DE2542969C2 - Vorrichtung zum flüssigkeitsdichten Einschweißen eines verschließbaren Gießstutzens mittels Ultraschall - Google Patents

Vorrichtung zum flüssigkeitsdichten Einschweißen eines verschließbaren Gießstutzens mittels Ultraschall

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum flüssigkeitsdichten Einschweißen eines verschließbaren Gieß-Stutzens mittels Ultraschall, in eine öffnung eines dünnwandigen und flexiblen, aus thermoplastischer Kunststoffolie hergestellten und bis auf die öffnung geschlossenen Flüssigkeitsbehälters, wobei der Fuß des Gießstutzens in einer Höhe ausgebildet ist, die mindestens der zehnfachen Wandstärke der Kunststoffolie entspricht, mit einem zur Schweißstelle hohlzylindrisch auslaufenden Ultraschallkopf und mit einem in einen Oberteil und in einen Unterteil aufgeteilten Amboß, in dessen Oberteil mittig ein F.insatzstück lagert, wobei die Teilung des Ambosses in einer höhenmäßig zueinander versetzten, waagerechten Ebene mit einem senkrechten Vorsprung vorgesehen ist.
Aus der DE-OS 23 38 908 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Dort werden flexible Behälter aus einer plastifizierten Kunststoffolie im Blasoder Vakuumverfahren ausgeformt und in eine dabei gebildete öffnung anschließend der relativ dickwandige und stabil vorgefertigte Oießstutzen unter Anwendung des Ultraschall-Schweißverfahrens eingeschweißt. t>o
Dabei wird ein Schweißamboß verwendet, der in einen Oberteil und in einen Unterteil aufgeteilt ist. Der Oberteil trägt die Auflagefläche für die Schweißstelle und ist auf dem Unterteil mit geringen Zwischenraum durch Zwischenlage einer im Zentrum beiderseits ein- tr, gesenkten Kugel taumelnd gelagert. Hierdurch soll ein auf die gesamte Schweißfläche gleichmäßig verteilter Aufdruck des Ultrasehallkopfcs gewährleistet werden.
Diese Vorrichtung hat sich im wesentlichen gut bewährt. Im Laufe der Fertigung kommt es jedoch noch vor, daß eine geringere Fernfeldverschweißung oder zumindest eine Anklebung der unteren, eingeschlagenen Kunststoffolie am Fuß des Gießstutzens entsteht. Die Ultraschall-Schwingungen werden also nicht immer und nicht mit letzter Sicherheit durch den dickwandigen Gießstutzenfuß aufgezehrt und in den Amboß können sie nicht ohne unerwünschte Wirkung auf die dazwischeniiegende Kunststoffolie abgeleitet werden. Es läßt sich deshalb nur mit relativ geringer Schallenergie arbeiten, damit sich diese nachteilige Wirkung in Grenzen hält.
Auch das Einrichten des Amboßoberteiles über die eingelagerte Kugel erfolgt, an der Kürze des Schweißvorganges gemessen, vor allem, wenn die Kunststoffolie Dickenunterschiede aufweist, manchmal nicht schnell genug. Der Schweißvorgang ist dann beendet, bevor sich das Kugelsystem orientiert hat und es kommt zu Folienabkerbungen und zu verminderter Schweißqualität am Gießstutzen.
Die Gefahr solcher Mängel läßt sich nur dadurch vermindern, daß mit geringer Schallenergie, mit geringerem Druck und unter verlängerter Zeitdauer geschweißt wird. Dies hat aber zur Folge, daß für den Schweißvorgang ein Leistungsabfall in Kauf genommen werden muß.
Daraus »rgab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die darin bestand, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei Anwendung größtmöglicher Schallenergie mit höchstmöglichem Druck bei kürzester Zeitdauer die Vermeidung jeglicher Fernfeldverschweißung ermöglicht wird und bei der eine Leistungssteigerung für den Schweißvorgang gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wurde für eine Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Kombination gelöst:
a) an der Aufsatzstelle des Gießstutzen-Fußes ist ein elastischer Gummiring in den Oberteil des Ambosses eingebettet;
b) der Oberteil des Ambosses liegt unter Bildung eines Spaltes frei auf einem elastischen Gummiring auf, der in den Unterteil eingesetzt ist und aus diesem hervorsteht;
c) die Elastizität des Gummiringes im Oberteil des Ambosses ist größer als die Elastizität der Kunststoffolie;
d) die Elastizität des Gummiringes im Unterteil des Ambosses ist geringer als diejenige des oberen Gummiringes, jedoch größer als diejenige der Kunststoffolie.
Der untere Gummiring ist in seiner Höhe so dimensioniert, daß er ca. 2 mm aus dem Unterteil des Ambosses hervorsteht und damit einen gleichgroßen Spalt zwischen Unterteil und Oberteil bildet.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung hat sich überraschenderweise ergeben, daß es zu keinerlei Verschweißungen oder Verklebungen der eingeschlagenen, rückseitigen Kunststoffolie, die am Fuß des einzuschweißenden Gießslutzens anliegt, mehr kommt. Auch bei einer Erhöhung des Schweißdruckes von früher 0.2 bar auf jetzt 1,0 bar sind diese, einem schnellen und fortlaufenden Arbeitsgang hinderlichen F.rsehcinungcn völlig beseitigt und es gibt darüber hinaus keine Folienabkcrbiingen und kein schwimmendes Schweißbild
mehr. Der gesamte Arbeitszyklus wird erheblich verkürzt, bei einem mit Sicherheit konstant bleibenden, gu-•en Schweißbild.
Diese für die Massenfertigung wichtigen Vorteile ergeben sich durch die verbesserte Ableitung oer aus dem Schweißvorgang herrührenden überschüssigen Schweißenergie, deren Streufeld sich durch die ermöglichte Anwendung höherer Schweißdrücke bereits verringert und durch den zwischen den Amboßieilen geschaffenen verbesserten Druckausgleich, der alle in der Kunststoffolie auftretenden Unebenheiten und Stärkenunterschiede kompensiert
Der als Schwingungsdämpfer wirkende Gummiring im oberen Amboßteil übernimmt eventuelle überschüssige Schweißenergie sozusagen durchlässiger als die Kunststoffolie der Behälterrückseite, verhindert damit, daß an dieser Stelle eine Schweißarbeit geleistet wird und führt die Restenergie sofort in den Oberteil des Ambosses ab.
Der Gummiring zwischen dem oberen ui.d dem unteren Amboßteil wirkt dagegen als Druckdämpfer, welcher Unebenheiten auffängt, die aus Stärkeunterschieden in der Kunststoffolie herrühren.
Insgesamt wird durch die gewonnene Sicherheit beim Schweißvorgang und durch die Möglichkeit der Anwendung eines mehrfach erhöhten Schweißdruckes der gesamte Arbeitsvorgang des Einschweißens der Gießstutzen verkürzt und die Leistung der Vorrichtung maßgeblich gesteigert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In den Abbildungen zeigt
F i g. 1 die Ansicht eines Behälters mit Gießstutzen;
F i g. 2 die Ansicht des Behälters nach F i g. 1 in invertiertem Zustand;
Fig.3 die Schnittdarstellung einer Ultraschall-Schweißvorrichtung;
Fig.4 die Schnittdarstellung des Amboß-Ober- und -Unterteiles nach F i g. 3 als Einzelteil.
Der Behälter 13 ist im Blas- oder Vakuumverfahren aus einer Kunststoffolie hergestellt. Er weist eine diagonale Invertiernaht 9 auf, um die eine Hälfte 13a eingeschlagen (invertiert) wird, wenn mehere ineinandergesteckte Behälter zum Abfüllbetrieb transportiert werden. Der Behälter 13 ist bei der Herstellung mit einer Öffnung 8 versehen, in die der Gießstutzen 14 eingeschweißt wird.
Das Einschweißen des Gießstutzens 14 muß bei invertiertem Behälter (F i g. 2) vorgenommen werden, weil nur die eine öffnung 8 zur Verfügung steht und der Schweißvorgang ist so durchzuführen, daß die eingeschlagene, rückseitige Kunststoffolie 13a nicht am Gießstutzen 14 angeschweißt oder angeklebt wird. Dazu ist unterhalb des topfförmigen Ultraschallkopfes 11 (Sonotrode) der stählerne Amboß 10 in spezieller Ausführung für den Schweißvorgang an doppelwandigen Teilen angeordnet.
Der Amboß 10 besteht aus dem Obeneil 106 als Schwingungsdämpfer und dem Unterteil 10c als Druckdämpfer. In den Oberteil 10£> ist das Einsatzstück 12 eingelassen, welches die Auflage der Kunststoffolie 13a auf ebener Fläche verhindert.
Im Amboß-Oberteil 106 ist weiterhin, und zwar unter der Aufsatzstelle des Fußes 16 des Gießstutzens 14, der Gummiring 19 bündig eingelassen, dessen Material von größter Elastizität ist als die Kunststoffolie 13a.
Beim Schweißvorgang, also beim Druck auf die Sonotrode 11. Dreßt sich der Fuß 16 des Gießstutzens 14 und das Teilstück der darunter liegenden Kunststoffolie 13a auf den elastischen Gummiring 19 und eventuell noch vorhandene Restenergie wird in den Amboß-Oberteil 10b abgeführt, ohne daß eine Verschweißung 5 oder Verklebung der Kunststoffolie 13a am Fuß 16 des Gießstutzens 14 stattfindet.
Im Amboß-Unterteil 10c ist ein weiterer Gummiring 20 eingelassen, der ca. 2 mm hervorsteht und dessen Elastizität geringer ist als diejenige des oberen Gummiringes 19, jedoch noch größer als diejenige der Kunststoffolie.
Mit seinem überstehenden Maß bildet der Gummiring 20 die Weite des Spaltes 21 und des in waagerechter Ebene hochgesetzten Spaltes 21a zwischen dem Oberteil 106 und dem Unterteil lOcdes Amboßes 10.
In senkrechter Richtung ist der Oberteil 106 auf dem Mitteistück 22 des Unterteiles 10c geführt.
Dieser Aufbau bringt die maßgeblichen Verbesserungen gegenüber den bisherigen, vergleichbaren Schweißvorrichtungen und die zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit entscheidende Verkürzung des gesamten Schweißvorganges.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Vorrichtung zum flüssigkeitsdichten Einschweißen eines verschließbaren Gießstutzens mitteis Ultraschall, in eine öffnung eines dünnwandigen und flexiblen, aus thermoplastischer Kunststoffolie hergestellten und bis auf die öffnung geschlossenen Flüssigkeitsbehälters, wobei der Fuß des Gießstutzens in einer Höhe ausgebildet ist, die mindestens der zehnfachen Wandstärke der Kunststoffolie entspricht, mit einem zur Schweißstelle hohlzylindrisch auslaufenden Ultraschallkopf und mit einem in einen Oberteil und in einen Unterteil aufgeteilten Amboß, in dessen Oberteil mittig ein Einsatzstück lagen, wobei die Teilung des Ambosses in einer höhenmäßig zueinander versetzten, waagerechten Ebene mit einem senkrechten Vorsprung vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Kombination:
    20
    a) an der Aufsatzstelle des GieBstutzen-Fußes(16) ist ein elastischer Gummiring (19) in den Oberteil (lOtydes Ambosses (10) eingebettet;
    b) der Oberteil {iOb)des Ambosses (10) liegt unter Bildung eines Spaites (21) frei auf einem elastisehen Gummiring (20) auf, der in den Unterteil (1Oc^eingesetzt ist und aus diesem hervorsteht;
    c) die Elastizität des Gummiringes (19) im Oberteil (lOtydes Amboßes (10) ist größer als die Elastizität der Kunststoffolie(i3a);
    d) die Elastizität des Gummiringes (20) im Unterteil (1Oc^ des Amboßes (10) ist geringer als diejenige des oberen Gummiringes (19), jedoch größer als diejenige der Kunststoffolie (13a/
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