DE2126902C3 - - Google Patents

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DE2126902C3
DE2126902C3 DE2126902A DE2126902A DE2126902C3 DE 2126902 C3 DE2126902 C3 DE 2126902C3 DE 2126902 A DE2126902 A DE 2126902A DE 2126902 A DE2126902 A DE 2126902A DE 2126902 C3 DE2126902 C3 DE 2126902C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffbändern, bei denen die zu verbindenden Enden überlappend aneinandergelegt werden und anschließend in ein konzentriertes Ultraschall-Schwingungsfeld gebracht werden, wobei der Ultraschallgeber mit einstellbarem Druck auf die Bänder an der Verbindungsstelle drückt. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei zum Auflegen der Bandenden ein Amboß vorgesehen ist, auf den ein Ultraschall-Schwinger absenkbar ist.
Ein bekanntes Verfahren zum Verbinden von Kunststoffbändern bezieht sich auf das Verbinden von zwei Enden eines Filmes mittels eines Ultraschall-Schwingungsfeldes, wobei die beiden Filme qucir zu ihrer Längsrichtung unter den Ultraschallgeber befördert werden. Durch eine derartige Anordnung entsteht eine Schweißnaht, die quer zur Längsrichtung verläuft. Eine solche Schweißnaht ist bei Filmen erwünscht, damit möglichst wenig Bilder erfaßt werden bzw. verloren gehen. Eine solche Querverbindung weist jedoch den Nachteil einer niedrigen Widerstandsfähigkeit auf, weil die auf den Film ausgeübten Kräfte sich in Längsrichtung des Filmes auswirken. Hierdurch ist das bekannte Schweißverfahren nicht ohne weiteres auf
ίο Magnetbänder übertragbar, da hier ziemlich hohe Kräfte in Längsrichtung des Bandes auftreten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren zu verbessern, so daß es für das Verbinden eines Magnetbandes mit einem Vorspannband geeignet
is ist, wobei insbesondere in Längsrichtung des Bandes eine hohe Festigkeit der Verbindung erhalten wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff das Ende des Magnetbandes mit der unbeschichteten Seite überlappend auf das Ende des Vorspannbandes gelegt wird, und daß das Ultraschall-Schwingungsfeld in Längsrichtung der Bänder streifenförmig konzentriert und senkrecht zu den Bandebenen orientiert mit einer Gesamtbreite mindestens gleich der Breite des schmälsten Bandes und iner Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder zur Wirkung gebracht wird.
jo Dieses sehr einfache Verfahren ergibt Schweißverbindungen, die äußerst fest und widerstandsfähig sind. Mit dem Schwingungsfeld ist gewährleistet, daß die Schweißverbindung optimal den Übergangs- und Überlappungsbereich von einem Band zum anderen
J5 erfaßt, so daß insbesondere beim Abschalten des Bandes eine hohe Festigkeit der Verbindung erhalten wird, die ein Abreißen des Vorspannbandes verhindert. 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, wobei zum Auflegen der Bandenden ein Amboß vorgesehen ist, auf den ein Ultraschall-Schwinger absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
so Ultraschall-Schwinger eine Schwingungsfläche mit einer Breite mindestens gleich der Breite des schmälsten Bandes, einer Länge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden überlappenden Bänder und an dieser Schwingungsfläche sich im wesentlichen in Längsrichtung der beiden Bänder erstreckende Rippen aufweist. Die gewählten Abmessungen und Ausbildung der Schwingungsfläche gewährleistet die hohe Festigkeit der Verbindung, insbesondere in Längsrichtung des Bandes.
Für eine derartige Vorrichtung hat sich als besonderes vorteilhaft erwiesen, wenn die flöhe der Rippen an der Schwingungsfläche in der Größenordnung einer Banddicke liegt. Hierdurch wird sowohl ein guter Prägevorgang als auch ein einwandfreies Verschweißen
b5 der gesamten sich unter der Schwingungsfläche befindenden Bandfläche 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 Bar.dkanten besonders fest verschweißt werden und damit einem Loslösen der Bänder voneinander besonders gut entgegengewirkt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert
Fig. 1 zeigt im Schnitt nach der Linie I-I der Fig.2 und
F i g. 2 im Schnitt nach der Linie 11-11 der F i g. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
F i g. 3 zeigt in Draufsicht und
F i g.4 im Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schweißverbindung, wie sie mit der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 erhalten wird.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 weist einen Ultraschall-Schwinger 1 auf, der aus einem magnetostriktiven Wandjer 2 und einem Amplitudentransformator 3 besteht. Über Wicklungen 4 ist dem Wandler elektrische Energie zuführbar. Die Stirnfläche 5 des Amplitudentransformators ist die Schwingnngsfläche, 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 S verläuft
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 7 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 der beiden Bänder immer gleich ist. Die Schichtseite 11 des Magnetbandes ist somit der Schwingiingsfläche S 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 13 in Verbindung steht, welche in die Auflagefläche der Bänder am Amboß ausmünden, so daß die Bänder unter der Wirkung eines Unterdruckes in ihrer gegenseitigen Lage am Amboß gehalten werden.
Hierauf wird 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 übereinander liegenden Bänder, unter gleichzeitigem statischem Druck auf diese, zur Wirkung gebracht, indem 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 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 i\s 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
ID 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
is getrennt und der Unterdruck in denselben aufgehoben wurde, können die miteinander verbundenen Bänder der Vorrichtung entnommen werden.
Wie aus F i g. 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 AtT 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 F i g. 3 und 4 ist eine nach dem im vorstehenden beschriebenen Verfahren hergestellte Schweißverbindung dargestellt In der Praxis wurde eine solche
jo 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 0,07 mm verteilt waren und wobei entlang der beiden in Bandlängsrichtung verlaufenden Kanten der Schwingungsfläche gerade eine Rippe vorgesehen war. Diese Schwingungsfläche wurde mit einem statischen Druck von etwa 5 kp auf die Bander etwa eine Sekunde lang aufgesetzt, wobei während etwa einem Drittel dieser Zeit der Schwinger erregt war. Die Schwingungsrichtung (18 in F i g. 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 einer wie im vorstehenden
beschriebenen Schwingungsfläche entstehen an der Seite der Schweißverbindung, die mit der Schwingungsfläche in Wirkverbindung kommt, Rillen 18, 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
bo Bandteile, die seitlich der Bandenden 14 bzw. 15 an dem Überlappungsbereich angrenzen, sind noch vom Schwingungsfeld erfaßt worden, so daß diere Übergangsstellen ebenfalls einwandfrei verschweißt sind.
Wie ersichtlich, wird auf diese Weise die ganze Fläche
h5 der sich überlappenden Bänder vom Schweißvorgang erfaßt, wobei auch die Ränder rund um den Überlappungsbereich exakt miteinander verbunden werden, was beiden 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 Schwingungsfelci von der Schichtseite des Magnetbandes her zur Wirkung gebracht, was sich bei einem Magnetband, das dünner ist als das Vorspannband, als günstig erwiesen hat. An sich könnten die Bänder aber auch umgekehrt auf den Amboß gelegt werden, d. h., daß die Schichtseite des Magnetbandes am Amboß aufliegt und das Schwingungsfeld dann von der Seite des Vorspannbandes her zur Wirkung gebracht wird.
Wesentlich ist aber, daß stets im Überlappungsbereic der Bänder unmittelbar Kunststoffseite auf Kunststoff seile der beiden Bänder aufliegt. Selbstverständlich is es auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahre Bänder verschiedener Breite miteinander zu verbinden In einem solchen Fall wird dann das Ultraschall-Schwin gungsfeld mindestens so breit wie das schmälste Ban gewählt.
Der Querschnitt der Rillen hat beim vorliegende Ausführungsbeispiel rechteckigen Charakter. Sehr gut Ergebnisse wurden aber auch mit einem halbkreisförmi gen Querschnitt erzielt. Die Rippen müssen auch nich ausgesprochen geradlinig verlaufen; beispielsweise können sie wellenförmig ausgeführt sein.
Hierni 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    t. Verfahren zum Verbinden von Kunststoffbändern, bei denen die zu verbindenden Enden überlappend aneinandergelegt werden und anschließend in ein konzentriertes Ultraschall-Schwingungsfeld gebracht werden, wobei der Ultraschallgeber mit einstellbarem Druck auf die Bänder an der Verbindungsstelle drückt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbinden von einem Ende eines einseitig beschichteten Magnetbandes mit einem Ende eines Vorspannbandes aus Kunststoff das Ende des Magnetbandes mit der unbeschichteten Seite überlappend auf das Ende des Vorspannbandes gelegt wird, und daß das Ultraschall-Schwingungsfeld in Längsrichtung der Bänder streifenförmig konzentriert und senkrecht zu den Bandebenen orientiert mit einer Gesamtbreite mindestens gleich der Breite des schmälsten Bandes und einer Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den Enden der beiden einander überlappenden Bänder 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, wobei zum Auflegen der Bandenden ein Amboß vorgesehen ist, auf den ein Ultraschal,-Schwinger absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultras^hall-Schwinger (i) eine Schwingungsfläche (5) mit einer Breite mindestens gleich der Breite des sclimal.-'sn Bandes (8 bzw. 9), einer Länge größer als der Abstand zwischen den Enden (14, 15) der beiden einander überlappenden Bänder (8, 9) und an dieser Schwingungsfläche sich im wesentlichen in Längsrichtung der beiden Bänder erstreckende Rippen (16) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rippen (16) an tter Schwingungsfläche (5) in der Größenordnung einer Banddicke liegt
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfläche (5) im, mit den Bandkanten (17) zusammenwirkenden Bereich je eine Rippe (16) aufweist.
DE2126902A 1970-06-05 1971-05-29 Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffbändern Granted DE2126902B2 (de)

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