MXPA96002488A - Metodo para regular frecuencias de resonancia de modos de oscilacion interferentes - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para regular frecuencias de resonancia de modos de oscilación interferentes en unidades de sellado por ultrasonido, del tipo que tienen un equipo de accionamiento colocado centralmente, circundado por cuerpos de reacción, y una punta con una superficie de sellado, estrecha, alargada, caracterizado en que se proporcionan ranuras simétricamente colocadas en los cuerpos de reacción, estas ranuras que se colocan donde los modos de oscilación interferentes tienen un máximo de potencial o alternativamente un máximo de desplazamiento.

Description

MÉTODO PARA REGULAR FRECUENCIAS DE RESONANCIA DE MODOS DE OSCILACIÓN INTERFERENTES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para regular frecuencias de resonancia de modos de oscilación interferentes en unidades de sellado por ultrasonido del tipo que tiene un equipo de accionamiento colocado centralmente, circundado por cuerpos de reacción, y una punta con una superficie de sellado, estrecha, alargada ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conoce en general emplear unidades de ultrasonido para propósitos de sellado. Este método se puede emplear igualmente para el sellado en máquinas de relleno del tipo que empacan alimentos líquidos en empaques del tipo desechable de uso individual. En la máquina de relleno, una bobina de material de empaque se forma en un tubo con un sello o costura de unión, longitudinal, sobrepuesta. El material de empaque puede consistir de un núcleo de papel o cartón al cual se laminan diferentes capas termoplásticas, y posiblemente REF: 22676 una hoja de aluminio. La bobina de material de empaque formada en un tubo se rellena con sus contenidos propuestos, y el tubo del material se sella transversalmente en el espacio regularmente periódico. El tubo rellenado con el liquido se separa posteriormente en los sellos transversales para formar empaques individuales. La unidad de sellado por ultrasonido descrita en la solicitud de Patente Sueca No. SE 9300918-1 se adapta particularmente para el uso en el sellado de unión, transversal del tubo de material en una máquina de relleno del tipo descrito anteriormente. La unidad de sellado tiene una superficie de sellado alargada y estrecha cuyo ancho corresponde al ancho del sello de unión, transversal. A fin de realizar un sello de unión, transversal, suficientemente largo, se deben construir conjuntamente un número de unidades de sellado, para formar una unidad de equipo de sellado, compuesta, completa. Este equipo de sellado por ultrasonido con una geometría compleja debe operar con un modo de oscilación fundamental, definido, a una frecuencia de trabajo, dada. Este modo de oscilación deber se capaz de ser excitado por el equipo de accionamiento de la unidad de sellado, y para poder ser capaz de obtener una amplitud uniforme y suficientemente elevada para el sellado, no debe haber un modo de oscilación interferente colocado demasiado cerca de la frecuencia de trabajo del modo de oscilación, fundamental. En la producción de estas unidades de sellado por ultrasonido, puede haber asimetrías en el material, o las asimetrías pueden ocurrir en el procesamiento del material. Estas asimetrías pueden ocurrir hasta en el treinta por ciento de las unidades producidas. Estas asimetrías ocasionan los modos de oscilación interferentes a frecuencias de resonancia cercanas a la frecuencia de trabajo, que contribuyen a una amplitud no uniforme, que a su vez dan por resultado un sellado no uniforme. adicionalmente ocasionan fatigas y esfuerzos desfavorables en las unidades, que son un factor cooperante en la reducción de la vida de servicio de estas unidades. El grado de eficiencia de las unidades de sellado se disminuye adicionalmente por los modos de oscilación interferentes.

OBJETOS DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es realizar un método para regular las frecuencias de resonancia de los modos de oscilación interferentes que ocasionan las inconveniencias anteriormente señaladas. Empleando el método de la presente invención, es posible mover las frecuencias de resonancia de los modos de oscilación interferentes, de modo que los modos de oscilación no constituyan por más tiempo un elemento de interferencia. Aun un objeto adicional de la presente invención es asegurar que un cien por ciento de las unidades de sellado producidas sean operativas y que exhiban la producción deseada.

SOLUCIÓN Se han logrado estos y otros objetos de acuerdo con la presente invención ya que se ha dado el método del tipo descrito a manera de introducción; el aspecto característico es que se proporcionan ranuras simétricamente colocadas, en los cuerpos de reacción, las ranuras que se colocan en donde los modos de oscilación interferentes exhiben un máximo de potencial, o alternativamente, un máximo de desplazamiento. Adicionalmente se han dado las modalidades preferidas de la invención; los aspectos característicos que son como se exponen en las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una modalidad preferida de la presente invención se describirá ahora en mayor detalle a continuación, con referencia particular a los dibujos anexos, en los cuales: la Figura 1 es un diagrama esquemático de una unidad de sellado por ultrasonido para la cual se propone el método de acuerdo con la presente invención; la Figura 2 muestra una unidad de sellado de acuerdo con la presente invención; la Figura 3 muestra un reflexión simétrica de una oscilación; y La Figura 4 muestra una reflexión antisimétrica de una oscilación.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA La Figura 1 es un diagrama esquemático de una unidad 1 de sellado por ultrasonido para la cual se propone el método de acuerdo con la presente invención.

Esta unidad 1 de ultrasonido es únicamente la mitad de un largo de longitud de onda, puesto que es muy limitado el espacio disponible en las máquinas de relleno, en la cual se va a emplear. Esto es a fin de que la unidad 1 de sellado se pueda usar en las máquinas de relleno existentes sin la necesidad de que se redisefle y reconstruya a cualquier grado considerable. La máquina de relleno se propone para empacar alimentos líquidos en empaques de tipo desechable de uso individual. Una bobina de material de empaque que consiste de un producto laminado de papel o carbón, diferentes capas termoplásticas que posiblemente una hoja de aluminio se forma en la máquinas de relleno en un tubo que se rellena con los contenidos compuestos. La bobina de material se sella transversalmente a través del tubo liquido y la bobina de material se separa en los sellos transversales para formar empaques individuales. Es para las operaciones de sellado transversal que se ha desarrollado esta unidad 1 de sellado. La unidad 1 de sellado por ultrasonido de la Figura 1 consiste de un equipo 2 de accionamient colocado centralmente que está conectado a una fuente de c.a. (no mostrada). El equipo 2 de accionamiento se coloca centralmente en el punto de intersección de los dos planos de simetría (ver Figura 2) en el cual se puede dividir la unidad 1 de sellado. El equipo 2 de accionamiento se circunda por cuerpos 3 de reacción simétricamente colocados. La unidad 1 de sellado consiste además de una punta 4 que se termina por una superficie 5 de sellado, estrecha, alargada. El ancho de la superficie 5 de sellado corresponde al ancho de los sellos de unión, transversales. Para lograr la longitud de los sellos de unión, transversales, deben combinar conjuntamente un número de unidades 1 de sellado, descritas anteriormente, para formar una unidad completa de equipo de sellado por ultrasonido. El plano 6 nodal de la unidad sellado, es decir, un plano donde la amplitud de la unidad 1 es cero, se va a encontrar entre la punta 4 y los cuerpos de reacción 3. El plano nodal 6 se proporciona con un borde 7 de soporte firme y es aqui donde se fija la unidad 1 en la máquina de sellado. El propósito de los cuerpos 3 de reacción es ocasionar las contra-oscilaciones que compensan las fuerzas que ocurren cuando la punta 4 oscila. Una unidad 1 de sellado por ultrasonido que posee una geometría compleja tal como se describe anteriormente, puede oscilar en un gran número de diferentes modos de oscilación, y cada modo de oscilación tiene una frecuencia de resonancia especifica. A fin que la unidad 1 sea capaz de operar de manera satisfactoria, un modo de oscilación fundamental, especifico, o modo de trabajo con una frecuencia de trabajo definida se debe aislar de los modos de oscilación restantes. Este modo de trabajo es para dar una amplitud uniforme a todo lo largo de la superficie 5 de sellado, completa, una amplitud suficientemente elevada para obtener un sello uniforme y confiable, y un plano 6 nodal bien definido, de modo que la unidad 1 se pueda fijar en el borde 7 de soporte firme. No debe ocasionar esfuerzos excesivamente altos en el material o la construcción, y debe ser posible que el equipo 2 de accionamiento excite este modo de trabajo. Al emplear los cálculos del FEM (Método de Elemento Finito) es posible determinar la apariencia de todos los diferentes modos de oscilación que ocurren en una unidad 1 de sellado, asi como localizar las frecuencias de resonancia de los modos de oscilación. La unidad 1 de sellado tiene dos planos de simetría 8 como se muestra en la Figura 2, y en ambos de estos planos, pueden ocurrir reflexiones S simétricas, como se ilustra en la Figura 3, y reflexiones A antisimétricas, como se muestra en la Figura 4. Como resultado de los dos planos de simetría 8, pueden ocurrir de este modo cuatro diferentes casos, SS, AS, SA y AA. Tanto la Figura 3 como la Figura 4 muestran ejemplos grandemente simplificados del movimiento oscilatorio de los cuerpos 3 de reacción. Una unidad 1 de sellado puede tener hasta 35 diferentes modos de oscilación entre 0 y 40 KHz. El modo de oscilación fundamental o modo de trabajo, es del tipo SS. Este se va a favorecer y aislar hasta donde sea posible de los otros modos de oscilación. En particular, otros modos de oscilación del tipo SS se deben mantener a una distancia de al menos + 5 KHz. Para asegurarse de lograr el sellado que se requiere usando una unidad 1 de sellado por ultrasonido, se debe mantener una verificación en todos los modos de oscilación que ocurren a +_ 10 KHz de la frecuencia del modo de trabajo. Debido a que pueden ocurrir asimetrías en el material de la unidad 1 de sellado o pueden aparecer cuando este se procesa, se pueden generar los modos de oscilación de los tipos AS, SA y AA. Estos modos de oscilación provocaran interferencia puesto que ocurren a + 1 KHz del modo de trabajo. Entre más cerca estén, mayor será la interferencia que provoquen. Estos modos de oscilación interferentes dan una amplitud no uniforme, que da por resultado un sellado no uniforme. En el peor de los casos, el modo de oscilación interferente puede llegar a ser completamente dominante sobre el modo de trabajo y no ocurrirá el sellado en todas. Los modos de oscilación interferente causan adicionalmente esfuerzos desfavorables en el material y la construcción, que acorta la vida de servicio de la unidad 1 de sellado. Como resultado de estos modos de oscilación interferentes, la unidad 1 de sellado será menos eficiente debido a las pérdidas de energía que se disipan como calor. Un modo de oscilación tiene varios máximos de potencial y varios máximos de desplazamiento. Para poder ser capaz de mover la frecuencia de resonancia de un modo de oscilación interferente, se debe seleccionar un máximo que no coincida con cualquier máximo de potencial o desplazamiento del modo de oscilación, fundamental o de trabajo. El modo de oscilación fundamental debe tener preferentemente un mínimo de potencial o desplazamiento donde tome lugar la modificación. A fin de evitar estos modos de oscilación interferentes, es posible, de acuerdo con la presente invención, regular las frecuencias de resonancia de los modos de oscilación interferentes, de modo que no provoquen interferencia por más tiempo. Esto se realiza al proporcionar las ranuras 9 en los cuerpos 3 de reacción en la unidad 1 de sellado. Estas ranuras 9 deben ser colocadas y formadas simétricamente. Las ranuras 9 se colocan en donde existe un máximo de potencial, es decir un máximo de flexión del modo de oscilación indeseado, al mismo tiempo como el modo de trabajo no debe cambiar el carácter o se cambia lejos de la frecuencia de trabajo. De manera alternativa, las ranuras o biseles colocados simétricamente se hacen donde los modos de oscilación interferentes exhiben un máximo de desplazamiento. También en este caso, el modo de oscilación fundamental no debe cambiar el carácter o se cambia lejos de la frecuencia de trabajo. El modo de oscilación fundamental conserva su carácter y frecuencia de resonancia, si se hace el cambio donde el modo de oscilación fundamental exhibe un ligero potencial y menores desplazamientos. La altura, ancho y longitud de las ranuras 9 controlan la distancia de desplazamiento. Si hay varios modos de oscilación interferentes, puede ser necesario proporcionar las ranuras 9 en cada lado, para cada modo de oscilación. Alternativamente, un máximo de potencial o un máximo de desplazamiento para varios modos diferentes de oscilación interferentes pueden coincidir, y luego esto hace posible proporcionar únicamente una ranura 9 común en cada lado para los modos de oscilación. Al proporcionar las ranuras 9 en los cuerpos 3 de reacción donde un modo de oscilación específico tiene un máximo de potencial, se reduce la rigidez del modo. La distribución de la masa y rigidez en un cuerpo es decisiva para que un cuerpo pueda asumir los modos de oscilación. Se puede expresar tal que un modo de oscilación específico tiene una rigidez dada e inercia de masa. Las áreas con un máximo de potencial constituyen la rigidez del modo de oscilación y las áreas con un máximo de desplazamiento constituyen la inercia de masa del modo de oscilación. Si la rigidez de un modo de oscilación se reduce, se reduce su frecuencia de resonancia y si se incrementa la rigidez, se incrementa su frecuencia de resonancia. Correspondientemente, la inercia de masa reducida para un modo de oscilación ocasiona que su frecuencia de resonancia, y una inercia de masa incrementada ocasiona una frecuencia de resonancia reducida. Es una ventaja del presente caso mover las frecuencias de resonancia de los modos de oscilación interferentes a un menor nivel, dado que la frecuencia de trabajo del modo de oscilación fundamental puede incrementarse hasta 1 KHz en la fase de trabajo apropiada. Dado que es una medida relativamente simple reducir la rigidez en relación al incremento de masa, esta alternativa se va a preferir. Al mismo tiempo, conforme se regulan los modos de oscilación interferentes, se debe hacer una verificación para asegurarse que ningún otro modo de oscilación se afecte de modo que pueda llegar a interferir, mediante la provisión de las ranuras 9 en los cuerpos 3 de rea-cción que se ponen en efecto de acuerdo con la invención. Es vital que estas medidas que se llevan a cabo, es decir la producción de las ranuras 9, tan leves como sea posible mientras que mantengan el efecto de regulación. Como habrá sido aparente a partir de la anterior descripción, la presente invención realiza un método para regular las frecuencia de resonancia interferentes en las unidades 1 de sellado por ultrasonido, de modo que la unidad 1 de sellado pueda dar un sello de unión, transversal, uniforme y confiable. El método también ayuda en la reducción de esfuerzos y fatigas desfavorables en el material y la construcción de la unidad 1 de sellado. La presente invención no se debe considerar como restringida a aquella descrita anteriormente y mostrada en los dibujos, muchas modi icaciones que son concebibles sin que se aparten del espíritu y el alcance de las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un método para regular frecuencias de resonancia de modos de oscilación inter erentes en unidades de sellado por ultrasonido, del tipo que tienen un equipo de accionamiento colocado centralmente, circundado por cuerpos de reacción, y una punta con una superficie de sellado, estrecha, alargada, caracterizado en que se proporcionan ranuras simétricamente colocadas en los cuerpos de reacción, estas ranuras que se colocan donde los modos de oscilación interferentes tienen un máximo de potencial o alternativamente un máximo de desplazamiento.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la distancia de movimiento de las frecuencias depende de la altura, profundidad y longitud de la ranura.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la regulación de una frecuencia de resonancia implica un movimiento de un modo de oscilación interferente cuya rigidez se reduce para realizar el movimiento.

4. El método de conformidad con la cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que las frecuencias de resonancia interferentes se mueven hacia abajo en el intervalo de frecuencias.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que las frecuencias de resonancia interferentes se mueven al menos en 1 KHz.