DE2750593C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Spleißen zweier thermoplastischer Monofilamente - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Spleißen zweier thermoplastischer Monofilamente

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DE2750593C3
DE2750593C3 DE2750593A DE2750593A DE2750593C3 DE 2750593 C3 DE2750593 C3 DE 2750593C3 DE 2750593 A DE2750593 A DE 2750593A DE 2750593 A DE2750593 A DE 2750593A DE 2750593 C3 DE2750593 C3 DE 2750593C3
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    • Y10S228/00—Metal fusion bonding
    • Y10S228/904—Wire bonding

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführendes Verfahrens.
In Text Ibereichen, die ununterbrochene Monofilamente benötigen, wird das Material von verschiedenen Spulen im allgemeinen durch Verknoten oder Verkleben miteinander verspleißt. Die Knotenspleiße tragen sehr auf und es ist sehr schwierig, sie durch Fadenführer, Nadelöhre usw. hindurchzuziehen, während verklebte Spleiße übermäßig lange Aushärtezeiten brauchen. Außerdem sind Spleiße, welche dicker sind als der ursprüngliche Monofilament, unansehnlich und für das Endprodukt im allgemeinen untragbar.
Aus den US-PS 3184 354 und 3184 363 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spleißen von mehrfädigen Garnen (Multifilamente) mit Hochfrequenz bekannt, dir nach dem Erweichen einfach so zusammengepreßt werden, daß der Spleiß den ungefähren Durchmesser der ursprünglichen Garne aufweist. Die Zone des Spleißes wird damit verdichtet.
Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist das, was d?r Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung wiedergibt, als technisch äquivalent im Hinblick auf das Spleißen von Monofilamenien anzusehen. Auf diese Weise hergestellte Spleiße von Monofilamenton sind jedoch uneben und ungleichmäßig, woraus sich Ausschuß und eine Verschlechterung der unter Verwendung solcher gespleißten Monofilamente hergestellten Produkte ergeben.
Die Aufgabe bei der Erfindung liegt demgegenüber darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spleißen von thermoplastischen Monofilamenten mit hochfrequenter Schwingungsenergie zu schaffen, wobei der Spleiß den gleichen Durchmesser besitzt wie die einzelnen Monofilamente und gleichmäßig ausfällt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die to Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches I gelöst.
Man erhält damit einen ästhetischen annehmbaren und gefälligen Spleiß, der ohne Ausschuß direkt für das Endprodukt verwendet werden kann. Ein Preßgral wird )"> völlig vermieden, der immer dann auftritt, wenn beim Schließen der Form das überschüssige Material irgendwohin verdrängt wird. Der Spleiß hat ferner die gleiche Struktur wie das Monofilamenl, da der Materialüberschuß eliminiert wird. Irr .Spleiß (ritt keine Verfestigung gegenüber der Normalslrukturdcs Fadens ein. Es kann jedes im wesentlichen nicht komprimierbare Monofilamenl, das elastische Schwingungscncrgic verträgt, verschweißt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist nachsichcnd 4ί näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen
Fig. I eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
F i g. 2 eine Stirnansicht;
F i g. 3 eine schemacische Seitenansicht;
■>·> Fig.4a bis 4d Tcilaufrissc der Vorrichtung zur Darstellung verschiedener Phasen des Splcißvorganges;
Fig. 5a bis 5d entsprechende Tcilgrundrissc der Vorrichtung.
In den Fig. I und 2 ist ein bevorzugtes Aiisführungs-■>■> beispiel einer Vorrichtung 10 zum Verspleißen zweier thermoplastischer Monofilamente gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfaßt zwei komplementäre Preßformteile 12, 14, die in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Stellung durch eine Zugfeder 15 bleiben, die mit Stiften 17, 19 an wi den Preßformteilen 12, 14 befestigt ist. Das mit einer Grundplatte 16 mittels Schraubbolzen 18 befestigte Preßformteil 12 trägt einen Stift 22 zur scharnierartigen Lagerung von Gclcnkbuchsen 20 des Preßformteils 14. Im Preßformteil 14 ist eine Kurvenfläche 24 zur * > Berührung mit einer Rolle 26 ausgeformt. Die Rolle 26 ist am Ende eines Kolbens 28 eines Zylinders 30(Fi g. 2) befestigt, um in Abhängigkeit vom Strömungsmitteldruck einer Leitung 34 eine hin- und hergehende
Bewegung in Richtung des Pfeiles 32 auszuführen. Wenn die Rolle 26 längs der Kurvenfläche 24 aufwärts fährt (F i g. 1 und 2), bewirkt sie, daß die obersten Flächen der PreBformteile 12 und 14 zusammengedrückt werden, wie nachstehend näher erläutert wird.
leder Preßformteil 12 und 14 umfaßt je eine komplementäre halbkreisförmige Nut 36 und 36' als werkstückformender Hohlraum sowie einen angrenzenden halbkreisförmigen Hohlraum 38 und 38' zur Aufnahme des Preßgrates. An jedem Teil 12 und 14 ist nahe an seiner Oberfläche eine entsprechend geneigte Fläche 40 und 40' ausgeformt, um die messerförmige Spitze einer Sonotrode in den Hohlraum einzuführen und wieder herauszuführen, der durch die Nuten 36 und 36' gebildet wird. Die Vorrichtung ist besonders für das Spleißen von Monofilamenten mit einem Durchmesser zwischen 0,125 und 2,5 mm geeignet.
Bei einem verbesserten Ausführungsbeispiel werden zwei Finger 42 und 42' durch Federn 44 und 44' radial in die entsprechenden Nuten 36 und 36' gedruckt, damit die zu verspleißenden Einzelfäden richtig überlappend fluchten und während der Anwendung der Schwingungsenergie gut gehaltert sind. -
Fig.3 zeigt eine automatische Einrichtung zur Verschweißung zweier thermoplastischer Monofilaniente. Ein aus einem senkrechten Träger 46 und einer Grundplatte 48 bestehender Ständer trägt die Vorrichtung 10 sowie ein Ultraschallgerät 50 mit einem elektroakustischen Geber 52, um elektrische Energie in einer Frequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 1000 kHz hochfrequente mechanische Schwingungen umzusetzen. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen 20 und 60 kHz, wobei die besten Ergebnisse mit etwa 50 kHz erzielt worden sind.
Am Schwingungsbauchgebiet der Längsbewegung des Gebers 52 ist ein Verstärker 56 angekoppelt, der in eine klingenförmige Sonotrode 58 ausläuft. Der Geber 52 und die Sonotorde 58 sind so bemessen, daß sie mit der Frequenz der elektrischen Energie schwingen, die von einem Tenerator 62 über eine Leitung 60 dem Geber 52 eingespeist wird. Wenn der Geber mit einer bestimmten Frequenz erregt wird, normalerweise 50 kHz, dann vollzieht die Spitze der Sonotrode 58 eine durch den Pfeil 54 angezeigte hochfrequente Schwingung in Axialrichtung.
Die Vorrichtung 30 ist an einem Αι.ν 64 gehalten, der an dem senkrechten Träger 46 mittels eines nicht gezeigten Antriebs in Abhängigkeit von einem Signal einer Steuerung 66 verschiebbar ist. Die Steuerung 66 führt dem Generator iß, dem Antrieb sowie dem Zylinder 30 Steuersignale zu, um den Spleißvorgang automatisch durchzuführen.
Das Verfahren zum Verspleißen zweier thermoplastischer Monofilamcnte unter Verwendung hochfrequenter Schwingungsenergie ist in den Fig.4a—4d und 5a—5d dargestellt. Zwei Monofilamentc 68 und 70 werden in die Nuten 36 und 36' hineingedrückt, bis sie den durch die Finger 42 und 42' gebildeten Anschlag erreichen (Fig. 5a). Die Zugfeder 15 dient zum Öffnen der Vorrichtung 10 soweit, daß der Mittelpunkt jedes Monofilaments mit den Kanten 37 und 37' der entsprechenden Nuten 36 und 36' fluchtet. Die Finger 42 und 42' dienen auch zur Halterung der Monofilamente während des Spleißvorganges zusätzlich zu ihrer Aufgabe als Anschlag für die Enden der Monofilamente zur Bestimmung der Oberlappunyssireeke 72. Dann aktiviert ein Signal der Steuerung (Fig. 3) den Antrieb, um die Sonotorde herabzufahren, währenddessen die Finger 42 und 42' die Monofilamente in ihrer Stellung halten. Ein zweites Signal der Steuerung 66 schaltet den Geber ein.
Die Sonotrode 58 gerät nun in den Bereich der Monofilamente 68, 70 (Fig.4b). Die Breite der Sonotrode 58 ist so gewählt, daß sie gleich der
in Überlappungsstrecke 72 ist, wodurch sich ein Trimmen oder Beschneiden des verspleißten Fadens erübrigt. Außerdem ist die Dicke der Sonotrode 58 so gewählt, daß sie während des Spleißvorgangs gleich dem Abstand zwischen den Kanten 37 und 37' der Nuten 36, 36' ist, um zu verhindern, daß thermoplastisches Überschußmaterial nach oben aus den Nuten 36, 36' herausfließt. Unter dem Einfluß der hochfrequenten Schwingungsenergie beginnen die Monofilamente 68, 70 auf der Überlappungsstrecke 72 (F i g. 5b) aufzuwei-
>n chen und zu schmelzen. Wenn die Sc-otrode 56 weiter durch den durch die Nuter! 30, 36' gebildeten Formhohlraum in den benachbarten Hohlraum 38, 38' zur Aufnahme des Preßgrates fährt, wird das überschüssige, geschmolzene Material, das über die Kanten Ϊ7 und
2*· 37' der Nuten 36 und 36' hinausragt, in den Hohlraum zur Aufnahme des Preßgrates gepreßt (Fig.4b). Nachdem die Sonotrodenspitze einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, schalten Signale der Steuerung 66 den Geber 52 ab und veranlassen die Sonoirode 58, schnell
ίο nach oben zurückzufahren. Unmittelbar, nachdem die Sonotrodenspitze die Vorrichtung 10 verlassen hat. bewirkt ein Signal von der Steuerung 66 an den Zylinder 30, daß die Rolle 26 verschoben wird und damit die Preüformteile 12,14 schließen. Die Nuten 36,36' sind so
r> bemessen, daß sie eine kreisförmige Hohlform bilden, deren Querschnitt einen bestimmten Durchmesser besitzt, der vorzugsweise gleich dem Durchmesser der Monofilamente 68 und 70 ist. Wenn die beiden gleichen Monofilamente 68, 70 in den Nuten 36, 36' ausharten.
in bildet sich auf der Überlappungsstrecke 72 ein Spleiß. Im angrenzenden Hohlraum 38, 38' zur Aufnahme des Preßgrates wird der überschüssige gepreßte Werkstoff durch die Klemmwirkung der Preßformteile 12, 14 abgetrennt und zurückgehalten.
r> In Fig. 4d sind die Preßformteile 12, »4 geöffnet, um den verspleißten Faden 74 von gleichmäßigem Durchmesser herausnehmen zu können.
Anstelle des Zylinders 30 kann jede gleichwertige Anordnung von Hebeln oder Schlitten u.dgl., die
")() mechanisch, von Hand, pneumatisch oder hydraulisch bedient wird, zur Betätigung der Preßformteile dienen.
In einer anderen Ausführungsform können Preßform und Sonotrode auch durch ein handbedienies Gerät mit Pistolengriff betätigt werden.
Γ·Γ) Bei einem wci'eren Ausführungsbeispiel ist das Vorderteil der Sonotrode bogenförmig ausgebildet, um das Verspleißen der beiden Monofilamente durchzuführen, wenn die bogenförmige Oberfläche der Sonotorde mit den Nuten in einem Teil der Preßform fluchtet.
Mi wobei der Spleiß in der gleichen vorstehend beschriebenen Weise erreicht wird.
Obwohl halbkreisförmige Nuten zur Ausbildung eines zylinderförmigen gespleißten Fadens beschrieben wurden, können die Nuten eine beliebige Querschnittform
hi zur Ausbildung der Spleiße besitzen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Spleißen zweier thermoplastischer Monofilamente mit hochfrequenter Schwingungsenergie zu einem Element mit einem bestimmten Querschnitt, bei dem die Monofilamente überlappend in einer Form angeordnet werden, hochfrequente Schwingungsenergie an den Monofilamenten auf der Überlappungsstrecke zum Aufweichen von diesen aufgebracht wird, die beiden Monofilamente in der Form im weichen Zustand in eine innige gegenseitige Berührung und eine innige Berührung mit der sie umgebenden Formwand gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufbringens der hochfrequenten Schwingungsenergie das über den bestimmten Querschnitt hinaus überschüssige erweichte Material aus dem Hohlraum der Form ausgepreßt wird und anschließend die Form geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Auspressens des überschüssigen Materials die Monofilamente in der Form gehaltert werden.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer aus Preßformteilen bestehenden komplementäre Nuten zum Einlegen der Monofiiamente aufweisenden Form, wobei der Nulquerschnitt der Preßformteile im geschlossenen Zustand dem bestimmten Querschnitt des Monofilaments entspricht, mit einer Sonotrode zum Erweichen der Monofilamente und mit einem Antrieb zum Schließer, der Preßformteile, dadurch gekennzeichnet, daß in vien Prciiformteilen (12, 14) ein den Nuten (36, 36') benachbarter Hohlraum (38, 38') vorgesehen ist und das über, rhüssige Material der Monofilamente (68, 70) von der Sonotrode (56) in den Hohlraum verdrängbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Überlappungsbereichs der Monofilamente (68, 70) in der offenen Stellung der Preßformteile (12, 14) Haltevorrichtungen vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen aus Fingern (42, 42') bestehen, von denen jeweils einer in einem Preßformteil angeordnet und durch eine Feder (44, 44') vorgespannt ist und der ein Monofilament in der Nut (36, 36') des gegenüberliegenden Preßformteils hält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (42, 42') Anschläge für das axiale Ausrichten der Monofilamenie bilden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 —b, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (56) zwischen den Preßformtcilcn (12, 14) geradlinig verschiebbar und die Prcßformlcilc schwenkbar angeordnet sind.
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