DE2424845A1

DE2424845A1 - Geraet zum verschweissen von filmenden mittels ultraschall

Info

Publication number: DE2424845A1
Application number: DE19742424845
Authority: DE
Inventors: Jun Wally Vance
Original assignee: Metro/Kalvar Corp
Current assignee: Metro/Kalvar Corp
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1974-12-19
Also published as: GB1456163A; FR2231037A1; JPS5054322A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Verschweißen von Filmenden mittels Ultraschall. Unter Filmenden der vorgenannten Art sind insbesondere thermoplastische fotografische Filme zu verstehen, wobei die sich geringfügig überlappenden Filmenden längs einer dünnen Linie im wesentlichen r%chtowinklig zum Film miteinander verschweißt werden^ indem die Verschweißenergie mittels Ultraschall erzeugt wird.

Die Verwendung von Ultraschall zum Verschweißen von Kunststoffmaterialien ist lange bekannt. Eine Ultraschallvers chweißung weist eine Reihe von Vorteilen und

09851/0769

6685/01/Ch/gn - 2 - 21. Mai 19

$24843

Verbesserungen auf, insbesondere beim Verschweißen von fotografischen Filmen. Das Filmmaterial besteht hierbei vorzugsweise aus Polyester. Die beiden miteinander zu verbindenden Filmenden überlappen sich geringfügig und an der Uberlappungsstelle wird ein geeigneter Ultraschallverschweißdruck erzeugt. Beim Erzeugen der Ultraschallenergie im Bereich der Uberlappstelle tritt eine Erwärmung auf, welche durch die Reibungskräfte bedingt ist, welche zwischen den überlappenden Oberflächen auftritt. Hierdurch wird eine molekulare und/oder Schmelzverbindung erzielt. Diese Art der Verbindung wurde auch bei Filmmaterialien mit Erfolg angewandt,welche aus Zellulose-Triacetat bestehen. Die verschiedenen Ultraschallverschweißtechniken bei Filmen sind beschrieben im Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers, Dezember I96I, Band 70» Seite 976.

Es sind eine Reihe von Geräten bekannt, bei welchen die Filmenden mittels Ultraschall verschweißt werden. Die Überlappstelle wird hierbei zwischen einen Amboß und ein Horn gebracht, wobei zwischen diesen beiden Teilen die Kompressionszone gebildet wird,

Hierbei ist das Horn an einen Ultraschallgenerator angeschlossen, welcher dem Horn die für seine Erregung notwendige Schwingungsenergie zuführt. Die Schwingungsenergie wird hierbei über die gesamte Breite der Kompressionszone zwischen Amboß und Horn erzeugt. Wenn diese Kompressionszone über die gesamte Breite des Filmstreifens vorhanden ist, ist es selbstverständlich, daß eine relativ hohe Energie

409851/0769 - 3 -

6685/Oi/Ch/gn - 3 - 21. Mai 19?Γ ■

über diesen Bereich' erzeugt werden muß, um über die gesamte Breite eine einwandfreie Ultraschweißverbindung zu erzielen. Die Ultraschalleinrichtung muß deshalb- entsprechend groß dimensioniert werden. Viel günstiger wäre es, die Ultraschallenergie nur in einem kleinen Bereich zu erzeugen.

Bei den bekannten Geräten muß zwischen Amboß und Horn über einen relativ großen Bereich ein Anpreßdruck erzeugt werden. Dies bedeutet, daß der Amboß und das Horn sehr genau zueinander ausgerichtet sein müssen, damit ein gleichmäßiger Druck im Verschweißbereich erhalten wird. Wird die Schwingungsenergie nicht gleichmäßig eingeleitet, führt dies zu einem Verkohlen der Filmstreifen im Bereich des höchsten Anpreßdruckes, während im Bereich des niederen Anpreßdrucks keine ausreichende Energie vorhanden ist, um die Streifen miteinander zu verbinden. So stellt sich die Aufgabe, den Anpreßdruck gleichmäßig aufzubringen. Wird der Anpreßdruck jedoch so eingestellt, daß ein Verkohlen nicht auftritt, ist oftmals ein Verwinden an den Filmkanten feststellbar. Diese Ultraschallverschweißgeräte sind daher relativ teuer, da die Fertigungstoleranzen sehr hoch sein müssen, um eine genaue Flucht zwischen Horn und Amboß zu erhalten, um einen einwandfreien Anpreßdruck zu erzeugen und um die notwendige Ultraschallenergie gleichzeitig über den gesamten Schweißbereich aufzubringen.

Es wurden bereits Geräte entwickelt, bei denen ein schmaler Kontaktbereich zwischen dem Wandlerhorn

409851/0769 " ⁴ "

6685/01/Ch/gn - 4 - 21. Mai 1974

und dem Amboß vorhanden sind. Diese Geräte weisen jedoch den Nachteil auf, daß im Bereich der Kompressionszone eine sehr hohe Wärmeentwicklung auftritt, welche insbesondere auf das Horn wirkt und dieses beschädigen kann.

Die Mehrzahl der bekannten Geräte erfordern, daß vor dem Zusammenfügen die Emulsionsschicht und/oder eine antistatische Beschichtung abgekratzt werden muß. Dies gilt insbesondere bei Polyesterfilmen mit einer konventionellen Emulsion.

Es besteht die Aufgabe, ein Gerät zum Verschweissen von Filmenden mittels Ultraschall so auszubilden, daß eine einwandfreie Verschweißung der Filmenden möglich ist, wobei das Gerät im Aufbau einfach sein soll, insbesondere sollen trotz einer einwandfreien Funktion keine übermäßig engen Toleranzen bei der Herstellung notwendig sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Wandlerhorn vorgesehen ist, welches im Ultraschallbereich Schwingungen erzeugt und eine feststehende, schmale und längliche Oberfläche bzw. Spitze aufweist und ein drehbarer kreisförmiger Amboß vorgesehen ist, welcher über und längs der Oberfläche des Wandlerhorns wandert, wobei zwischen diese Oberfläche und dem Amboß eine die sich überlappenden Filmenden verschweißende Kompressionszone gebildet wird.

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 5 - 21. Mai 197*T

Das erfindungsgemäße Gerät weist einen einfachen Aufbau auf, kann rationell gefertigt werden und benötigt zum Betrieb geringe Kosten. Die einwandfreien Verschweißverbindungen lassen sich schnell herstellen. Ein Ankohlen oder Überhitzen des Films und damit ein Verwerfen des Films im Bereich der Schweißstelle wird vermieden. An der Verschweißstelle ist kein übermäßiger Druck auf den Film möglich. Außerdem ist es möglich, den Anpreßdruck im Bereich der Verschweißstelle den gegebenen Verhältnissen nach einzustellen. Bei Filmen mit einer Tonspur wird im Bereich der Schweißstelle ein Verlaufen der Tonspur vermieden. Bei nicht entwickelten Filmen tritt eine Verflockung im Bereich der Schweißstelle nicht auf. Weiterhin ist es mit dem Gerät möglich, verschiedene Filmformate und verschieden dickes Filmmaterial zu verarbeiten. Das Gerät ist so ausgebildet, daß es auch in Dunkelkammern betrieben werden kann. Da ein Anschrägen der Filmenden oder ein Abkratzen der Emulsion nicht erforderlich ist, treten auch keine Staubprobleme auf. Hierdurch wird die Gefahr des Zerkratzens des Films vermieden.

Das erfindungsgemäße Gerät wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung in perspektivischer Ansicht.

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite der Platine.

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 6 - 21. Mai 1974

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Baugruppe zum Festhalten, Abschneiden und Transportieren des Films zur Schweißzone.

Fig. h eine Explosionsdarstellung

des beweglichen Amboß und seiner Lagerung.

Fig.5 ein elektrisches Schaltbild der Schaltung, wie sie beim Gerät Verwendung finden kann.

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 7 - 21. Mai Ι97Ί

Das vorliegende Ultraschall-Filmverbindungsgerät 10 besteht gemäß Fig. 1 aus einer ersten Baugruppe 11, in welcher der Film für das Schneiden gehalten wird und von wo er darauffolgend in eine Ultraschalldruckzone transportiert wird, in welcher die Filmenden miteinander verbunden werden. Diese Teile sind im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Das Verbindungsgerät 10 besteht weiterhin aus einer Schneidebaugruppe 12, der Ultraschall-Verbindungsbaugruppe 13 und der Platinenbaugruppe Ik. Daneben weist das Gerät zusätzliche mechanische und elektrische Teile auf, welche nachfolgend im einzelnen anhand der Fig. 2 beschrieben werden.

Die Platinenbaugruppe 14 weist, wie am besten der Fig. 2 zu entnehmen ist, einen Einschnitt 20 auf, über welchem die guillotinenartige Schneidebaugruppe 12 angeordnet ist. Die Platine Ik weist weiterhin einen Einschnitt 21 auf, welcher das Horn 90 des Ultraschallwandlers I3 aufnimmt. Die Platine Ik ist so ausgebildet, daß sie in das Grundgehäuse 22 paßt, welches.gleichzeitig als Gehäuse für die verschiedenen mechanischen und elektrischen Bauteile dient, welche unterhalb der Platine ik angeordnet sind. Dieses Gehäuse verhindert gleichzeitig ein Berühren dieser Teile und gewährleistet einen ifeuchtxgkeitsdichten Abschluß. Weiterhin ist eine obere Abdeckung 23 vorgesehen, welche als Gehäuse für den Amboßteil des Ultraschallwandlers I3 ' dient, wenn sich dieser in seiner Ruhestellung befindet. Diese Abdeckung verhindert gleichzeitig ein Zerkratzen des Films, wenn das Gerät im Dunkeln betrieben wird. Weiterhin ist ein Aufnahmebehäl-

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 3 - 21. Mai 1974$

ter 24 zur Aufnahme der abgeschnittenen Filmenden vorgesehen.

Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, besteht die erste Baugruppe 11 aus zwei Unterbaugruppen 40 und 41, welche spiegelbildlich identisch aufgebaut sind. Die Unterbaugruppe 40 kann als Unterbaugruppe für das rechte Filmende und die Unterbaugruppe 41 als Baugruppe für das linke Filmende bezeichnet werden.

In Fig. 3 ist die Unterbaugruppe kl für das linke Filmende dargestellt. Diese Baugruppe weist als erstes einen Lagerblock 42 auf, welcher fest mit der Grundplatine l4 verbunden ist. Das Teil 42 weist zwei nach oben zeigende Wandungen 43 und 44 auf, welche mit Bohrungen versehen sind, die zur Aufnahme des Gelenkzapfens 45 dienen. Auf dem Zapfen 45 zwischen den Wandungen 43 und 44 ist drehbar das Filmauflageteil 46 gelagert. Das Filmauflageteil 46 weist zwei mit Bohrungen versehene überstehende Teile 47 und 48 auf, wobei in die Bohrungen jeweils eine Schulterbüchse 49 und 50 einge'setzt ist. Durch die Büchsen 49 und 50 geht der Lagerstift 45 hindurch, welcher seinerseits durch die Bohrungen der Wandungen 43 und 44 des Lagerblocks 42 hindurchgeht. Auf diese Weise wird der Filmauflageteil 46 über die Büchsen 49 und 50 drehbar gelagert. Somit kann das Filmauflageteil 46 um die Längsachse des Lagerstiftes nach rückwärts gedreht werden, was später noch beschrieben wird.

Das Filmauflageteil 46 ist, wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, im wesentlichen flach aus-

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 9 - 21. Mai 1974

gebildet. In seiner Ausgangsstellung liegen die Unterseiten der abstehenden Teile 47 und 48 auf dem horizontal verlaufenden Teil 51 des Lagerblocks 42 auf. Wenn das Teil 46 um l80 nach hinten gedreht wird, kommt die Oberseite des abstehenden Teils 56 des Klemmteils 55 auf der Fläche 52 des Lagerblocks 42 zur Auflage. In jeder dieser Stellungen nimmt das Filmauflageteil 46 während des Arbeitens mit dem Gerät eine im wesentlichen horizontale Stellung ein.

Das. Filmauflageteil 46 ist mit einer Rinne oder Nut 53 versehen, in welche der abzuschneidende und mit dem anderen Filmende zu verbindende Film eingelegt wird. Hierbei ist es möglich, in die Nut austauschbare Platten einzusetzen, welche jeweils mit Halte- bzw. Führungsstiften für verschiedene Filmformate versehen sind, so daß durch einen einfachen Austausch dieser Platte das Gerät für verschiedene Filmformate verwendbar ist. Die Schraube 54 am Filmauflageteil 46 dient zum Halten einer solchen mit Stiften versehenen Platte. In Verbindung mit den austauschbaren Stiftplatt'en ist ein Filmformatwählschalter 133 vorgesehen, durch welchen der Weg des Amboßteiles 42 des Ultraschallwandlers I3 verändert werden kann·, abhängig davon, ob ein Film von 8, l6 oder 35 mm verarbeitet wird. Der Wählschalter 133 wirkt in Verbindung mit drei verschiedenen Sätzen von Begrenzungsschaltern für einen reversiblen Betrieb des Antriebsmotors für den Amboß und zur elektrischen Betätigung des Horns 90 des Ultraschallwandlers 13» wie später noch beschrieben wird.

- 10 -

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 10 - 21. Mai 197*

Das Klemmteil 55 dient zum Festhalten des Filmstreifens im Schlitz 53 des Auflageteils 46. Das Klemmteil 55 ist im wesentlichen flach ausgebildet und weist einen abstehenden Teil 56 auf, der mit einer Bohrung 57 versehen ist, durch welchen der Gelenkzapfen 45 hindurchgeht. Der abstehende Teil 56 des Klemmteils 55 paßt genau zwischen die abstehenden Teil 47 und 48 des Filmauflageteils 46 ein. Das Klemmteil 55 kann zusammen mit dem FiImauflageteil 46 gedreht werden, wenn ein Filmstreifen zwischen den beiden Teilen gehalten wird. Andererseits kann das Klemmteil 55 zum Einlegen und Entfernen des Films unabhängig vom Teil 46 gedreht werden. Das Klemmteil 55 ist mit einem elastischen Kissen 58 zum Festhalten des Films versehen, wobei dieses Kissen genau in die Nut oder Ausnehmung 53 des Filmauflageteils 46 paßt. Das Teil 58 besteht vorzugsweise aus elastischem Material, so daß mit dem Gerät ohne irgendwelche mechanischen Veränderungen Filme verschiedener Dicke verarbeitet werden können.

Die Baueinheit 4l ist mit einem Klinkenmechamismus versehen, welcher einmal aus einem Riegel 59 besteht, welcher in eine Öffnung 60 des Filmauflageteils 46 eingepaßt ist. Der Riegel 59 erstreckt sich durch diese Öffnung derart, daß die überstehende Lippe 6l in Kontakt kommt mit der Lippe des Halteteils 63, welcher mittels Schrauben 64 am Klemmteil 55 befestigt ist. Der Riegel 59 ist mit einer Bohrung 65 versehen, in welche ein Bedienungsstift 66 eingesetzt ist. Das Filmauflageteil 46 weist eine Bohrung 67 auf, durch welche der Bedie-

409851/0769

- 11 -

6685/Ol/Ch/gn - 11 - 21. Mai 1974

nungsstift 66 hindurchgeht. Durch Schwenken um eine horizontale Achse können die Lippen 6l und 62 miteinander in Eingriff öder außer Eingriff gebracht werden. Die Schraube 68 dient dazu, den Bedienungsstift 66 in der Bohrung 65 des Riegels 59 zu halten. Eine nicht dargestellte Feder ist zwischen dem Riegel 59 und der vorderen Innenwand der Öffnung 60 des Auflageteils 46 angeordnet, so daß der Riegel 59 stets in eine hintere Stellung gedrückt wird, in welcher das Filmauflageteil 46 mit dem Klemmteil 55 verriegelt. Die Lippen 62 und 61 sind jeweils mit schrägverlaufenden Flächen versehen, so daß beim Aufeinanderdrücken der Teile 46 und 55 der Riegel 59 solange nach vorne bewegt wird, bis die beiden Lippen einander hintergreifen. Durch Druck auf den mit einer Fingermulde versehenen Teil 64 des Riegels 59 können die Lippen 6l und 62 außer Eingriff gebracht werden, so daß es möglich ist, den Klemmteil 55 unabhängig vom Filmauflageteil 46 nach hinten zu drehen. Der zwischen den Teilen 46 und ^ befindliche Filmstreifen kann hierdurch entnommen werden.

Die Nockenteile 7O und Jl dienen dazu, die Baueinheit 6l nach rechts bzw. nach innen zu verschieben, sobald die Baueinheit 8l um 18O nach hinten geschwenkt wird. Hierbei gelangen die miteinander zu verbindenden Filmenden in den Bereich der Ultraschalldruckzone. Der innenseitige Nockenring JO ist mit einem Nocken versehen, der sich im wesentlichen über 50% der Kreisfläche erstreckt. Dieser Nockenring 70 ist am abstehenden Teil 48 des Filmauflageteils 46 verstiftet. Der außenseitige Nockenring 7I weist das gleiche Aussehen auf wie der Ring 7O und ist mittels des Stifts 73 am Lagerblock 42 befestigt,

409851/0769 - 12 -

6685/Ol/Ch/gn - 12 - 21. Mai 1974 ^^

Die Federn 74, welche sich auf dem Lagerstift 45 befindet und zwischen der Schulter dieses Stifts und der Buchse 49 angeordnet ist, bewirkt, daß die Baueinheit 4l nach außen, d.h. weg von der Mittellinie des Verbindungsgeräts gedrückt wird. Wird die Baueinheit um 180 nach hinten gedreht, bewirken die Nockenringe 70 und 7I, daß die Baueinheit nach innen bewegt wird, so daß die linken und rechten Filmenden sich oberhalb des Ultraschallwandlers I3 überlappen.

Die Schneidebaueinheit 12 besteht aus dem feststehenden Schneidblatt 80, welches an der Platine 14 befestigt ist und zwar auf deren Mittellinie. Dieses Schneideblatt 80 liegt in der Verlängerung des Horns des Ultraschallwandlers 13· Das feststehende Schneideblatt 80 wirkt mit dem beweglichen Schneideblatt 81 zusammen, welches nach unten durch das feststehende Schneideblatt 80 hindurch bewegbar ist. Die Schneidkanten 82 des Blattes 8l bewirken ein Abtrennen der Filmenden. Das bewegliche Schneideblatt 81 ist auf einem Schneidarm 83 mittels Schrauben 84 befestigt. Auf diese Weise ist das Schneidblatt 8l zum Zwecke des Austausche oder zum Schärfen leicht austauschbar, was von Bedeutung ist, wenn Polyesterfilm geschnitten wird. Der Schneidarm 83 weist weiterhin eine Bohrung für die Schraube 85 auf, mittels welcher der Handbetätigungsknopf 46 befestigt wird. Der Schneidarm 83 wird mittels der Schraube 87 am rechten Gelenkstift 88 befestigt. Der Arm 83 ist zu diesem Zweck mit einer Bohrung 89 versehen, über die der Arm 83 auf der Schraube 87 gelagert ist. Der Arm 83 kann auf diese Weise um die Längsachse der Schraube 87 ge-

409851/0769 ■ " " ¹³ "

6685/Ol/Ch/gn - 13 - 21. Mai 197*1

s chwenkt we rd e η.

Der Betrag, um welchen sich die Filmenden überlappen, hängt ab von der Höhe der Nocken der Nokkenringe 70 und 71· Die Überlappung ist weiterhin abhängig von der Breite des Schneidblattes 8l, welches in der Mittellinie angeordnet ist. Beträgt die Breite des Schneidblattes 3i6 mm und beträgt der Verschiebeweg infolge der Nocken 2,3 mm, dann beträgt die Überlappung am Horn 9O etwa 0,5 mm. Für die meisten Filmsysteme ist ein Überlappungsbereich zwischen 0,35 mm und 0,65 mm ausreichend.

Die Ultraschallverschweißexnheit I3 besteht aus dem Horn 90 und der beweglichen Amboßbaueinheit 91» welche im Detail in Fig. k gezeigt ist. Die Unterbaueinheit 91 weist einen L-förmigen Amboßblock 92 auf, welcher relativ zu dem Horn 90 bewegbar ist. Der Amboßblock 92 ist verschiebbar an den Führungsstangen 93 und 9^ gelagert. Die Führungsstange 93 wird starr in ihrer horizontalen Lage gehalten durch das Tragteil 96, wobei das hintere Ende der Stange in die Bohrung 95 eingepreßt ist. Das vordere Ende der Führungsstange 93 paßt in die Bohrung 97 des Amboßtragteiles 98, welches mittels der seitlich abstehenden Teile 99 an der Platine lk befestigt ist."Der L-förmige Amboßblock 92 ist mit einer Bohrung 100 versehen, in welche die Buchsen 101 und 102 eingesetzt sind. Diese Buchsen 101 und 1Ο2 gleiten auf der Führungsstange 93- Auf diese Weise kann der Amboß 92 hin- und herbewegt werden.

Der Amboßblock 92 weist weiterhin einen längsverlaufenden Schlitz _Λ 03 _an seinem Unterseite auf,

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - lh - 21. Mai

der so breit ist, daß in ihm die untere Führungsstange 9^ Platz findet. Die Führungsstange 9^ in Verbindung mit dem Schlitz IO3 stellt sicher, daß der Amboßblock 92 sich stets in aufrechter Stellung befindet. Die Führungsstange 9^ weist einen feststehenden konstanten Abstand zur Führungsstange 93 auf, wobei die Führungsstange 9^ in die Bohrung 104 des Tragteils 96 eingesetzt ist. Das vordere Ende sitzt in der Bohrung IO5 des Amboßtragteils 98, Das Amboßtragteil 98 weist einen Schlitz 106 auf, der durch die Bohrungen 97 und 95 hindurchgeht, wobei durch Anziehen der Schraube IO7 der Schlitz zusammengezogen wird, so daß die Führungsstangen 93 und 9^ durch die Bohrungen 97 und 95 festgehalten werden.

Der Amboßblock 92 dient mit seinem oberen Arm IO9 zur Halterung des Araboßarmes 1O8. Der Arm IO9 ist zu diesem Zweck mit einer Höhlung oder Ausnehmung 110 versehen, in welcher der Amboßarm IO8 angeordnet ist. Der Amboßarm IO8 wird in der Ausnehmung 110 festgehalten mittels des Stiftes 111, der durch die Bohrung 112 am Arm IO9 hindurchgeht und in die Bohrung 113 am Amboßarm 108 eingesteckt ist. Hierbei kann sich der Amboßarm IO8 um die Achse des Stiftes 111 drehen. Der Amboßarm IO8 trägt einen Rollamboß 114, welcher innerhalb des geschlitzten Teils II5 des Arms IO8 angeordnet ist. Er wird gelagert durch den Stift II6, der von den Bohrungen II7 des Armendes gehalten wird. Der Rollamboß Il4 weist zu diesem Zweck eine Bohrung II8 auf, sotldaß er sich um die Längsachse des Stiftes II6 drehen kann. Der abstehende Teil IO9 des Amboßblocks 92

- 15 -

409851 /0769

6685/01/Ch/gn - 15 - 21. Mai 1974

weist eine Gewindebohrung zur Aufnahme der Einstellschraube 119 auf. Mittels dieser Einstellschraube Il9 kann der Druck einer Feder eingestellt werden, welche auf den Arm IO8 wirkt, so daß der Druck einstellbar ist, mit welchem der Rollamboß 114 auf die miteinander zu verbindenden Filmenden wirkt. Sobald der richtige Anpreßdruck eingestellt ist, kann mittels der Verstellschraube 120 die Stellung der Einstellschraube festgelegt werden.

Mittels der Federeinstellschraube II9 kann ein Druck zwischen ungefähr 1,22 bis ungefähr 3i3 kg eingestellt werden, wobei dieser konstante Druck geeignet ist für die meisten konventionellen Filmdicken, welche zwischen 0,07 und 0,l8 mm liegen.

Der Amboßblock 92 weist seitlich eine Zahnstange 121 mit Zähnen 122 auf, wobei diese Zahnstange horizontal längs -des Unterteils verläuft. Der Fig.2 ist zu entnehmen, daß die Zähne 122 mit einem Getrieberitzel 123 kämmen, wobei eine Drehung des Getrieberitzels 123 bewirkt, daß der Amboßblock sich längs der Führungsstangen 93 und 94 vorwärts order rückwärts,bewegt. Die Bewegungsrichtung ist abhängig von der Drehrichtung des Getrieberitzels 123· Das Getrieberitzel 123 befindet sich auf einer Welle am Ausgang eines Getriebekastens 124, in welchem ein Reduktionsgetriebe angeordnet ist, -welches vom Elektromotor 125 in Drehung,versetzt wird. Der Getriebekasten 124 ist an der Unterseite der Platine l4 und an der Tragplatte 126 befestigt. Diese

- 1.6 -

Λ098Β1/0769

6685/Ol/Ch/gn - 16 - 21. Mai 1974

Teile sind wiederum verbunden mit dem Tragteil 96 und der Tragplatte 127 für das horizontal verlaufende Horn 90» wobei die Befestigung des Horns 9O mittels des Pfeilerblocks I28 und der Schrauben 129 erfolgt, so daß das Horn 90 an. seiner Basis allseitig umgriffen wird- Beim Windier 90 handelt es sich um ein bekanntes Gerät, welches eine Vibrationsbewegung ausführt oder Schwingungsenergie erzeugt, die an der Spitze oder den oberen Kanten I3O des Horns 90 auftritt. Der Wandler 90 weist einen Piezokristall auf, jedoch ist es auch möglich, daß der Wandler auf magne.tostriktiver Basis arbeitet. Das Horn 90 ist so dimensioniert, daß am Oberteil I3O eine Schwingfrequenz im Ultraschallbereich auftritt. Ein geeigneter Wandler weist beispielsweise ein Blei-Zirkonat-Titanat-Kristall auf mit einer Energieaufnahme von 60 bis 70 Watt und einer Resonanzfrequenz von 50 KHz. Der Wandler 90 ist angeschlossen an einen Generator I3I· Der Generator I3I vervielfacht die Netzfrequenz auf die Ultraschallfrequenz zum Betrieb des Wandlers 90. Der Ultraschallgenerator 131 ist an der Unterseite der Platine Ik befestigt und elektrisch mit dem Horn 90 verbunden, wie dies dem Schaltbild gemäß Fig. 5 entnommen werden kann.

Der Ultraschallgenerator I3I liefert eine im wesentlichen konstante Energie an den Wandler 9O. Je größer jedoch der vom Amboß 114 auf das Ültraschallhorn ausgeübte Druck ist, umso großer ist der vom Generator I3I zu liefernde finergiebetrag. Je dicker das Filmmaterial ist, umso größer ist der Abstand des Amboß 114 vom Horn 90, wodurch der Federanpreß-

druck, den der Amboß 114 ausführt, größer wird.

- 17 -

40S8S1/0769

6685/Ol/Ch/gn - 17 - 21. Mai 1974

Der Transformator 132 transformiert die Netzspannung auf eine 10 Volt-Spannung zum Betrieb der vorhandenen elektrischen Bauteile. Der Transformator 132 ist an der Unterseite der Platine 14 angeordnet und wie aus der Fig. 5 ersichtlich geschaltet.

Mittels des Wegbegrenzerschalters 133 kann der horizontal verlaufende Weg des Rollamboßes 114 über die Spitze I30 des Horns 90 eingestellt werden. Mittels des Fi Imfbrmat-Wählschalters kann also der Weg der Amboßbaugruppe 9I eingestellt werden, abhängig davon, ob ein Filmformat von 8mm, l6 mm oder 35 mm verarbeitet wird. Der Wählschalter 133 wirkt auf drei verschiedene Begrenzerschaltersätze für einen reversiblen Betrieb des Antriebsmotors 125 und zur Speisung des Wandlers I3I. Der-Amboß 91 wandert auf diese Weise über das voreingestellte Filmformat infolge des Antriebs durch den Getriebemotor 125» der entsprechend dem Verschiebeweg, der Geschwindigkeit und der Richtung durch die in Fig.5 gezeigte Schaltung gesteuert wird.

Fig. 5 zeigt die elektrische Schaltung zum Betrieb des Ultraschallfilmverbindungsgeräts. Von den Netzleitungen l40 und l4l wird die Netzspannung dem Gerät zugeführt über den Stecker 142. Das Gehäuse ist geerdet. Bei Kurzschlüssen oder zum Verhindern von Überlastungen ist eine Sicherung l44 von beispielsweise 3 Ampere vorgesehen. Die Leitungen 140 und l4l sind mit dem Transformator I32 verbunden, welcher beispielsweise eine 120VoIt Eingangswechselspannung

- 18 -

409851/0 76 9

6685/01/Ch/gn - 18 - 21. Mai

heruntertransformiert auf 10 Volt bei 3 Ampere Stromstärke. Der Wandler 91 ist mit dem Ultraschallgenerator 131 über die Leitungen 1A5 verbunden. Der Generator 13I seinerseits ist mit den Leitungen l40 und l4l über die Leitungen 146 und 147 verbunden. In die Leitung 146 ist ein normalerweise offener Kontakt 1Λ8 geschaltet, welcher über das Relais 149 betätigt wird. In Serie zur Leitung 146 befindet sich noch eine Sicherung I50 von einem Ampere. An die Niederspannungsleitung I52 und 153 des Transformators I32 ist eine Diodenbrücke I5I angeschlossen. Am Ausgang der Diodenbrücke liegt eine Spannung von 10 Volt Gleichstrom an. Bei der Diodenbrücke I5I handelt es sich vorzugsweise um eine Silicium-Diodenbrücke. Parallel an die Diodenbrücke sind angeschlossen der Elektromotor 125 und die Relais l49 und 154.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, ist ein normalerweise geschlossener Mikroschalter 155 zur Betätigung des Elektromotors 125 vorgesehen. Der Schalter 155 wird mittels des Nockenteils 134 (Fig.4) in geöffneter Stellung gehalten. Das Nockenteil 134 ist am Amboßblock 92 mittels der Schrauben 135 befestigt. Zu diesem Zweck sind am Block 92 Gewindebohrungen 136 vorgesehen. Am Nockenteil 134 ist außerdem eine Einstellschraube 137 angeordnet, welche mittels der Mutter I38 feststellbar ist und welche auf den Betätigungsarm des Mikroschalters 155 wirkt und diesen öffnet, wenn der Amboß 92 sich in seiner rückwärtigen Stellung befindet. Nach Betätigung des Amboßes 91 bewegt sich der Amboßblock 92 nach vorne, wodurch der Schalter I55 öffnet. Parallel zum Schalter 155 ist ein Kondensator I56 zur Verhinderung der Funkenbildung vorgesehen.

- 19 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn - 19 - 21. Mai 1974

Wie schon zuvor erwähnt, ist das Gerät mit einem Filmformat-Wählschalter 133 ausgestattet, mittels welchem der Bewegungsweg des Ankers 9I verändert werden kann. Dieser Schalter 133 arbeitet mit Dreiweg-Begrenzerschaltern I57ili>8 und 159 zusammen, deren Anordnung in Bezug auf das Nockenteil 13^ der Fig. 1 entnommen werden kann. Bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung des Wählschalters 155 soll ein 35mm-Filmmaterial verarbeitet werden. Zum Inbetriebsetzen des Motors 125 wird der normalerweise geöffnete Druckschalter 160 geschlossen, so daß nunmehr der Strom von der Leitung 161 über den Schalter durch die normalerweise geschlossenen Kontakte I62, durch die Leitung I70, durch den normalerweise geschlossenen Kontakt I7I durch den Motor 125» durch den normalerweise geschlossenen Kontakt 172 und die Leitung I73 zur Leitung I69 fließt. Der Stfomfluß zum bzw. durch den Motor 125 bleibt trotz des Öffnens des Schalters I60 erhalten, da nunmehr der Mikroschalter 155 geschlossen ist. Der Amboß 91 wandert nach vorne und berührt als erstes den Betätigungsarm des normalerweise geöffneten Schalters 157 und setzt sodann seinen Weg fort bis zu dem Punkt, wo das Nockenteil 13^ den Betätigungsarm des Schalters 159 berührt. Dies entspricht einer Filmbreite von 35 mm. In diesem Augenblick ist der Stromkreis durch die Leitung 168 und das Relais 15^ geschlossen. Das Relais 15^ betätigt die Kontakte 171 und 172 im Motorstromkreis, die hierdurch geöffnet werden, während die Kontakte 17^ und 175 geschlossen werden, so daß nunmehr der Motor sich in umgekehrter Drehrichtung dreht. Der Strom fließt nunmehr von der Leitung 173 durch den Schalter 175, den einstellbaren Widerstand I76, den Motor 125,

- 20 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn - 20 - 21. Mai 1974

2424841

durch den Schalter 17^ und von der Leitung I7O zur Leitung I65· Wenn das Relais 154 bestromt wird, wird der Kontakt I62 geöffnet, wodurch der Druckschalter 16O aus dem Stromkreis genommen ist. Das Relais 15^ schließt außerdem den Schalter 163, welcher zusammen mit der Leitung I67 einen Bypass zum Schalter 159 darstellt. Dies ist erforderlich, da bei der Rückwärtsbewegung der Schalter 159 in seine normalerweise geöffnete Lage zurückkehrt.

In dem Moment, wo die Spule des Relais 154 bestromt wird, wird gleichzeitig die Spule des Relais 149 bestromt, wobei der Strom über die Leitung 176 durch das Relais 149 und durch den Schalter I78 fließt. Der Schalter I78 wurde bei der Vorwärtsbewegung durch das Nockenteil 134 geschlossen und zwar zu einem Zeitpunkt, bevor der Schalter 157 geschlossen wird. Parallel zum Schalter I78 ist ein Kondensator 179 zur Funkenlöschung vorgesehen. Ist dieser Stromkreis geschlossen, schließt das Relais den Schalter 148, so daß nunmehr beim Rückwärtslauf des Motors 125 der Ultraschallgenerator eingeschaltet ist und somit der Wandler 90 erregt wird. Während der Rückwärtsbewegung des Amboß 114 über die Oberfläche I30 des Horns 90 werden die beiden Filmenden in der auf diese Weise gebildeten Kompressionszone miteinander verbunden.

Bei der Bestromung des Relais 149 wird gleich* zeitig der Kontakt 177 geschlossen, der für das Relais l49 ein Bypass bildet entsprechend dem Schalter 163 für das Relais 154. Der Bypass wird gebildet

- 21 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn - 21 - 21. Mai

in Bezug auf das Öffnen des Schalters 159· Auf diese Weise bleiben die Relais 1^9 und 15^ bestrotnt.

Soll ein schmalerer Film zusammengefügt werden, beispielsweise ein 9mm Film, dann wird zuerst der Schalter 133 auf die Stellung 8 mm eingestellt. Danach wird der Druckschalter l60 betätigt. Die sich dann abspielenden Schaltvorgänge sind im wesentlichen die gleichen wie bei einem 35 nun Film, d.h. der Motor 125 bewegt die Amboßeinheit 61 nach vorne, wobei der Motorstromkreis gebildet wird durch die Leitung 170, den Kontakt I7I, den Motor 125, den Kontakt I72, die Leitung 173 und die Leitung 169· Die Amboßeinheit bewegt sich nach vorne, bis zu dem Punkt, wo das Nockenteil 13^ den Kontakt des Schalters 157 schließt. Hierdurch wird das Relais 15^ bestromt, wodurch der Motor in seiner Drehrichtung umgeschaltet wird. Die Schalter I7I und 172 werden also geöffnet, während die Schalter 17^ und 175 geschlossen werden. Zu dem Augenblick, wo das Nockenteil 13^ den Kontakt I57 schließt, wird auch das Relais 149 bestromt, wodurch der Schalter 177 geschlossen wird. Gleichzeitig wird der Generator I3I eingeschaltet, wobei der Strom von der Leitung I65 zur Leitung I69 über die Leitung I66, die Leitung l67i den Kontakt 1771 die Leitung I76,·; das Relais 1^9 und den Schalter I78 fließt. Sobald die Amboßeinheit 91 die rückwärtige Stellung erreicht, wird .der Schalter 155 geöffnet bei der Berührung durch das Nockenteil 13^, wodurch der Motor 125 abgeschaltet wird. Der Schalter I78 wird durch das Nockenteil 134 geöffnet, so daß der Generator I3I stromlos wird. Parallel zum Druckschalter I6O kann ein Fußschalter vorgesehen sein, welcher mittels eines Steckers I8I

- 22 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn -. 22 - 21. Mai 1974

zugeschaltet werden kann. Dadurch ist es möglich, das Gerät mittels eines Fußes in Betrieb zu setzen, so daß die beiden Hände freibleiben.

Die Schaltung umfaßt weiterhin vorzugsweise einen Zwischenstecker 182, der bewirkt, daß nach Abnahme der Platine 14 vom Gehäuse 26 die verschiedenen elektrischen Bauteile stromlos werden. Hierbei ist eine Hälfte des Steckers 182 an der Platine und die andere Hälfte am Gehäuse 26 angeordnet.

IM zwei Filmstreifen miteinander verbinden zu können, wird zuerst der Schalter 143 (Fig.5) eingeschaltet, welcher sich an der Rückseite des Gehäuses 26 befindet. Die Baueinheiten 40 und 4l werden in ihre Ausgangslage gebracht, wie in Fig.l dargestellt. Durch Druck auf das Teil 64 des Hebels 59 wird das Klemmteil 55 entklinkt und nach hinten geschwenkt. Sodann muß überprüft werden, ob die für das Filmformat passenden Stiftplatten im Filmauflageteil 46 bzw. in der dortigen Nut 53 eingesetzt und mittels der Feststellschraube 54 befestigt sind. Sodann wird der Filmformat-Wählschalter 133 in die gewünschte Stellung gebracht, d.h. entweder auf 35mm, l6mm oder 8mm eingestellt.

Die beiden Streifenenden können anschließend getrennt oder gemeinsam bearbeitet werden. Die nachfolgenden Schritte werden nunmehr anhand der linken Baueinheit näher beschrieben.

409851/0769

6685/Ol/Ch/gn - 23 - 21. Mai 1974

2Α2Λ845

Die Schneidblatt-Baueinheit 83 wird als erstes soweit als möglich nach hinten geschwenkt. Ein Filmstreifen wird sodann in das Filmauflageteil 46 eingesetzt, wobei darauf zu achten ist, daß das Filmende das feststehende Schneidblatt 80 überlappt. Der Film kann hierbei mit seiner Schichtseite nach oben oder nach unten eingelegt werden. Anschließend wird das Klemmteil 55 nach vorne geschwenkt und mit dem Filmauflageteil 46 verriegelt. Mit einer kräftigen Bewegung wird die Schneideeinheit 83 rasch nach unten bewegt, so daß ein einwandfreier Schnitt entsteht. Anschließend wird die Baueinheit 4l nach hinten geschwenkt.

Die gleichen Schritte werden anschließend bezüglich der Baueinheit 4l unternommen.

Sodann wird der Startschalter I60 für etwa eine Sekunde betätigt. Die Rollamboßbaueinheit 4i beträgt sich sodann nach vorne und verschweißt bei der Rückwärtsbewegung die beiden Filmenden miteinander. Hierbei ist zu beachtenj daß die Ultraschallschweißvorrichtung nicht betätigt werden soll, wenn keine Filmenden vorhanden sind, da sonst infolge ZU hoher Wärmeentwicklung das Horn 90 zerstört werden kann. Durch das Vorsehen eines Filmformat-Wähl-ÄchÄlters ist sichergestellt, daß der Amboßroller il4 sich nur über denjenigen Teil der Spitze I30 dee Horns 90 bewegt, der vom Film bedeckt ist, so daß das Problem vermieden wird, daß ein direkter Kontakt zwischen der Spitze I30 und dem Roller

- 24 -

4098S1 /0769

6685/Ol/Ch/gn - 2k - 21. Mai 1974

entsteht, der zu einer Beschädigung des Horns führen kann.

Beim Herausnehmen des Films sollten die beiden Baueinheiten 40 und 41 nicht gleichzeitig, sondern hintereinander geöffnet werden, insbesondere beim Verschweißen eines perforierten Filmes. Bei letzterem Beispiel ist darauf zu achten, daß zuerst die Perforation von den Führungsstiften gelöst wird, bevor die andere Baueinheit geöffnet wird. Hierdurch wird die Gefahr der Beschädigung der Perforation vermieden.

Vie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, weist das vorliegende Ultraschall-Filmverbindungsgerät einen sehr großen Anwendungsbereich bezüglich der zu verarbeitenden Filmformate auf, wobei die Betriebssicherheit wesentlich erhöht werden konnte. Von besonderem Vorteil ist der Umstand, daß durch Einstellen der Rücklauf geschwindigkeit (Widerstand I76) und des Anpreßdrucks des Amboß 114 verschiedene Filmdicken verarbeitet werden können. Um die Geschwindigkeit des Amboßes verändern zu können, wird die Abdeckung 23 abgenommen, wodurch der einstellbare Widerstand 176 zugänglich wird, der an der gegenüberliegenden Seite des Amboßblocks 92 angeordnet ist. Mittels eines Schraubenziehers kann dieser Widerstand I76 eingestellt werden, derart, daß bei einem Erhöhen des Widerstandes die Geschwindigkeit des Amboß geringer und bei einer Erniedrigung des Widerstandswertes die Amboßgeschwindigkeit erhöht wird. Der Druck

- 25 -

409851/076 9

6685/Ol/Ch/gn - 25 - 21. Mai 197Ί

des Amboß, d.h. der Druck zwischen dem Roller 114 und der Oberfläche 13O kann durch Drehen der Federeinstellschraube 119 eingestellt werden. Ein Drehen im Uhrzeigersinn erhöht den Druck, während ein Drehen im Gegenuhrzeigersinn den Druck vermindert. Wie schon zuvor beschrieben, können die verschiedensten Filmformate bearbeitet werden.

Bei dem vorliegenden Gerät werden also zuerst die miteinander zu verbindenden Filmenden bezüglich ihrer Kanten in einem bestimmten Abstand zueinander gebracht. Sodann werden die Filmstreifen in die Ultraschallkompressionszone geschwenkt, wobei die beiden Filmstreifen sich automatisch überlappen. Durch die Schwingungsenergie werden die beiden sich überlappenden Filmenden miteinander verbunden, wobei die Ultraschallschweißexnheit aus einem schmalen länglichen Horn und einem drehbaren Amboß besteht. Zwischen diesen beiden Teilen wird die Verschweißzone gebildet, wobei die Verschweißstelle der beiden sich überlappenden Filmenden rechtwinklig zu den Filmstreifen verläuft.

Zu Testzwecken wurden 15O Verschweißungen vorgenommen und die Schweißstellen anschließend auf Zug belastet. Verwendet wurde ein l6 mm Film, welcher 0,076-mm stark war. Die Überlappung betrug 0,46 + 0,08 mm, die Schweißzeit 3 Sekunden und der Anpreßdruck des Amboß 283 gr.

- 26 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn

21. Mai I974

Zugkraft bis zum Reißen

Zugkraft (kg) 5,9 7,7 8,6 12,2 Anzahl 112 117

13»6 kein Bruch 3 26

Die Tests wurden durchgeführt mit belichtetem Material, das anschließend entwickelt wurde, wobei im Bereich der Schweißstelle eine Trübung auftrat. Die gleichen Versuche wurden auch angestellt mit unbelichtetem Material, welches anschließend belichtet und entwickelt wurde. Auch hierbei stellten sich keine Veränderungen in den Eigenschaften der Emulsion bzw. Beschichtung ein. Es ergab sich weiterhin, daß die Schweißstelle über ihre gesamte Breite hinweg keine Strukturunterschiede zeigte.

Das beim Gerät verwendete Material ist unkritisch, solange es die notwendige Stabilität aufweist, um die richtige Funktion über Dauer zu gewährleisten. Das Gerät besteht jedoch vorzugsweise aus Aluminium unter Verwendung verschiedener anderer Materialien, wenn bestimmte Eigenschaften gewünscht werden, wie beispielsweise ein geringer Rexbungskoifizient. Die elektrischen Bauteile sind handelsüblich.

- 27 Ansprüche

409851/0769

Claims

6685/Ol/Ch/gn - 27 - 21. Mai

ANSPRUCHE

Gerät zum Verschweißen von Filmenden mittels Ultraschall, gekennzeichnet durch ein Wandlerhorn, welches im Ultraschallbereich Schwingungen erzeugt, und eine feststehende, schmale und längliche Oberfläche bzw. Spitze aufweist und durch einen drehbaren kreisförmigen Amboß, welcher über und längs der Oberfläche des Wandlerhorns wandert, wobei zwischen dieser Oberfläche und dem Amboß eine die sich überlappenden Filmenden verschweißende Kompressxonszone gebildet wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß Mittel zum Einstellen der Geschwindigkeit vorgesehen sind, mit welcher der Amboß längs der Oberfläche des Wandlerhorns wandert.

Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadtirch gekennzeichnet, daß nahe der Oberfläche des Wandlerhorns eine Filmschneidebaueinheit angeordnet ist und daß weiterhin zwei Baueinheiten zur Aufnahme der beiden Filmenden vorgesehen sind, welche um eine horizontale Achse drehbar beidseits nahe der Filmschneidebaueinheit und dem Wandlerhorn angeordnet sind, wobei beim Schwenken der Baueinheit von der Filmschneidebaueinheit zum Wandlerhorn die Baueinhei-

- 28 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn - ^2δ - 21. Mai 197'*

ten eine Bewegung zueinander ausführen, bei welcher die Kanten der in den Baueinheiten gehaltenen Filmenden sich oberhalb der Spitze des Wandlerhorns überlappen.

k. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft des Amboß in Richtung der Oberfläche des Wandlerhorns einstellbar ist.

5· Gerät nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft zwischen etwa 1,22 kg und etwa 3,3 kg einstellbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filmformat-Wählschalter vorgesehen ist, mittels welchem der Weg$ des Amboß längs der Oberfläche einstellbar ist,

Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Wegs des Amboß Mikroschalter angeordnet sind, wobei bei Betätigung des der Einstellung des Filmformatwählschalters entsprechenden Mxkroschalters durch ein mit dem Amboß verbundenes Betätigungsglied die Bewegungsrichtung des Amboß umgekehrt wird.

- 29 -

409851/0769

6685/01/Ch/gn - 29 - 21. Mai

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i chne t, daß ein Amboßträger längs Führungsschienen verschiebbar ist, wobei der Amboß in Richtung auf die Oberfläche des Wandlerhorns federnd drehbar gelagert ist.

9. Gerät nach Anspruch 6.bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboßträger durch einen Elektromotor verschiebbar ist.

10. Gerät nach Anspriach 2 und einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Amboß nach Umkehr seiner Bewegungsrichtung einstellbar ist und das Wandlerhorn nach dieser Umkehr aktiviert ist.

409851/0769

, ^9d ·♦

Leerseite