DE2126902A1 - Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststofftrager aufweisenden Magnet bandes mit einem Ende eines Vorspannban des aus Kunststoff, Vorrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens und Schweißver bindung hergestellt nach dem Verfahren - Google Patents

Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststofftrager aufweisenden Magnet bandes mit einem Ende eines Vorspannban des aus Kunststoff, Vorrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens und Schweißver bindung hergestellt nach dem Verfahren

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Description

DipJ.-Ing. F.- J. IiUPFERMANN Patentanwalt
Anmeidtr: N. γ. Philips' Gloeilampenfabrieken 2126902
Akte No. PHN- 5004
Anmeldung vom: 28. Mai 1971
N.V.PHILIPS »GIOEILAMPENFABRIEKEN, EINDHOVEN/NIEDERLANDE
"Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststoffträger aufweisenden Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Schweißverbindung hergestellt nach dem Verfahren".
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststoffträger aufweisenden Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Schweißverbindung hergestellt nach diesem Verfahren.
Ein bekanntes Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines I einseitig beschichteten Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff beruht darauf, daß die beiden Bänder miteinander verklebt werden. Wie sich gezeigt hat, ist die Festigkeit einer solchen Klebeverbindung nicht unter allen Betriebsbedingungen vollständig zufriedenstellend; unter extremen Belastungen, beispielsweise wenn eine solche Verbindung unter großem Bandzug über einen TJmlenkstift kleinen Durchmessers geführt wird, kann es nämlich zu einem Aufgehen der Klebestelle oder einem Abreißen eines Bandes neben der Klebestelle kommen. Ferner sind Klebeverbindungen in einer Fabrikation nicht sehr erwünscht, da sie ein häufiges
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Reinigen der Klebevorrichtung erfordern.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Schwierigkeiten auf einfache Weise zu beseitigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ende des Vorspannbandes das Ende des Magnetbandes mit der unbeschichteten Seite überlappend gelegt wird, wonach ein im wesentlichen in" Längsrichtung der Bänder streifenförmig konzentriertes und senkrecht zu den Bandebenen orientiertes Ultraschall-Schwingungsfeld mit einer Gesamtbreite mindestens gleich der Breite yom schmälsten Band und einer Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder kurzzeitig auf die übereinanderliegenden Bänder, unter gleichzeitigem statischem Druck auf diese, zur Wirkung gebracht wird. Dieses sehr einfache Verfahren ergibt Schweißverbindungen, die sich als äußerst fest und widerstandsfähig erwiesen haben, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß die Verbindung direkt zwischen den Kunststoffen der beiden Bänder erfolgt und beide Bandenden erfaßt, wobei die streifenförmige Feldkonzentration ein übermäßiges seitliches Wegdrücken des beim Schweißen weichen Materials verhindert und gleichzeitig einen die Festigkeit der Verbindung erhöhenden Prägeeffekt ergibt. Für ein derartiges Verfahren hat sich bei einem Magnetband mit einer geringeren Dicke als die Dicke des Vorspannbandes als vorteilhaft erwiesen, wenn das Ultraschall-Schwingungsfeld von der Schichtseite des Magnetbandes her zur Wirkung gebracht wird, da hierbei sozusagen das dünnere Band in das dickere hinein geprägt wird.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des.erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflegen der Bandenden ein Amboß mit im wesentlichen glatter Arbeitsfläche vorgesehen ist, auf die ein Ultraschall- ' Schwinger absenkbar ist, der eine Schwingungsfläche mit einer
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Breite mindestens gleich der Breite vom schmälsten Band, einer Länge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder und an dieser Schwingungsfläche sich im wesentlichen in Längsrichtung der beiden Bänder erstreckende Rippen aufweist. Durch die gewählten Abmessungen und die Ausbildung der Schwingungsfläche ist gewährleistet, daß die Schweißverbindung optimal den Übergangsund Überlappungsbereich von einem Band zum anderen erfaßt, so daß eine hohe Festigkeit der Verbindung, insbesondere auch gegen Abschälen eines Bandes vom anderen, erhalten wird. Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß selbstverständlich schon f eine Reihe von Vorrichtungen bekannt sind, die allgemein zum Verschweißen von Kunststoffbahnen Ultraschall verwenden. Die Ultraschall-Schwinger solcher bekannter Vorrichtungen sind jedoch so ausgebildet, daß mit ihnen auf den Kunststoffbahnen eine Naht gebildet werden kann. Demnach ist ihre Schwingungsfläche beispielsweise schneidenförmig ausgebildet, wie die USA-Patentschrift Nr. 3.022.814 zeigt, oder durch eine Kugel, gebildet, wie in der Österreichischen Patentschrift Nr. 265.626 angegeben.
Für eine erfindung&gemäße Vorrichtung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen» wenn die Höhe der Rippen an der Schwin- j gungsflache in der Größenordnung einer Banddicke liegt. Hierdurch wird sowohl ein guter Prägevorgang als auch ein einwandfreies Verschweißen der gesamten sich unter der Schwingungsfläche befindenden Bandflächen erzielt. Ferner hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Schwingungsfläche im, mit den Bandkanten zusammenwirkenden Bereich je eine Rippe aufweist, wodurch erreicht wird, daß die Bandkanten besonders fest verschweißt werden und damit einem Loslösen der Bänder voneinander besonders sicher entgegengewirkt wird.
Eine «rfindungsgemäße Schweißverbindung weist das Kennzeichen auf, dp8 die Schweißverbindung sich im wesentlichen in Längs-
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richtung der Bänder erstreckende Rillen besitzt, die über den Überlappungsbereich der Bänder, an beiden Seiten desselben, auf die einzelnen Bänder hinausreichen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Schweißverbindung verläuft gerade im Bereich der Bandkanten eine Rille. Bei einem Magnetband mit einer geringeren Dicke als die Dicke des Vorspannbandes weist die Schweißverbindung vorteilhafterweise die Rillen an der.Schichtseite des Magnetbandes auf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, in der schematisiert ein Ausführungsbeispiel derselben dargestellt ist, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, nä^'her erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt nach der linie I-I der Fig. 2 und
Fig. 2 im Schnitt nach der Linie IL-II der Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt in Draufsicht und
Fig. 4 im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schweißverbindung, wie sie mit der Vorrichtung nach Fig, 1 und 2 erhalten wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 weist einen Ultraschall-Schwinger 1 auf, der aus einem magnetostriktiven Wandler 2 und einem Amplitudentransformator 3 besteht. Über Wicklungen ist dem Wandler elektrisch« Energie zuführbar. Die Stirnfläche 5 des Amplitudentransformators ist die Schwingungsfläche, welche die Ultraschall-Schwingungen abgibt. Dieser Ultraschall-Schwinger ist gegenüber einem Amboß 6 angeordnet, der eine im wesentlichen glatte Arbeitsfläche 7 aufweist, die senkrecht zur Achse des Amplitudentransformators 3 und in Abstand von dessen Schwingungsfläche 5 verläuft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststoffträger aufweisenden Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff besteht nun darin, .daß auf die Arbeitsfläche des Ambosses 6 von einer Seite her ein Ende 8 des Vorspannbandes und auf dieses von der anderen Seite her das Ende 9 des Magnetbandes mit der unbeschichteten Seite 10, das heißt, mit dem Kunststoffträger, überlappend gelegt wird, wobei die einzuhaltende lage der Enden der beiden Bänder beispielsweise durch am Amboß vorgesehene Marken gekennzeichnet sein kann, so daß gewährleistet ist, daß die länge der Überlappung <J der beiden Bänder immer gleich ist. Die Schichtseite 11 des Magnetbandes ist somit der Schwingungsfläche 5 zugewandt. Anschlagflächen 12 am Amboß dienen hierbei zur Definierung der Lage und seitlichen führung der Bänder 8, 9. Zum Festhalten der Bänder am Amboß ist eine Vakuumeinrichtung vorgesehen, die über ein steuerbares Ventil mit Leitungen 1-3 in Verbindung steht, welche in die Auflagefläche der Bänder am Amboß ausmünden, so daß die Bänder unter der Wirkung eines Unterdrukkes in ihrer gegenseitigen Lage am Amboß gehalten werden.
Hierauf wird ein im wesentlichen in Längsrichtung der Bänder streifenförmigxfconzentriertes und senkrecht zu den Bandebenen orientiertes Ultraschall-Schwingungsfeld mit einer Gesamtbreite mindestens gleich der Breite vom schmälsten Band und einer Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder kurzzeitig auf die übereinander liegenden Bänder, unter-gleichzeitigem statischem Druck auf diese, zur Wirkung gebracht, in dem der Ultraschall-Schwinger abgesenkt, auf die Bandenden gedrückt und kurzzeitig erregt wird, wonach'die Verbindung der beiden Bandenden durch Verschweißen der Kunststoffmaterialien bereits fertiggestellt ist.
Die spezielle Konfiguration des Ultraschall-Schwingungsfeldes
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wird hierbei dadurch erhalten, daß die Schwingungsfläche 5 des Ultraschall-Schwingers der Vorrichtung eine Breite mindestens gleich der Breite vom schmälsten Band 8 bzw. 9, eine Länge größer als der Abstand zwischen den Enden 14, 15 der beiden einander überlappenden Bänder 8, 9 und sich in Längsrichtung der beiden Bänder erstreckende Rippen 16 aufweist, welche Rippen die streifenförmige Feldkonzentration zur Folge haben. Selbstverständlich könnten die Rippen auch schräg, beispielsweise unter 30 Grad geneigt, zur Längsrichtung der Bänder verlaufen. Zweckmäßigerweise wird die Höhe der Rippen in der Größenordnung einer Banddicke gewählt.
Nachdem der Ultraschall-Schwinger 1 wieder angehoben, die Vakuumeinrichtung von den Leitungen 13 getrennt und der Unterdruck in denselben aufgehoben wurde, können die miteinander verbundenen Bänder der Vorrichtung entnommen werden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Schwingungsfläche 5 im, mit den Bandkanten 17 zusammenwirkenden. Bereich je eine Rippe 16 auf. Hierdurch wird erreicht, daß insbesondere die Bandkanten der beiden Bänder fest miteinander verbunden werden, so daß eine besonders hohe Festigkeit der Verbindung gegen Abschälen eines Bandes vom anderen erhalten wird, da ein derartiges Abschälen seinen Ausgang vorwiegend von den Rändern der Verbindung her nimmt.
In den Fig. 3 und 4 ist eine nach dem im vorstehenden beschriebenen Verfahren hergestellte Schweißverbindung dargestellt. In der Praxis wurde eine solche Verbindung zwischen einem 3,81 mm breiten und 0,026 mm dicken Magnetband und einem gleich breiten und 0,09 mm dicken Vorspannband, bei einer Überlappung der beiden Bänder mit einer Länge von 2 mm hergestellt. Die Schwingungsfläche des Ultraschall-Schwingers hatte eine Länge von 3»5 mm und eine Breite wie die der Bänder, über welche Breite sechs Rippen mit einer Höhe von
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0,07 mm verteilt waren und wobei entlang der beiden in Bandlängsrichtung verlaufenden Kanten der Schwingungsfläche gerade eine Rippe vorgesehen war. Diese Sehwingungsflache wurde mit einem statischen Druck von etwa 5 kp auf die Bänder etwa eine Sekunde lang aufgesetzt, wobei während etwa einem Drittel dieser Zeit der Schwinger erregt war. Die Schwingungsrichtung (18 in Fig. 1) war im wesentlichen senkrecht zu den Bandebenen orientiert; selbstverständlich kann die Schwingung auch Komponenten aufweisen, die quer zu dieser Richtung verlaufen.
Unter der Wirkung Jiner wie im vorstehenden beschriebenen Schwingungsfläche entstehen an der Seite der Schweißverbindung, die mit doffer Schwingungsfläche in Wirkverbindung kommt, Rillen 19» die mit den Rippen 16 an der Schwingungsfläche korrespondieren. Im Überlappungsbereich der beiden Bänder tritt über die ganze Fläche Verschweißung auf, welche im Bereich der Rillen besonders stark ist. Je eine solche Rille verläuft entlang der Bandkanten 17, so daß einem Loslösen der Bandkanten voneinander maximaler Widerstand entgegengesetzt wird. Aber auch die Bandteile, die seitlich der Bandenden 14 bzw. 15 an dem Überlappungsbereich angrenzen, sind noch vom Schwingungsfeld erfaßt worden, so daß diese Übergangsstellen eben-
■A falls einwandfrei verschweißt sind. \
Wie ersichtlich, wird auf diese Weise die ganze Fläche der sich überlappenden Bänder vom Schweißvorgang erfaßt, wobei auch die Ränder rund um den Überlappungsbereich exakt miteinander verbunden werden, was beide? für eine hohe Festigkeit der Verbindung sehr wichtig ist. Wesentlich ist ferner, daß das Schwingungsfeld die beschriebenen streifenförmigen Konzentrationen aufweist, wodurch örtlich begrenzte Prägewirkungen erhalten werden, welche die Festigkeit der Verbindung weiter erhöhen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Schwingungs-
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feld von dgr, Schichtseite des Magnetbandes her zur Wirkung gebracht? w,as sich bei einem Magnetband, das; dünner is.1; als das Yqrspäiinband, als. günstig erwiesen hat. An sich könnten die länder aber auch'umgekehrt auf den Amboß gelegt werden, d.h. daß die Schichtseite des Magnetbandes, am Amboß aufliegt und das Schwi.ngungsfeld dann von der Seite des Vorspannbandes her zur Wirkung gebracht wird. Wesentlich ist aber, daß stets im Uberlappungshereich der Bänder unmittelbar Kunststqffseite auf Kunststoffseite der beiden Bänder aufliegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit dem erfindungsgemäßeii Verfahren Bände? verschiedener Breite miteinander zu verbinden. In einem solchen Fall wird dann das TJltraschall-Schwingungsfeld mindestens so breit yfie das schmälste Band gewählt.
Der Querschnitt der Rillen hat beim vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckigen Charakter. Sehr gute Ergebnisse wurden aber auch jgit einem halbkreisförmigen Querschnitt erzielt. Tile Rippen lnüssen auch nicht ausgesprochen geradlinig verlaufen; beispielsweise können sie wellenförmig ausgeführt sein.
Wie ersichtlich, gibt es eine Reihe von Abwandlungen des im vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispieles, ohne'daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE:
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Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    /i7) Verfahren zum Verbinden, von einem Ende eines einseitig beschichteten, einen Kunststoffträger aufweisenden Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ende des Vorspannbandes das Ende des Magnetbandes mit der unbeschichteten Seite überlappend gelegt wird, wonach ein im wesentlichen in Längsrichtung der Bänder streifenförmig konzentriertes und senkrecht zu den Bandebenen orientiertes Ultraschall- \
    Schwingungsfeld mit einer Gesamtbreite mindestens gleich der Breite vom schmälsten Band und einer Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder kurzzeitig auf die übereinanderliegenden Bänder, unter gleichzeitigem statischen Druck auf diese, zur Wirkung gebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Magnetband mit einer geringeren Dicke als die Dicke des Vorspannbandes das Ultraschall-Schwingungsfeld von der Schichtseite des Magnetbandes her zur Wirkung gebracht wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflegen der Bandenden ein Amboß mit im wesentlichen glatter Arbeitsfläche vorgesehen ist, auf die ein Ultraschall-Schwinger absenkbar ist, der eine Schwingungsfläche mit einer Breite mindestens gleich der Breite vom schmalsteh Band, einer länge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder und an dieser Schwingungsfläche sich im wesentlichen in Längsrichtung der beiden Bänder erstreckende Rippen aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
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    daß die Höhe der Rippen an der Schwingungsfläche in der Größenordnung einer Banddicke liegt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfläche im, mit den Bandkanten zusammenwirkenden Bereich je eine Rippe aufweist.
  6. 6. Schweißverbindung hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung sich im wesentlichen in Längsrichtung der Bänder erstreckende Rillen aufweist, die über den Überlappungsbereich der Bänder, an beiden Seiten desselben, auf die einzelnen Bänder hinausreichen.
  7. 7. Schweißverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bandkanten eine Rille verläuft.
  8. 8. Schweißverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Magnetband mit einer geringeren Dicke als die Dicke des Vorspannbandes die Rillen an der Schichtseite des Magnetbandes verlaufen.
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DE2126902B2 DE2126902B2 (de) 1979-05-23
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