzen vorgesehen sind. Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich beispielsweise an mit Seitenfalten versehenen Schlauchabschnitten in den Seitenfaltenbereichen Eckschweißnähte für die zu bil­ denden Böden anbringen.
Sind mindestens zwei nebeneinander angeordnete Ultraschweißeinrichtungen vor­ gesehen, ist es ein besonderes Bedürfnis, die Lage der Schweißnähte relativ zuein­ ander auszurichten bzw. einzustellen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß mindestens eine der Konturwalzen mit einer Einrichtung zur kurzfristigen Erhöhung oder Verringerung von deren Umfangsgeschwindigkeit ver­ sehen ist. Durch entsprechende Erhöhung oder Verringerung der Umfangsge­ schwindigkeit kann die Phasenlage der Konturwalzen in der gewünschten Weise aufeinander eingestellt werden, so daß die jeweilige Lage der ausgeführten Schweißnähte geändert werden kann.
Die Einrichtung zur kurzfristigen Erhöhung oder Verringerung der Umfangsge­ schwindigkeit der Konturwalzen kann aus einem Differenzialgetriebe, einem Schritt­ motor oder einem frequenzgesteuerten Synchronmotor bestehen. Mit einem Diffe­ renzialgetriebe läßt sich eine zusätzliche positive oder negative Geschwindigkeit zur Änderung der Phasenlage einspeisen. Weiterhin kann mit einem Schrittmotor oder mit einem frequenzgesteuerten Synchronmotor ebenfalls die Umfangsgeschwindig­ keit der Konturwalzen kurzfristig geändert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung nä­ her erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Verschweißen flach auf­ einander liegender Werkstücke im Ultraschweißverfahren in sche­ matischer Darstellung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Seitenansicht einer mit einer Konturwalze zusammenwirkenden Sonotrode, die mit dieser einen sich verengenden Einlaufspalt bildet.
In einem nicht dargestellten Gestell sind in einem vorbestimmten Abstand voneinan­ der zwei Sonotroden 1, 2 gehaltert, deren die Wirkflächen bildenden Stirnseiten 3, 4 auf im Gestell gelagerte Konturwalzen 5, 6 gerichtet sind. Die Mittellinien der So­ notroden 1, 2 stehen rechtwinkelig auf den Drehachsen der Konturwalzen 5, 6. Die Sonotroden 1, 2 begrenzen mit den Konturwalzen 5, 6 eine Spalte vorgegebener Breite.
Die Konturwalzen 5, 6 sind durch nicht dargestellte Antriebe in Richtung der Pfeile A angetrieben.
Die Sonotroden 1, 2 sind von einem endlosen Riemen 7 eingefaßt, der über im Ge­ stell gelagerte Antriebs- und Umlenkrollen 8 geführt ist.
Auch die Konturwalzen 5, 6 sind von einem endlosen Riemen 9 eingefaßt, der über im Gestell gelagerte Antriebs- und Umlenkrollen 10 geführt ist. Die endlosen Riemen 7, 9 bilden einen Doppelbandförderer, dessen einander zugewandten Trume eine Förderstrecke bilden, auf der die flachen Werkstücke, im dargestellten Ausführungs­ beispiel ein mit Seitenfalten versehener Schlauchabschnitt 11 aus thermoplasti­ schem Kunststoff durch die Spalte zwischen den Sonotroden und Konturwalzen hin­ durchgeführt wird. Das untere Fördertrum des endlosen Riemens 9 läuft unmittelbar über die Konturwalzen 5, 6, während das obere Fördertrum des Doppelbandförde­ rers im Abstand unter den Sonotroden hindurchläuft.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Konturwalzen 5, 6 mit schräg verlaufenden Schweißkonturen 12, 13 versehen, die die Durchlaufenden Werkstücke 11 im Be­ reich ihrer Seitenfalten mit Eckschweißnähten 14, 15 versehen.
Um ein Verziehen der Werkstücke 11 beim Durchlauf durch die Vorrichtung zu ver­ hindern, ist ein weiterer, parallel zu dem Doppelbandförderer 7, 9 umlaufender Dop­ pelbandförderer 16 vorgesehen, der den hinteren Bereich der Werkstücke 11 durch die Vorrichtung fördert.
Selbstverständlich könnte auch im hinteren Bereich eine Schweißeinrichtung vorge­ sehen werden, die der anhand der Fig. 1 beschriebenen entspricht und auch die hinteren Bereiche der Schlauchabschnitte 11 beispielsweise mit Eckschweißnähten versieht.
Um beispielsweise bei einer Formatänderung auch den Abstand der Eckschweiß­ nähte 14, 15 voneinander zu ändern, sind die Konturwalzen 5, 6 mit einem Antrieb versehen, durch den mindestens einer der Walzen eine geänderte Umfangsge­ schwindigkeit zur Änderung der Phasenlage der Schweißkonturen 12, 13 zu erteilen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weisen die Sonotroden 18 eine abge­ schrägte Einlaufseite 19 auf, so daß sich mit der zugeordneten Konturwalze 20 ein sich verengender Einlaufspalt 21 ergibt. In diesem sich verengenden Einlaufspalt wird der aufgefederte Seitenfaltenbereich der vorauslaufenden Seite des Schlauchabschnitts 11 in der erforderlichen Weise zusammengedrückt, so daß sich eine gute Verschweißung ergibt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Verschweißen flach aufeinanderliegender Werkstücke, wie der Lagen von Schlauchabschnitten (11) bei der Sackherstellung, durch Schweißnähte (14, 15) vorbestimmter Kontur im Ultraschallschweißver­ fahren
mit mindestens einer einstellbaren, aber im Schweißbetrieb ortsfesten Sonotro­ de (1, 2, 18) und
mit mindestens einer dieser zugeordneten Konturwalze (5, 6, 20), deren Mantel mit einem der Kontur der zu bildenden Schweißnähte (14, 15) entsprechenden Konturprofil (12, 13) versehen ist und die mit einer der Geschwindigkeit der durchlaufenden Werkstücke (11) entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit ro­ tiert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (1, 2, 18) von einem endlosen, über Umlenk- und Antriebs­ rollen (8) umlaufenden Riemen oder Gurt (7) eingefaßt ist und daß das die akti­ ve Fläche (3, 4) der Sonotrode (1, 2) passierende Fördertrum des Riemens (7) die durchlaufenden, zu verschweißenden Werkstücke (11) gegen die Kontur­ walze (5, 6) andrückt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose Rie­ men (7) mit einem die Konturwalze (5, 6) einfassenden endlosen, über Umlenk- und Antriebsrollen (10) laufenden Riemen (9) einen Doppelbandförderer für die zu verschweißenden flachen Werkstücke bildet.
3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (18) an ihrer Einlaufseite derart abgeschrägt oder abgerun­ det ist, daß sie mit der Konturwalze (20) einen sich in Durchlaufrichtung veren­ genden Spalt (21) bildet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit der der Konturwalze kurzfristig eine höhere oder geringere Umfangsgeschwindigkeit erteilbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausführung von mehreren Schweißnähten an einem durchlaufenden Werkstück (11) zwei nebeneinander angeordnete Sonotroden (1, 2) mit zuge­ hörigen Konturwalzen (5, 6) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Konturwalzen (5, 6) mit einer Einrichtung zur kurzfristigen Erhöhung oder Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Differenzialgetriebe, einem Schrittmotor oder einem frequenzgesteuerten Synchronmotor besteht.
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