DE3229076A1 - Verfahren und vorrichtung zum verschweissen des bodens eines rohrfoermigen behaelters aus kunstharz - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum verschweissen des bodens eines rohrfoermigen behaelters aus kunstharzInfo
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Description
VON KREISLER "SCHÖNWALÖ EISHOLD FUES
VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
POLA CHEMICAL INDUSTRIES, INC.
No. 64 8, Yayoi-cho S hi ζ uoka- s hi, S hi ζ uoka- ken
Japan
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln
Dipl.Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln
Dr. H.-K. Werner, Köln
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN T
3. August 1982 Sg-DB-fz
Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen des Bodens
eines rohrförmigen Behälters aus Kunstharz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenschweißen des Bodens eines
rohrförmigen Behälters aus einem Kunstharz, wobei angestrebt wird, daß der Verschweißungsvorgang kurz
ist und daß mit hoher Produktivität praktisch ohne Geräuschentwicklung während des Verschweißens gearbeitet
wird.
Bisher werden gefüllte Kunstharz-Rohrbehälter an ihrem Boden dadurch verschweißt, daß auf die zusammenzuschweißenden
Flächen in einer zu diesen senkrechten oder parallelen Richtung Ultraschallwellen übertragen
werden.
Bei Anwendung von senkrecht auf die zusammenzuschweißenden Flächen auftreffenden Ultraschallschwingungen
ist eine Verschweißung dann unmöglich oder wird mit
verringerter Schweißnahtfestigkeit ausgeführt, wenn sich auf den Flächen etwas von dem Behälterinhalt
abgelagert hat. Im letzteren Falle wird ein Teil des die zusammenzuschweißenden Flächen bildenden Kunstharzes
pulverisiert und in den Behälterinhalt gestreut, so daß dieser verschlechtert oder unbrauchbar wird.
Bei Einsatz von parallel zu den miteinander zu verschweißenden Flächen gerichteten Ultraschallschwingungen
werden dagegen die zu verschweißenden Flächen abgegratet und es ergibt sich eine
Qualitätsverschlechterung. Das Verschweißen wird außerdem in einer unzureichenden Arbeitsatmosphäre
durchgeführt mit störendem Reibungsgeräusch. Ferner ist die zum Verschweißen benötigte Zeit so lang, daß
die Maschinenleistung sinkt.
Hauptaufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zum Zusammenschweißen des Bodens
eines gefüllten rohrförmigen Behälters aus einem Kunstharz , dessen Öffnung nach unten gerichtet ist, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen abgeflachten Teil des oberen Endes des rohrförmigen Behälters gegen
eine Seite eines Sonotrodenendes am unteren Ende eines Ultraschallgenerators ansetzt, das unter einem vorgegebenen
Winkel zu dem abgeflachten Teil schwingt und daß man Ultraschallschwingungen auf die eine Seite des
Sonotrodenendes und damit auf den abgeflachten Teil des Behälters einwirken läßt.
Ferner wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Zusammenschweißen dos Bodens eines gefüllten rohrförmigen
Behälters aus einem Kunstharz, dessen Öffnung nach unten
-JS-
gerichtet ist,geschaffen, die gekennzeichnet ist
durch einen Ultraschallgenerator, der unter einem vorgegebenen Winkel zu der Längsrichtung des rohrförmigen
Behälters schwingt, durch einen Führungsschirm am Rand eines Trägers zur Abflachung des
oberen Endes des rohrförmigen Behälters, αμΓοΙι eine
auf dem Träger vor- und zurückbewegbar angeordnete Platte und durch eine Hubvorrichtung zwischen einem
Sonotrodenende am unteren Ende des Ultraschallgenerators und der Platte, die das obere Ende des
rohrförmigen Behälters durch ein Loch in dem Führungsschirm hindurchbewegt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Unterfläche des Sono'trodenendes eine dem oberen
Rand des Führungsschirmes gegenüberliegende Nut ausgebildet.
Es wird verhindert, daß das den abgeflachten Teil bildende pulver- oder teilchenförmige Kunstharz in den
Inhalt des rohrförmigen Behälters gelangt und der 0 · Behälterinhalt wird nicht beeinträchtigt. Die Verschweißung
wird ohne Schwierigkeiten mit verbesserter Verschweißungsfestigkeit sogar dann durchgeführt, wenn
der Inhalt auf den zusammenzuschweißenden Flächen abgelagert
ist. Außerdem ist der verschweißte Teil nicht abgegratet und es ergibt sich ein ansprechendes Äußeres
des verschweißten Behälters. Ferner läßt sich die Verschweißung mit hoher Leistung und geringem oder gar
keinem störenden Reibungsgeräusch durchführen.
4 -
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert,
wobei entsprechende Teile in allen Figuren gleiche Bezugsziffern aufweisen. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Draufsicht des Trägers,
Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene vergrößerte Seitenansicht eines Teiles der erfindungs
gemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine Unteransicht des Sonotrodenendes ,
Fig. 5 eine teilweise weggeschnittene vergrößerte Seitenansicht eines Teiles einer anderen
Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 6 eine Unteransicht des Sonotrodenendes nach Fig. 5.
Die Erfindung wird unter Bezug auf eine in den Fig. 1 bis 4 dargestellte bevorzugte Ausführungsform näher
0 erläutert.
Zu den in Frage kommenden rohrförmigen Behältern gehören u.a. solche Behälter, die verschiedene Kunstharze
wie Polyethylen, Polyamid (Nylon) oder Polypropylen entweder allein oder in Kombination enthalten oder
alternativ eine Aluminiumfolie aufweisen, die auf beiden Seiten mit den erwähnten Harzen versehen ist
und 0,2 bis 0,7 mm dick und 10 bis 6 0 mm breit sein kann.
Die Rohre können eine dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßte Länge haben. Die Amplitude und Frequenz der
von einem nachfolgend beschriebenen Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschallwellen können in der
Größenordnung von 0,05 bis 0,25 mm und 15 khz bzw. höher liegen.
Ein Ultraschallgenerator 12 ist in Bezug auf die Längsrichtung eines gefüllten rohrförmigen Behälters
11 aus einem Kunstharz, dessen öffnung oder Mündung
nach unten gerichtet ist, unter einem Winkel von 1 bis vorzugsweise 10 bis 45°,angeordnet. Der Generator
12 ist über einen Tragarm 14 auf einer Stange 13
schwenkbar und waagerecht verschiebbar gelagert und er weist einen Schwingungserzeuger 15, einen Verstärker
16, einen Schwinger 17, eine Schwinger-Begrenzungsstange
18, eine Sonotrode 19, ein Sonotrodenende
20 usw. auf.
Das Sonotrodenende 20 besteht aus einem umgekehrten Kegelstumpf, dessen rechte und linke Anlageseiten 21,
22 unter einem Winkel von 0 bis 45° verlaufen, der der Schwingungsrichtung der Ultraschallwellen entspricht.
Ferner sind Markierungen 23 und eine Riffelung 24 vorhanden,
die auf den Boden des zusammenzuschweißenden Rohres 11 übertragen werden sollen.
Eine Platte 2 8 ist an dem Ende einer Stange 27 befestigt, die von einer Widerlagervorrichtung 36
ausgeht, welche auf einem in geeigneter Weise gehaltenen Träger 25 befestigt ist und einen
Hydraulikzylinder, einen Pneumatikzylinder, eine Kurve usw. aufweist. Die Widerlagervorrichtung 36
bringt das Ende des abgeflachten Teiles des Rohres 11 mit der Anlageseite 21 oder 22 des Sonotrodenendes
2 0 in Berührung, wie nachfolgend beschrieben wird. Der Träger 25 ist mit einem Führungsschirm 31
ausgestattet, in dem sich ein rechteckiges Loch 30 befindet, das dazu dient, den Boden des rohrförmigen
Behälters 11 bei 2 9 abzuflachen. Eine Klammer 3 4 zum
Einklemmen der Schulter 11a des rohrförmigen Behälters
11 ist am oberen Ende einer Stange 3 3 vorgesehen, die mittels einer Hubvorrichtung 32, bestehend aus einem
Hydraulikzylinder, einem Pneumatikzylinder, einer Kurve usw. heb- und senkbar ist, um den rohrförmigen
Behälter 11 nach oben bzw. nach unten zu bewegen.
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet wie folgt:
Die Stange 27 und die Platte 2 8 werden durch Betätigung der Widerlagervorrichtung 36 zurückbewegt, während die
Stange 33 und die Klammer 35 von der Hubvorrichtung 32 abgesenkt werden.Der gefüllte Rohrbehälter 11 wird
an seiner Schulter 11a in die Klammer 34 eingesetzt und in ihr gehalten. Durch anschließende Betätigung
der Hubvorrichtung 32 werden die Stangen 33 und die Klammer 34 nach oben gefahren, so daß der zylindrische
Boden des Rohrbehälters 11 in den Führungsschirm 31 eintritt, in dom or allmählich abgeflacht und durch
das rechteckige Loch 30 mit einem gewissen Über-
stand hindurchgesteckt wird. Wenn das obere Ende des
überstehenden abgeflachten Bodenteils 2 9 mit dem oberen Rand der Platte 2 8 fluchtet, wird die Aufwärtsbewegung
der Hubvorrichtung 32 beendet. Daraufhin schiebt die Widerlagervorrichtung 36 die Stange
und die Platte 28 vorwärts, um das Ende des abgeflachten Teiles 29 des Rohrbehälters 11 gegen die Seite
21 des Sonotrodenendes 20 des Ultraschallgenerators 12 anzulegen. Die anschließende Erregung des Schwingungserzeugers
15 des Generators 12 bewirkt, daß Ultraschallschwingungen auf den zwischen der Anlageseite 21 des
Sonotrodenendes 20 und der Platte 28 gehaltenen abgeflachten Bodenteil 29 unter einem vorgegebenen Winkel
zu diesem übertragen werden, wodurch der abgeflachte Teil 29 verschweißt wird, während die Markierungen
und die Riffelung 24 in die Außenfläche des abgeflachten Teiles 2 9 eingeprägt -werden. Wenn eine Markierung
und eine Riffelung auf der Oberfläche der mit dem abgeflachten Teil 2 9 zusammengreifenden Platte vorgesehen
sind, werden sie auch auf der Außenfläche dieses
Teiles angebracht.
Gemäß der Erfindung werden Ultraschallschwingungen auf den abgeflachten Bodenteil 29 des zwischen der
Anlageseite 21 des Sonotrodenendes 20 und der Platte 28 gehaltenen Rohrbehälters 11 unter einem vorgegebenen
Winkel zu diesem übertragen, wodurch der abgeflachte Teil 2 9 zusammengeschmolzen wird. Hierdurch wird verhindert,
daß das den abgeflachten Teil 29 bildende pulver- oder teiüchenförmige Kunstharz durch die Ultraschallschwingungen
während des Schweißvorganges in den Behälterinhalt gelangt und diesen verunreinigt. Ohne
Schwierigkeit wird das Verschweißen mit gesteigerter Verschmelzungsintensität selbst dann durchgeführt,
/s -
wenn der Inhalt sich auf den Innenflächen des abgeflachten Teiles 2 9 abgelagert hat. Außerdem wird der
verschweißte Teil nicht abgegratet und erhält daher ein ansprechendes Äußeres. Ferner läßt sich die Verschweißung
mit hoher Leistung in einer guten Arbeitsatmosphäre mit geringem oder gar keinem störenden
Reibungsgeräusch durchführen. Wenn die Anlageseite 21 des Sonotrodenendes 2 0 abgenutzt ist, kann der
Schwinger 17 vom Verstärker 16 abgenommen und an diesem wieder so befestigt werden, daß die gegenüberliegende
unverschlissene Anlageseite 22 nun als aktive Seite dient. Auf diese Weise kann der Schwinger 17 mit
dem Sonotrodenende 2 0 über lange Zeitspannen in gutem Zustand benutzt werden.
Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der
Erfindung, die der ersten Ausführungsform bis auf die
Gestaltung des Bodens des Sonotrodenendes 2 0 im wesentlichen entspricht.
Ein Sonotrodenende 5 0 ist an seinem Boden mit einer 0 Nut 5 5 versehen, die dem oberen Rand 31a des benachbarten
Führungsschirmes 31 gegenüberliegt. Das Sonotrodenende 5 0 ist auf der rechten und auf der linken
Seite mit Markierungen 52 und Riffelungen 54 versehen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung vermittelt
die im Boden des Sonotrodenendes 5 0 ausgebildete Nut 55 Zugang zum oberen Rand 31a des
Führungsschirmes 31. Ein über das Loch 30 überstehendes Stück des zu verschweißenden abgeflachten Teiles 29
kann gerade der Breite des zu verschweißenden
41
-A -
Teiles 2 9 entsprechen. Hierdurch kann der abgeflachte Teil 2 9 kürzer sein. Außerdem kann eine im Boden des
aus Kunstharz hergestellten Rohrbehälters 11 zurückgebliebene
Luftmenge so weit verringert werden, daß eine Oxidation des Behälterinhaltes vermieden wird. So
kann der Rohrbehälter 11 über seine ganze Länge verkürzt sein, was zu einer beträchtlichen Materialersparnis führt.
Leerseite
Claims (6)
- -Xf-Ansprüche.j Verfahren zum Verschweißen des Bodens eines gefüllten rohrförmigen Behälters aus einem Kunstharz, dessen öffnung nach unten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man einen abgeflachten Teil des oberen Endes des rohrförmigen Behälters gegen eine Seite eines Sonotrodenendes am unteren Ende eines Ultraschallgenerators ansetzt, das unter einem vorgegebenen Winkel zu dem abgeflachten Teil schwingt und daß man Ultraschallschwingungen auf die eine Seite des Sonotrodenendes und damit auf den abgeflachten Teil des Behälters einwirken läßt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallschwingungen unter einem Winkel von 10 - 45° zu dem abgeflachten Teil auf diesen einwirken.
- 3. Vorrichtung zum Verschweißen des Bodens eines gefüllten rohrförmigen Behälters aus einem Kunstharz, dessen öffnung nach unten gerichtet ist, gekennzeichnet, durch einen Ultraschallgenerator (12), der unter einem vorgegebenen Winkel zu der Längsrichtung des rohrförmigen Behälters (11) schwingt,durch einen Führungsschirm (31) am Rand eines Trägers (25) zur Abflachung des oberen Endes des rohrförmigen Behälters (11), durch eine auf dem Träger (25) vor- und zurückbewegbar angeordnete Platte (2 8) unddurch eine Hubvorrichtung (32) zwischen einem Sonotrodenende (2 0) am unteren Ende des Ultraschallgenerators (12) und der Platte (28), die das obere Ende des rohrförmigen Behälters (11) durch ein Loch (30) in dem Führungsschirm (31) hindurchbewegt.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Ultraschallgenerator (12) ausgesandten Ultraschallschwingungen unter einem Winkel von 10 - 45° auf denabgeflachten Teil des rohrförmigen Behälters (11) auftreffen.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonotrodenende (2 0) am unteren Ende des Ultraschallgenerators (12) umgekehrt kegelstumpfförmig gestaltet ist und daß seine beiden Seiten (21,22) unter einem Winkel von 10 - 45° verlaufen, der der Schwingungsrichtung der Ultraschallwellen entspricht.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterfläche des Sonotrodenendes (5 0) am unteren Ende des Ultraschallgenerators eine Nut (55) ausgebildet ist, die zu dem oberen Rand des Führungsschirmes (31) neben dem Sonotrodenende (50) parallel verläuft.
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