DE6751819U - Ultraschallschweissvorrichtung. - Google Patents

Ultraschallschweissvorrichtung.

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Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN
t MÖNCHEN I · QOERZER STRASSE 15
General Aniline & Film Corporation 14Q Misst 5.1 Street, New York, New York 10020/USA
Ul traschallschweißv/o r richtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gegenseitigen Verbinden von Teilen und insbesondere eine verbesserte und neuartige ülireschsIlscihwsiSvorricntung zum Verschweißen üon. Kunststoff-Filmkaesetten»
Bis vor kurzem erfolgte dia Verbindung und Vereinigung von t'hermö-
j plastischen Gegenständen, beispielsweise Behältern, Filmkassetten '< oder dergleichen, in der Weise, daö die miteinander zu verbindenden Segmente zusammengesetzt und dann Uiärme und/oder Druck ausgesetzt wurden oder daß ein Lösungsmittel auf die zusammenzufügenden Stirnflächen aufgetragen wurde. Dadurch wurde der thermoplastische j
U/erkstoff erweicht oder geschmolzen, so daß die einzelnen Behältersegmente oder -teile miteinander v/erschmolzen werden konnten. Qb- »ohl die durch die Anwendung won von außen zugeführter U/ärrne erzielten Verbindungsnähte in verschiedenen Fällen zufriedenstellend mären, erwies sich zuweilen die von außen zugeführts Uiärme selbst
als nicht tragbar. Insbesondere führten beim l/erschließen von Filmkassetten die mit erhöhten Temperaturen arbeitenden Verschluß- oder Vörbindungsverfahrsn zu unerwünschten Verformungen der fertigen Filmkassetten, wodurch d8ren Benutzung in Verbindung mit Kassetten-Kameras unmöglich wurde« Ein weiteres Problem war der schädliche Einfluß der erhöhten Temperaturen auf das nichtbelichtete, sensibilisierte fotografische material oder den Film innerhalb der Filmkassetten.
Um die vorstehend geschilderten Mängel und Nachteils der Usrschueißung oder Verbindung von thermoplastischen Werkstoffen, insbesondere in Verbindung mit der Herstellung von Filmkassetten, ;
ZIi TvfSSiwSii] wtirds vOrySSEuläySTi, öiiStöilö ύθΤ von außen ZUg6— :
führten Wärme Ultraschallenergie zu benutzeno Ein zum Ultra- \ schallechweißen von thermoplastischen Werkstoffen benutztes Gerät j weist im allgemeinen einen Generator auf, der einen Wechselstrom ! im Ultraschallfreque zbereich erzeugt, ferner einen Umformer, j
dessen der hochfrequente Wechselstrom in eine hochfrequents mechanische Longitudinalschwingung oder Druckwelle umgewandelt isexden kann,, einen an das eine Ende des Umformers angeschlossenen akustischen Impedanzwandler, mittels dessen die Amplitude der über ihn übertragenen Schwingungen verstärkt wird, und ein an das ausgangsssitige Ende des !Handlers angebrachtes Werkzeugs °*a8 zusatamen mit dem Sandier in der !Richtung der Längsachse ubs Wandlers schsingt. Die miteinander zu verbindenden oder zu verschweißenden thermoplastischen Hfexkstoffe sierden mittels einer harten Oberfläche oder eines Siiderlagers abgestützt» das
mit dem Ultraschallgerät zusammenarbeitet, wobei das Werkzeug auf die Oberfläche des thermoplastischen Werkstoffes in einer Ebene einwirkt, die senkrecht zu derjenigen der Stützfläche oder des Widarlagers steht«,
Beim Einsatz des oben beschriebenen Ultraschallschweißgerätes schwingt das Werkzeug in Richtungen senkrecht zu der Ebene der Segmente aus thermoplastischem Werkstoff, das heißt senkrecht zu dem Verbindungsrand zwischen der oberen und der unteren Hälfte einer Filmkassette und in der Richtung der Längsachse des l?mforjners und des Wandlers. Die raschen Schwingungen des Werkzeuges -führen zu einem mit Ultraschall- oder extrem hohen Frequenzen erfolgenden, wiederholten Zusammendrücken der thermoplastischen Werkstoffe, wodurch innerhalb der thermoplastischen Merkstoffa Wärme erzeugt wird. Dies führt zu einem Verschmelzen oder Verbinden der übereinandergelegten thermoplastischen Werkstoffe in? Bereich des schwingenden Werkzeuges, ohne daß größere Zonen des thermoplastischen WerkstoFfes in den Bereichen beeinflußt aierden, die die Uerbindungsnaht umgeben oder an diese angrenzen. Die aufeinandergelegten Filnikassettenhälf ten ©erden auf einer harten Unterlage oder einem IKiderlager angeordnet und der lUirkung des schwingenden Ültraschallsierkzeuges im Bereich vorbestiuunter Gberflächenteile ausgesetzt, uni eine zusaimnengescihaeißte Kassette zu erhalten. Obtnohl die ültraschallschiseißvorrichtungen die Probleme im wesentlichen beseitigt haben, die bsi anderen bekannten ttariaeverbindungsverfahren auftraten, konnten die Filakassetten-FertigungsgeschBiindigkeiten mit den isirtschaftlichen and techno-
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logischen flnforderungen nicht Schritt halten. Dies ist auf die verhältnismäßig niedrigen Ausstoßgeschiuindigkeiten won Ultraschallschujeißvorrichtungen zurückzuführen, bei denen die zu verschweißenden Filmkassetten mährend des Verbindungsvorganges ortsfest angeordnet sein müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ultra- \ schallschweißvorrichtung zum Verbinden thermoplastischer Werk- ; stoffe zu schaffen, die die geschilderten Nachteile vermeidet, ! und die es insbesondere erlaubt, kontinuierlich bewegte FiImkassettenseginente miteinander zu verbinden oder zu verschmeißen. Die neue Ultraschallschiueißvorrichtung soll dabei hohe Fördergeschvuindigkeiten der Filmkassettensegmente zulassen.
Diese Aufgabe uiird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein im wesentlichen feststehender Schallkopf und ein rotierendes Uliderlager vorgesehen luerden, mittels dessen die kontinuierlich beuieg- " ten Filmkassettensegmente an dem Schallkopf in Flächenkontakt mit diesem vorbeibeiuegbar sind. Dadurch u/i rd es möglich, die Kassettensegmente bei hohen, kontinuierlichen Kassettentransportgeschmindig-'. keiten zu verschmeißen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anujendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeiepiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Es zeigt:
Figur 1 einen Aufriß einer Ultraschallschweißvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt, und
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Figur 1 .
Die in Figur 1 veranschaulichte Ultraschallschweißvorrichtung 1 weist eine im wesentlichen flache, als Führung dienende, waagrechte Auflageplatte 2 auf, entlang der eine aus Kunststorf gefertigte Filmkassette 3 transportiert u/erden kann. Ein Schweißuierkzeug oder Ultraschallkopf 4 ist in Abstand oberhalb der Auflageplatte 2 im wesentlichen aufrecht&tehend, federnd nachgiebig montiert,«» Der Schallkopf 4 ist an eine zweckentsprechende, nicht veranschaulichte Stromquelle angeschlossen. Ein mit einem Hartauftrag versehenes, trommeiförmiges Widerlager 5 'flitzt auf einer UJelle 6 und kann mittels eines Zahnrades 7 gedreht warden, das am Ende der UJelle 6 angebracht ist. Das Zahnrad 7 kann von einem beliebigen, zweckentsprechenden Antrieb auβ angetrieben werden.
Das Widerlager 5 kann einen mittleren Rollenteil 8 aufweisen, der zwischen zwei Flanschscheiben 9 sitzt, die über Stellschrauben 10 mit der Welle 6 verbunden sind. Die Welle 6 ist in Traglagern 11 gelagert, die in gegenseitigem Abstand von Seitenrahmen 12 und 15 dar Vorrichtung 1 gehalten werden.
Eine eineteilbar angeordnete Druckschiene 14 verläuft oberhalb und in Abstand von der Auflageplatte 2; sie ist parallel zu
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disser angeordnet. Dis Druckschiene 14 ist mit den Seitenrahmen 12 und 13 über Stangen 15 verbunden, die durch Öffnungen 16 nahe den Enden der Druckschiene 14 hindurchreichen. Die Druckschiene 14 kann mit Bezug auf die Stangen 15 durch Einstellung von einander paarweise gegenüberliegenden Stellschrauben 17,18 in lotrechter Richtung verschoben u/erden. Die Stellschrauben 17,18 verlaufen in lotrechter Richtung durch die Druckschiene hindurch und lagen sich gegen die Stangen 15 an. Die Stangen 15 befinden eich zu beiden Seiten des Schallkopfes 4 in Förderrichtung vor und nach dem Uliderlager 5, wobei die Druckschiene 14 durch einen Schlitz 19 des Schallkopfes 4 hindurchreicht. Aufgrund des Schlitzes 19 hat der Schallkopf eine hornförmigß oder umgekehrt U-Pörtnige Gestalt, wobei Stirnflächen 20 und 21 des Schallkopfes zu beiden Seiten der Druckschiene 14 liegen» Eine endlose Förderkette 22, die in Richtung des Pfeils A antreibbar ist, kann zu beiden Seiten des Schallkopfes 4 angeordnet sein. Die Förderkette 22 bewegt sich parallel zu der Unterseite der Druckschiene 14 in dem Spalt zwischen dieser und der Auflageplatte 2.
Wenn die Vorrichtung arbeitet, wird eine Filmkassette 3, beispielsweise eine von der General Aniline & Film Corporation unter dem IL'arennamen "Anscopak" auf den Markt gebrachte Filmkassette, die eine Filmrolle enthält und aus zwei übereinandergelegten, zusammenpassenden Kassettensegmenten, und zwar einem oberen Segment 23 und einem unteren Segment 24,besteht, in den Spalt zwischen der Auflageplatte 2 und der Druckschiene 14 hineingeführt. Eine Förder- oder Schubbewegung kann der Film-
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kassette 3 mittels einBS Schubelementes 25 vermittelt werden, dss sich quer zur Förderrichtung der Kassette zwischen den Förderketten 22 erstreckt, die zu beiden Seiten der Filmkassette verlaufen. Der Spalt zwischen der Auflageplatte 2 und der Druckschiene 14 ist etwas größer als die Höhe der aufeinandergelegten Kassettensegmente 23 und 24.
U/enn die Vorderkante der Filmkassette 3 das Widerlager 5 erreicht, wird der vordere Teil des unteren Kassettensegments 24, d8r zur Aufnahme der Filmspule erweitert ist und halbzyiindrische Gestalt hat, von einer komplementären Ausnehmung 26 gefaßt, die in dem mittleren Rollenteil 8 des Widerlagers 5 ausgebildet ist. Der Rollenteil 8 hat eine Breite, die der Breite der filmkassette 3 im wesentlichen entspricht oder geringfügig größer als diese ist, so daß die Filmkassette zwischen den Flanschscheiben 9 frei hindurchlaufen kann. Eine Drehung des Widerlagers 5 in der Bewegungsrichtung der Filmkassette hat zur folge, daß der vordere Teil der Oberfläche des oberen Segments 23, die dem Schallkopf 4 zugewandt ist, mit den Stirnflächen 20 und 21 in Berührung kommt. Das hat zur Folge, daß in den mit den Stirnflächen 20 und 21 in Kontakt befindlichen Bereichen der Kassette eine Aufheizung durch im Inneren der betreffenden Werkstoffbereiche erzeugte Wärme erfolgt, und daß die Kaesattensegmente 23 und 24 in diesen Bereichen miteinander verbunden oder verschmolzen werden.
Wenn die Filmkassette 3 ihre Bewegung fortsetzt, wird der
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vordere Teil zwischen der Druckschiene 14 und einer dazu parallel und in Abstand angeordneten Auflageplatte 28 zusammengedrückt, so daQ die Verbindung aufrechterhalten wird, bis diB Kassette abgekühlt ist. Dies stellt sicher, daß zwischen den Kassettensegmenten 23 und 24 eine einwandfreie Verbindung hergestellt mird.
Bei weiterer l/orbeuisgung der Kassette 3 und Drehung das Widerlagers 5 kommt das vergrößerte hintere Ende des unteren Segments 24 der Kassette mit einer zweiten Ausnehmung 27 des Rolienteils 8 in Eingriff, "üienn die Ausnehmung 27 in Richtung auf die Oberseite des Widerlagers 5 zu gedreht wird, werden die dem Schallkopf 4 gegenüberliegenden hinteren Abschnitte dss oberen Kassetteneegments 23 mit den Stirnflächen 2.0 und des Schlaukopfes in Berührung gebracht» Dadurch srfolgt eins | Verschweißung zwischen den Kassettensegtnentan 23 und 24 im hinteren Bereich der Xassette.
Der Raum zwischen der Druckschiene 14 und der Auflageplatte ist kleiner als derjenige zwischen der Druckschiene und der Auflageplatte 2. Dieser Unterschied dar Spaltabtnassung ist vorgesehen, weil die Kassette in Förderrichtung «or dem Widerlager 5 frei in Richtung auf den Schallkopf 4 transportiert werden kann, mährend die Kassette 3 in Forderrichtung nach dem Widerlager einer Druckkraft ausgesetzt mjsrden nuß, um die Uerbindung zwischen den Kassettsnsegmenten 23 und 24 zu unterstützen. Vorzugsweise ist der Spalt zwischen der Druckschiene
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und der Auflageplatte 28 ungefähr gleich der gewünschten Dickenabmessung dar fertigen, verechttueißten Kassette.
Ein weiteres Merkmal dor Erfindung ist darin zu sehen, daß die Lineargeschwindigkeit der Förderketten 22 mit der Winkelgeschwindigkeit des Uliderlagers 5 derart synchronisiert ist, daß die Filmkassette 3 ufährsnd des Durchlaufens der Schaeiflyor= richtung ständig eine gleichförmige Bewegung erfährt.
Um einen passenden Schuieißkontakt zwischen den Stirnflächen 20 und 21 des Schallkopfes 4 und der Oberseite des Kassettensegments 23 sicherzustellen, kann der Schallkopf 4 nachgiebig montiert sein, so daß er einen gewissen Drück auf die unter ihm durchlaufsnds Ksssstts susiibi.
Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß die Ultraschallschujeißvorrichtung nach der Erfindung sine rasche, kontinuierliche und uiirk8ame Uerschuieißung von Filmkassetten und anderen thermoplastischen Behältern erlaubt.

Claims (8)

P.A. 46B3MHLI.fi! Case A 1964 /7— Ansprüche
1. Vorrichtung zum gegenseitigen Verbinden der zusammengehörigen Segmente von kontinuierlich bewegten thermoplastischen Filmkassetten, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen Feststehenden Schallkopf (4), eine Fördereinrichtung (22,25), die die zusammengepaßten Segmente (23,24) einer Filmkassette (3) in Richtung auf den Schallkopf transportiert, und ein rotierendes Widerlager (5) mit Teilen (26,27), die mit Teilen der Kasse in Eingriff bringbar sind, um die Kassette mit der Stirnfläche des Schallkopfes derart in Kontakt zu bringen, daß
mindestens Teile der zusammengehörigen Segmente der Kassette miteinander ultraschallverschweißt werden.
2. Verrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (5) im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und
um eine waagrechte Achse drehbar ist, die quer zur Bewegungsrichtung dsr Kassette (3) verläuft,
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Verbinden von Kassetten, bei denen mindestens ein Kassettensegment einen vergrößerten vordere Abschnitt und einen vergrößerten hinteren Abschnitt besitzt,
- 2
dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Fläche des Widerlagers (5) eine mit dem vergrößerter vorderen Abschnitt der Kassette (3) zusammenwirkende erste Ausnehmung (26), die Teile der Oberseite der Kassette mit dem Schallkopf (4) in Kontakt bringt, und eine mit dem vergrößerten hinteren Abschnitt der Kassette zusammenwirkende zwsite Ausnehmung (27) aufweist, die weitere Teile der Oberseite der Kassette mit dem Schallkopf in Kontakt bringt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Widerlager (5) den vorderen und den hinteren Abschnitt bis zum Flächenkontakt mit dem Schallkopf (4) anhebt und zugleich die Kassette (3) in der waagrechten Bewegungsrichtung weitertransportiert.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einstellbare Drucks hiene (14), die sich in der Bewegungsrichtung der Kassette (3) erstreckt und gegen die Oberseite der Kassette anlegbar ist, um die zusammengehörigen Segmente (23,24) während des Vorbeitransports an dem Schallkopf (4) zusammengedrückt zu halten«
6. vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Führungsfläche (28), die parallel zu der Druckschniene (14) in solchem Abstand angeordnet ist, daß die an dem Schallkopf (4) vorbeitransportierte, verschweißte Kassette (3) zwischen der einstellbaren Druckschiene und der Führungsfläche zusammengedrückt wird.
-z-
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallkopf (4) mit einem langgestreckten Schlitz (19) versehen ist, der in der Bewegungsrichtung der Kassette (3) durch den der Kassette zugekehrten Abschnitt des Schallkopfes hindurchreicht, und daß die einstellbare Druckschiene (14) : durch diesen Schlitz hindurchgeführt ist. :
8. 'Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallkopf (4) in Richtung auf die } Oberseite der Kassette (3) nachgiebig vorgespannt ist.
9* Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch i gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (22,25) und das drehbare Widerlager (5) zwecks Vorbeitransport der Kassette (-3.) 1
^« *JÄ_. CLi Π ü 1 _1 C I "i ti -C1 / -Λ. \ Ϊ A. 1 i I — ± « ...μ 3
τηΐ XJ(TI jbimi ιαυι ic ues oi^i lax J-Κ,υμ ι eö X^J kui y A«jtmtyi~ Litimi geschwindigkeit synchron angetrieben sind.
IG«, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet* daß die Fördereinrichtung (22,25) Schubela^ raante (2S) besitzt, die gagen die Hinterkante der Kassette anlegbar sind «nd auf die Kassette Vorschabkräfte ausüben·
11» Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch Gekennzeichnet, daß der Schalikopf (4) im wesentlichen umgekehrt ü-förfflig ausgebildet ist und die Enden der Ö-Schenkeiteiie die Scheeiöko-itaktflächen für die Kassette (3) balden*
DE6751819U 1967-08-09 1968-08-08 Ultraschallschweissvorrichtung. Expired DE6751819U (de)

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