ITBO20130393A1 - Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni - Google Patents

Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni

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ITBO20130393A1
ITBO20130393A1 IT000393A ITBO20130393A ITBO20130393A1 IT BO20130393 A1 ITBO20130393 A1 IT BO20130393A1 IT 000393 A IT000393 A IT 000393A IT BO20130393 A ITBO20130393 A IT BO20130393A IT BO20130393 A1 ITBO20130393 A1 IT BO20130393A1
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IT
Italy
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groove
protruding element
peripheral surface
ultrasonic welding
welding device
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IT000393A
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Cristian Betti
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Ima Ind Srl
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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
DISPOSITIVO DI SALDATURA AD ULTRASUONI.
La presente invenzione riguarda un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, in particolare per saldare materiale in foglio o striscia.
Nel campo tecnico dei dispositivi di saldatura à ̈ noto l'ampio utilizzo dei saldatori ad ultrasuoni, in quanto questo tipo di tecnologia permette una lavorazione precisa e “a freddo†dei materiali, come ad esempio, la sigillatura di bordi su film termoplastici.
Un saldatore ad ultrasuoni comprende:
- un generatore di segnali elettrici di potenza a frequenze generalmente comprese tra 20 e 50 kHz;
- un convertitore che converte i segnali elettrici di potenza in vibrazioni meccaniche di pari frequenza ed ampiezza definita;
- un amplificatore (opzionale), o booster, che aumenta l’ampiezza delle vibrazioni meccaniche,
- un sonotrodo che trasmette le vibrazioni meccaniche al materiale da saldare; e
- un incudine che opera da elemento di contrasto per il materiale da saldare e il sonotrodo. In pratica, il sonotrodo calore trasmette energia per contatto al materiale da saldare, che fondendo, si salda.
Sono noti due tipi di dispositivi saldatori ad ultrasuoni: i cosiddetti dispositivi saldatori “a tuffo†, nei quali il sonotrodo à ̈ mobile in maniera alternata lungo una sola direzione in avvicinamento al, e allontanamento dal, materiale da saldare, e l’incudine à ̈ stazionaria, oppure rotante; e i dispositivi saldatori rotanti, nei quali sia il sonotrodo che l’incudine sono mobili in rotazione, generalmente continua, attorno ad assi di rotazione mutuamente paralleli.
Un esempio di dispositivi saldatori del tipo a tuffo à ̈ mostrato in WO 2004/091894.
Un esempio di dispositivi saldatori del tipo rotante à ̈ mostrato in US 2012/0012258.
Nei dispositivi saldatori a tuffo, il materiale da saldare à ̈ generalmente movimentato ad intermittenza, cioà ̈ à ̈ posizionato stazionario tra incudine e sonotrodo durante la saldatura, ed allontanato da incudine e sonotrodo una volta che la saldatura à ̈ stata realizzata. La produttività di tali dispositivi saldatori à ̈ generalmente limitata.
Alternativamente, il materiale da saldare può essere anche movimentato in maniera continua, aumentando così la produttività, ma l’elevato attrito tra il materiale ed il sonotrodo e l’incudine influenza negativamente la qualità della saldatura creando pieghe sul materiale e dissipa molta energia.
I dispositivi saldatori rotanti superano i problemi di attrito dei dispositivi saldatori a tuffo, ma presentano ulteriori svantaggi di tipo energetico, perché solo una minima parte dell’energia fornita al sonotrodo à ̈ effettivamente utilizzata per saldare.
Infatti, nei dispositivi saldatori rotanti, il sonotrodo vibra assialmente lungo il rispettivo asse di rotazione e radialmente lungo direzioni radiali perpendicolari all’asse di rotazione. Solo le vibrazioni radiali, che corrispondono a circa un quarto dell’energia complessiva fornita al sonotrodo, vengono utilizzate per saldare. Le vibrazioni assiali del sonotrodo non vengono utilizzate e, di conseguenza, l’energia corrispondente (pari a circa tre quarti dell’energia complessiva fornita al sonotrodo) à ̈ persa.
Scopo del presente trovato à ̈ rendere disponibile un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, in particolare per saldare materiale in striscia, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, à ̈ scopo del presente trovato mettere a disposizione un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni ad alta efficienza energetica, con ridotti costi di funzionamento ed in grado di realizzare saldature di elevata qualità, vantaggiosamente su materiali in foglio o striscia.
Detti scopi sono pienamente raggiunti dal dispositivo di saldatura ad ultrasuoni oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate.
In particolare, il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, per saldare vantaggiosamente materiale in striscia, comprende un generatore di segnali elettrici di potenza; un convertitore per convertire i segnali elettrici di potenza in vibrazioni meccaniche; un sonotrodo rotante attorno ad un primo asse e presentante una prima superficie periferica; ed un incudine rotante attorno ad un secondo asse parallelo al primo asse e presentante una seconda superficie periferica.
Secondo l'invenzione una tra la prima superficie periferica e la seconda superficie periferica presenta una gola. Vantaggiosamente, tale gola à ̈ circolare. Più vantaggiosamente, tale gola à ̈ continua. Alternativamente, tale gola à ̈ discontinua.
Sempre secondo l'invenzione, l’altra tra la prima superficie periferica e la seconda superficie periferica presenta un elemento sporgente.
Vantaggiosamente, tale elemento sporgente à ̈ continuo; alternativamente, tale elemento sporgente à ̈ discontinuo, o, in altre parole, à ̈ formato da almeno due componenti sporgenti arcuati consecutivi. Un elemento sporgente discontinuo à ̈ atto ad accoppiarsi sia con una gola continua, che con una gola discontinua presentante corrispondenti discontinuità.
Ancora secondo l'invenzione, l'elemento sporgente à ̈ configurato per cooperare con la gola almeno assialmente, cioà ̈ almeno lungo direzioni parallele al primo asse e al secondo asse, in modo da saldare il materiale in striscia, movimentato secondo una direzione trasversale al primo e secondo asse di rotazione, e passante tra sonotrodo ed incudine impegnando la gola e l'elemento sporgente.
Vantaggiosamente, l'elemento sporgente impegna la gola per una predeterminata profondità.
Questa architettura combinata di gola e sporgenza permette di sfruttare le vibrazioni generate dal sonotrodo lungo assi paralleli all’asse di rotazione del sonotrodo stesso per saldare il materiale: in particolare quindi vengono utilizzate, almeno in parte, le vibrazioni generate assialmente lungo il sonotrodo per ottenere la saldatura del materiale in avanzamento ed interposto tra sonotrodo ed incudine.
Questa caratteristica permette di utilizzare la parte preponderante di vibrazioni del sonotrodo, cioà ̈ le vibrazioni assiali, per attuare la saldatura.
Si osservi, comunque, che la struttura gola - sporgenza permette di utilizzare anche le vibrazioni radiali come secondario effetto di saldatura.
La presenza della sporgenza all'interno della gola permette di ottenere un posizionamento preciso e stabile del materiale in zona di saldatura combinato con una elevata capacità e velocità di saldatura del materiale nel punto o zona desiderata.
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, forniti a solo scopo esemplificativo e non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, in particolare su materiale in striscia, secondo una prima realizzazione preferita dell’invenzione, in una vista laterale schematica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;
- la figura 2 illustra il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni di cui alla figura 1 in una vista frontale;
- la figura 3 illustra un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, in particolare su materiale in striscia, secondo una seconda realizzazione preferita dell’invenzione, in una vista laterale schematica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;
- la figura 4 illustra il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni di cui alla figura 3 in una vista frontale;
- le figure da 5 a 10 illustrano un particolare B riferito alla figura 1 in cui sono visibili corrispondenti forme costruttive alternative di un sonotrodo e di un’incudine.
In figure 1 e 2 à ̈ illustrato un dispositivo di saldatura 100 ad ultrasuoni secondo una prima realizzazione preferita dell’invenzione, per saldare vantaggiosamente un materiale 1 in foglio o striscia, comprendente un generatore 9 di segnali elettrici di potenza, un convertitore 9a per convertire i segnali elettrici di potenza in vibrazioni meccaniche, un sonotrodo 2 ed un’incudine 4.
Opzionalmente, il dispositivo 100 può comprendere un amplificatore 9b per amplificare le vibrazioni meccaniche provenienti dal convertitore 9a.
Nel dettaglio, il generatore 9 di segnali elettrici di potenza à ̈ collegato al convertitore 9a, che a sua volta à ̈ connesso all’amplificatore 9b se presente (come nella realizzazione illustrata in figura 1), quest’ultimo essendo connesso al sonotrodo 2. Se l’amplificatore 9b non fosse presente, il convertitore 9a sarebbe direttamente connesso al sonotrodo 2.
Il sonotrodo 2 Ã ̈ rotante attorno ad un primo asse X2 e presenta una prima superficie periferica 3 esterna (emittente).
Il sonotrodo 2 riceve dall’amplificatore 9b primariamente vibrazioni assiali FA, cioà ̈ vibrazioni con direzione di vibrazione parallela al primo asse X2, e secondariamente vibrazioni radiali FR, cioà ̈ vibrazioni con direzione di vibrazione trasversale al primo asse X2. In sostanza, quindi, il sonotrodo 2 vibra assialmente lungo il primo asse X2 con vibrazioni assiali FA e radialmente perpendicolarmente al primo asse X2 con vibrazioni radiali FR.
Il sonotrodo 2 comprende un primo albero 10 che definisce la prima superficie periferica 3. In particolare, la prima superficie periferica 3 Ã ̈ identificata da almeno una porzione di mantello laterale cilindrico esterno sviluppantesi attorno al primo asse X2.
Vantaggiosamente, il primo albero 10 presenta sezioni su piani trasversali al primo asse X2 di forma circolare, che possono avere raggio variabile lungo il primo asse X2.
L’incudine 4 à ̈ rotante attorno ad un secondo asse X4, parallelo al primo asse X2, e presenta una seconda superficie periferica 5 esterna.
L'incudine 4 comprende un secondo albero 11 che definisce la seconda superficie periferica 5. In particolare, la seconda superficie periferica 5 Ã ̈ identificata da almeno una porzione di mantello laterale cilindrico esterno sviluppantesi attorno al secondo asse X4. Vantaggiosamente, il secondo albero 11 presenta sezioni su piani trasversali al secondo asse X4 di forma circolare, che possono avere raggio variabile lungo il secondo asse X4. Il sonotrodo 2 Ã ̈ collegato ad una motorizzazione, che ruota il sonotrodo 2 attorno al primo asse X2.
L'incudine 4 à ̈ collegata ad una ulteriore motorizzazione, che ruota l’incudine 4 attorno al secondo asse X4.
Preferibilmente, il sonotrodo 2 e l'incudine 4 (cioà ̈ il primo albero 10 ed il secondo albero 11) sono collegati ad una unica motorizzazione 8 (come nelle realizzazioni illustrate nelle figure 1 e 3) per essere ruotati mutuamente in fase. Si osservi che il sonotrodo 2 e l'incudine 4 hanno sensi di rotazione V2 e V4 tra loro opposti.
Si osservi ancora che la prima superficie periferica esterna 3 e la seconda superficie periferica esterna 5 presentano una zona di massimo avvicinamento tangenziale reciproco che definisce una zona operativa di saldatura.
Con riferimento alla prima realizzazione preferita illustrata in figure 1 e 2, il sonotrodo 2 comprende una gola 6 circolare ricavata sulla prima superficie periferica 3, mentre l’incudine 4 presenta un elemento sporgente 7 associato alla seconda superficie periferica 5. L’elemento sporgente 7 ha vantaggiosamente forma anulare.
Secondo l'invenzione, l'elemento sporgente 7 à ̈ configurato per cooperare con la gola 6 almeno assialmente, cioà ̈ lungo direzioni parallele al primo asse X2 e al secondo asse X4 in modo da saldare il materiale 1 in striscia movimentato secondo una direzione A trasversale al primo e secondo asse di rotazione X2 e X4 e passante tra sonotrodo 2 ed incudine 4 impegnando la gola 6 e l'elemento sporgente 7.
Si osservi che la gola 6 e la sporgenza 7 sono configurate e dimensionate per una mutua compenetrazione relativa nella zona di massimo avvicinamento tangenziale reciproco della prima superficie periferica esterna 3 e della seconda superficie periferica esterna 5, creando un ammorsamento dinamico sul materiale 1 in striscia.
Quindi, grazie a tale compenetrazione dell'elemento sporgente 7 nella gola 6 durante la rotazione di incudine 4 e sonotrodo 2, il materiale 1 in striscia viene saldato utilizzando le vibrazioni assiali FA che si propagano lungo il primo asse X2 (vedi anche figure da 5 a 10).
Come si vedrà nel seguito, se la gola 6 e la sporgenza 7 presentano particolari configurazioni geometriche e/o dimensionali (per esempio, pareti inclinate e/o fondo opportunamente ampio della gola 6), anche le vibrazioni radiali FR possono contribuire a saldare il materiale, cooperando con le vibrazioni assiali FA.
Il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni 100 consente di saldare il materiale 1 in striscia in maniera precisa e sicura grazie all'effetto continuo di ammorsamento dinamico sul materiale 1 che permette la formazione di un avvallamento sullo stesso materiale 1 in striscia passante nella zona operativa di saldatura: ciò consente un preciso controllo della saldatura nei punti e nelle zone volute.
Preferibilmente, la gola 6 ha uno sviluppo continuo lungo la prima superficie periferica 3.
Alternativamente, la gola 6 può avere uno sviluppo discontinuo lungo la prima superficie periferica 3.
In questa luce, la gola 6 forma un incavo anulare attorno alla prima superficie periferica 3. La gola 6 si sviluppa perpendicolarmente al primo asse X2.
Preferibilmente, l'elemento sporgente 7 ha uno sviluppo anulare continuo attorno alla seconda superficie periferica 5.
In alternativa, per realizzare saldature discontinue sul materiale 1 in striscia, l'elemento sporgente 7 può avere uno sviluppo anulare discontinuo attorno alla seconda superficie periferica 5. Per esempio, lo sviluppo anulare discontinuo dell'elemento sporgente 7 può essere ottenuta con tratti arcuati di pari lunghezza o di lunghezza differente, tra loro angolarmente distanziati di distanze angolari uguali o differenti.
L’elemento sporgente 7 si sviluppa perpendicolarmente al secondo asse X4.
Preferibilmente, l'elemento sporgente 7 à ̈ riportato sulla seconda superficie periferica esterna 5. In questa luce, l'elemento sporgente 7 può essere facilmente e rapidamente sostituito per usura o cambio formato.
In alternativa, l'elemento sporgente 7 può essere ricavato di pezzo, cioà ̈ essere solidale alla seconda superficie periferica esterna 5.
Uno sviluppo anulare discontinuo dell’elemento sporgente 7 può essere associato ad una gola 6 con corrispondente sviluppo discontinuo, oppure ad una gola 6 con sviluppo continuo.
Si osservi che, l'elemento sporgente 7 impegna parzialmente la gola 6 per una predeterminata profondità P in modo da configurare la zona operativa di saldatura del materiale 1 in striscia.
L’elemento sporgente 7 e la gola 6 presentano una configurazione geometrica e dimensionale relativa che consente al sonotrodo 2 di vibrare assialmente e radialmente, cioà ̈ secondo direzioni parallele e perpendicolari al primo asse X2, rispettivamente.
Nelle figure 3 e 4 à ̈ illustrata una seconda realizzazione preferita dell’invenzione, che differisce dalla prima realizzazione preferita illustrata in figure 1 e 2, per il fatto che la gola 6 circolare à ̈ ricavata sulla seconda superficie periferica 5 (cioà ̈ sull'incudine 4), mentre l’elemento sporgente 7 à ̈ associato alla prima superficie periferica 3 (cioà ̈ al sonotrodo 2). Nelle figure da 5 a 10 sono illustrate ulteriori realizzazioni preferite dell’invenzione, che differiscono l’una dall’altra per la forma della gola 6 e dell’elemento sporgente 7. Seppure riferite alla prima realizzazione preferita di figure 1 e 2, cioà ̈ alla realizzazione in cui la gola 6 à ̈ associata al sonotrodo 2 e l’elemento sporgente 7 à ̈ associato all’incudine 4, le realizzazioni di figure 5-10 possono vantaggiosamente trovare applicazione anche nella seconda realizzazione preferita dell’invenzione di figure 3 e 4, nella quale la gola 6 à ̈ associata all’incudine 4 e l’elemento sporgente 7 à ̈ associato al sonotrodo 2.
In questa luce, la gola 6 comprende un fondo 6a, una prima parete laterale 6b ed una seconda parete laterale 6c. La gola ha apertura di ampiezza L.
Sempre in questa luce, l’elemento sporgente 7 comprende una testa d'estremità 13, un primo fianco 130a ed un secondo fianco 130b. La testa d’estremità 13 ha larghezza S, minore dell’ampiezza L dell’apertura della gola 6, per permettere all’elemento sporgente 7 di impegnare parzialmente la gola 6 per la profondità P.
In questa luce, l’elemento sporgente 7 coopera con uno o più tra, o tutti e tre, il fondo 6a, la prima parete laterale 6b e la seconda parete laterale 6c della gola 6 (vedi figure da 5 a 10) per definire una o più zone operative di saldatura del materiale in striscia 1.
Come visibile nelle figure 5-10, in funzione della configurazione geometrica e/o dimensionale relativa dell’elemento sporgente 7 e/o della gola 6, la zona operativa di saldatura può avere ampiezza differente, tale da soddisfare esigenze operative differenti. Nella descrizione che segue, elementi uguali o sostanzialmente simili verranno indicati con gli stessi numeri di riferimento.
Nella realizzazione illustrata in figura 5, la gola 6 ha sezione trasversale, o profilo, a forma di "V" (definita dalla pareti laterali 6b e 6c che si dipartono dal fondo 6a che definisce il vertice della "V") e l'elemento sporgente 7 ha sezione trasversale presentante uno smusso laterale 12 sostanzialmente parallelo alla seconda parete laterale 6c ed uno spigolo 12a, opportunamente arrotondato. Lo smusso laterale 12 raccorda la testa di estremità 13 al secondo fianco 130b. Lo spigolo 12a raccorda la testa di estremità 13 al primo fianco 130a. Lo spigolo 12a realizza una zona operativa di saldatura di ampiezza relativamente ridotta. Alternativamente, posizionando lo smusso laterale 12 a ridosso della seconda parete laterale 6c, ovvero dimensionando opportunamente l’elemento sporgente 7 in maniera tale che lo smusso 12 sia posizionato a ridosso della seconda parete laterale 6c, à ̈ possibile realizzare una zona operativa di saldatura di ampiezza relativamente elevata. In altre parole, lo smusso laterale 12 può sostituire, oppure aggiungersi a, lo spigolo 12a per saldare il materiale 1 in striscia.
E’ chiaro quindi che, in funzione della configurazione geometrica e/o dimensionale relativa dell’elemento sporgente 7 e della gola 6, solo lo spigolo 12a realizza una zona operativa di saldatura di ampiezza relativamente ridotta, oppure solo lo smusso laterale 12 realizza una zona operativa di saldatura di ampiezza relativamente estesa, oppure sia lo spigolo 12a che lo smusso laterale 12 realizzano rispettive zone operative di saldatura di rispettiva ampiezza.
Nella realizzazione di figura 5, principalmente le vibrazioni assiali FA e secondariamente le vibrazioni radiali FR del sonotrodo 2 agiscono per saldare il materiale 1 in striscia.
Nella realizzazione illustrata in figura 6, la gola 6 ha sezione trasversale o profilo a "V" come nella realizzazione di figura 5 e l'elemento sporgente 7 ha sezione trasversale presentante uno spigolo 12a ed un ulteriore spigolo 12b, opportunamente arrotondati, che realizzano, in cooperazione rispettivamente con la prima parete laterale 6b e la seconda parete laterale 6c della gola 6, due distinte zone operative di saldatura di ampiezza relativamente ridotta.
L’ulteriore spigolo 12b raccorda la testa di estremità 13 al secondo fianco 130b. In sostanza, rispetto alla realizzazione di figura 5, l’ulteriore spigolo 12b sostituisce lo smusso 12.
Nella realizzazione illustrata in figura 7, la gola 6 ha sezione trasversale o profilo a "V" come nelle realizzazioni di figure 5 e 6 e l'elemento sporgente 7 presenta sezione trasversale arrotondata in corrispondenza della testa operativa 13.
La testa operativa 13, in cooperazione con la prima parete laterale 6b e la seconda parete laterale 6c della gola 6, realizza due distinte zone operative di saldatura di ampiezza maggiore rispetto all’ampiezza delle zone operative di saldatura ottenute nella realizzazione di figura 6. La realizzazione di figura 7 può essere vantaggiosamente utilizzata per saldare materiali 1 in striscia di spessore ridotto o comunque poco resistenti e soggetti a rotture.
Nella realizzazione illustrata in figura 8, la gola 6 ha una sezione trasversale o profilo irregolare e comprende, oltre ad un fondo 6a, ad una prima parete laterale 6b e ad una seconda parete laterale 6c, un’ulteriore parete 6d che raccorda la seconda parete laterale 6c al fondo 6a della gola 6. Vantaggiosamente, nella realizzazione illustrata in figura 8, l’ulteriore parete 6d à ̈ sostanzialmente perpendicolare al primo asse di rotazione X2. Resta inteso che, in realizzazioni alternative non illustrate, l’ulteriore parete 6d può avere orientazioni differenti, o, in altre parole, l’ulteriore parete 6d può formare angoli diversi con la seconda parete laterale 6c.
In questa luce, l'elemento sporgente 7 ha una sezione trasversale sostanzialmente come nella realizzazione di figura 5, con uno spigolo 12a e uno smusso laterale 12. Lo spigolo 12a realizza, in cooperazione con la prima parete laterale 6b, una prima zona operativa di saldatura di ampiezza relativamente ridotta. Lo smusso laterale 12 à ̈ sostanzialmente parallelo alla seconda parete laterale 6c, con la quale realizza una seconda zona di saldatura relativamente ampia. In pratica, la seconda parete laterale 6c determina l’ampiezza della seconda zona operativa di saldatura.
Nella realizzazione illustrata in figura 9, la gola 6 ha una sezione trasversale o profilo ad "U", con un fondo 6a piatto e una prima parete laterale 6b sostanzialmente parallela ad una seconda parete laterale 6c.
In questa luce, l'elemento sporgente 7 presenta sezione trasversale arrotondata in corrispondenza della testa operativa 13, sostanzialmente come nella realizzazione di figura 7. La testa operativa 13, in cooperazione con la prima parete laterale 6b e la seconda parete laterale 6c della gola 6, realizza due distinte zone operative di saldatura. La realizzazione di figura 9 può essere vantaggiosamente utilizzata per saldare materiali 1 in striscia di spessore ridotto o comunque poco resistenti e soggetti a rotture.
Sempre con riferimento alla realizzazione di figura 9, accoppiando l’elemento sporgente 7 opportunamente vicino al fondo 6a, à ̈ inoltre possibile ottenere una terza zona operativa di saldatura in corrispondenza del fondo 6a della gola 6 che sfrutta le vibrazioni radiali FR del sonotrodo 2.
Nella realizzazione illustrata in figura 10, la gola 6 ha sezione trasversale o profilo a "V" come nelle realizzazioni di figure 5-7 e l'elemento sporgente 7 presenta uno spigolo 12a ed un ulteriore spigolo 12b, opportunamente arrotondati, che realizzano, in cooperazione rispettivamente con la prima parete laterale 6b e la seconda parete laterale 6c della gola 6, due distinte zone operative di saldatura di ampiezza relativamente ridotta. L’elemento sporgente 7 presenta, inoltre, in corrispondenza della testa operativa 13, una gola centrale 13a, che realizza con la gola 6 un ampio spazio operativo per il materiale 1 in striscia.
Come detto, le realizzazioni illustrate nelle figure 5-10 possono vantaggiosamente essere applicate sia alla prima realizzazione preferita di figure 1 e 2, sia alla seconda realizzazione preferita di figure 3 e 4.
Inoltre, in realizzazioni alternative dell’invenzione, sono possibili combinazioni non illustrate di gola 6 ed elemento sporgente 7 secondo quanto illustrato nelle realizzazioni delle figure 5-10. A solo titolo di esempio, à ̈ possibile combinare l’elemento sporgente 7 di figura 6 (con due spigoli opportunamente arrotondati) con la gola a “U†di figura 9. In tale realizzazione, à ̈ possibile utilizzare esclusivamente le vibrazioni assiali FA del sonotrodo 2 se l’elemento sporgente 7 à ̈ sufficientemente lontano dal fondo 6a della gola 6; al contrario, posizionando l’elemento sporgente 7 opportunamente vicino al fondo 6a della gola 6 à ̈ possibile sfruttare anche le vibrazioni radiali FR.
Secondo ulteriori realizzazioni alternative dell’invenzione non illustrate, à ̈ possibile modificare i profili di gola ed elemento sporgente rispetto a quelli illustrati nelle figure 5-10. Ad esempio, à ̈ possibile sagomare l’elemento sporgente 7 con un primo smusso laterale ed un secondo smusso laterale, atti a cooperare ciascuno con una rispettiva parete laterale della gola. In un’ulteriore realizzazione alternativa dell’invenzione non illustrata, lo smusso laterale 12 può essere realizzato su un elemento sporgente 7 di sezione trasversale arrotondata in corrispondenza della testa operativa 13 (del tipo illustrato in figura 7 e 9). Inoltre, la gola 6 può presentare una sezione trasversale, o profilo, arcuato o sostanzialmente semicircolare e può vantaggiosamente accoppiarsi ad uno qualunque degli elementi sporgenti sopra descritti. In questa luce, una gola di sezione trasversale, o profilo, semicircolare può essere vantaggiosamente accoppiata ad un elemento sporgente con corrispondente sezione trasversale arrotondata o semicircolare, del tipo illustrato in figure 7 e 9, così utilizzando completamente le vibrazioni assiali FA e le vibrazioni radiali FR e ottenendo uno sfruttamento massimo dell’energia fornita al sonotrodo.
L’invenzione consente di ottenere svariati vantaggi rispetto ai dispositivi noti:
- maggiore sfruttamento dell'energia fornita al sonotrodo, cioà ̈ sfruttamento delle vibrazioni assiali, nonché delle vibrazioni radiali;
- preciso controllo e risparmio dell'energia necessaria per il funzionamento del dispositivo; - migliore qualità della saldatura potendo sfruttare un posizionamento preciso e stabile del materiale nella zona di saldatura combinato con una elevata capacità e velocità di saldatura del materiale nel punto o zona desiderata;
- eliminazione dell’attrito tra saldatore e materiale da saldare e, quindi, superamento dei problemi di avanzamento del materiale e prevenzione della formazione di pieghe sul materiale stesso .

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni, comprendente: - un generatore (9) di segnali elettrici; - un convertitore (9a) per convertire i segnali elettrici in vibrazioni meccaniche; - un sonotrodo (2) rotante attorno ad un primo asse (X2) e presentante una prima superficie periferica (3); ed - un incudine (4) rotante attorno ad un secondo asse (X4) parallelo al primo asse (X2) e presentante una seconda superficie periferica (5); caratterizzato dal fatto che: - una tra la prima superficie periferica (3) e la seconda superficie periferica (5) presenta una gola (6) circolare; e - una tra la seconda superficie periferica (5) e la prima superficie periferica (3), rispettivamente, presenta un elemento sporgente (7) di forma anulare; detto elemento sporgente (7) essendo configurato per cooperare almeno assialmente lungo direzioni parallele al primo asse (X2) e al secondo asse (X4), con detta gola (6) in modo da saldare un materiale (1) da saldare movimentato secondo una direzione (A) trasversale rispetto al primo (X2) e secondo (X4) asse e passante tra detto sonotrodo (2) e detta incudine (4) impegnando detta gola (6) e detto elemento sporgente (7).
  2. 2. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1, in cui la gola (6) Ã ̈ continua.
  3. 3. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'elemento sporgente (7) Ã ̈ continuo.
  4. 4. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 e 2, in cui l'elemento sporgente (7) Ã ̈ discontinuo.
  5. 5. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 4, in cui la gola (6) Ã ̈ discontinua.
  6. 6. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'elemento sporgente (7) impegna la gola (6) per una predeterminata profondità (P).
  7. 7. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la gola (6) presenta un’apertura di ampiezza L e l’elemento sporgente (7) presenta una testa operativa (13) di larghezza S minore dell’ampiezza L dell’apertura della gola (6).
  8. 8. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'elemento sporgente (7) Ã ̈ riportato sulla prima (3) o sulla seconda superficie periferica (5).
  9. 9. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui l'elemento sporgente (7) Ã ̈ solidale alla prima (3) o alla seconda superficie periferica (5).
  10. 10. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la gola (6) presenta una sezione trasversale, o profilo, a forma di “V†, oppure a forma di “U†, oppure a forma arcuata.
  11. 11. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima superficie periferica (3) del sonotrodo (2) presenta l'elemento sporgente (7) e la seconda superficie periferica (5) dell'incudine (4) presenta la gola (6).
  12. 12. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui la prima superficie periferica (3) del sonotrodo (2) presenta la gola (6) e la seconda superficie periferica (5) dell'incudine (4) presenta l'elemento sporgente (7).
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