SE522085C2 - Anordning för sammanfogning av materialskikt medelst ultraljudsvetsning - Google Patents

Description

nn-n oss nnu n n nn n» nn n n n nn nn n n nn n n na n nn n n nn nn n n vn n n n n n n n i v con uno n n n in n n n n n n n annu n n n n n n nn n n u w n n I a n n nn nu nn nnn nnn n 2 en andra ultraljudenhet varvid sonotroderna i de mittemot varan- dra liggande ultraljudenheterna så samverkar för genomförande av svetsförloppet att de inleder sin ultraljudenergi samtidigt från motliggande sidor i fogområdet för de materialskikt som skall sammanfogas.

Då sålunda mer ultraljudenergi per tidsenhet inledes i fogområdet minskar svetstiden avsevärt. Såsom försök har visat kan genom uppfinningen svetstiden relativt en vanlig svetsanord- ning med ett “passivt” städ halveras. En ytterligare fördel med uppfinningen består däri att de materialskikt som skall samman- . fogas ej kan bli hängande vid städet.

Det är klart att vid den enligt uppfinningen utformade anordningen måste de motliggande ultraljudenheterna beträffande sina svetsparametrar såsom t.ex. effekt, frekvens, fas och amplitud avstämmas till varandra. Lämpligen är sonotroderna i det motliggande ultraljudenheterna så utformade att de inleder sin ultraljudenergi med lika stor och motsatt riktad svängnings- amplitud i fogområdet. Allt efter användningen är det dock möjligen fördelaktigt att så styra ultraljudenheterna att de avger sin ultraljudenergi med olika frekvens och/eller fas och/eller amplitud och/eller effekt.

Ultraljudenheterna kan vara anslutna till en gemensam generator eller även till skilda generatorer. För att möjliggöra en precis styrning av svetsparametrarna skall det lämpligen röra sig om digitala generatorer.

Speciellt fördelaktigt kan den enligt uppfinningen utformade anordningen användas vid en såkallad slangpåsmaskin vid vilken de materialskikt som skall sammanfogas består av tvärsömmar i en slangformig kropp som skall uppdelas i behållar- rum. Härvid är lämpligen anordnad en transportanordning som förflyttar de motliggande ultraljudenheterna mot varandra före börjar av svetsförloppet från ett utgångsläge för att bringa deras sonotroder till anliggning med tvârsömmarna som linjärt vidareförflyttar de motliggande ultraljudenheterna under svets- förloppet gemensamt med den slangformade kroppen, som förflyttar de motliggande ultraljudenheterna efter svetsförloppets slut bort från varandra för att bringa deras sonotroder ur ingrepp med tvärsömmarna, och som flyttar tillbaka de båda motliggande ultraljudenheterna anslutningsvis till sina utgångslägen.

Vidare lämpliga utformningar enligt uppfinningen defi- nieras i underpatentkraven.

I samband med ritningarna beskrivs närmare utföringsex- empel av uppfinningen. Därvid visar: Fig. 1 på schematiskt sätt en ultraljudsvetsanordning vid vilken ultraljudenergin inledes genom longitudinel la vågor i de materialskikt som skall sammanfogas; Fig. 2 en rotationssvetsanordning vid vilken ultraljudenergin inledes genom transversella svängning ar i de materialskikt som skall sammanfogas; Fig. 3 på starkt schematiserat sätt en sidovy av anordningen i figur 4; Fig. 4 i starkt schematiserat framställning en slangpåsmaskin med en enligt uppfinningen utformad ultraljudsvetsanordning.

Den i figur 1 schematiskt visade ultraljudsvetsanord- ningen tjänar för svetsning eller för försegling av två materi- alskikt 2,4. Vid materialskikten 2,4 kan det röra sig om tvà skilda delar eller även om två sömmar i en och samma del. Som material i materialskikten 2,4 kommer i princip i fråga alla medelst ultraljud svetsbara material i banform eller annan form sàsom t.ex. termoplaster, textila ytmönster såsom t.ex. fiber- textil fler än två materialskikt svetsas med varandra. (nonwoven), belagt papper osv. Naturligtsvis kan även Den i figur 1 visade svetsanordningen har en övre ultraljudenhet 6 som på vanligt sätt består av en konverter 8, en booster 10 och en sonotrod 12. Konverten 8 är förbunden med en (ej visad) generator som omvandlar elektrisk energi av 50 Hz till elektrisk energi av t.ex. 20 kHz. Konverten 8 återigen omvandla den elektriska energin av 20 kHz till mekanisk energi dvs. svängningar av 20 kHz som sedan av sonotroden inleds i form av longitudinella svängningar i fogområdet för de båda material- skikten 2,4 som skall sammanfogas. Den mellan konverten och sonotroden 12 anordnade boostern 10 är en amplitudtransformator för att höja eller minska svängningsamplituden.

Pà den ultraljudenheten 6 motliggande sidan av materi- alskikten 2,4 är anordnad en andra ultraljudenhet 14 som liksom 522 085 u um 4 ultraljudenheten 6 består av en konverter 16, en booster 18 och en sonotrod 20. Arrangemanget är härvid så utfört att de båda ultraljudenheterna 6, 14 ligger på samma axel men dock är mot- satt riktade.

Under svetsförloppet trycks sonotroderna 12, 20 i de båda ultraljudenheterna 6, 14 med ett på förhand givet svet- stryck från motliggande sidor mot de materialskikt 2,4 som skall sammanfogas och försätts därefter i svängningar. Sonotroderna 12, 20 leder sålunda samtidigt sin ultraljudenergi från motlig- gande sidor in i fogområdet för de materialskikt 2,4 som skall sammanfogas. Härvid styrs de av en gemensam generator (ej visad) eller av två skilda generatorer (ej visade) så att deras sväng- ningsparametrar såsom amplitud, frekvens och fas avstäms till varandra för att uppnå ett optimalt svetsresultat. Lämpligen sker styrningen på det sättet att de motliggande sonotroderna 12, 20 inleder sin ultraljudenergi med lika stor, dock motsatt riktad amplitud i fogområdet.

Uppgår effekten hos en ultraljudenhet exempelvis till 2000 W så kan båda ultraljudenheterna 6, 14 gemensamt - åtmin- stone teoretiskt - inleda en effekt av 4000 W i fogområdet. Det framgår därav utan vidare att härigenom kan svetstiden motsva- rande förkortas (halveras).

Som redan nämnts inledningsvis år generatorn resp. generatorerna lämpligen utformade som digitala generatorer då härigenom svetsparametrarna såsom effekt, amplitud, frekvens och fas kan styras särskilt exakt och med nära nog valfri mångfald.

Som antyds i fig. 1 av pilen A dras materialskikten 2,4 under svetsförloppet genom mellan de båda sonotroderna 12, 20 alltså förflyttas linjärt relativt de stationårt anordnade sonotroderna 12, 20. Det är dock klart att de materialskikt resp. delar som skall sammanfogas allt efter användningsfall likaså kan hållas stationära.

Vid den i fig. 2 och 3 visade utföringsformen vid vilken de mot fig. 1 svarande konstruktionsdelarna år betecknade med samma hänvisningssiffror är återigen anordnade två ultralju- denheter 6 och 14 som är anordnade på motliggande sidor av de materialskikt 2,4 som skall sammanfogas. Olika relativt utfö- ringsformen enligt fig. 1 är dock arrangemanget av ultraljuden- heterna 6, 14 samt formen på sonotroderna 12, 20. _12, 20 i riktningen för pilen A (fig. 3). 5 Vid de avsmalnande ändarna av sonotroderna 12, 20 är formade cirkelcylindriska skivor (se fig. 3) som kan vara randa- de på sina ytor (fig. 2). Ultraljudenheternas 6, 14 symmetriax- lar S år ej som i fig. 1 vertikala utan anordnade parallellt med ytorna på de materialskikt 3, 4 som skall sammanfogas (fig. 2).

Vidare är ultraljudenheterna 6, 14 och sålunda dess sonotroder 12, 20 lagrade vridbara runt sina symmetriaxlar S.

Under svetsförloppet roterar ultraljudenheterna 6, 14 runt sina symmetriaxlar S och samtidigt dras materialskikten 3, 4 igenom mellan de cirkelcylindriska ansatserna av sonotroderna Sonotroderna 12, 20 utför sålunda en rullrörelse med avseende på de materialskikt 3, 4 som skall sammanfogas.

Ultraljudenergin överförs från sonotroderna 12, 20 i form av transversella svängningar på materialskikten 2, 4 som skall sammanfogas såsom detta år antytt genom pilen T i fig. 2.

För övrigt samverkar de motliggande sonotroderna 12, 20 på samma sätt som vid utföringsformen enligt fig. 1.

Vid den i figur 4 visade utföringsformen är anordnade två par av ultraljudenheter 6, 14 och 6', 14' som bildar en del av en endast schematisk antydd slangpàsmaskin. I slangpäsmaski- nen avdrages en materialbana 21 t.ex. i form av en plastfolie eller ett belagt papper vertikalt nedåt från en rulle 22 och formas medelst en formskuldra 24 till en slang 26 vars lângdsömm tillslutes på ett här icke vidare intresserande sätt. Slangen 26 som över ett fyllrör 27 fylls med en vätska uppdelas medelst tvärsömmar i slutna behållare. Dessa tvärsömmar bildar vid detta utföringsexempel materialskikten 2, 4 resp. 2', 4' som skall sammanfogas resp. förseglas medelst de motliggande ultraljuden- heterna 6, 14 och 6', 14'.

Ultraljudenheterna 6, 14 och 6', 14' är utformade såsom vid utföringsformen enligt fig. 1 och anordnade på samma sätt relativt varandra samt relativt materialskikten. Skillnaden mot fig. 1 är dock att ultraljudenheterna 6, 14 och 6', 14' med- bringas under svetsföloppet gemensamt med slangen 26. För detta ändamål är en transportanordning anordnad i form av två roteran- de transportörer 28, 30 som endast genom rörelseförloppet år schematiskt antydda i fig. 4.

Funktionssättet och rörelseförloppet hos transporta- 52 2 10 8 5 šïï* - IlÉï- 6 nordningarna 28, 30 och därmed ultraljudenheterna 6, 14 och 6', 14' är såsom följer: Före början av ett svetsförlopp förflyttas de varandra motliggande ultraljudenheterna 6, 14 längs sina symmetriaxlar S mot varandra till dess deras sonotroder 12, 20 angriper på motliggande sidor vid slangens 26 tvärsömmar. Under det nu följande svetsförloppet rör sig ultraljudenheterna 6, 14 verti- kalt nedåt tillsammans med slangen 26. Vid svetsförloppets slut föres ultraljudenheterna 6, 14 isär för att bringa deras sono- troder 12, 20 ur ingrepp med den slangformade kroppen 26. Härpå förflyttas ultraljudenheterna 6, 14 åter tillbaka till sitt utgångsläge.

Det andra paret ultraljudenheter 6', 14' utför samma arbetscykel dock i tiden förskjutet till arbetscykeln för ultra- ljudenheterna 6, 14. Medan sålunda exempelvis ultraljudenheterna 6, 14 under svetsförloppet förflyttas nedåt med slangen 26 förflyttas ultraljudenheterna 6', 14' tillbaka förbi ultralju- denheterna 6, 14 till sitt utgångsläge så att ultraljudenheterna 6', 14' kan börja sitt svetsförlopp så snart ultraljudenheterna 6, 14 har avslutat sitt svetsförlopp. På detta sätt möjliggöres ett praktiskt taget kontinuerligt arbetssätt hos slangpåsmaski- nen.

Under svetsförloppet samverkar sonotroderna 12, 20 resp. 12', 20' för sammanfogning av svetssömmarna i princip på samma sätt som beskrivits i samband med fig. 1. Då på grund av det parvisa arrangemanget av ultraljudenheterna 6, 14 resp. 6', 14' väsentligt med ultraljudenergi per tidsenhet kan inledas i fogomràdet än vid traditionella slangpåsmaskiner med endast på en sida anordnade ultraljudenheter förkortas avsevärt svetstiden och därmed maskinens takttider. Maskinens omsättning kan sålunda nära nog fördubblas relativt en traditionell maskin.

Vid den visade utföringsformen är två par ultraljuden- heter visade. Det är dock klart att även endast ett par eller mer än två par vara anordnade. Naturligtsvis kan principen med de motliggande ultraljudenheterna förverkligas icke blott vid en vertikal slangpåsmaskin (fig. 4) utan även vid en horisontell slangpåsmaskin (med horisontell förflyttning av slangen).

Claims (6)

1. o o o .o u u .o n':: u u. PATENTKRAV 1 'AnAwAn-I i . rnivruuii ng för en slangpåsmaskin för sammanfogning av minst två materialskikt medelst ultraljudsvetsning med en på en sida av materialskikten (2, 4) anordnad första ultraljudenhet (6) och en på motliggande sidan av materialskikten (2, 4) anordnad andra ultraljudenhet (14), vilkas sonotroder (12, 20) så samverkar för att genomföra svetsförloppet att de inleder sin ultraljudenergi samtidigt från motliggande sidor i fogområdet för de materialskikt (2, 4) som skall sammanfogas, vid vilken de materialskikt som skall sammanfogas består av tvärsömmarna i en slangformig kropp som skall uppdelas i behållare, kämnetecknad av en transportanordning (28, 30) som förflyttar de motliggande ultraljudenheterna (6, 14) före början av svetsför-loppet från ett utgångsläge mot varandra, som linjärt vidareförflyttar de motliggande ultraljudenheterna (6, 14) under svetsförloppet gemensamt med den slangformade kroppen (24), som flyttar isär de motliggande ultraljudenheterna (6, 14) efter svetsförloppets avslutande för att bringa deras sonotroder (12, 20) ur ingrepp med tvärsömmarna (2', 4') och som flyttar tillbaka de båda motliggande ultraljudenheterna (6, 14) anslutande till deras utgångsläge.

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att sonotroderna (12, 20) i de båda motliggande ultraljudenheterna (6, 14) är så utformade att de inleder ultraljudenergi med lika stora och motsatt riktade svängningsamplituder i fogområdet.

3. Anordning enligt ett av patentkraven 1-2, kännetecknad av att två eller flera par av motliggande ultraljudenheter (6, 14; 6', 14) är anordnade.

4. Anordning enligt ett av patentkraven 1-3, kännetecknad av att de båda motliggande ultraljudenheterna (6, 14) är anslutna till två generatorer som är styrbara oberoende av varandra.

5. Anordning enligt ett av patentkraven 1-3, kännetecknad av att de båda motliggande ultraljudenheterna (6, 14) är anslutna till en gemensam generator.

6. Anordning enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att generatorn eller generatorerna är utbildade digitalt.