ITTO20130206A1 - Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni - Google Patents

Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni

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ITTO20130206A1
ITTO20130206A1 IT000206A ITTO20130206A ITTO20130206A1 IT TO20130206 A1 ITTO20130206 A1 IT TO20130206A1 IT 000206 A IT000206 A IT 000206A IT TO20130206 A ITTO20130206 A IT TO20130206A IT TO20130206 A1 ITTO20130206 A1 IT TO20130206A1
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IT
Italy
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anvil
sonotrode
sealing
welding
hub
Prior art date
Application number
IT000206A
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English (en)
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Elio Brolli
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Cavanna Spa
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Publication date
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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:
"Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione riguarda un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni per la saldatura trasversale in una confezionatrice flowpack.
Descrizione della tecnica relativa
Le confezionatrici flowpack formano una catena continua di sbozzi di confezioni mobile in una direzione longitudinale. La catena continua di sbozzi di confezioni à ̈ formata da una successione continua di prodotti distanziati fra loro in direzione longitudinale ed avvolti in un film di confezionamento tubolare. Un dispositivo di saldatura longitudinale effettua una saldatura continua fra due bordi affacciati del film di confezionamento tubolare lungo una direzione parallela alla direzione longitudinale lungo la quale avanza la catena continua di sbozzi di confezioni.
A valle del dispositivo di saldatura longitudinale à ̈ previsto un dispositivo di saldatura trasversale che effettua la saldatura del film di confezionamento tubolare in direzione trasversale rispetto alla direzione di avanzamento. Le saldature trasversali sono distanziate fra loro di una lunghezza pari alla lunghezza delle singole confezioni. Generalmente, il dispositivo di saldatura trasversale effettua anche il taglio trasversale del film di confezionamento fra due saldature adiacenti formanti la saldatura di coda di una confezione precedente e la saldatura di testa di una confezione successiva.
Il documento EP-A-1421000 descrive una confezionatrice flowpack dotata di un'unità di saldatura longitudinale ad ultrasuoni e di un'unità di saldatura trasversale ad ultrasuoni. L'unità di saldatura trasversale ad ultrasuoni comprende un'unità di sonotrodo rotante avente almeno due sonotrodi ed un'incudine rotante avente almeno due incudini di saldatura. L'unità di sonotrodo e l’incudine rotante ruotano attorno a rispettivi assi trasversali rispetto alla direzione di movimento della catena continua di sbozzi di confezioni.
Il sonotrodo rotante à ̈ soggetto ad una vibrazione radiale ultrasonica, normalmente con una frequenza compresa fra 20 e 50 KHz, che si manifesta sulla superficie del sonotrodo affacciata ad un bordo di saldatura dell’incudine. La vibrazione della superficie attiva del sonotrodo ha ampiezze variabili indicativamente fra 10 e 50 micron e può essere variata regolando la potenza del generatore ad ultrasuoni.
Mentre la saldatura longitudinale viene eseguita in modo continuo su tutta la lunghezza del film di confezionamento, nella saldatura trasversale il contatto fra sonotrodo ed incudine con il film di confezionamento avviene in modo alternato fra un prodotto ed il successivo, poiché bisogna permettere il passaggio dei prodotti attraverso il gruppo di saldatura trasversale fra le successive linee di saldatura.
Per l'esecuzione della saldatura trasversale si applica la potenza di saldatura su una generatrice di un cilindro per l'intera larghezza del film di confezionamento tubolare da saldare. La zona di saldatura à ̈ normalmente limitata a pochi millimetri ma l'applicazione della potenza di saldatura deve avvenire in modo simultaneo su tutta la larghezza della linea di saldatura.
Per ottenere buoni risultati della saldatura trasversale si deve quindi utilizzare una potenza elevata. Questo comporta che nel punto iniziale del contatto si possono creare delle rotture dovute ad un eccesso di potenza o di ampiezza di vibrazione.
Scopo e sintesi dell'invenzione
La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni che elimini il rischio di rotture sulle linee di saldatura trasversali e che fornisca nello stesso tempo una saldatura completa e costante su tutta la larghezza di saldatura.
Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.
Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento somministrato in relazione all’invenzione.
Breve descrizione dei disegni
La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica schematica illustrante un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni secondo la presente invenzione,
- la figura 2 Ã ̈ una sezione trasversale schematica secondo la linea II-II della figura 1,
- la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica dell'incudine indicata dalla freccia III nella figura 1, e
- la figura 4 Ã ̈ una vista in pianta dell'incudine di figura 3.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
Con riferimento alle figure 1 e 2, con 10 Ã ̈ indicato un dispositivo di saldatura ad ultrasuoni atto ad effettuare la saldatura trasversale in una confezionatrice flowpack.
La confezionatrice flowpack (non illustrata nei disegni) produce una catena continua di sbozzi di confezioni 12, mobile in una direzione longitudinale A. La catena continua di sbozzi 12 Ã ̈ formata da una successione continua di prodotti 14 distanziati fra loro nella direzione longitudinale A ed avvolti in un film di confezionamento tubolare 16. Il film di confezionamento tubolare 16 ha due bordi longitudinali opposti uniti fra loro mediante una saldatura longitudinale formante una pinna longitudinale continua.
Il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni 10 effettua la saldatura ed il taglio trasversale della catena continua di sbozzi 12, in modo da formare singole confezioni 18 chiuse alle estremità opposte da saldature 20, 22.
Il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni 10 comprende un supporto stazionario 24 che porta un’unità di sonotrodo 26 ed un'unità di incudine 28.
L'unità di sonotrodo 26 comprende un generatore di ultrasuoni associato ad un booster che amplifica l'ampiezza di vibrazione prodotta dal generatore di ultrasuoni. Il booster à ̈ associato ad un convertitore che trasferisce la vibrazione ultrasonica ad almeno un sonotrodo 30 che sporge radialmente da un mozzo di sonotrodo 32. Il mozzo di sonotrodo 32 à ̈ montato girevole rispetto al supporto stazionario 24 attorno ad un primo asse B trasversale rispetto alla direzione longitudinale A. Il sonotrodo 30 à ̈ fisso rispetto al mozzo di sonotrodo 32 e ruota attorno all'asse B nella direzione indicata dalla freccia C nelle figure 1 e 2. L'unità di sonotrodo 26 potrebbe essere munita di due o più sonotrodi 30 sfasati angolarmente fra loro.
L’unità di incudine 28 comprende un mozzo di incudine 34 che à ̈ girevole rispetto al supporto stazionario 24 attorno ad un secondo asse D parallelo al primo asse B. Sul mozzo di incudine 34 à ̈ fissata almeno un'incudine 36 che ruota attorno all'asse D nella direzione indicata dalle frecce E nelle figure 1 e 2. L'unità di incudine 28 potrebbe essere munita di due o più incudini 36. Il numero delle incudini 36 dell'unità di incudine 28 à ̈ pari al numero di sonotrodi 30 dell'unità di sonotrodo 26.
Con riferimento alle figure 3 e 4, l’incudine 36 ha almeno una porzione di saldatura che coopera con una superficie saldante cilindrica 31 del sonotrodo 30 (figura 2) per effettuare la saldatura trasversale del film di confezionamento 16. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, l’incudine 36 ha due porzioni di saldatura 38, 40 che cooperano con la superficie saldante cilindrica 31 del sonotrodo 30. Le porzioni di saldatura 38, 40 dell’incudine 36 formano rispettivamente la saldatura di coda 20 e la saldatura di testa 22 di ciascuna confezione 18. Fra le due porzioni di saldatura 38, 40 dell’incudine 36 à ̈ disposta una fessura 42 entro la quale à ̈ alloggiata una lama 44 (figura 2) che effettua il taglio del film di confezionamento 16 fra due saldature 20, 22 adiacenti fra loro.
Ciascuna porzione di saldatura 38, 40 comprende almeno una nervatura 46 che sporge da una superficie esterna 48 dell'incudine 36. Ciascuna porzione di saldatura 38, 40 potrebbe comprendere due o più nervature 46 parallele fra loro.
Ciascuna nervatura 46 ha una superficie saldante 50 che si estende lungo un percorso elicoidale. La superficie saldante 50 di ciascuna nervatura 46 entra in contatto con il film di materiale di confezionamento 16 dalla parte opposta alla superficie saldante 31 del sonotrodo 30. Ciascuna superficie saldante 50 à ̈ delimitata fra due linee elicoidali parallele fra loro che formano un angolo α rispetto all'asse di rotazione D dell'unità di incudine 28.
Grazie alla disposizione ad elica delle superfici di contatto 50, l'applicazione della potenza di saldatura dal sonotrodo 30 all'incudine 36, attraverso il film di confezionamento 16, avviene in modo progressivo nella larghezza del film. Infatti, la superficie saldante 50 non entra contemporaneamente in contatto con la superficie saldante 31 del sonotrodo 30 come avverrebbe se le nervature 38 fossero parallele all'asse D. Con una disposizione inclinata delle nervature 46, il contatto di saldatura con il film 16 e con il sonotrodo 30 avviene lungo un punto che si sposta progressivamente da un'estremità all'altra del film 16 in direzione trasversale.
In questo modo, l'applicazione della potenza di saldatura avviene in modo progressivo nel senso della larghezza del film 16. Questo permette di ridurre la potenza e l'ampiezza della vibrazione ultrasonica del sonotrodo e di eliminare il rischio di rotture causate da un'eccessiva concentrazione di potenza su piccole aree del film 16.
Le nervature a sviluppo elicoidale 46 fanno sì che l'angolo di rotazione attorno agli assi B e D durante il quale avviene il contatto fra il sonotrodo 30, l’incudine 36 ed il film 16 sia maggiore ma con un'area di contatto minore che si sposta progressivamente da un bordo laterale del film 16 al bordo opposto in modo progressivo e costante.
Questo accorgimento permette di ridurre l’area delle superfici saldanti in contatto con il film e quindi di ridurre la potenza istantanea necessaria per ottenere la saldatura, ottenendo un'azione di saldatura costante e progressiva.
Come già indicato in precedenza, nel caso in cui siano richieste saldature più marcate o più grandi, si possono prevedere più nervature 46 per ciascuna porzione di saldatura 38, 40, aumentando di conseguenza la parte della confezione dedicata alla saldatura trasversale.
Il passo p dell'elica delle nervature 46 varia in funzione del raggio della superficie di contatto e della larghezza l della zona di saldatura. Indicando con:
r = raggio di rotazione dell'incudine (figura 3);
l = larghezza del fronte di saldatura (figura 4);
c = ampiezza della saldatura (figura 4);
d = distanza tra inizio e fine della zona di saldatura sui lati opposti dell'incudine (figura 4);
α = angolo dell'elica (figura 4),
si ottiene che il passo p dell'elica à ̈ dato dalla seguente relazione:
p = tg (90 – arctg<>
)*2Ï€r
dove l'angolo di inclinazione α può variare da 2° a 20°.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di saldatura ad ultrasuoni per la saldatura trasversale di una catena continua di sbozzi di confezioni (12) mobile in una direzione longitudinale (A), la catena continua di sbozzi di confezioni (12) includente una successione continua di prodotti (14) distanziati fra loro in una direzione longitudinale (A) ed avvolti in un film di confezionamento tubolare (16), il dispositivo di saldatura ad ultrasuoni (10) comprendendo: - un'unità di sonotrodo (26) includente un mozzo di sonotrodo (32) rotante attorno ad un primo asse (B) trasversale rispetto a detta direzione longitudinale (A) ed almeno un sonotrodo (30) sporgente radialmente da detto mozzo di sonotrodo (32), e - un'unità di incudine (28) comprendente un mozzo di incudine (34) rotante attorno ad un secondo asse (D) parallelo a detto primo asse (B) ed almeno un’incudine (36) sporgente radialmente dal mozzo di incudine (34) ed avente almeno una porzione di saldatura (38, 40) cooperante con detto sonotrodo (30) per saldare trasversalmente detta catena continua di sbozzi di confezioni (12) lungo linee di saldatura (20, 22) distanziate fra loro lungo detta direzione longitudinale (A), caratterizzato dal fatto che detta porzione di saldatura (38, 40) comprende almeno una nervatura (46) avente una superficie saldante (50) che si estende lungo un percorso elicoidale.
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta nervatura (46) ha un’inclinazione (α) rispetto all'asse di rotazione (D) dell'unità di incudine (28) compresa fra 2° e 20°.
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta incudine (36) comprende due porzioni di saldatura (38, 40) ed una lama (44) per il taglio trasversale di detto film di confezionamento (16) disposta fra dette porzioni di saldatura (38, 40).
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