ES2348774T3 - Dispositivo de soldadura por ultrasonidos. - Google Patents

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ES2348774T3 ES04101992T ES04101992T ES2348774T3 ES 2348774 T3 ES2348774 T3 ES 2348774T3 ES 04101992 T ES04101992 T ES 04101992T ES 04101992 T ES04101992 T ES 04101992T ES 2348774 T3 ES2348774 T3 ES 2348774T3
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Timo Mosca
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Abstract

Dispositivo de soldadura por ultrasonidos con un sonotrodo de ultrasonidos (11), una contraplaca (12) opuesta al sonotrodo de ultrasonidos (11) y unos medios de accionamiento (25) para el movimiento del sonotrodo de ultrasonidos (11) y de la contraplaca (12) uno con respecto al otro, para comprimir unas secciones de pieza planas entre unas superficies opuestas del sonotrodo de ultrasonidos (11) y la contraplaca (12), presentando cada una de las superficies mencionadas por lo menos una sección parcial (15, 17) provista de unos resaltes (16) y una sección parcial (19, 20) lisa, caracterizado porque la sección parcial (15) provista de unos resaltes (16) de la superficie de sonotrodo de ultrasonidos (11) se opone a una sección parcial (20) lisa de la superficie de la contraplaca (12) y porque la sección parcial (17) provista de unos resaltes (18) de la superficie de la contraplaca (12) se opone a una sección parcial (19) lisa de la superficie del sonotrodo de ultrasonidos (11).

Description

CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un dispositivo de soldadura por ultrasonidos según el preámbulo de la reivindicación 1.
Los dispositivos de este tipo para la soldadura mediante ultrasonidos presentan un sonotrodo de ultrasonidos, el cual presiona las superficies de las piezas que hay que soldar contra una contraplaca. Este dispositivo forma preferentemente parte integrante de un equipo de cierre para una máquina zunchadora, que suelda un lazo de una cinta de zunchado.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Los dispositivos de soldadura por ultrasonidos de este tipo para máquinas zunchadoras se conocen, por ejemplo, por los documentos DE 39 11 634 A1 y DE 39 34 560 A1, DE 196 14 634 y EP 0 551 244 A1.
En los dispositivos de soldadura por ultrasonidos utilizados hasta ahora la superficie del sonotrodo de ultrasonidos presenta unos resaltes. En el documento EP 0 551 244 A1, la superficie de la contraplaca está también provista de resaltes. Los resaltes están formados, por ejemplo, como unos nervios de sección transversal triangular. Cada nervio genera, al principio de cada soldadura por ultrasonidos, una fuerte presión de apriete local. De este modo, se garantiza que en la zona del resalte del sonotrodo una gran parte de la energía de ultrasonidos sea introducida en las piezas que hay que soldar y el material de la pieza que hay que soldar, usualmente una cinta de un plástico termoplástico, se empiece a fundir en esta zona. Partiendo de la zona de fusión al principio del proceso de soldadura cerca de los nervios, se extiende mediante la acción del ultrasonido, con el aumento de la entrada de energía en el punto de soldadura, el tamaño de la zona fundida hasta que se alcanza la deseada penetración de la soldadura de la totalidad de la zona de soldadura. Tras la realización de la soldadura se aleja el sonotrodo de la contraplaca y el lazo de cinta se suelta, de manera adecuada, de la contraplaca, de manera que el dispositivo de soldadura está disponible para la soldadura de dos nuevas piezas.
El documento EP-A 1 253 557 muestra un dispositivo de soldadura según el preámbulo de la reivindicación 1. En este caso, se sujeta, en una primera forma de realización según la Figura 1, únicamente una de las secciones de cinta que hay que soldar mediante un perfil acanalado de la contraplaca (denominada en la presente memoria yunque) y la otra sección de cinta está en contacto contra una sección de superficie lisa. En una segunda forma de realización las secciones de cinta que hay que soldar son sujetadas entre dos secciones de superficie acanaladas, opuestas entre sí, del sonotrodo y de la contraplaca (yunque).
Los dispositivos de soldadura de este tipo se utilizan en la actualidad, con gran éxito, como equipos de cierre para máquinas zunchadoras. Sin embargo, son adecuados también para otros casos de aplicación, en los cuales hay que conectar entre sí secciones de plástico planas.
Durante la soldadura de cintas de zunchado hay que poner cuidado que la resistencia a la tracción del punto de soldadura esté, por principio, por debajo de la resistencia a la tracción de la propia cinta de plástico. Además, se observa una gran dispersión de la resistencia a la tracción de los puntos de soldadura.
Un problema que se plantea la presente invención es crear un dispositivo de soldadura por ultrasonidos el cual garantice una soldadura más fiable.
Otro problema que se plantea la presente invención es crear un dispositivo de soldadura por ultrasonidos, el cual sea eficaz para crear la formación que avanza de la conexión soldada entre dos secciones de pieza.
Otro problema más que se plantea la invención es crear un dispositivo de soldadura por ultrasonidos que sea adecuado para la creación de conexiones soldadas con una mayor homogeneidad.
Otro problema que se plantea la invención es, finalmente, crear un dispositivo de cierre para una máquina zunchadora para la soldadura de un lazo de una cinta de zunchado, que presente un dispositivo de soldadura por ultrasonidos según la invención.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
Según los principios de la presente invención, los problemas mencionados y otros se resuelven mediante un dispositivo de soldadura con las características de la reivindicación 1.
Este dispositivo de soldadura para soldar mediante ultrasonido comprende un sonotrodo de ultrasonidos, el cual es adecuado para presionar secciones de piezas planas, que hay que soldar, contra una contraplaca. El sonotrodo de ultrasonidos, así como la contraplaca tienen superficies opuestas entre sí, las cuales están en contacto con la superficie de la pieza al apretar juntas las piezas. Cada una de estas superficies tiene por lo menos una sección parcial dotada con resaltes y una sección parcial lisa.
Cabe destacar que cada una de las superficies opuestas del sonotrodo de ultrasonidos, por un lado, y la contraplaca, por el otro, puede presentar un gran número de secciones parciales perfiladas, es decir dotadas con resaltes, y/o un gran número de lisas.
Gracias a que los resaltes, los cuales garantizan la formación fiable de la zona fundida entre las piezas que hay que conectar, están dispuestos en parte sobre una parte de la superficie del sonotrodo y por otra parte sobre una parte de la superficie de la contraplaca, se pueden situar de tal manera los resaltes, los cuales durante la soldadura varían la estructura y el contorno de la pieza, que se forma un menoscabo lo menor posible de la resistencia de la soldadura. En particular, los resaltes pueden estar dispuestos esencialmente de tal manera que se hundan en el punto de la soldadura en el extremo de cinta que esté sometido únicamente a solicitaciones mecánicas pequeñas. Gracias a ello está asegurado, durante la soldadura de un lazo de cinta, que la fuerza de tracción del lazo no es introducida en la sección de cinta deformada por los resaltes y variada estructuralmente. Esto contribuye notablemente al aumento de la resistencia de la soldadura.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo de soldadura según la invención puede formar, en una forma de realización práctica, la parte integrante de un equipo de cierre para una máquina zunchadora, que suelda un lazo de una cinta de zunchado, por ejemplo alrededor de uno o varios objetos que hay que zunchar.
Según la invención en la práctica la sección parcial provista de unos resaltes de la superficie del sonotrodo de ultrasonidos se opone a una parte lisa de la superficie de la contraplaca y viceversa. De este modo, a ello se puede garantizar que en las zonas en las cuales una superficie del punto soldadura es deformada por los resaltes, la otra superficie queda sin deformar. Por consiguiente es deformada únicamente una de las dos secciones de pieza que están en contacto una contra otra en el punto de soldadura, mientras que la superficie de la otra sección de pieza no se ve influida.
La sección parcial lisa de una superficie, en la práctica, puede presionar, durante la
realización de la soldadura, contra aquella sección de la pieza a través de la cual se
introducen fuerzas en la soldadura. De este modo, se limita la deformación del material de pieza debido a los resaltes de la superficie del dispositivo de soldadura a las zonas que absorben una parte pequeña de la carga que actúa sobre la conexión soldada. La partes todavía cargadas de las secciones de pieza, a través de las cuales son introducidas fuerzas en la soldadura, están esencialmente libres de deformaciones.
En cintas de zunchado, los extremos de las cintas son cortados en las proximidades del punto de soldadura. Se forma a ambos lados del punto de soldadura un borde de corte en cada caso uno de los dos extremos de cinta. La sección parcial de la superficie del sonotrodo dotada con resaltes está situada cerca del borde de corte del extremo de la cinta que presiona contra el sonotrodo. Asimismo, la sección parcial de la superficie de la contraplaca, dotada con resaltes, está situada cerca del borde de corte del extremo de la cinta, el cual está en contacto contra la contraplaca. En cada caso cerca de su borde se corte no actúan fuerzas de tracción sobre las cintas de zunchado. Las fuerzas de tracción se forman en los propios lazos y son introducidas, a través de los lazos, en los bordes de corte de lados opuestos de la soldadura. En esta zona, los extremos de cinta correspondientes están libres de deformación, dado que aquí no se presionan resaltes contra el material de los extremos de cinta. A ambos lados de la soldadura se introduce, por consiguiente, la fuerza de tracción de lazo en una sección de cinta ampliamente no deformada del punto de soldadura. La sección de soldadura deformada por los resaltes forma únicamente la contrapieza para la generación de una unión por material y absorbe ella misma ninguna o pocas fuerzas de tracción.
La altura de los resaltes no hay que elegirla en la práctica mayor que el grosor de una de las dos piezas planas que hay que soldar. En la forma de realización, en la cual los resaltes se hunden en cada caso cerca del borde de corte en el material de pieza, está garantizado, de este modo, que, de hecho únicamente la capa de cinta no cargada sea deformada por resaltes y la capa de cinta cargada no sea vea esencialmente influida en cuanto a su forma.
En la práctica, se puede extender tanto sobre el sonotrodo como también sobre la contraplaca la sección parcial con resaltes esencialmente a lo largo de la mitad de la superficie total, quedando la otra mitad de la superficie libre de resaltes.
A continuación, se describe una forma de realización de la invención haciendo
referencia a los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1, muestra una vista frontal esquemática de una máquina zunchadora que presenta un dispositivo de soladura según la invención, y
la Fig. 2, muestra una representación a modo de diagrama del dispositivo de soldadura según la invención, que se utiliza en la máquina de la Fig. 1.
FORMA(S) DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
La máquina zunchadora 1 representada en la Fig. 1 sirve para zunchar unas cargas 7 con una cinta 2, la cual es extraída por un dispositivo de retirada 4 de un rodillo de alimentación 3 y es suministrada a un cargador de cinta 5. Desde allí la cinta es suministrada, mediante un dispositivo de transporte de cinta 6, a través de un dispositivo de tensado 8, a una guía de cinta en un marco de guía de cinta 9, de manera que la cinta está situada como alrededor de la carga 7. El extremo de la cinta es agarrado por un sujetador de cinta no representado y a continuación se invierte la marcha del accionamiento del dispositivo de guía de cinta 6. Por consiguiente el lazo de cinta es extraído del marco de guía de cinta 9 y está estrechamente en contacto con la carga 7. Ahora se activa el dispositivo de tensado 8, de manera que el lazo de cinta es tendido con una fuerza de tensión predeterminada alrededor de la carga 7. A continuación, se conecta el principio del lazo con el final del lazo mediante un equipo de cierre 10. El equipo de cierre 10 consta del dispositivo de soldadura por ultrasonidos según la invención, el cual suelda entre sí los dos extremos del lazo de cinta para embalajes formada.
Un motor 23 está dispuesto por debajo del equipo de cierre 10. El motor 23 impulsa un árbol 24. El árbol 24 está provisto de un gran número de salientes de los cuales uno 25 está dispuesto en la zona central del equipo de cierre 10. Este saliente 25 sirve como medio de accionamiento para el movimiento del sonotrodo de ultrasonidos del equipo de cierre 10, que se describe con mayor detalle haciendo referencia a la Fig. 2.
Se puede reconocer que el equipo de cierre 10 comprende un dispositivo de soldadura por ultrasonidos, a pesar de que su uso es también posible en otros casos de utilización en los cuales se sueldan entre sí materiales de plástico de tipo lámina. A continuación se describe, en relación con la representación de la Fig. 2, un dispositivo de soldadura por ultrasonidos según la invención, que se utiliza como equipo de cierre 10 de la máquina de zunchado 1 de la Fig. 1.
Haciendo referencia a la Figura 2, comprende el dispositivo de soldadura por ultrasonidos, utilizado en el equipo de cierre 10 de la máquina mostrada en la Fig. 1, un sonotrodo de ultrasonidos 11 y una contraplaca 12, contra la cual se puede presionar el sonotrodo de ultrasonidos 11, con interposición de secciones de pieza planas que hay que soldar. Se puede reconocer, en relación con el equipo de cierre 10 utilizado en la Fig. 1, que las secciones de pieza planas son, en cada caso, las secciones finales de la cinta de zunchado 2 colocada alrededor de la carga 7.
Los signos de referencia 13 y 14 de la Fig. 2 designan, por ello, extremos de la cinta de zunchado 2, que se encuentran, para ser soldados, entre el sonotrodo 11 y la contraplaca 12. Durante el proceso de soldadura el sonotrodo 11 es movido hacia arriba, desde la posición representada en la Fig. 12, hasta que los extremos 13, 14 de la cinta de zunchado 2 están aprisionados fijos entre las superficies opuestas entre sí del sonotrodo 11 y de la contraplaca 12.
Tanto el sonotrodo 11 como también la contraplaca 12 disponen de por lo menos una sección 15, 17 perfilada sobre la cual están dispuestos varios resaltes 16, 18. La sección 15, 17 perfilada de la superficie del sonotrodo 11 y de la contraplaca 12 se extiende esencialmente a lo largo de la mitad de la superficie de contacto con la cinta para soldadura 2. La segunda mitad de la superficie del sonotrodo 11 está formada por una sección 19 plana. La contraplaca 12 presenta asimismo, en la segunda mitad de la superficie de contacto con la cinta 2 que hay que soldar, una sección 20 plana. Esto significa, por lo tanto, que la sección 15 perfilada de la superficie del sonotrodo 11 está dispuesta frente a la sección 20 plana de la superficie de la contraplaca 12 y, de manera similar a la sección perfilada de la superficie de la contraplaca que presenta los resaltes, está dispuesta opuesta a la sección 20 plana de la superficie del sonotrodo 11.
En la Fig. 2, puede reconocerse que la estructuración perfilada del sonotrodo 11 y de la contraplaca 12, descrita anteriormente, asegura que mediante los resaltes 16, 18 de las secciones perfiladas 15, 17 de las superficies opuestas entre sí del sonotrodo 11 y de la contraplaca 12 los extremos de cinta 13, 14, correspondientes del lazo de la cinta de zunchado 2, son deformados únicamente en la zona próxima a sus bordes de corte 21, 22, a través de la cual no se introducen esencialmente fuerzas en la soldadura. Esto asegura por lo tanto que las impresiones generadas por los resaltes en la cinta de zunchado 2 no tienen una influencia esencial sobre la resistencia a la tracción de la conexión soldada generada mediante el dispositivo de soldadura.
Además, se puede reconocer en la Fig. 2 que los resaltes 16 y 18 presentan un altura la cual es menor que el grosor de la cinta de zunchado 2. Por este motivo los resaltes 16, 18 generan en cada caso deformaciones de los extremos de cinta 13, 14 únicamente en su zona contigua a su borde de corte 21, 22 correspondiente. La sección solicitada con la fuerza de tracción de la soldadura de cada extremo de cinta, que linda directamente con el lado de la cinta de zunchado 2, está libre por lo menos ampliamente de la deformación, dado que está en contacto contra una sección 19 ó 20 lisa del sonotrodo 11 o de la contraplaca 12.
Mediante la menor deformación de los extremos de cinta en la zona de la soldadura, en la cual se introduce la fuerza de tracción, la soldadura consigue globalmente una mayor resistencia. Además se determinó que los valores de resistencia entre una soldadura y otra se dispersan menos, de manera que con el dispositivo de soldadura según la invención se puede generar un gran número de soldaduras con una resistencia relativamente grande y uniforme. Con el fin de profundizar con algo más de detalle en los aspectos tratados con anterioridad, el hecho de que los resaltes, los cuales aseguran la formación fiable de la zona fundida entre las piezas de material de trabajo que hay que conectar, estén dispuestos, por una parte, sobre una parte de la superficie del sonotrodo y, por otra parte, sobre una parte de la superficie de la contraplaca, que los resaltes, los cuales durante la soldadura varían la estructura y el contorno de la pieza, se pueden colocar de tal manera que aparece un menoscabo lo menor posible de la resistencia de la soldadura. Los resaltes pueden estar dispuestos esencialmente de tal manera que se hundan en el punto de la soldadura en el extremo de cinta, que está sometido únicamente a solicitaciones mecánicas pequeñas. De este modo, está asegurado, durante la soldadura de un lazo de cinta de zunchado descrito en la presente memoria, que la gran fuerza de tracción del lazo no es introducida en la sección de cinta deformada por los resaltes y estructuralmente variable. Esto contribuye, de manera notable, al aumento de la resistencia de la soldadura.
Cabe indicar que las formas de realización descritas anteriormente del dispositivo de soldadura por ultrasonidos y del equipo de cierre de una máquina zunchadora se han explicado únicamente a título de ejemplo, así como los principios de la invención representados y que pueden tener lugar otras variaciones y modificaciones diferentes sin apartarse del espíritu y del alcance de la invención.
Lista de signos de referencia
1
máquina zunchadora
2
cinta
3
rodillo de alimentación
4
dispositivo de retirada
5
cargador de cinta
6
dispositivo de transporte de cinta
7
carga
8
dispositivo de tensado
9
marco de guía de cinta
10
equipo de cierre
11
sonotrodo de ultrasonidos
12
contraplaca
13
pieza, extremo de cinta
14
pieza, extremo de cinta
15
sección perfilada
16
resalte
17
sección perfilada
18
resalte
19
sección lisa
20
sección lisa
21
borde de corte
22
borde de corte
23
motor
24
árbol
25
saliente

Claims (5)

  1. Reivindicaciones
    1.
    Dispositivo de soldadura por ultrasonidos con un sonotrodo de ultrasonidos (11), una contraplaca (12) opuesta al sonotrodo de ultrasonidos (11) y unos medios de accionamiento (25) para el movimiento del sonotrodo de ultrasonidos (11) y de la contraplaca (12) uno con respecto al otro, para comprimir unas secciones de pieza planas entre unas superficies opuestas del sonotrodo de ultrasonidos (11) y la contraplaca (12), presentando cada una de las superficies mencionadas por lo menos una sección parcial (15, 17) provista de unos resaltes (16) y una sección parcial (19, 20) lisa, caracterizado porque la sección parcial (15) provista de unos resaltes (16) de la superficie de sonotrodo de ultrasonidos (11) se opone a una sección parcial (20) lisa de la superficie de la contraplaca (12) y porque la sección parcial (17) provista de unos resaltes (18) de la superficie de la contraplaca (12) se opone a una sección parcial (19) lisa de la superficie del sonotrodo de ultrasonidos (11).
  2. 2.
    Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección parcial (19, 20) lisa de una superficie presiona, durante la realización de la soldadura, contra la sección de la pieza (13, 14), a través de la cual se introducen fuerzas en la soldadura generada mediante el dispositivo.
  3. 3.
    Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección parcial (17; 15), provista de los resaltes (18; 16), de la superficie de la contraplaca
    (12) y/o del sonotrodo (11) se extiende en la dirección longitudinal de la pieza (2) que hay que soldar a lo largo de aproximadamente la mitad de la longitud total de la superficie de la contraplaca (12) y/o del sonotrodo (11).
  4. 4.
    Equipo de cierre (10) con un dispositivo de soldadura según una de las reivindicaciones anteriores.
  5. 5.
    Máquina zunchadora para el zunchado de unas cargas (7) con unos lazos de una cinta de zunchado (2), que presenta un equipo de cierre (10) según la reivindicación 4 para la soldadura de dichos lazos de cinta de zunchado.
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