CH425198A - Vorrichtung zum Schweissen von flächenförmigen Kunststoffen mittels Ultraschallschwingungen - Google Patents

Vorrichtung zum Schweissen von flächenförmigen Kunststoffen mittels Ultraschallschwingungen

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CH425198A
CH425198A CH404264A CH404264A CH425198A CH 425198 A CH425198 A CH 425198A CH 404264 A CH404264 A CH 404264A CH 404264 A CH404264 A CH 404264A CH 425198 A CH425198 A CH 425198A
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ball
ultrasonic vibrations
welding
punch
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Cornelis Daniels Henric Petrus
Antonius Rademakers Fran Maria
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Philips Nv
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Description


      Vorrichtung        zum    Schweissen von     flächenförmigen    Kunststoffen  mittels     Ultraschallschwingungen       Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung  zum Schweissen von flächenförmigen Kunststoffen  mittels     Ultraschallschwingungen,    wobei ein Amboss  zur Auflage der Kunststoffe mit seiner Arbeitsfläche  senkrecht zur Bewegungsrichtung des die Ultraschall  schwingungen übertragenden Stempels vorgesehen  ist.  



  In bekannten Vorrichtungen zum     Ultraschall-          schweissen    von Metallen wird der Schweissstempel  meist in einer Ultraschallschwingung parallel zur  Metalloberfläche angeordnet. Manchmal wird dabei  die Oberfläche des Schweissstempels     kugelförmig     ausgebildet; in diesem     Falle    bildet dieser     Schweiss-          stempel    ein Ganzes mit dem Ultraschallschwinger.  Dieses Verfahren eignet sich nicht zum Schweissen  von Kunststoffolien oder Gewebe, da in der  Schweisse unregelmässige Verdickungen und Ver  dünnungen ( Blockierungserscheinungen ) auftreten.  



  Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu  schaffen, mit deren Hilfe in äusserst einfacher und  billiger Weise Kunststoffe in Form von Folien oder  Geweben geschweisst werden können. Sie lässt sich  dabei insbesondere auch bei Kunststoffen, wie Poly  propylen, anwenden, welche thermisch schwer     ge-          schweisst    werden können. Dies ist insbesondere von  Wichtigkeit, weil Polypropylen aus mehreren Grün  den, z. B. wegen seiner höheren mechanischen  Festigkeit, oft dem Polyäthylen vorzuziehen ist, das  sowohl thermisch als auch mittels der Ultraschallvor  richtung nach der Erfindung geschweisst werden  kann.

   Auch Nylongewebe können leicht aufeinander  bzw. auf Textilgewebe geschweisst werden, wobei es  sich sogar als möglich     erwies,    zwei Textilgewebe un  ter Zwischenfügung eines flächenförmigen Kunststof  fes, insbesondere aus einem Nylongewebe,     aufeinan-          derzuschweissen.       Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass  der Stempel an     seiner    Stirnseite eine in einen Halter  geklemmte Kugel aus gehärtetem Material aufweist.  



  Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeich  nung näher erläutert:  Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der  Erfindung.  



  Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Teil der Vorrich  tung nach Fig. 1.  



  Die Vorrichtung nach Fig. 1 ,enthält einen     über-          trager    1, der aus .einem Kern aus magnetostriktivem  Material besteht, rings um den Wicklungen 2 ange  ordnet sind. Mit Hilfe von den Wicklungen 2 zuge  führter elektrischer Energie wird der Kern des     über-          tragers    1 in mechanische Ultraschallschwingung ver  setzt, wobei diese     Schwingung    mit     Hilfe    ,eines Am  plitudentransformators 3 auf einen Schweissstempel  15 übertragen wird, der demzufolge einer grösseren  Schwingungsamplitude als die Fläche 5 des über  tragers 1 unterworfen ist.

   Die zu     verschweissenden     flächenförmigen Kunststoffe 6 und 7 liegen auf einem  Amboss 8 und können über diesen Amboss 8 und  unter dem Schweissstempel 15, 4 hindurchgezogen  werden, so dass eine     Schweissnaht    entsteht. Die  Länge des Amplitudentransformators 3 zusammen  mit dem Halter 9 des Schweissstempels, von der  Fläche 5 des     übertragers    1 bis zur     Berührungsfläche     mit den flächenförmigen Kunststoffen 6 und 7 ge  messen, ist gleich einer halben Wellenlänge der Ultra  schallschwingungen des     übertragers    1 gewählt.  



  Nach der Erfindung ist die     Ultraschallvorrichtung     1, 3, 9 derart angeordnet, dass die durch den Pfeil in       Fig.    1 angedeutete Schwingungsrichtung zu der Ober  fläche des Ambosses 8 senkrecht ist, wobei weiterhin  der Schweissstempel eine Kugel aus     gehärtetem     Material, vorzugsweise eine gehärtete Stahlkugel mit           polierter        Oberfläche,    an seiner Stirnseite in den Hal  ter 9     geklemmt    aufweist.

   Diese Kugel hat vorzugs  weise einen Durchmesser, der das 50-fache der  Stärke der     aufeinander    zu schweissenden     flächenför-          migen    Kunststoffe nicht überschreitet, wodurch eine  schmale Schweissnaht erzielt wird und der Energie  verbrauch gering bleibt. Bei einem Verbrauch     an     elektrischer Energie von 60 W einer Frequenz von  20     kHz    und einem statischen Druck der Ultraschall  vorrichtung 1, 3, 9 in Richtung des Ambosses 8 von  1400 g erwies es sich als möglich, bei     einer    Ge  schwindigkeit von ca.10 m/min eine Schweissnaht  zwischen zwei Polypropylenfolien mit einer Stärke  von z.

   B. 100     ,u    mittels einer Kugel 4 mit einem  Durchmesser von 2,3 mm zu erhalten. Wenn hinge  gen eine Kugel mit einem Durchmesser von 6 mm  angewandt wurde, ergab es sich, dass die     Schweis-          sung    weitgehend minderwertig war. Infolge der run  den Form des Schweissstempels lassen die flächen  förmigen     Kunststoffe    6 und 7 sich dabei leicht     in     einer zur Oberfläche des Ambosses 8 parallelen  Richtung fortbewegen, wobei das Polieren in erhebli  chem Masse zur Bildung einer Schweissnaht     gleich-          mässiger    Stärke beiträgt.

   Wenn der     schwingende          Schweissstempel    unbeabsichtigt unmittelbar mit dem  Amboss B in Berührung kommen sollte, ist die Ge  fahr einer Beschädigung nicht sehr gross, und     ausser-          dem    kann die Kugel leicht ersetzt werden.     überdies     schafft die Vorrichtung nach der Erfindung     in    einfa  cher Weise die Möglichkeit, nach Wunsch     Kugeln     verschiedenen Durchmessers anzuwenden.  



  Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab den     Schweiss-          stempelhalter    9 mit der Kugel 4. Er besteht aus einer  runden Buchse 13 mit einer kegeligen Bohrung 14,  die gerade zu klein ist, um die Kugel 4 durchzulassen.  Mit     Hilfe    eines     zylindrischen    Andruckstückes 15, das  in die Buchse 13- geschraubt wird und mit einer kege  ligen mittleren Aussparung 16 versehen ist, wird die  Kugel 4 an die Bohrung 14 gepresst und an der Stelle  gehalten. Das     Ganze    wird so starr im Amplituden  transformator 3 befestigt - der zu diesem Zweck an  seinem Ende mit einer Bohrung 17 mit Schraubge  winde versehen ist -, dass es nicht durch die Ultra-    schallschwingung gelöst werden kann.

   Es ist dabei  von Wichtigkeit, dass infolge der gewählten Schwin  gungsrichtung keine tangentiellen Kräfte auf' die  Kugel 4 einwirken. In einer praktischen Ausfüh  rungsform hatte die Buchse 13     einen    Aussendurch  messer von 6     mm    und einen Innendurchmesser von  4 mm. Die Kugel 4 war aus gehärtetem Stahl. herge  stellt und hatte einen Durchmesser von 2,3 mm,  wobei die Buchse 13 und das     Andruckstück    15 aus       gewöhnlichem,    nicht gehärtetem Stahl hergestellt  waren.  



  Es ist grundsätzlich auch möglich, den kugeligen  Schweissstempel im Amboss 8     unterzubringen,    aber  in der Regel ist es nicht empfehlenswert, das flache  Ende des Amplitudentransformators 3 unmittelbar  mit den     flächenförmigen    Kunststoffen 6 und 7 in Be  rührung zu bringen, weil dieses Ende dann     beim     Fortbewegen der     flächenförmigen    Kunststoffe     in     diese halst, wodurch sie beschädigt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Schweissen von flächenförmi- gen Kunststoffen mittels Ultraschallschwingungen, wobei ein Amboss zur Auflage der Kunststoffe mit seiner Arbeitsfläche senkrecht zur Bewegungsrich- tung des die Ultraschallschwingungen übertragenden Stempels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel an seiner Stirnseite eine in einen Halter geklemmte Kugel aus gehärtetem Material aufweist. UNTERANSPRüCHE 1.
    Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter für die Kugel aus einer auf ein am Stempel vorgesehenes Zwischen stück aufschraubbaren Büchse mit einer kegeligen Bohrung besteht, deren Durchmesser an der engsten Stelle kleiner ist als der Durchmesser der Kugel. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel aus gehärtetem Stahl mit polierter Oberfläche gefertigt ist.
CH404264A 1963-04-03 1964-03-31 Vorrichtung zum Schweissen von flächenförmigen Kunststoffen mittels Ultraschallschwingungen CH425198A (de)

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