DE2345378B2 - Vorrichtung zum ultraschallschweissen - Google Patents

Vorrichtung zum ultraschallschweissen

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DE2345378B2 DE19732345378 DE2345378A DE2345378B2 DE 2345378 B2 DE2345378 B2 DE 2345378B2 DE 19732345378 DE19732345378 DE 19732345378 DE 2345378 A DE2345378 A DE 2345378A DE 2345378 B2 DE2345378 B2 DE 2345378B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von zwei oder mehreren Folien aus thermoplastischem Material in einem vorbestimmten Muster, die wenigstens eine Sonotrode und einen parallel zur Arbeitsfläche der Sonotrode bewegbaren Gegenhalterträger mit einer Vielzahl von in Abstand voneinander liegenden Gegenhaltern aufweist, wobei die Arbeitsflächen der Gegenhaiter und der Sonotrode zwischen sich einen einstellbaren Spalt bilden, durch den die Folien mittels einer Vorschubeinrichtung bewegbar sind und die Gegenhalter auf dem Gegenhalterträger in eine und aus einer Arbeitsstellung bewegbar sind.
Derartige Vorrichtungen dienen zum Schweißen von Folien, die für Erzeugnisse wie Polstermaterial, Decken, Tischbeläge. Schlafsäcke und viele andere Artikel Verwendung finden können.
Es sind bereits Einrichtungen zum Musterschweißen von Thermoplast-Folien vorgeschlagen worden, bei denen in Form eines Musters angeordnete Gegenhalter in eine Lage gebracht werden, bei der sie mit Schwingungen übertragenden Elementen zusammenwirken (US-PS 37 23 238).
Aus der US-PS 35 62 041 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von verschweißten unbearbeiteten Handmanschettenteilen aus zwei Gewebeschichten bekannt, bei der zwei Gewebefolien sich mit einer Reihe von Gegenhaltern an einem Schwingungsübertragungselemen» vorbei bewegen. Dabei werden die Gewebefolien während ihres Laufs mittels Ultraschall entlang der von dem Gegenhalter gebildeten Linien miteinander verbunden. Die Folien laufen dann zu einer Schneideeinrichtung, die die verbundenen Teile aus dem Gewebe herausschneidet. Die Gegenhalteraufnahme ist dabei ein Förderband, an dem die Gegenhalter befestigt sind und das sich mit dem Gegenhaiter und den zu verbindenden Materialien an dem Schwingungsübertragungselement vorbeibewegt.
Bei einer anderen Vorrichtung (US-PS 33 03 084) werden Kunststoff-Folien heißgesiegelt, wobei eine stationäre Aufnahme mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten beweglichen Schweißelementen mittels elektrischer Widerstands-Heizelemente erhitzt werden. Für das an den Schweißelementen klebende Material verursacht dieses Erhitzen große Probleme, da dadurch das Material an einer dafür nicht vorgesehenen Stelle verschweißt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von Folien in einem vorbestimmten Muster zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau ist, Betriebsstörungen weitgehend vermeidet und eine exakte Verschweißung der Kunststoff-Folien gewahrleistet.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gegenhalterträger in bezug auf die Transportrichtung der Folien zur Sonotrode stationär angeordnet ist und die Gegenhalter zeitlich und Örtlich
„„„ senkrecht zur Arbeitsfläche der Sonotrode in iC Arbeitsstellung bewegbar sind. ■Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-ϊΐ-nrhen angegeben,
Erfindung wird nachstehend anhand von in der
_iung dargestellten Ausifihrungsbeispielen näher aautert Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ultraschallschweißpprichtung,
: Fig. 2 eine Draufsicht darauf, lq
J^ Fig. 3 einen Vertikalschnitt längs der Unie 3-3 von
|?Fig. l,in Ffeilrichnmggesehen,
' i F i g. 4 eine Teil-Schnittansicht längs der Linie 4-4 von fvig.2 in Pfeürichtung gesehen, mit Einzelheiten der KjegenhaJter, IS
K1; Fig.5 eine stJiematische Darstellung der Steuerein-
^chtungen zum auswählenden Bewegen derGegenhal-
Fi g. 6 eine schematische Seitenansicht einer Varian-
F t g. 7 erne Teil-Schnittansicht längs der Linie 7-7 von F i g. 6 in Pfeilrichtung gesehen, und
F i g. 8 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 4, jedoch mit anderen Gegenhaltern.
In F i g. 1 bis 4 ist die gesamte Maschine allgemein mit 12 bezeichnet, die eine Gestell-Rahmenkonstruktion 14 einschließt. Oben auf dem Gestell ist ein Gleitsockel 16 verschiebbar angeordnet, der durch geschlitzte Platten 18 geführt wird.
Der Gleitsockel 16 besitzt zwei sich vertikal erstreckende Endteile 20 (F i g. 3). Zwischen den Teilen 20 befindet sich eine Gegenhalteraufnahme 22, die durch U-förmige Stützen 23 gehalten wird, die sich von zwei senkrechten mit Gewinde versehenen Stäben 24 aus erstrecken und durch die jeweiligen Endteile 20 hindurchgehen. Die Stützen 23 und die Stäbe 24 bilden Halterungseinrichtungen für die Gegenhalteraufnahme 22, die zu einem noch zu beschreibenden Zweck dienen.
Wie insbesondere Fig.4 zeigt, enthält die Gegenhalteraufnahme 22 mehrere zylindrische Hohlräume 26, die über öffnungen 28 in der oberen Fläche 30 des Teils 22 mit der Außenseite in Verbindung stehen. Ein Gegenhalter 32 in Form einer Kugel liegt lose in jedem Hohlraum, kann sich darin unbehindert auf und ab bewegen, wird jedoch festgehalten, da der Durchmesser der öffnung 28 kleiner ist als der des Gegenhalters 32. Wie jedoch die linke Seite von F i g. 4 zeigt, befindet sich jeder Gegenhalter in seiner unteren Stellung unter der Fläche 30 und, wie es die rechte Seite von F i g. 4 zeigt, in seiner oberen Stellung über der Fläche 30. Im unteren Teil jedes Hohlraumes befindet sich eine öffnung 34, die mit einer Druckluftleitung 36 verbunden ist. Über noch zu beschreibende Einrichtungen wird gesteuert Druckluft durch die Leitung 36 zugeführt, um die Gegenhalter selektiv in ihre obere Stellung zu drücken. Wenn keine Druckluft vorhanden ist, fallen die Gegenhalter durch ihr eigenes Gewicht in ihre unteren Stellungen. Es können Federn benutzt werden, um die Abwärtsbewegung der Gegenhalter zu unterstützen. Der Gleitsockel 16 erhält durch noch zu beschreibende Einrichtungen eine hin- und hergehende Bewegung nach links und f echts, und zwar gemäß F i g. 3.
Oberhalb der Gegenhalteraufnahme 22 befindet sich 1 eine Sonotrode 38 mit einer unteren Arbeitsfläche 40. Läßt man zwischen der Fläche 40 und den in ihrer oberen Stellung befindlichen Gegenhaltern 32 Thermoplast-Folienmaterial durchlaufen, so erzeugen die Offenhalter im Zusammenwirken mit der Fläche 40
60 Schweißungen im Material. Die Sonotrode 38 wird von einer Wandlereinheit 42 oddgL getragen und kann so aufgebaut sein, wie dies in der US-PS 3113 225 oder in der US-PS 3562 041 beschrieben ist WU! man eine breitere Maschine haben, so wird man mehrere Schwingungen übertragende Elemente benutzen, wie es auch schon vorgeschlagen wurde (US-PS 37 23 238).
Die Gegenhalteraufnahme 22 kann gegenüber der Fläche 40 vertikal verstellt werden, um Thermoplast-Folien unterschiedlicher Dicke verarbeiten zu können. Die oberen Enden der Stützen 23 können auf den Stäben 24 unbehindert verschoben und durch obere und untere Gewinderinge 44 in ihrer jeweiligen Lage festgehalten werden. Auf diese Weise kann durch Drehen der Ringe 44 die Aufnahme 22 gehoben oder gesenkt werden.
Die zu schweißenden Thermoplast-Folien werden von einem nicht dargestellten Speicher über eine Führungswalze 46 zugeführt Die Folien laufen zwischen der Gegenhalteraufnahme 22 und der Sonotrode 38 hindurch zu einer oberen bzw. unteren Aufnahmewaize 48 bzw. 50. Eine Kurbel 52 bewegt über ein Pleuel 56 einen Hebel 54 hin und her. Die Hin- und Herbewegung des Hebels 54 teilt über ein Sperradgetriebe 60 einer Welle 58 eine intermittierende Bewegung mit Die Walze 50 ist auf der Welle 58 befestigt und wird daher intermittierend gedreht, um das Folienmaterial intermittierend zwischen der Gegenhalteraufnahme 22 und dem Element 38 durchzuziehen. Die Kurbel 52 sitzt auf einer Welle 62, die durch einen bei 64 angedeuteten Treibriemen und eine Antriebsriemenscheibe von einem Motor 66 aus angetrieben wird. Die Kurbel 52 kann ebenfalls verstellt werden, um den Umfang der dem Hebel 54 mitgeteilten Hin- und Herbewegung variieren zu können. Will man das Folienmaterial stetig zuführen, so kann die Walze 50 durch die Antriebswelle 58 direkt von der Welle 62 aus über einen Riemenscheiben-Riemen-Antrieb ähnlich wie 64 stetig gedreht werden.
Die Stäbe 24 sitzen an Exzentern 68, die auf einer Welle 70 montiert sind, die über einen bei 72 in seiner Gesamtheit angedeuteten Riemenscheiben-Riemen-Antrieb drehend von der Welle 62 angetrieben wird. Die Stäbe 24 werden durch die Exzenter 68 senkrecht hin und her bewegt, um das Gegenhalteraufnahmeelement zum Element 38 hin und vom letzteren weg zu bewegen. Die Bewegung erfolgt derart, daß die Gegenhalter 32 in die Lage gebracht werden, bei der sie mit der Fläche 40 zusammenwirken, und von dieser Lage weg. Diese Bewegung erfolgt synchron mit der intermittierenden Bewegung der Aufnahmewalze 50. Die Gegenhalter 32 werden in die Lage gebracht, bei der sie mit der Fläche 40 zusammenwirken, wenn die Thermoplast-Folien stillstehen, und werden von dieser Lage wegbewegt, wenn die Folien durch die Walzen 48 und 50 vorwärtsbewegt werden.
Es sind auch Einrichtungen zum Hin- und Herbewegen der Gegenhalteraufnahme 22 längs einer Achse vorgesehen, die parallel zur Fläche 40 des Schwingungen übertragenden Elementes 38 verläuft um eine Veränderung des Musters zu erzeugen. Diese Bewegung wird durch eine Kurbel 74 ausgeführt, die über ein Pleuel 76 mit dem Gleitsockel 16 verbunden ist. Die ICürbel 74 wird durch eine Welle 78 angetrieben!-die von der Welle 62 aus über einen Riemen-Riemenscheiben-Antrieb 80 und einen Rechtwinkeltrieb 82 drehend angetrieben wird. Der Trieb 82 kann ein Untersetzungsgetriebe sein, so daß auf eine horizontale Hin- und Herbewegung der Aufnahme 22 mehrere senkrechte
Hin-'und: Herbewegungen mit Hilfe des Triebes 82 kommen können. Dieses Verhältnis läßt sich variieren, um mehr' Gestaltungsvariationen des Musters zu erhalten.' Der Trieb 82 kann auch ein übersetzungsgetriebe sein, so daß auf eine senkrechte Hin- und Herbewegung mehrere horizontale Hin- und Herbewegungenjcommen.
Die Exzenter 68 sind in Pendellagern gelagert, damit die Stäbe 24 infolge der horizontalen Bewegung vom Sockel 16 schwingen können.
Die Bewegungen der Gegenhalter 32 innerhalb der Aufnahme 22 werden durch allgemein mit 84 bezeichnete Steuereinrichtungen gesteuert; siehe insbesondere F i g. 1 und 5.
Die Steuereinrichtungen 84 umfassen eine Musterwalze 86 mit mehreren, in einem vorbestimmten Muster angeordneten Vorsprüngen 88. Die Walze 86 ist auf einer Welle 90 befestigt, die von der Welle 62 aus über einen allgemein mit 92 bezeichneten Riemen-Riemenscheiben-Antrieb angetrieben wird.
Die Steuereinrichtungen 84 enthalten auch eine Betätigungseinrichtung, die aus mehreren Luftventilen 94 besteht die an eine Druckluftquelle 96 angeschlossen sind. Die Ventile 94 sind an die bereits erwähnten Leitungen 36 angeschlossen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind für jeden Gegenhalter 32 ein Ventil und eine Leitung vorhanden. Falls gewünscht, können mehrere, aus dem Innern der Aufnahme 22 kommende Leitungen an eine einzige Leitung angeschlossen und durch ein einziges Ventil gesteuert werden. Jedoch ergibt der dargestellte Zustand, bei dem jeder Gegenhalter einzeln gesteuert wird, die meisten Möglichkeiten der Mustergestaltung. Jedes Ventil hat einen Stößel 98; wenn dieser herabgedrückt wird, so »öffnet« er das Ventil, um seine entsprechende Leitung 36 mit der Druckluftquelle zu verbinden. Wenn die Walze 86 gedreht wird, werden die Vorsprünge 88 mit den Stößeln 98 in Kontakt gebracht. Das wirkt sich so aus, daß die Ventile gemäß vorgegebenem Muster geöffnet werden. Die Drehung der Walze 86 ist mit den anderen oben beschriebenen Bewegungen so synchronisiert, daß es periodisch zu Musteränderungen kommt wobei sich die Gegenhalteraufnahme 22 in ihrer unteren Ruhestellung befindet
Eine weitere Möglichkeit des Variierens der Muster ergibt sich dadurch, daß man den Antrieb 72 von der Welle 62 auf die Welle 70 ausrückt und die Stäbe 24 in der oberen Stellung beläßt Die Vorsprünge 88 könnten längs des Walzenumfanges unterschiedlich lang gestaltet werden, um die Gegenhalter 32 unterschiedlich lange in der Lage zu halten, bei der sie mit der Fläche 40 zusammenwirken. Dadurch erhält man langgestreckte
lie Verschiebilden I während sie
Die F i g. 6 und 7 zeigen eine allgemein mit' 100 bezeichnete Variante, bei der die Mustereinrichtung direkt auf die Gegenhalter wirkt. Wie aus.Fi g. 6 und 7 ersichtlich, enthält die Vorrichtung 100 eine unter, einem Schwingungen übertragenden Element 38' angeordnete Gegenhalteraufnahme 22'. Längliche Gegenhalter .32' sind in Löchern 102 der Gegenhalteraufnahme 22' verschiebbar angeordnet. Der obere Teil der Gegenhalter 32' erstreckt sich über die Aufnahme 22' hinaus und hat eine Fläche 104, die mit einer unteren Fläche 40' des Schwingungen übertragenden Elementes 38' zusammenwirkt. Falls zweckmäßig, kann - die - Fläche ,104 verschieden gestaltet sein. Das untere Ende jedes Gegenhalters 32' hat einen Stößel 106, der sich bis unter das Element 22' erstreckt Unter den Stößeln 106 ist eine Mustereinrichtung 108 angeordnet, die einen Förderer HO aufweist, mit Vorsprüngen 112, die in einem vorgegebenen Muster angeordnet sind, um entsprechend diesem Muster Stößel 106 auswählend zu erfassen. Der Förderer 110 läuft über einen Halter 114, der unter den Stößeln 106 so angeordnet ist, daß er den Förderer trägt und ihm ermöglicht, den Gegenhaltern 32' eine Aufwärtsbewegung mitzuteilen. Falls erwünscht kann anstelle des Förderers auch eine Walze wie etwa 86 in F i g. 5 benutzt werden, oder die Walze 86 (F i g. 1 bis 4) kann durch einen Förderer ersetzt werden.
F i g. 8 offenbart eine weitere Variante, bei der die Aufnahme 22 durch eine Gegenhalteraufnahme 22" ersetzt ist Die Aufnahme 22" hat mehrere zylindrische Hohlräume 26", die mit der Außenseite über öffnungen 28" in Verbindung stehen, die einen kleineren Durchmesser haben als die Hohlräume 26". An die unteren Teile der Hohlräume 26" sind über öffnungen 34" Leitungen 36" angeschlossen. Die Gegenhalter 32" sind zylindrische Teile, die in den Hohlräumen 26" verschiebbar angeordnet sind. Die Gegenhalter 32" besitzen einen dünneren Teil 107 mit einer oberen Fläche 109, die mit der unteren Fläche 40" einer Sonotrode 38" so zusammenwirkt daß in thermoplastischem Folienmaterial, das zwischen die Flächen 40" und 109 gebracht wird. Schweißungen erzeugt werden. Die Gegenhalter 32" werden durch Steuereinrichtungen in derselben Weise gesteuert wie die Gegenhalter 32. Werden die Leitungen 36" an eine Druckluftqueile angeschlossen, so werden die Gegenhalter 32" in ihre obere Arbeitsstellung gedrückt so daß die Teile 107 durch die öffnungen 28" hindurch über die obere Räche 30" der Aufnahme 22' hinausragen, wie es auf der linken Seite von Fig.8 dargestellt ist. Befindet sich in den Leitungen 36" keine Druckluft so fallen die Gegenhalter 32" wieder in ihre untere Ruhestellung, wie es auf der rechten Seite von Fig.8 dargestellt ist In Fig.8 sind nur zwei Gegenhalter dargestellt; es versteht sich
für den Einzelfall zweckmäöig ist
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

  1. Patentansprüche:
    .■ %. Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von 5Ewei oder mehreren Folien aus thermoplastischem Material in einem vorbestimmten Muster, die wenigstens eine Sonotrode und einen parallel zur Arbeitsfläche der Sonotrode bewegbaren Gegenhalterträger mit einer Vielzahl von in Abstand voneinander liegenden Gegenhaitern aufweist, wobei die Arbeitsflächen der Gegenhalter und der Sonotrode zwischen sich einen einstellbaren Spalt bilden, durch den die Folien mittels einer Vorschubeinrichtung bewegbar sind, und die Gegenhalter auf dem Gegenhalterträger in eine und aus einer Arbeitsstellung bewegbar sind, dadurch ge- is kennzeichnet, daß der Gegenhalterträger (22) in bezug auf die Transportlichtung der Folien zur Sonotrode stationär angeordnet ist und die Gegenhalter (32) zeitlich und örtlich wählbar senkrecht zur Arbeitsfläche der Sonotrode in die Arbeitsstellung bewegbar sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle der im Abstand voneinander angeordneten Gegenhalter (32) unabhängig voneinander bewegbar sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen (94,98,106) zum Bewegen der Gegenhalter (32,32', 32") durch eine bewegte Schablone (86, 108) gesteuert sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalterträger (22) Hohlräume (26) aufweist, in deneit die Gegenhalter (32) verschiebbar gelagert sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenhalter (32) pneumatisch innerhalb der Hohlräume durch gesteuertes Anschließen der Hohlräume an eine Druckluftquelle verschiebbar sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (86, 108) direkt auf Ventile (94) einwirkt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalterträger (22') mehrere durch ihn hindurchführende Öffnungen (102) aufweist, in denen die Gegenhalter (32') verschiebbar angebracht sind, wobei jeder Gegenhalter in Richtung zur Sonotrode über den Gegenhalterträger hinausragt und am anderen Ende mit der Steuereinrichtung (110) in Eingriff steht.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Vorwärtsbewegen der Folie so betätigbar sind, daß sie die Folien intermittierend vorwärtsbewegen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Hin- und Herbewegen des Gegenhalterträgers (22) längs einer Achse, die parallel zu den Oberflächen und quer zur Längsachse der Folien verläuft.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum intermittierenden Vorwärtsbewegen der Folien so wirksam sind, daß die Folien vorwärtsbewegt werden, wenn sich die Gegenhalter (32) nicht in Arbeitsstellung befinden.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalterträger (22) höhenverstellbar an Stützen (23) an einem Gleitsokkel (16) angeordnet ist, der auf einem stationären Gestell (14) so befestigt ist, daß er längs einer Achse gleiten kann, die parallel zur Oberfläche und quer zur Längsachse der Folien verläuft, und daß ein Antrieb (74,76,78) zum Hin- und Herbewegen des Gleitsockels (16) längs seiner Gleitachse vorgesehen
    ist
DE19732345378 1972-09-15 1973-09-06 Vorrichtung zum Ultraschallschweißen Expired DE2345378C3 (de)

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US28950872 US3837977A (en) 1972-09-15 1972-09-15 Ultrasonic pattern welding apparatus
US28950872 1972-09-15

Publications (3)

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DE2345378A1 DE2345378A1 (de) 1974-03-21
DE2345378B2 true DE2345378B2 (de) 1977-01-20
DE2345378C3 DE2345378C3 (de) 1977-09-08

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IT990191B (it) 1975-06-20
JPS4967958A (de) 1974-07-02
CH565024A5 (de) 1975-08-15
JPS5325865B2 (de) 1978-07-29
US3837977A (en) 1974-09-24
FR2200097A1 (de) 1974-04-19
GB1443066A (en) 1976-07-21
FR2200097B1 (de) 1978-01-20
DE2345378A1 (de) 1974-03-21

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