EP1851037A1 - Ultraschall-schweissvorrichtung zur bildung von schweissnähten an textilien - Google Patents

Ultraschall-schweissvorrichtung zur bildung von schweissnähten an textilien

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EP1851037A1
EP1851037A1 EP06707092A EP06707092A EP1851037A1 EP 1851037 A1 EP1851037 A1 EP 1851037A1 EP 06707092 A EP06707092 A EP 06707092A EP 06707092 A EP06707092 A EP 06707092A EP 1851037 A1 EP1851037 A1 EP 1851037A1
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EP
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sonotrode
ultrasonic welding
welding device
anvil
belt
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Withdrawn
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EP06707092A
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Dietmar Heil
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Jentschmann AG Zuerich
Original Assignee
Jentschmann AG Zuerich
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Publication date
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Abstract

Die Ultraschall-Schweißvorrichtung (1) zur Bildung von Schweißnähten an Textilien umfasst eine Sonotrode (7) und einen aus einem elastischen Material bestehenden Amboss (8). Als Amboss (8) kann ein über mindestens zwei Riemenscheiben (13, 15) geführter Riemen (21) eingesetzt werden. Das Trum (19) des Riemens (21) kontaktiert die Peripherie der Sonotrode (7) über einen Winkel (a) und hält in diesem Bereich das dazwischen liegende Werkstück während der Verschweißung geklemmt.

Description

Ultraschall-Schweißvorrichtung zur Bildung von Schweißnähten an Textilien
Gegenstand der Erfindung ist eine Ultraschall-Schweißvorrichtung zur Bildung von Schweißnähten an Textilien gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Das Verschweißen von zwei Werkstücken entlang deren Kanten mittels Ultraschall ist bekannt. Beim Verschweißen von Zuschnitten für Textilien, z.B. für wasserdichte Bekleidungstextilien, ist es bekannt, die beiden zu verschweißenden Kanten sich überlappend zwischen einer Sonotrode und einem der Sonotrode gegenüberliegenden Amboss hindurch zu führen. Mit einem scheibenförmigen Amboss, der an der Sonotrode anliegt, können ohne weiteres auch bogenförmige Nähte erzeugt werden. Die solcherart hergestellten Nähte können nicht unter allen Umständen den Anforderungen genügen, da die Verschweißung nicht absolut gleichmäßig erzeugbar ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Ultraschall- Schweißvorrichtung der genannten Gattung derart weiterzubilden, dass Schweißnähte von optimaler Gleichmäßigkeit erzeugbar sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ultraschall-Schweißvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Ultraschall-Schweißvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.
Durch die Abkehr von einem starren und aus einem harten Material bestehenden Amboss und die Verwendung eines eine elastische Oberfläche aufweisenden Amboss kann ein über eine größere Querschnittsfläche verteilter Energieeintrag in das Werkstück erreicht werden.
Bei Verwendung eines zwischen mehreren beabstandeten Haltepunkten eingespannten Riemens wird die Energieeintragung auf der Sonotrode über einen Bogen von ca. 30° verteilt. Überaschenderweise kann bei einer solcherart aufgebauten Ultraschall- Schweißvorrichtung mit wesentlich weniger Energie dasselbe Resultat erreicht werden. Besonders vorteilhaft hat sich als Amboss ein um mindestens zwei Riemenscheiben umlaufender Keilriemen erwiesen. Wenn der Keilriemen um drei Riemenscheiben herumgeführt wird, von denen zwei in gleichem Abstand zu einer Arbeitsfläche liegen und die dritte darüber, kann eine gute Aufsicht auf den Schweißpunkt beim Arbeiten erreicht werden.
Mit einer über die Arbeitsfläche hinausragenden Sonotrode und an der Arbeitsfläche bzw. einem auf der Arbeitsfläche liegenden Werkstück anliegenden Riemenscheibe kann das als Amboss dienende Trum in einem Bogen über die Peripherie-Sonotrode geführt werden. Die Sonotrode kann stationär feststehend angeordnet oder auch bewegbar, insbesondere schwenkbar sein. Des Weiteren ist die Sonotrode bevorzugt scheibenförmig (eckige oder runde Scheibenform) oder sphärisch rund, z.B. rollenförmig oder kugelig.
Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt die eine
Figur eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Ultraschall-Schweißvorrichtung, welche in einen Arbeitstisch eingebaut ist.
In der einzigen Figur ist mit Bezugszeichen 1 eine erfindungsgemäße Ultraschall- Schweißvorrichtung bezeichnet, welche in einer Ausnehmung 3 in einem Arbeitstisch 5 angeordnet ist.
Die Ultraschall-Schweißvorrichtung 1 umfasst eine gemäß diesem Ausführungsbeispiel scheibenförmige Sonotrode 7, welche durch einen geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Schall-Generator 9 (schematisch als Rechteck dargestellt) angeregt wird. Als Sonotrode 7 wird dabei im Allgemeinen eine Komponente verstanden, welche die von dem Schall-Generator 9 erzeugten Ultraschallschwingungen an ein zu beschallendes Werkstück weiterleitet. Der Scheitel S der Sonotrode 7 überragt die Oberfläche 11 des Arbeitstisches 5 um einen Betrag a.
Seitlich beabstandet zum Scheitel S der Sonotrode 7 sind als Amboss 8 zwei Riemenscheiben 13 und 15 und über diesen eine dritte Riemenscheibe 17 auf einem nicht näher dargestellten Gestell angeordnet. Mindestens eine der Riemenscheiben 13 ist durch einen Antriebsmotor M-) antreibbar (Motor Mi nur schematisch angedeutet). Die drei
Riemenscheiben 13, 15, 17 tragen einen Riemen 21 , der durch nicht näher bezeichnete
Mittel, beispielsweise eine federnde Lagerung der Riemenscheibe 17, gespannt gehalten wird. Die Sonotrode 7 ist ebenfalls antreibbar (schematisch dargestellt) durch einen Motor M2- Je nach Abstand der beiden Riemenscheiben 13 und 15 bzw. des Abstandes a, mit dem die Sonotrode 7 die Oberfläche 11 des Arbeitstisches 5 überragt, umschlingt das untere Trum 19 zwischen den beiden Riemenscheiben 13, 15 den Scheitelbereich der Sonotrode 7 in einem größeren oder kleineren Winkel α. In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Umschlingungswinkel, d.h. der Winkel, über den der Riemen 21 auf der Peripherie der Sonotrode 7 anliegt, ca. 30°.
Die Drehzahl der beiden Antriebsmotoren M1 und M2 ist einzeln ein- und verstellbar, so dass zwischen den beiden sich kontaktierenden Teilen der Sonotrode 7 und des Riemens 21 auch eine minimale Differenzgeschwindigkeit (ni - n2) gefahren werden kann, um einen Ausgleich der Längen der Oberflächen eines Werkstücks 23, das über die scheibenförmige Sonotrode 7 geführt wird, auszugleichen.
Im weiteren sind nicht näher dargestellte Mittel vorhanden, um den Abstand der Sonotrode 7 zum Amboss 8 und damit die Umschlingung des Riemens 21 an der Peripherie der Sonotrode 7 einzustellen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung näher erläutert.
Das schematisch durch zwei parallele Linien angedeutete Werkstück 23, z. B. der Verbindungsbereich eines Ärmels und eines Brustteils einer Regenjacke, wird zwischen die Riemenscheibe 13 und die Oberfläche 11 des Arbeitstisches 5 geschoben und vom umlaufenden Riemen 21 in Richtung des Pfeiles T transportiert. Vom Arbeitstisch 5 gelangt es anschließend in den Spickel zwischen der Oberfläche der Sonotrode 7 und der Unterseite des Trums 19 des Riemens 21. Über den Wirkbereich α werden die beiden Lagen des Werkstücks 23 fest aneinander gepresst und durch die von der Sonotrode 7 ausgehenden vorzugsweise rechtwinklig ins Werkstück 23 eingebrachten Schwingungen miteinander verschweißt. Dabei nimmt die Intensität der durch die Schwingungen erzeugten Wärme von der Eingangsseite (Einlaufspickel 25) bis zum Scheitel S zu und danach bis zum ausgangsseitigen Spickel 27 sukzessive wieder ab. Im Klemmbereich zwischen der zweiten Riemenscheibe 15 bzw. dem darüber geführten Riemen 21 und der Oberfläche 11 des Arbeitstisches 5 wird das Werkstück 23 weitere durch nicht dargestellte Transportmittel oder von Hand geschoben.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sonotrode 7 und die drei Riemenscheiben 13, 15, 17 auf einem gemeinsamen, hier nicht dargestellten Träger gehalten, der um die vertikale Achse A schwenkbar ist. Dies ermöglicht es, mit der Vorrichtung 1 der Kontur einer Naht auf dem Werkstück 23 nachzufahren. Selbstverständlich kann auch das Werkstück 23 entsprechend geführt werden, wenn die Sonotrode 7 und der Riemen 21 ortsfest angeordnet sind.
Die Peripherie der Sonotrode 7 ist beispielsweise 8 mm breit. Der Riemen 21 , der als Flachriemen aus Kunststoff, Metall, Silikon oder einem sonstigen elastischen Material oder bevorzugterweise als Keilriemen ausgebildet ist, weist die gleiche Breite von 8 mm auf. Er kann einen rechteckigen Querschnitt oder eine V-Form aufweisen. Selbstverständlich könnten auch kleinere oder größere Arbeitsbreiten vorgesehen werden, wenn dies durch die zu bildende Naht am Werkstück 23 erforderlich ist.
Ebenso kann die Sonotrode 7 stationär feststehend ausgestaltet sein. Darüber hinaus sind auch alternative Ausgestaltungen der Sonotrode 7, z. B. in Rollenform oder Kugelform, möglich.
Anstelle der Riemenscheiben 13, 15, 17 können auch andere Haltemittel zum Halten bzw. Spannen des Riemens 21 verwendet werden.
Schließlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung des in der Figur dargestellten Riemens 21 als Amboss beschränkt, sondern im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich jeder beliebig ausgestaltete Amboss eingesetzt werden, sofern er aus einem elastischen Material besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ultraschall-Schweißvorrichtung (1) zur Bildung von Schweißnähten an Textilien, umfassend eine Sonotrode (7) und einen an die Sonotrode anpressbaren Amboss (8) zur Abstützung des zwischen der Sonotrode (7) und dem Amboss (8) hindurchführbaren Werkstücks (25), dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (8) aus einem elastischen nachgebenden Material besteht.
2. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (8) einen Riemen (21) aus einem elastischen Material umfasst, der zwischen Haltemitteln (13, 15) eingespannt ist.
3. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (21) als endloser Riemen ausgestaltet ist, welcher um mehrere beabstandet angeordnete Riemenscheiben (13, 15) gelegt ist.
4. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (21) im Querschnitt eine Keilform oder ein Rechteck aufweist.
5. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (21) drei Riemenscheiben (13, 15, 17) umschlingt.
6. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Riemenscheiben (13, 15, 17) antreibbar ist und dass eine Antriebsdrehzahl der mindestens einen Riemenscheibe (13) ein- und verstellbar ist.
7. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) antreibbar ist und dass eine Antriebsdrehzahl der Sonotrode ein- und verstellbar ist.
8. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) in einer Ausnehmung (3) unterhalb eines Arbeitstisches (5) angeordnet ist, wobei deren Scheitel (S) eine Arbeitsfläche (11) des Arbeitstisches (5) um einen Betrag (a) überragt, und dass ein an der Sonotrode (7) anliegendes Trum (19) des Ambosses (8) durch einen die Arbeitsfläche (11) überragenden Kreisabschnitt der Sonotrode (7) ausgelenkt wird und die Sonotrode (7) in einem Winkelbereich (α) umschlingt.
9. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgelenkte Trum (19) des Ambosses (8) die Peripherie der Sonotrode (7) über einen Winkel (α) von 20° bis 40° umschlingt.
10. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der Sonotrode (7) und dem Amboss (8) einstellbar ist.
11. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) und der Amboss (8) gemeinsam um eine vertikale Achse (A) schwenkbar gelagert sind.
12. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) eine feststehende Sonotrode ist.
13. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) eine runde oder rollenförmige Sonotrode ist.
14. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) eine scheibenförmige Sonotrode ist.
15. Ultraschall-Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (8) aus einem weichen elastischen Material besteht.
EP06707092A 2005-02-18 2006-02-20 Ultraschall-schweissvorrichtung zur bildung von schweissnähten an textilien Withdrawn EP1851037A1 (de)

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EP1851037A1 true EP1851037A1 (de) 2007-11-07

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