DE10244672A1 - Ultrasound welding procedure and apparatus for two or more films uses uniform level of ultrasound radiation in lengthwise and transverse directions - Google Patents

Ultrasound welding procedure and apparatus for two or more films uses uniform level of ultrasound radiation in lengthwise and transverse directions Download PDF

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Abstract

The ultrasound welding procedure for at least two films, in which the films and an anvil are passed in front of a sonotrode, the anvil having at least one welding groove (10) in lengthwise and transverse directions in relation to the films' direction of travel, is arranged so that the films receive a uniform level of ultrasound radiation in both lengthwise and transverse directions. The ultrasound welding procedure for at least two films, in which the films and an anvil are passed in front of a sonotrode, the anvil having at least one welding groove (10) in lengthwise and transverse directions in relation to the films' direction of travel, is arranged so that the films receive a uniform level of ultrasound radiation in both lengthwise and transverse directions. The energy applied by the sonotrode is modulated along the groove by varying the relative distances between the sonotrode and crests (16) along and across the line of movement, with a servomotor varying the altitude of the sonotrode. In addition, the axes of the of sonotrode and anvil are inclined in relation to the direction of travel, and the speed of the films' travel is varied.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Ultraschallverschweißen von wenigstens zwei Folien, von denen wenigstens eine ein thermoplastisches Material enthält.The present invention relates to ultrasonic welding of at least two films, at least one of which is a thermoplastic Contains material.

Im weiteren Text werden die Ausdrücke "im wesentlichen longitudinal bzw. längsverlaufend" und "im wesentlichen transversal bzw. querverlaufend" systematisch durch "longitudinal bzw. längsverlaufend" und "transversal bzw. querverlaufend" ersetzt. Alle Segmente, Teile, ..., die als geradlinig beschrieben sind, sind tatsächlich als geradlinig oder leicht gekrümmt zu betrachten.In the rest of the text, the terms "become essentially longitudinal or longitudinal "and" essentially transverse or transverse "systematically through "longitudinal or longitudinal "and" transverse or transverse "replaced. All Segments, parts, ... that are described as straightforward indeed as straight or slightly curved consider.

Der Stand der Technik befaßt sich in beachtlichen Maße mit diesem Schweißverfahrenstyp, bei welchem ein im wesentlichen zylindrischer Amboß, der eine Mehrzahl von erhabenen Mustern (oder Schweißprägestempeln) trägt, vor einem Ultraschallschwinger (im folgenden Sonotrode genannt) vorbeiläuft, der sich längs einer Mantellinie des Ambosses erstreckt, wenn dieser eine zylindrische Form hat. Die Sonotrode ist etwas von dem Amboß entfernt, um das Durchlaufen wenigstens zweier Folien zwischen dem Amboß und der Sonotrode zu erlauben. Im folgenden nehmen wir das Beispiel von zwei Folien. Diese Folien, die miteinander in Kontakt stehen, werden transportiert in gleitender Auflage auf dem Amboß, wobei die Laufrichtung senkrecht zur Achse des Schwingers liegt, der etwas entfernt von den Folien angeordnet ist. Beim Vorbeilaufen kommen die Folien in Kontakt mit den Stegen des Schweißmusters. Sobald sie unter der Sonotrode vorbeilaufen, induziert die Ultraschallstrahlung Schwingungen auf molekularem Niveau in das oder die thermoplastischen Materialien, wobei eine deutliche lokale Erwärmung an der Berührungsstelle der zusammenzufügenden Teile bewirkt wird, und zwar in den Bereichen der Folien, die mit den Stegen des Schweißprägestempels in Kontakt sind. Die Folge ist, daß die Folien längs der Schweißbereiche des Schweißprägestempels des Ambosses miteinander verschweißt sind.The prior art is concerned to a considerable degree with this type of welding process, in which an essentially cylindrical anvil, the one A plurality of raised patterns (or sweat stamps) passes an ultrasonic vibrator (hereinafter referred to as sonotrode), which along extends a generatrix of the anvil if it is cylindrical Has shape. The sonotrode is slightly removed from the anvil to allow it to go through to allow at least two foils between the anvil and the sonotrode. In the following we take the example of two slides. These slides, those that are in contact with each other are transported in sliding Overlay on the anvil, the direction of travel is perpendicular to the axis of the transducer, which is located somewhat away from the foils. When walking past the foils come into contact with the bars of the welding pattern. As soon as if they pass under the sonotrode, the ultrasound radiation is induced Vibrations at the molecular level in the thermoplastic material or materials, being a significant local warming the contact point of the parts to be joined is effected, namely in the areas of the foils that with the The welding stamp in Are in contact. The result is that the Slides along the welding areas of the sweat stamp of the Anvils welded together are.

Bei der Durchführung eines dieser Verfahren unter Verwendung eines Schweißprägestempels mit einer z.B. insgesamt rechteckigen Form hat es sich jedoch herausgestellt, daß mit einer relativ geringen Leistung (im Verhältnis zu einer mittleren Leistung, die im Falle eines solchen Verschweißens verwendet wird) die längsverlaufenden Abschnitte des Rechtecks verschweißt werden können, aber nicht die querverlaufenden Seiten, wenn die Leistung der von der Sonotrode gelieferten Leistung entspricht. Man versteht unter längsverlaufenden Seiten die parallel zur Laufrichtung liegenden Seiten und unter querverlaufenden Seiten die senkrecht zur Laufrichtung liegenden Seiten. Außerdem können bei Verwendung einer relativ hohen Leistung zwar die querverlaufenden Seiten verschweißt werden, die längsverlaufenden Seiten werden aber abgeschnitten.When performing any of these procedures below Use of a welding stamp with e.g. overall rectangular shape it turned out however that with a relatively low power (relative to a medium power, the in the case of such welding is used) the longitudinal ones Sections of the rectangle can be welded, but not the transverse ones Pages if the power of the power supplied by the sonotrode equivalent. One understands longitudinally Pages the sides parallel to the direction of travel and below transverse sides that are perpendicular to the direction of travel Pages. Moreover can when using a relatively high power the transverse ones Sides welded be the longitudinal But pages are cut off.

Eine offensichtliche Idee zur Vermeidung dieses Nachteils wäre, die Leistung der Sonotrode beim Vorbeilaufen des Schweißprägestempels vor dieser zu variieren. Diese Lösung ist jedoch unrealistisch aufgrund von Schwierigkeiten bei der Ortsbestimmung; außerdem müßten die Änderungen der Leistung der Sonotrode extrem schnell erfolgen, was in Hinblick auf die energetische Trägheit einer solchen Maschine (die Folien laufen mit 200 Metern pro Minute vorbei) unmöglich ist.An obvious idea to avoid this Disadvantage would be the performance of the sonotrode when the welding stamp passes to vary before this. This solution however, is unrealistic due to location difficulties; Moreover would need the changes the performance of the sonotrode can be done extremely quickly in terms of the energetic inertia such a machine (the foils run at 200 meters per minute over) impossible is.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine andere Lösung zur Energiemodulation längs des Schweißprägestempels vorzuschlagen.The present invention has Aim another solution for longitudinal energy modulation of the sweat stamp propose.

Das US-Patent 3 939 033 lehrt, daß man, um ein schnelles Abnutzen der Stege eines Prägestempels zu vermeiden, der hier zum Abschneiden der zwei Folien dient und mit der Sonotrode in Kontakt steht, auf den Amboß zwei Halteflächen aufsetzen kann, die dieselbe Höhe haben wie die betrachteten Stege, wodurch das Aufschlagen der auf den Amboß schlagenden Sonotrode vermindert wird. Es wird außerdem auf den Stand der Technik bezug genommen, bei dem zwei Höhen von gleichzeitig auf der Ebene quer zur Laufachse angeordneten Stegen vereinigt sind, wobei die oberer Höhe dazu dient, die Folien zu schneiden, und die niedrigere, sie zu verschweißen.U.S. Patent 3,939,033 teaches that one has to to avoid rapid wear of the webs of a die which here used to cut off the two foils and with the sonotrode on the anvil two holding surfaces can put on the same height have like the bridges under consideration, causing the opening of the striking the anvil Sonotrode is reduced. It will also state of the art referred to at the two heights of webs arranged at the same time on the plane transverse to the barrel axis are united, the upper height being used to close the foils cut, and the lower one to weld them together.

Das französische Patent 1 591 159 lehrt, daß man zur Verringerung der zum Schweißen benötigten Energie, die (hier rechteckigen) Schweißprägestempel im Verhältnis zum Kopf der Sonotrode und zur Mantellinie des Ambosses ausrichten kann, damit kein Abschnitt des Musters parallel zum Kopf der Sonotrode angeordnet ist.French patent 1,591,159 teaches that he to reduce welding required Energy, the (here rectangular) sweat stamp in relation to the Can align the head of the sonotrode and the generatrix of the anvil, thus no section of the pattern parallel to the head of the sonotrode is arranged.

So betrifft die Erfindung der vorliegenden Anmeldung zunächst ein Verfahren zum Ultraschallschweißen von wenigstens zwei Folien, wobei man die zwei Folien und einen Amboß vor eine Sonotrode bewegt, wobei der Amboß wenigstens einen Schweißprägestempel trägt, der sich entlang einer Folge von bezogen auf die Laufrichtung der Folien im wesentlichen querverlaufenden und im wesentlichen längsverlaufenden Richtungen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dichte der von den Folien längs der genannten Richtungen aufgenommenen Energie im wesentlichen aneinander angleicht.So the invention relates to the present Registration first a method for ultrasonic welding of at least two foils, moving the two foils and an anvil in front of a sonotrode, the anvil at least a sweat stamp wearing, which is along a sequence of related to the running direction of the Films essentially transverse and essentially longitudinal Directions, characterized in that the density of those of the Foils lengthways of the above-mentioned directions of the energy consumed to one another equalizes.

Die vorliegende Erfindung liefert mehrere Verfahren, um die Energie längs des Schweißprägestempels in den zur Laufrichtung querverlaufenden und den längsverlaufenden Richtungen aneinander anzugleichen bzw. zu vereinheitlichen oder quasi anzugleichen. Diese Mittel nutzen die Tatsache, daß die Dichte der von den Folien aufgenommenen Energie abhängig ist von der von der Sonotrode gelieferten Leistung, von der der Sonotrode ausgesetzten Fläche, d.h. von der Folienfläche, die mit dem Schweißprägestempel in Kontakt steht, von der Sonotrodenexpositionszeit, d.h. von der Laufgeschwindigkeit der Folien, und von dem Abstand zwischen den Stegen und dem Kopf der Sonotrode. Diese Mittel ergeben sich in keinem Fall aus direkten Interpretationen der Ausführungen der zuvor genannten beiden Patente. Tatsächlich beschreibt das Patent 3 939 033 eine Möglichkeit, die mechanischen Wechselwirkungen zwischen dem Amboß und der Sonotrode über Halteflächen zu reduzieren und die Höhe der Stege in der Ebene quer zur Laufrichtung zu verwenden, um die beiden Folien entweder zu schneiden oder zu verschweißen. Das französische Patent 1 591 159 schlägt seinerseits eine Ausrichtung der Prägestempel in Bezug auf die Sonotrode und auf den Amboß vor, um die von der Sonotrode zum Schweißen benötigte Energie zu verringern.The present invention provides several methods for equalizing or standardizing or quasi-equalizing the energy along the welding stamp in the directions transverse to the direction of travel and the longitudinal directions. These means take advantage of the fact that the density of the energy consumed by the foils depends on the power delivered by the sonotrode, on the surface exposed to the sonotrode, ie on the foil surface that is in contact with the welding die, on the sonotrode exposure time, ie on the running speed of the foils, and on the distance between the webs and the head of the sonotrode. In no case do these means result from direct interpretations of the Execution of the aforementioned two patents. In fact, patent 3,939,033 describes a way to reduce the mechanical interactions between the anvil and the sonotrode via holding surfaces and to use the height of the webs in the plane transverse to the direction of travel to either cut or weld the two foils. French patent 1,591,159, in turn, proposes alignment of the dies with respect to the sonotrode and anvil to reduce the energy required by the sonotrode for welding.

Die vorliegende Erfindung umfaßt vier in Betracht gezogene Lösungen, um die längs des Prägestempels aufgenommene Energie anzugleichen.The present invention comprises four considered solutions, around the lengthways of the die equalize absorbed energy.

Bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens werden Energiesenken bzw. -fallen verwendet. Denn das auftretende Problem ergibt sich aus der Tatsache, daß die von der Sono trode gelieferte Energie konstant ist und die Dichte der von den in Kontakt mit den Stegen befindlichen Folien aufgenommenen Energie gleich der von der Sonotrode gelieferten Gesamtenergie E geteilt durch die Oberfläche der ausgesetzten Stege ist, wobei diese Stege alle die gleiche Höhe haben. Im Fall eines rechteckigen Prägestempels mit einer transversalen Breite l, bei dem die Seiten eine Breite e haben, ist die Dichte der von der querverlaufenden Seite aufgenommenen Energie also halb so groß wie diejenige der von den längsverlaufenden Abschnitten aufgenommenen Energie, was die zuvor gemachten Beobachtungen erklärt. Die Lösung sieht also vor, Energie außerhalb oder unmittelbar neben dem Prägestempel zu fangen bzw. aufzunehmen, um auf den querverlaufenden und längsverlaufenden Abschnitten des Prägestempels eine konstante Energiedichte zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, daß außerhalb oder nahe des Schweißprägestempels neue Stege auf dem Amboß hinzugefügt werden, und zwar mit derselben Höhe wie die Stege des Prägestempels, die so einen Teil der Energie zu sich hinziehen, um schließlich die Energie zu verringern, die den längsverlaufenden Abschnitten des Prägestempels zugeführt wird. Diese Energiesenken können in diesem Sinne auch als Dämpfungsglied charakterisiert werden. Üblicherweise fügt man Stege in Form von Streifen hinzu, die parallel zu den längsverlaufenden Abschnitten an jeder Seite des Prägestempels verlaufen, so daß die der Sonotrode ausgesetzte Stegoberfläche während des Vorbeilaufens immer konstant ist und zwar unabhängig davon, ob die querverlaufenden oder die längsverlaufenden Abschnitte des Schweißprägestempels vorbeilaufen.In the first embodiment The process uses energy sinks or traps. Because the problem that arises arises from the fact that the energy supplied by the sonotrode is constant and the density of the of the energy absorbed by the foils in contact with the webs equal to the total energy E delivered by the sonotrode through the surface of the exposed webs, these webs all having the same height. In the case of a rectangular stamp with a transverse width l, in which the sides have a width e is the density of that taken up by the transverse side So energy is half the size that of the longitudinal ones Sections of absorbed energy, what the previously made observations explained. The solution so envisages energy outside or immediately next to the stamp to catch or to take up on the transverse and longitudinal Sections of the die one to achieve constant energy density. This is achieved that outside or near the sweat stamp new bars are added to the anvil, at the same height as the ridges of the die, that pull some of the energy towards you, so that eventually Reduce energy, the longitudinal Sections of the die supplied becomes. These energy sinks can in this sense also as an attenuator be characterized. Usually one adds Add strips in the form of stripes that are parallel to the longitudinal ones Sections on each side of the die run so that those of the sonotrode exposed web surface while of walking past is always constant, regardless of whether the transverse or the longitudinal sections of the sweat stamp.

Man kann diese neuen Stege auch nur an einer Seite des Prägestempels anordnen, wobei man selbstverständlich deren Breite verdoppelt, um dasselbe Ergebnis zu erhalten.You can only use these new bridges on one side of the die arrange, taking for granted doubled in width to get the same result.

Man kann diese Streifen in Form von Stegen hinzufügen, die höher als diejenigen des Prägestempels sind, wobei deren Breite entsprechend verringert wird, da die Energiedichte auch vom Abstand der Stege zum Kopf der Sonotrode abhängt.You can get these strips in the form of Add webs, the higher than those of the die are, the width of which is reduced accordingly, since the energy density also depends on the distance between the webs and the head of the sonotrode.

Man kann für diese neuen Stege dasselbe Material oder ein anderes Material als für die Stege des Schweißprägestempels verwenden.You can use the same material for these new webs or a different material than for the bars of the welding stamp use.

Diese neuen Stege können sehr nahe am Schweißprägestempel angeordnet sein. Das Problem ist aber, daß die Folien dann auch an dieser Stelle verschweißt würden. Dieser Nachteil kann durch ein geeignetes Abschneiden der Folie nach dem Verschweißen vermieden werden. Man kann die neuen Stege des Schweißprägestempels auch entfernt anordnen, damit die Schweißnaht im Bereich des Schweißprägestempels nicht beeinträchtigt wird, wobei die Breite der Sonotrode ausreichend groß sein muß und das Abschneiden nach dem Verschweißen notwendig bleibt, um das Endprodukt zu erhalten.These new bridges can do a lot close to the embossing stamp be arranged. The problem is, however, that the foils are also at this point welded would. This disadvantage can be caused by a suitable cutting of the film after welding be avoided. You can see the new bars of the stamped sweat also arrange away so that the weld seam in the area of the welding stamp not affected is, the width of the sonotrode must be sufficiently large and that Cut off after welding remains necessary to obtain the final product.

Die Beschreibung dieser Lösung ist anwendbar auf alle Formen von Prägestempeln, die eine alternierende Folge von bezogen auf die Laufrichtung der Folien querverlaufenden und längsverlaufenden Abschnitten aufweisen, wobei diese Formen auch konzentrische oder nichtgeschlossene Formen umfassen können.The description of this solution is applicable to all forms of dies, which is an alternating sequence of related to the running direction of the Foils transverse and longitudinal sections have, these shapes also concentric or non-closed Shapes can include.

Bei der zweiten in Betracht gezogenen Ausführungsform wird der relative Abstand der Stege zum Kopf der Sonotrode genutzt, wobei die Dichte der von den Folien bei Berührung der Stege aufgenommenen Energie vom erwähnten Abstand abhängt. So schlägt diese Lösung vor, die Stege der querverlaufenden Abschnitte im Verhältnis zu denjenigen der längsverlaufenden Abschnitte zu erhöhen oder letztere im Verhältnis zu ersteren abzusenken, und zwar abhängig von der Energie, die man übertragen will, und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Folien die niedrigsten Stege nicht vollständig berühren werden. Da die aufgenommene Energie für näher an der Sonotrode angeordnete Stege höher ist, können die Dichten der von den querverlaufenden und längsverlaufenden Abschnitten aufgenommenen Energie gleich sein, wenn die Höhe der entsprechenden Stege wie zuvor erwähnt als Funktion der Breite der verschiedenen Stege angepaßt wird.Considered at the second embodiment the relative distance between the webs and the head of the sonotrode is used, the density of the films taken up by touching the webs Energy from the mentioned Distance depends. So beats this solution before, the webs of the transverse sections in relation to those of the longitudinal ones Sections to increase or the latter in proportion lowering to the former, depending on the energy you transmit wants, and taking into account the fact that the Foils will not fully touch the lowest ridges. Because the recorded Energy for closer to the Ridges arranged sonotrode higher is, can the densities of the transverse and longitudinal sections absorbed energy will be the same if the height of the corresponding webs As previously mentioned is adjusted as a function of the width of the different webs.

Da der Abstand der Stege zum Kopf der Sonotrode relativ ist, kann man eine andere Variante dieser letzten Lösung in Betracht ziehen. Diese bestünde darin, die Höhe der Sonotrode variieren zu lassen. Mit Hilfe eines Servomotors und auf dem Amboß angeordneten Fühlern kann man die Sonotrode so steuern, daß sie ihre Höhe in Abhängigkeit davon ändert, ob der Bereich des Ambosses, der sich unter ihr befindet, querverlaufende oder längsverlaufende Prägestempel trägt. So hebt sich die Sonotrode in dem Moment des Übergangs von einem querverlaufenden Bereich zu einem längsverlaufenden Bereich um eine bestimmte Höhe, um zu ihrer ursprünglichen Position zurückzukehren, sobald wieder in den querverlaufenden Bereich übergegangen wird, und so weiter. Dieser Höhenunterschied muß nicht zwangsläufig derselbe sein, wie derjenige der bei der ersten Variante dieser Lösung vorgesehen war, und zwar aufgrund des zuvor angesprochenen Kontaktproblems bei den Folien. Diese Ausführungsform ist vielleicht deshalb vorzuziehen, weil die Folien immer in vollständigem Kontakt mit den Stegen bleiben.Since the distance between the webs and the head of the sonotrode is relative, another variant of this last solution can be considered. This would be to vary the height of the sonotrode. With the aid of a servo motor and sensors arranged on the anvil, the sonotrode can be controlled in such a way that its height changes depending on whether the area of the anvil that is beneath it has transverse or longitudinal embossing dies. Thus, at the moment of transition from a transverse region to a longitudinal region, the sonotrode rises by a certain height to return to its original position as soon as the transverse region is changed over again, and so on. This difference in height does not necessarily have to be usually be the same as the one that was provided for in the first variant of this solution, due to the previously mentioned contact problem with the foils. This embodiment may be preferable because the films always remain in full contact with the ridges.

Bei der dritten Ausführungsform des Verfahrens versetzt man die Achse der Sonotrode und des Ambosses in Bezug auf die Laufachse der Folien. Bei dieser Ausführungsform steht die Achse der Sonotrode und des Ambosses in einem Winkel α zur Senkrechten der Laufachse. Es ist wichtig, anzumerken, daß die tangential zum Amboß liegende Laufachse, (eine Senkrechte zur Zylinderachse im Falle eines zylindrischen Ambosses), folglich weiterhin senkrecht zur Achse der Sonotrode verläuft. Die Prägestempel auf dem Amboß sind derart geändert, daß auf den Folien dasselbe Schweißnahtmuster wie vor dem Versetzten der Achse erzielt wird. Es gibt also von der Sonotrode aus gesehen keine querverlaufenden oder längsverlaufenden Abschnitte mehr und die Oberfläche der Stege im Einflußbereich der Schwingungen der Sonotrode bleibt aufgrund der verwendeten Geometrie konstant. Die Energiedichte ist folglich auf allen Abschnitten des Prägestempels konstant und erlaubt ein homogenes Verschweißen.In the third embodiment The process involves moving the axis of the sonotrode and the anvil in relation to the running axis of the foils. In this embodiment the axis of the sonotrode and the anvil is at an angle α to the vertical the barrel axis. It is important to note that the tangent to the anvil Barrel axis, (a perpendicular to the cylinder axis in the case of a cylindrical Anvils), consequently still perpendicular to the axis of the sonotrode runs. The dies are on the anvil changed so that on the same weld pattern on the foils as is achieved before moving the axis. So there are from seen from the sonotrode no transverse or longitudinal Sections more and the surface the webs in the sphere of influence the vibrations of the sonotrode remain due to the geometry used constant. The energy density is consequently on all sections of the stamping die constant and allows homogeneous welding.

Bei der vierten Ausführungsform des Verfahrens ändert man die Laufgeschwindigkeit der Folien in Abhängigkeit von den Abschnitten des Ambosses, die im Einflußbereich der Sonotrode liegen. Wenn die Folien schneller unter der Achse der Sonotrode durchlaufen, nehmen sie nämlich weniger Energie auf. Ausgehend von einer vorgegebenen Laufgeschwindigkeit der Folien beim Passieren des querverlaufenden Bereichs des Schweißprägestempels beschleunigt man also das Vorbeilaufen, um bei einer höheren Geschwindigkeit während des Passierens des längsverlaufenden Bereichs des Prägestempels schnell zu stabilisieren, welcher Bereich folglich eine ge ringere Energie aufnimmt. Die Geschwindigkeit wird derart gewählt, daß die Energiedichte auf Höhe der längsverlaufenden Stege die gleiche wie für die querverlaufenden Stege ist. Dies ist möglich, denn wenn der längsverlaufende Abschnitt eine Gesamtenergie aufnimmt, die geringer als diejenige des querverlaufenden Abschnitts ist, ist dessen Oberfläche geringer, und man kann aus diesem Grund die Geschwindigkeiten so regeln, daß man identische Energiedichten erhält. Die Laufgeschwindigkeit der Folien wird anschließend verringert und auf der Anfangsgeschwindigkeit beim Passieren eines neuen querverlaufenden Bereichs (der zu dem ersten identisch ist) stabilisiert, und so weiter. Diese Geschwindigkeitsänderungen können vorteilhafterweise mit Hilfe eines Servomotors geregelt werden, wobei auf dem Amboß angeordnete Fühler verwendet werden, wie bei der zweiten Variante der zweiten Ausführungsform. Man muß die Prägestempel auf dem Amboß unter Berücksichtigung der Tatsache konzipieren, daß die Geschwindigkeitsänderungen ein sich von dem Prägestempel unterscheidendes Schweißmuster auf den Folien erzeugen.In the fourth embodiment of the procedure changes one the running speed of the foils depending on the sections of the anvil in the sphere of influence the sonotrode. If the slides faster under the axis pass through the sonotrode, they absorb less energy. Based on a specified running speed of the foils accelerated when passing through the transverse region of the welding stamp you have to walk past it at a higher speed during the Passing the longitudinal one Area of the die quickly to stabilize which area consequently has a lower energy receives. The speed is chosen so that the energy density at the level of the longitudinal Bridges the same as for is the transverse webs. This is possible because if the longitudinal Section absorbs a total energy less than that of the transverse section, its surface is less, and for this reason you can regulate the speeds so that you are identical Receives energy densities. The running speed of the films is then reduced and on the Initial speed when passing a new transverse one Area (identical to the first) stabilized, and so further. These speed changes can are advantageously regulated with the aid of a servo motor, being placed on the anvil sensor be used as in the second variant of the second embodiment. you must the dies on the anvil taking into account conceive of the fact that the speed changes one from the embossing stamp distinctive welding pattern generate on the slides.

Es sei darauf hingewiesen, daß man auch in Betracht ziehen kann, die Geschwindigkeit des Ambosses und die Geschwindigkeit der Folien gleichzeitig zu ändern, wodurch eine Änderung der Prägestempel vermieden wird.It should be noted that one too can take into account the speed of the anvil and the The speed of the slides change at the same time, causing a change the embossing stamp is avoided.

Das Verständnis der zuvor dargestellten erfindungsgemäßen Lösungen wird mit Hilfe der folgenden Beschreibung verbessert, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:Understanding the previously presented solutions according to the invention improved with the help of the following description, in which on the attached Reference is made to drawings in which:

  • – 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Ultraschallverschweißen zweier Folien darstellt; - 1 is a schematic view of an embodiment of the device for ultrasonic welding of two foils;
  • – 2 eine Draufsicht eines Schweißprägestempels des Ambosses gemäß 1 darstellt;- 2 a plan view of a welding stamp of the anvil according to 1 represents;
  • – 3 eine Draufsicht des Ambosses gemäß 1 mit Energiesenken darstellt;- 3 a plan view of the anvil according to 1 with energy sinks;
  • – 4 eine Draufsicht darstellt, die das Schneiden der Folien zeigt, um das Schweißen durch die Energiesenken zu verhindern;- 4 Figure 13 is a top view showing the cutting of the foils to prevent welding by the energy sinks;
  • – 5 eine perspektivische Ansicht eines sich in der Höhe ändernden Profils eines Schweißprägestempels des Ambosses gemäß 1 darstellt;- 5 a perspective view of a height-changing profile of a welding stamp of the anvil according to 1 represents;
  • – die 6a und 6b Höhenänderungen der Sonotrode zwischen den querverlaufenden und längsverlaufenden Bereichen eines Schweißprägestempels gemäß 1 im Profil darstellen;- the 6a and 6b Changes in height of the sonotrode between the transverse and longitudinal regions of a welding stamp according to 1 show in profile;
  • – die 6c und 6d das Höhenprofil der Sonotrode gemäß den 6a und 6b als Funktion der Bereiche des Ambosses gemäß 1 zeigen, die sich unter diesem befinden;- the 6c and 6d the height profile of the sonotrode according to the 6a and 6b as a function of the areas of the anvil 1 show who are below this;
  • – 7a eine Draufsicht der Vorrichtung zeigt, in der die Sonotrode und der Amboß bezogen auf die Laufachse der Folien geneigt sind;- 7a shows a plan view of the device in which the sonotrode and the anvil are inclined with respect to the axis of travel of the foils;
  • – Fig. 7b ein praktisches Beispiel der Ausführungsform gemäß 7a zeigt;7b shows a practical example of the embodiment according to FIG 7a shows;
  • – die 8a und 8b die Änderungen der Laufgeschwindigkeit der Folien als Funktion derjenigen Bereiche des Ambosses gemäß 1 zeigen, die unter der Sonotrode durchlaufen.- the 8a and 8b the changes in the running speed of the foils as a function of those areas of the anvil according to 1 show that pass under the sonotrode.

Es ist anzumerken, daß sich die beigefügten Zeichnungen auf Schweißprägestempel in Form von insgesamt rechteckigen Beuteln bzw. Taschen beziehen. Die in Betracht gezogenen Lösungen sind selbstverständlich auf alle Arten von Prägestempeln anwendbar, die in Bewegungsrichtung eine Folge von querverlaufenden und längsverlaufenden Abschnitten aufweisen.It should be noted that the attached drawings on stamped sweat cover in the form of rectangular bags or bags. The solutions considered are a matter of course applicable to all types of dies, which in the direction of movement is a sequence of transverse and longitudinal Have sections.

Die in 1 dargestellte Schweißvorrichtung erlaubt es, zwei Folien wie im folgenden beschrieben hier für die Herstellung von Verpackungsbeuteln zu verschweißen, die zur Aufnahme von Verbandsmaterial dienen.In the 1 The welding device shown allows two foils to be welded as described below for the production of packaging bags, which are used to hold dressing material.

Die Schweißvorrichtung enthält zwei Rollen 1, 2 für die Zufuhrt von Folien 3, 4, eine Sonotrode 5, einen Schweißamboß 6, ein Paar Umlenkrollen 8, 8' und ein Paar Antriebsrollen 9, 9' für die Folien 3, 4.The welding device contains two rollers 1 . 2 for feeding foils 3 . 4 , a sonotrode 5 , a welding anvil 6 , a pair of pulleys 8th . 8th' and a pair of drive rollers 9 . 9 ' for the foils 3 . 4 ,

Der Schweißamboß 6 besteht aus einem Zylinder mit der Achse 11, ist drehbar gelagert und trägt eine Mehrzahl von erhabenen Schweißprägestempeln 10 auf seiner Zylinderaußenwand.The welding anvil 6 consists of a cylinder with the axis 11 , is rotatably mounted and carries a plurality of raised welding stamps 10 on its outer cylinder wall.

In der folgenden Beschreibung sind die Schweißprägestempel 10 in einer Ebene entwickelt. Sie sind nebeneinander senkrecht zur Achse 11 angeordnet, wobei sie durch einen Schweißabstand ρs voneinander getrennt sind. Jeder Prägestempel 10 weist hier vier Seiten 12-15 auf, die eine Mehrzahl von Schweißstegen 16 enthalten, die insgesamt geradlinig verlaufen und insgesamt ein Rechteck bilden, in dessen Innenraum sich eine rechteckige zentrale Vertiefung 18 befindet, die es ermöglicht, daß das zu verpackende Produkt beim Schweißen zwischen den beiden Folien 3, 4 angeordnet werden kann.In the following description are the welding stamps 10 developed in one level. They are next to each other perpendicular to the axis 11 arranged, where they are separated by a welding distance ρ s . Any stamp 10 here has four sides 12-15, which have a plurality of welding webs 16 contain, which run in a straight line and form a rectangle, in the interior of which there is a rectangular central depression 18 located, which allows the product to be packaged when welding between the two foils 3 . 4 can be arranged.

Die zwei Seiten 12, 14 erstrecken sich insgesamt quer zur Laufrichtung 7 der Folien 3, 4 und die beiden Seiten 13, 15 erstrecken sich insgesamt längs zur Laufrichtung 7. Die Schweißprägestempel 10 des Ambosses 6 haben hier alle die gleiche Form.The two sides 12, 14 extend transversely to the direction of travel 7 of the slides 3 . 4 and the two sides 13, 15 extend overall along the direction of travel 7 , The sweat stamp 10 of the anvil 6 all have the same shape here.

Die Sonotrode 5 erstreckt sich längs einer Mantellinie 19 des Ambosses 6 in einem vorgegebenen Abstand von dem Amboß 6, der das Durchlaufen der Folien 3, 4 zwischen der Sonotrode 5 und dem Amboß 6 erlaubt.The sonotrode 5 extends along a generatrix 19 of the anvil 6 at a predetermined distance from the anvil 6 that is going through the slides 3 . 4 between the sonotrode 5 and the anvil 6 allowed.

Die Folien 3, 4, die auf den Zuführrollen 1, 2 aufgewickelt sind, bestehen aus einem zum Ultraschallverschweißen geeigneten Material, wobei wenigstens eine ein thermoplastisches Material enthält. Sie werden mit Hilfe der Zuführrollen 1, 2, abgerollt, mit Hilfe der Umlenkrollen 8, 8' aneinander angenähert und zwischen den beiden Antriebsrollen 9, 9' eingespannt, so daß sie folglich miteinander in Kontakt sind und sich längs einer Ebene P erstrecken, die tangential zum Amboß liegt und die Mantellinie 19 enthält. Unter Einwirkung der Antriebsrollen 9, 9' werden die Folien 3, 4 gleichzeitig bewegt, so daß sie in der Ebene P in in gegenseitigem Kontakt an der Sonotrode 5 in Richtung 7 vorbeilaufen.The slides 3 . 4 that are on the feed rollers 1 . 2 are wound, consist of a material suitable for ultrasonic welding, at least one containing a thermoplastic material. You will be using the feed rollers 1 . 2 , unrolled, using the pulleys 8th . 8th' approximated to each other and between the two drive rollers 9 . 9 ' clamped so that they are consequently in contact with each other and extend along a plane P, which is tangential to the anvil and the surface line 19 contains. Under the influence of the drive rollers 9 . 9 ' become the slides 3 . 4 moved simultaneously so that they are in plane P in mutual contact on the sonotrode 5 in the direction 7 pass.

Gleichzeitig zum Antrieb der Folien 3, 4 versetzt man den Amboß 6 in Richtung 7' in Rotation, und zwar mit einer Antriebsgeschwindigkeit, die nicht unbedingt gleich der Laufgeschwindigkeit der Folien 3, 4 ist.At the same time to drive the foils 3 . 4 you put the anvil 6 in the direction 7 ' in rotation, at a driving speed that is not necessarily the same as the running speed of the foils 3 . 4 is.

Während des relativen Vorbeilaufens kommen die beiden Folien 3, 4 vorübergehend in Kontakt mit den Stegen 16 des Ambosses 6, wobei es sich von selbst versteht, daß die Folie 3 direkten Kontakt und die Folie 4 indirekten Kontakt hat. Sobald sie unter der Sonotrode 5 durchlaufen, werden sie einer im wesentlichen längs zur Mantellinie 19 gerichteten Ultraschallschwingung ausgesetzt, wobei die Schwingung eine Molekülschwingung des Materials ausschließlich in denjenigen Bereichen der beiden Folien 3, 4 hervorruft, die mit den Schweißstegen 16 in Kontakt kommen. Diese Molekülschwingung bewirkt, daß die Folien 3, 4 entlang der oben erwähnten ausgesetzten Bereiche erwärmt und verschweißt werden. Das Ergebnis ist, daß die beiden Folien mit einem dem Schweißprägestempel gemäß 2 entsprechenden Muster verschweißt vorliegen.The two foils come during the relative passing 3 . 4 temporarily in contact with the webs 16 of the anvil 6 , it goes without saying that the film 3 direct contact and the film 4 has indirect contact. Once under the sonotrode 5 pass through, they become one essentially along the surface line 19 Directed ultrasonic vibration exposed, the vibration is a molecular vibration of the material only in those areas of the two films 3 . 4 evokes that with the welding webs 16 get in touch. This molecular vibration causes the foils 3 . 4 heated and welded along the exposed areas mentioned above. The result is that the two foils are welded with a stamp 2 corresponding samples are welded.

Während des Schweißens bringt man zwischen den beiden Folien 3, 4 das zu verpackende Produkt ein.During welding you put between the two foils 3 . 4 the product to be packaged.

Jedoch ist das so beschriebene Schweißen noch nicht so perfekt, wie die es in der Einleitung dargestellt ist.However, the welding so described is still not as perfect as it is presented in the introduction.

Das ergibt sich beim Betrachten der Schwingungseinflußbereiche 20, 21 der Sonotrode 5 auf dem Prägestempel 10 der 2. Die beiden Bereiche 20, 21 sind beide in 2 dargestellt, aber man muß berücksichtigen, daß der Prägestempel 10 zu einer bestimmten Zeit dem Bereich 20 ausgesetzt ist und dann bei weiterer Rotation des Ambosses 6 der Prägestempel 10 dem Bereich 21 ausgesetzt ist, wenn sein entsprechender Abschnitt die Position erreicht hat, die der Abschnitt einnahm, der zuvor dem Bereich 20 ausgesetzt war, wobei die Bereiche 20 und 21 von der Sonotrode 5 aus gesehen dieselben sind und insgesamt die Oberfläche des Kopfes 17 der Sonotrode 5 darstellen.This is the result of looking at the areas affected by vibrations 20 . 21 the sonotrode 5 on the embossing stamp 10 the 2 , The two areas 20 . 21 are both in 2 shown, but one must take into account that the embossing stamp 10 the area at a certain time 20 exposed and then further rotation of the anvil 6 the embossing stamp 10 the area 21 exposed when its corresponding section has reached the position that the section previously occupied by the area 20 was exposed to the areas 20 and 21 from the sonotrode 5 seen from the same and overall the surface of the head 17 the sonotrode 5 represent.

Man sieht also deutlich, daß die von der Sonotrode 5 gelieferte Energie sich im Bereich 20 auf die hier quer zur Laufrichtung 7 angeordneten Stegen 16 verteilen muß. Im Bereich 21 muß sich die von der Sonotrode 5 gelieferte Energie auf die Abschnitte der Stege 16 verteilen, die in dem Bereich 21 liegen und hier längs zur Laufrichtung 7 angeordnet sind. Wenn der Einflußbereich der Sonotrode 5 in Position 21 ist, muß sich die Energie also auf eine bezogen auf den Einflußbereich in Position 20 wesentlich kleinere Oberfläche verteilen.So you can clearly see that from the sonotrode 5 delivered energy itself in the area 20 to the cross direction here 7 arranged webs 16 must distribute. In the area 21 must be from the sonotrode 5 delivered energy to the sections of the webs 16 distribute that in the area 21 lie and along the direction of travel 7 are arranged. If the area of influence of the sonotrode 5 in position 21 is, the energy must be in position in relation to the sphere of influence 20 spread much smaller surface.

Die Erfindung dient dazu, dieses Energieverteilungsproblem zu vermeiden und die Energiedichte auf allen Stegen 16 des Prägestempels 10 aneinander anzugleichen, unabhängig davon, ob sie quer oder längs zur Laufrichtung 7 verlaufen.The invention serves to avoid this energy distribution problem and the energy density on all webs 16 of the die 10 align with each other, regardless of whether they are transverse or longitudinal to the direction of travel 7 run.

Die erste zuvor beschriebene Lösung ist in 3 gezeigt.The first solution described above is in 3 shown.

Neben den Prägestempeln 10 des Ambosses 6 fügt man Energiefallen bzw. Energiesenken 22 hinzu, bei denen es sich tatsächlich um neue Stege mit derselben Höhe wie die Stege 16 handelt. Diese Stege liegen hier in Form von Streifen vor, deren genaue Geometrie und deren Breite derart ausgelegt sind, daß die Schnittfläche von den Schwingungseinflußbereichen 23, 24 der Sonotrode 5 und von sowohl den Stegen 16 des Prägestempels 10 als auch den Stegen der Senken 22 eine konstante Oberfläche hat, die hier in der schematischen Darstellung schraffiert ist. Es ist selbstverständlich, daß die Bereiche 23, 24 hier zwei Beispiele für Positionen sind, anhand derer die Gleichheit der zuvor erwähnten Oberflächen überprüft werden soll; die Geometrie der Senken 22 muß so ausgelegt werden, daß der gesamte Schwingungseinflußbereich der Sonotrode 5 an jedem beliebigen Ort des Prägestempels 10 eine zuvor definierte konstante Schnittfläche bereitstellt.In addition to the dies 10 of the anvil 6 one adds energy traps or energy sinks 22 which are actually new bars with the same height as the bars 16 is. These webs are here in the form of strips, the exact geometry and width of which are designed such that the cut surface of the areas affected by vibration 23 . 24 the sonotrode 5 and from both the piers 16 of the die 10 as well as the bridges of the valleys 22 has a constant surface, which is hatched here in the schematic representation. It goes without saying that the areas 23 . 24 here are two examples of positions on the basis of which the equality of the surfaces mentioned above is to be checked; the geometry of the depressions 22 must be designed so that the entire vibration influence area of the sonotrode 5 at any location on the die 10 provides a previously defined constant cutting surface.

Mit Hilfe dieser Art von in geeigneter Weise angepaßter Senke 22 erhält man auf den Stegen 16 des Prägestempels 10 eine während des Vorbeilaufens konstante Dichte der von der Sonotrode 5 gelieferten Energie.With the help of this type of suitably adapted sink 22 you get on the bridges 16 of the die 10 a constant density as it passes by that of the sonotrode 5 delivered energy.

Durch das Vorbeilaufen der Folien 3, 4 an der Sonotrode 5 und beim Kontakt mit dem Prägestempel 10 und den Senken bzw. Fallen 22 gemäß 3 ergibt sich ein Schweißnahtmuster auf den Folien 3, 4, das zugleich dem Prägestempel 10 und den Streifen 22 entspricht. Der Zweck der Vorrichtung ist es nun aber, hier mit einem dem Prägestempel 10 entsprechenden Muster homogen verschweißte Beutel zu erhalten. Die Schweißhomogenität wird auf dem Prägestempel 10 durch die konstante Energiedichte gewährleistet, die durch die Geometrie der Energiesenken 22 erreicht wird. Um die auf die Energiesenken zurückzuführende Schweißnaht verschwinden zu lassen, kann man eine Vorrichtung ins Auge fassen, wie sie in 4 beschrieben ist.By passing the foils 3 . 4 on the sonotrode 5 and when contacting the die 10 and the sinks or traps 22 according to 3 there is a weld seam pattern on the foils 3 . 4 , which is also the embossing stamp 10 and the stripe 22 equivalent. The purpose of the device is, however, here with a die 10 corresponding pattern to obtain homogeneously sealed bags. The welding homogeneity is on the stamp 10 guaranteed by the constant energy density by the geometry of the energy sinks 22 is achieved. In order to make the weld seam attributable to the energy sinks disappear, one can consider a device such as that in 4 is described.

4 zeigt eine Draufsicht auf die Folien 3, 4 am Ende des Schweißvorgangs zwischen der Mantellinie 19 und den Rollen 9, 9' gemäß 1. Man sieht auf den Folien die Muster 10', 22' abgezeichnet, gemäß denen die Folien unter Verwendung eines Prägestempel 10 und Energiesenken 22 aufweisenden Ambosses verschweißt worden sind. 4 shows a top view of the foils 3 . 4 at the end of the welding process between the surface line 19 and the roles 9 . 9 ' according to 1 , You can see the patterns on the slides 10 ' . 22 ' signed, according to which the foils using an embossing stamp 10 and energy sinks 22 having anvils have been welded.

Die Vorrichtung weist auf dem Weg der Folien 3, 4 zwischen der Mantellinie 19 und den Rollen 9, 9' zwei Messer 23 auf, die die Folien 3, 4 zwischen dem Muster 10' und dem Muster 22' abschneiden, wobei die Muster auf den Kontakt der Folien 3, 4 mit dem Prägestempel 10 bzw. den Senken 22 zurückzuführen sind. Das Abschneiden erfolgt "sauber", weil die Folien 3, 4 zwischen den Rollen 8, 8' und 9, 9' sehr stark gespannt sind.The device points on the way of the foils 3 . 4 between the generatrix 19 and the roles 9 . 9 ' two knifes 23 on the the slides 3 . 4 between the pattern 10 ' and the pattern 22 ' cut off the pattern on the contact of the foils 3 . 4 with the embossing stamp 10 or the depressions 22 are due. The cutting is "clean" because of the foils 3 . 4 between the roles 8th . 8th' and 9 . 9 ' are very excited.

Die Erfindung schlägt eine zweite Lösung zum Angleichen der Energiedichte auf den Stegen 16 vor. Der Prägestempel 10 weist hier quer zur Laufrichtung 7 verlaufende Stege 16 auf, die höher als die längs zur Laufrichtung verlaufenden Stege 16 sind. Die 5a zeigt eine perspektivische, schematische Darstellung einer solchen Ausführungsform. Man beachte, daß zur Vereinfachung der Zeichnung die Stege 25 und 26, 26' so gezeichnet worden sind, als würden sie auf der erzeugenden Ebene 27 des Ambosses 6 in einem rechten Winkel zueinan der stehen, wobei der Leser das Prinzip auch auf Vorrichtungen wie z.B. gemäß 2 verallgemeinern kann. Man sieht also in 5a, daß der zur Laufrichtung 7 querverlaufende Steg 25 um eine Höhe h höher als die Stege 26 und 26' ist, die längs zur Laufrichtung 7 verlaufen. Der Steg 25 nimmt folglich mehr Energie von Seiten der Sonotrode 5 auf. Aber seine Oberfläche ist im Schwingungseinflußbereich der Sonotrode 5 größer als die entsprechende Oberfläche der Stege 26 und 26'. Man kann also den Höhenunterschied h zwischen den Stegen 25 und 26, 26' anpassen, um auf allen die gleiche Energiedichte zu erhalten.The invention proposes a second solution for adjusting the energy density on the webs 16 in front. The embossing stamp 10 points here transverse to the direction of travel 7 running webs 16 that are higher than the webs running lengthways to the direction of travel 16 are. The 5a shows a perspective, schematic representation of such an embodiment. Note that to simplify the drawing, the webs 25 and 26 . 26 ' have been drawn as if they were on the generating plane 27 of the anvil 6 stand at a right angle to each other, whereby the reader also applies the principle to devices such as 2 can generalize. So you see in 5a that of the direction 7 transverse web 25 by a height h higher than the webs 26 and 26 ' that is along the direction of travel 7 run. The jetty 25 consequently takes more energy on the part of the sonotrode 5 on. But its surface is in the vibration influence area of the sonotrode 5 larger than the corresponding surface of the webs 26 and 26 ' , So you can see the height difference h between the webs 25 and 26 . 26 ' adjust to get the same energy density on all.

Es sei darauf hingewiesen, daß die erzeugende Ebene 27 die des Ambosses 6 sowie die Stege hier in einer Ebene entwickelt sind. Außerdem sind nur drei der Seiten des Schweißrechtecks dargestellt.It should be noted that the generating plane 27 that of the anvil 6 as well as the webs are developed here on one level. In addition, only three of the sides of the welding rectangle are shown.

Genau wie bei der vorhergehenden Ausführungsform soll die Geometrie der Höhenunterschiede unter Berücksichtigung der Geometrie des ganzen Schweißprägestempels 10 realisiert werden, um über alle Stege 16 hinweg eine konstante Energiedichte zu erhalten, und zwar unter Anwendung des soeben beschriebenen Prinzips.Just as in the previous embodiment, the geometry of the height differences should take into account the geometry of the entire welding stamp 10 can be realized to over all webs 16 to maintain a constant energy density, using the principle just described.

Eine andere Ausführungsform dieses Prinzips ist es, die Höhe der Sonotrode 5 variieren zu lassen, da ja der relative Abstand der Stege 16 von der Sonotrode 5 wichtig ist. So befindet sich die Sonotrode 5 beim Passieren eines Bereichs von quer zur Laufrichtung 7 angeordneten Stegen 25' in einem bestimmten Abstand vom Amboß, wie man es in 6a sieht. Beim Passieren eines Bereichs von längs zur Laufrichtung 7 angeordneten Stegen 26'' wird die Sonotrode 7 um eine Höhe W (6b) angehoben, die so bestimmt ist, daß die Energie dichte auf den Stegen 26'' dieselbe wie auf den Stegen 25' ist, wie zuvor beschrieben wurde.Another embodiment of this principle is the height of the sonotrode 5 to vary, since the relative distance between the webs 16 from the sonotrode 5 important is. This is how the sonotrode is located 5 when passing an area from cross to running 7 arranged webs 25 ' at a certain distance from the anvil as you put it in 6a sees. When passing an area from longitudinal to running direction 7 arranged webs 26 '' becomes the sonotrode 7 by a height W ( 6b ) raised, which is determined so that the energy density on the webs 26 '' the same as on the jetties 25 ' is as previously described.

Der Übergang von einem querverlaufenden Bereich zu einem längsverlaufenden Bereich kann einem Servomotor auf Grund von auf dem Amboß angeordneten Fühlern 28 bekannt sein, wobei der genannte Servomotor dann der Sonotrode 5 deren Höhenänderungen vorgibt. Man erkennt in den 6c und 6d, daß während einer Phase die Sonotrode 5 zum Verschweißen eines querverlaufenden Bereichs 25' in einer Höhe h1 angeordnet ist. Wenn ein längsverlaufender Bereich 26'' unter der Sonotrode 5 durchläuft, wird der Servomotor mit Hilfe eines Fühlers 28 über diese Konfigurationsänderung unterrichtet und befiehlt der Sonotrode 5, sich bis zu einer Höhe h2 zu erheben, die der Phase 30 entspricht und sich von h1 durch eine zusätzliche Höhe ω unterscheidet. Ein neuer Fühler 28 wird den Servomotor über das Passieren eines neuen querverlaufenden Bereichs unterrichten, wobei der Servomotor dann der Sonotrode befiehlt, sich wieder auf die Höhe h1 herunterzubewegen und so weiter. Durch korrektes Dimensionieren von ω erhält man so gut eine konstante Energiedichte auf den Stegen der Bereiche 25' und 26''.The transition from a transverse region to a longitudinal region can be carried out by a servo motor due to sensors arranged on the anvil 28 be known, said servo motor then the sonotrode 5 their height changes. One recognizes in the 6c and 6d that during one phase the sonotrode 5 for welding a transverse area 25 ' is arranged at a height h 1 . If a longitudinal area 26 '' under the sonotrode 5 passes through, the servo motor is operated with the help of a sensor 28 The sonotrode informs and commands about this configuration change 5 to rise to a height h 2 that of the phase 30 corresponds and differs from h 1 by an additional height ω. A new feeler 28 will notify the servomotor of the passage of a new transverse area, the servomotor then commanding the sonotrode to move back down to the height h 1 and so on. By correctly dimensioning ω you get a constant energy density on the webs of the areas 25 ' and 26 '' ,

Eine weitere von der Erfindung gelieferte Lösung zum Angleichen der Energie längs der Stege 16 des Prägestempels 10 besteht darin, die Achse der Sonotrode 5 und des Ambosses 6 in bezug auf die Laufachse 7 zu neigen. 7a zeigt eine Draufsicht auf eine solche Ausführungsform. Die Sonotrode 5 ist nicht dargestellt, aber man sieht in der schematischen Darstellung den Schwingseinflußbereich 5' der Sonotrode 5, beim dem es sich um die senkrechte Projektion des Kopfes 17 der Sonotrode 5 auf die erzeugende Ebene des Ambosses 6 auf Höhe der Mantellinie 19 handelt. Man sieht also, daß sowohl die Sonotrode 5 als auch der Amboß 6 bezogen auf die Laufrichtung 7 um denselben Winkel α versetzt wurden. Die Prägestempel 31 auf dem Amboß wurden im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Prägestempeln 10 verändert, um auf den Folien 3, 4 ein Schweißmuster 10' zu erhalten, das zu demjenigen identisch ist, das durch Verwendung einer "klassischen" Vorrichtung, wie der in 1 beschriebenen, erhalten wurde, wo der Amboß die Schweißprägestempel 10 aufweist. Man sieht also, daß die dem Einflußbereich 5' der Sonotrode 5 ausgesetzten Bereiche der Prägestempel 31 zu jeder Zeit eine konstante Oberfläche aufweisen, wenn diese Prägestempel 31 zu diesem Zweck entwickelt worden sind. Man erhält folglich eine konstante Energiedichte auf allen Stegen 16 der Prägestempel 31.Another solution provided by the invention for equalizing the energy along the webs 16 of the die 10 is the axis of the sonotrode 5 and the anvil 6 with respect to the barrel axis 7 to tend. 7a shows a plan view of such an embodiment. The sonotrode 5 is not shown, but one can see in the schematic representation the area of influence of the vibrations 5 ' the sonotrode 5 , which is the vertical projection of the head 17 the sonotrode 5 to the generating level of the anvil 6 at the level of the generatrix 19 is. So you can see that both the sonotrode 5 as well as the anvil 6 related to the running direction 7 were offset by the same angle α. The dies 31 on the anvil were compared to the previously described dies 10 changed to on the slides 3 . 4 a sweat pattern 10 ' to be identical to that obtained by using a "classic" device such as that in 1 described, was obtained where the anvil stamped the sweat stamp 10 having. So you can see that the area of influence 5 ' the sonotrode 5 exposed areas of the dies 31 have a constant surface at all times when these dies 31 have been developed for this purpose. Consequently, a constant energy density is obtained on all webs 16 the embossing stamp 31 ,

7b zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Lösung. 7b shows an embodiment of this solution.

Vorteilhafterweise beträgt der zuvor beschriebene Winkel α 20°. Der Winkel zwischen dem Tragelement 34, das den Amboß und die Mantellinie 19 trägt, beträgt 70°. Der Winkel zwischen den längsverlaufenden Kanten 37 des Schweißmusters 10' einerseits und den längsverlaufenden Kanten 35 des Schweißprägestempels 31 andererseits beträgt 20°. Der Winkel zwischen den querverlaufenden Stegen des Schweißprägestempels 31 einerseits und der Mantellinie 19 andererseits beträgt 20°. Man erhält also eine homogene Verschweißung mit einem Muster 10', das in allen Punkten demjenigen gleicht, das mit dem Schweißprägestempel 10 gemäß 2 erzielt wurde.The angle α described above is advantageously 20 °. The angle between the support element 34 that the anvil and the surface line 19 is 70 °. The angle between the longitudinal edges 37 of the sweat pattern 10 ' on the one hand and the longitudinal edges 35 of the sweat stamp 31 on the other hand is 20 °. The angle between the transverse bars of the welding stamp 31 on the one hand and the surface line 19 on the other hand is 20 °. So you get a homogeneous weld with a pattern 10 ' which is identical in all respects to the one with the welding stamp 10 according to 2 was achieved.

Die letzte von der Erfindung vorgeschlagene Lösung zum Angleichen bzw. Homogenisieren der Energiedichte längs der Stege 16 des Schweißprägestempels 10 besteht darin, die relative Laufgeschwindigkeit der Folien 3-4 variieren zu lassen.The last solution proposed by the invention for equalizing or homogenizing the energy density along the webs 16 of the sweat stamp 10 is the relative running speed of the slides 3-4 to vary.

Ausgehend von einer Phase 38, in der sich ein querverlaufender Bereich 25' unter der Sonotrode 5 befindet und das Vorbeilaufen mit einer Geschwindigkeit v1 erfolgt, wird der Übergang zu einem längsverlaufenden Bereich 26'' von einer Phase 39 hoher Beschleunigung des Vorbeilaufens der Folien 3, 4 begleitet, bis sich eine Geschwindigkeit v2 während der Phase 40 stabilisiert; dem folgt dann eine starke Verzögerung während einer Phase 41 unmittelbar vor dem Übergang zu einem weiteren querverlaufenden Bereich 25', in dem sich die Geschwindigkeit von neuem auf der Geschwindigkeit v1 stabilisiert. Die längsverlaufenden Bereiche 26" nehmen auf diese Weise weniger Energie als die Bereiche 25' auf, aber da ihre mit dem Einflußbereich der Sonotrode 5 wechselwirkende Fläche viel kleiner ist, kann man die Geschwindigkeiten v1 und v2 derart regeln, daß man eine konstante Energiedichte auf den Stegen der querverlaufenden Bereiche 25' und der längsverlaufenden Bereiche 26'' erhält.Starting from a phase 38 in which there is a transverse area 25 ' under the sonotrode 5 is and the passing by at a speed v 1 , the transition to a longitudinal area 26 '' from a phase 39 high acceleration of the passing of the foils 3 . 4 accompanied until a speed v 2 during the phase 40 stabilized; this is followed by a strong delay during a phase 41 immediately before the transition to another transverse area 25 ' , in which the speed stabilizes anew at the speed v 1 . The longitudinal areas 26 " take less energy than the areas 25 ' on, but since it's with the area of influence of the sonotrode 5 interacting area is much smaller, the speeds v 1 and v 2 can be regulated in such a way that there is a constant energy density on the webs of the transverse regions 25 ' and the longitudinal areas 26 '' receives.

Das Auffinden der Bereiche 25', 26'' und die Steuerung der Geschwindigkeitsänderungen kann mit Hilfe von Fühlern und einem Servomotor erfolgen, wie dies zuvor bei der zweiten Ausführungsform der letzten Lösung dargestellt wurde.Finding the areas 25 ' . 26 '' and the speed changes can be controlled by means of sensors and a servo motor, as previously shown in the second embodiment of the last solution.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Prägestempel des Ambosses in Abhängigkeit von Geschwindigkeitsänderungen geändert werden müssen, wobei die Länge der längsverlaufenden Bereiche verkürzt wird.It should be noted that the dies of the anvil depending of speed changes changed Need to become, being the length the longitudinal one Shortened areas becomes.

Claims (12)

Verfahren zum Ultraschallverschweißen mittels von wenigstens zwei Folien (3, 4), wobei man die beiden Folien (3, 4) und einen Amboß (6) vor eine Sonotrode (5) bewegt, wobei der Amboß wenigstens einen Schweißprägestempel (10) trägt, der sich entlang einer Folge von bezogen auf die Laufrichtung (7) der Folien (3, 4) im wesentlichen querverlaufenden und im wesentlichen längsverlaufenden Richtungen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dichte der von den Folien (3, 4) aufgenommenen Energie längs der genannten Richtungen im wesentlichen aneinander angleicht.Method for ultrasonic welding using at least two foils ( 3 . 4 ), whereby the two foils ( 3 . 4 ) and an anvil ( 6 ) in front of a sonotrode ( 5 ) moves, the anvil at least one welding stamp ( 10 ) that runs along a sequence of related to the direction of travel ( 7 ) of the foils ( 3 . 4 ) extends essentially transversely and essentially longitudinally, characterized in that the density of the films ( 3 . 4 ) essentially absorbs the energy absorbed along the directions mentioned. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die von der Sonotrode (5) längs des Schweißprägestempels (10) übertragene Energie moduliert.The method of claim 1, wherein the from the sonotrode ( 5 ) along the welding stamp ( 10 ) modulated transmitted energy. Verfahren nach Anspruch 2, wobei dem man Energiesenken (22) verwendet, die auf beiden Seiten des Schweißprägestempels (10) in einem Bereich angeordnet sind, der für die Gestaltung des Schweißmusters (10') nicht genutzt wird.The method of claim 2, wherein the energy sinks ( 22 ) used on both sides of the welding stamp ( 10 ) are arranged in an area that is suitable for the design of the welding pattern ( 10 ' ) is not used. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Energiemodulation längs des Schweißprägestempels (10) durch relative Abstandsunterschiede zwischen der Sonotrode (5) und den in bezug auf die Laufrichtung (7) im wesentlichen querverlaufenden und längsverlaufenden Stegen erreicht wird.The method of claim 2, wherein the energy modulation along the welding stamp ( 10 ) by relative differences in distance between the sonotrode ( 5 ) and in relation to the direction of travel ( 7 ) essentially transverse and longitudinal webs is achieved. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Servomotor beim Vorbeilaufen des Ambosses (6) Höhenänderungen der Sonotrode (5) bewirkt.The method of claim 4, wherein a servo motor as the anvil ( 6 ) Changes in height of the sonotrode ( 5 ) causes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die relative Laufgeschwindigkeit der Folien (3, 4) variieren läßt.A method according to claim 1, wherein the relative running speed of the films ( 3 . 4 ) can vary. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die Achse der Sonotrode (5) und des Ambosses (6) bezogen auf die Laufrichtung (7) neigt .A method according to claim 1, wherein the axis of the sonotrode ( 5 ) and the anvil ( 6 ) related to the running direction ( 7 ) tends. Maschine zum Ultraschallverschweißen von wenigstens zwei Folien (3, 4), wobei man die beiden Folien (3, 4) und einen Amboß (6) vor einer Sonotrode (5) bewegt, wobei der Amboß wenigstens einen Schweißprägestempel (10) trägt, der sich entlang einer Folge von bezogen auf die Laufrichtung (7) der Folien (3, 4) im wesentlichen querverlaufenden und im wesentlichen längsverlaufenden Richtungen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (22) aufweist, um die Dichte der von den Folien (3, 4) längs der genannten Richtungen aufgenommenen Energie aneinander anzugleichen.Machine for ultrasonically welding at least two foils ( 3 . 4 ), whereby the two foils ( 3 . 4 ) and an anvil ( 6 ) in front of a sonotrode ( 5 ) moves, the anvil at least one welding stamp ( 10 ) that runs along a sequence of related to the direction of travel ( 7 ) of the foils ( 3 . 4 ) extends essentially transversely and essentially longitudinally, characterized in that it comprises means ( 22 ) the density of the films ( 3 . 4 ) align energy absorbed along the directions mentioned. Maschine nach Anspruch 8, wobei der Amboß (6) Energiesenken (22) aufweist, die in einem Bereich angeordnet sind, der für die Gestaltung des Schweißmusters (10') nicht genutzt wird.The machine of claim 8, wherein the anvil ( 6 ) Energy sinks ( 22 ) which are arranged in an area which is necessary for the design of the welding pattern ( 10 ' ) is not used. Maschine nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei hinter der Stelle, an der das Schweißen stattfindet, ein Mittel zum Abschneiden der Folien (3, 4) vorgesehen ist, um die von den Energiesenken (22) hervorgerufenen Schweißstreifen verschwinden zu lassen.Machine according to one of claims 8 and 9, wherein behind the place where the welding takes place, a means for cutting the foils ( 3 . 4 ) is provided in order to avoid the 22 ) cause sweat strips to disappear. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die im wesentlichen quer zur Laufrichtung (7) verlaufenden Stege des Schweißprägestempels (10) höher als die längs zur Laufrichtung (7) verlaufenden Stege des Schweißprägestempels (10) sind.Machine according to one of claims 8 to 10, wherein the substantially transverse to the direction ( 7 ) running bars of the welding stamp ( 10 ) higher than that along the direction of travel ( 7 ) running bars of the welding stamp ( 10 ) are. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Achsen der Sonotrode (5) und des Ambosses (6) in bezug auf die Laufrichtung (7) geneigt sind, und wobei die Schweißprägestempel (31) modifiziert sind, um das richtige Schweißmuster (10') zu erhalten.Machine according to one of claims 8 to 10, wherein the axes of the sonotrode ( 5 ) and the anvil ( 6 ) with respect to the direction of travel ( 7 ) and the welding stamps ( 31 ) are modified to the correct welding pattern ( 10 ' ) to obtain.
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