SE513009C2 - Ultraljudsaggregat - Google Patents
UltraljudsaggregatInfo
- Publication number
- SE513009C2 SE513009C2 SE9803092A SE9803092A SE513009C2 SE 513009 C2 SE513009 C2 SE 513009C2 SE 9803092 A SE9803092 A SE 9803092A SE 9803092 A SE9803092 A SE 9803092A SE 513009 C2 SE513009 C2 SE 513009C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- working
- ultrasonic
- working part
- mass
- assembly according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
- B23K20/106—Features related to sonotrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles
- B29C66/542—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles joining hollow covers or hollow bottoms to open ends of container bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles
- B29C66/545—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles one hollow-preform being placed inside the other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
- B29C66/63—Internally supporting the article during joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
- B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
- B29C66/723—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered
- B29C66/7232—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a non-plastics layer
- B29C66/72327—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a non-plastics layer consisting of natural products or their composites, not provided for in B29C66/72321 - B29C66/72324
- B29C66/72328—Paper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
- B29C66/723—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered
- B29C66/7234—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a barrier layer
- B29C66/72343—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a barrier layer for liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
- B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
- B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
- B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
- B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
- B29C66/9512—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by controlling their vibration frequency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
- B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
- B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
- B29C66/9513—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools characterised by specific vibration frequency values or ranges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Package Closures (AREA)
Description
i-fifis_.._....t._.._u....i......._.u l_n...d'-..ß a h. 10 15 20 25 30 35 513 00? l i I i i i l ombesörja en ringformig ar etsdel med ett invändigt mått, som huvudsakligen överensstämmer medšförpa kningsbehållarens utvändiga mått vid svetsstället. Med hjälp av ett i förpackni gsbe ållaren beläget mothåll, vilket t.ex. kan vara svagt koniskt eller expanderbart, pr ssas törpackningsbehållarens sammansvetsbara delar mot den ringformiga arbetsdel ns in arbetsyta, varefter ultraljudskällan aktiveras så att arbetsdelen vibrerar ed ö skad svetsfrekvens. Denna teknik har provats med begränsat resultat. I t. x. U -PS 3.438.824 illustreras bl.a. ett aggregat som utnyttjar en ringformig arbetsd l, vilk n via en matningsdel är radiellt förbunden med en konventionell ultraljud källasom alstrar fram- och återgående, axiellt genom matningsdelen till arb tsdel n överförbara svängningar. l en ringformig arbetsdel sprids svängningarna huvud aklig n likformigt runt arbetsdelens omkrets, varvid de axiella, utmed matningsdelen cent umlinje fram- och återgàende ultraljudsvågorna på grund av sonotrodens ringfo m o vandlas till radiella vågor, vilka rör sig fram och åter utmed de från arbetsdelens entru sig sträckande radierna. Den ringformiga arbetsdelen är härvid så dimensioneriad at dess medelomkrets, d.v.s. medelvärdet av arbetsdelens yttre och inre diametei, öve ensstämmer med en våglängd av ultraljudet. Ultraljudets i arbetsdelen orsakaderörel er kan ses såsom kompressions- och dekompressionsvågorl, vilk växelvis förlänger och förkortar ringen i dess omkretsriktning. Härvi ko mer varje enskild punkt av arbetsdelens material att röra sig radiellt fram och å er, vil et resulterar i arbetsytans önskade, radiella rörelse. Det är härvid av synnerlig vill: att en ringformiga arbetsdelens omkrets är avstämd till den aktuella våglängd, so alst as av ultraljudskällan. Närmare bestämt måste arbetsdelen ha en medeldiameterfsom ' r så vald att precis en våglängd av ultraljudet ryms runt arbetsdelens medelo kret . Eftersom arbetsdelens svängningsmönster och frekvens i viss mån även påver as av det material som arbetsdelen är tillverkad av (vanligen titan) kan viss justering av edeldiameter och medelomkrets göras genom lämpligt materialval. Givetvis ' r det "ven möjligt att tillverka ultraljudskällor med varierande ultraljudsfrekvens, m n va ligen tillverkas ultraljudskällorna med vissa standardfrekvenser s m h rfördelar när det gäller tex. verkningsgrad samt undertryckandet av s adlig , hörbart ljud. Härvid är 20 kHz en vanlig frekvens. På grund av de i praktiken bes "mda standardfrekvenserna och endast begränsade möjligheter att välja material i ar etsde en blir det således nödvändigt att istället anpassa diametern och omkretsen av de före ål som skall förseglas till de möjligheter som står till buds med nuvarande typer av ul raljudsaggregat, vilket uppenbarligen är en nackdel som begränsar friheten d det äller att formge t.ex. förpackningsbehållare. Det är således ett allmänt önskemål 'att o besörja ett ultraljudsaggregat, vilket innefattar en ringformig arbetsdel med en arbetsyt vars diameter och omkretslängd enkelt kan anpassas till den aktuella arbetsuppgift n, d.v.s. till omkretsen och diametern av det föremål som skall svetsas. 10 15 20 25 30 35 513 009 Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att ombesörja ett ultraljudsaggregat med en ringformig arbetsdel, vilken har en arbetsyta vars omkretslängd och diameter inom vissa gränser kan väljas fritt anpassad till en ansluten ultraljudskällas arbetsfrekvens.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en ringformig arbetsdel för ett ultraljudsaggregat, vilken arbetsdel trots möjligheten att variera arbetsytans omkretslängd icke ställer krav på särskild anpassning av vare sig ultraljudskällans frekvens eller arbetsdelens material. Givet en ultraljudskälla och arbetsmaterial (vanliga konstruktionsförutsättningar) ger uppfinningen härmed en större valfrihet än tidigare när det gäller förpaokningens diameter.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en ringformig arbetsdel för ett ultraljudsaggregat, vilken arbetsdel trots valfriheten vad beträffar arbetsytans omkretslängd och diameter gör det möjligt att effektivt och utan onödiga förluster överföra svängningar från ultraljudskällan till önskade delar av ett bearbetat föremål, t.ex. en förpackningsbehållare.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en ringformig arbetsdel för ett ultraljudsaggregat, vilken arbetsdel har en arbetsyta med en medeldiameter som skiljer sig från arbetsdelens medeldiameter.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är slutligen att åstadkomma en ringformig arbetsdel för ett ultraljudsaggregat, vilken arbetsdel har okomplicerad form, är enkel att tillverka samt inte utsättes för överdrivna påkänningar i samband med ultraljudssvetsning. " Ovannämnda och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att ett ultraljudsaggregat av den inledningsvis beskrivna typen getts de av patentkravet 1 framgående kännetecknen. _ Föredragna utföringsformer av ultraljudsaggregatet enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.
Genom att placera ultraljudsaggregatets ringformiga arbetsyta på ett utskott, vars massa endast utgör en mindre del av arbetsdelens totala massa blir det möjligt att ombesörja en arbetsyta med en medeldiameter som är större än medelomkretsens medeldiameter (vid en mot arbetsdelens centrum vänd arbetsyta) respektive en arbetsyta vars diameter är mindre än medeldiametern (vid en arbetsyta som är vänd från arbetsdelens centrum). Härigenom kan den ringformiga arbetsdelen anpassas till omkrets och diameter av det föremål som skall svetsas utan att tidigare olägenheter uppkommer.
Föredragna utföringsformer av ultraljudsaggregatet enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare under särskild hänvisning till bifogade ritningar, vilka blott visar de för förståelse av uppfinningen oundgängliga detaljerna.
Fig. 1 visar schematiskt från sidan ett ultraljudsaggregat enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 513 ÛÛ9 4 Fig. 2 visar i större skala och i sektion ett snitt genom en del av arbetsdelen vid ultraljudsaggregatet e wligt fi 9.1.
Fig. 3 visar i större skala och i sektion ett snitt genom en andra utföringsform av arbetsdelen vid ultraljudsag gregatet enligt fig. 1.
Ett ultraljudsaggregat 1 enligt uppfinningen är i sin föredragna utföringsform avsett för sammansvätsninç tvärsnitt, vilket är ett typiskt förpackningsindustrin. En fö av förpackningsbehållardelar med ringformigt eller cirkulärt exempel på användningen av ultraljudssvetsteknik inom rutsättning för att ultraljudsteknik skall kunna användas för sammansvetsning av örpackningsmaterial är att åtminstone något av de ingående materialskikten innef ar ett material som kan plastificeras av ultraljudsvågor. l praktiken innefattar fö paoktingsbehållare, i varje fall de som är avsedda för helt eller delvis vätskeformigt fyllgodsa, ofta skikt av termoplastiskt material, vilket är synnerligen lämpligt att ultraljudss etsa De materialskikt som skall förenas med varandra måste härvid innefatta en ko taktyta som innehåller termoplastiskt material, t.ex. polyeten, vilket gör det möjligt svetsaggregatets arb tsyta företrädesvis efter anpressning av de båda materialskikten mot med hjälp av någon form av mothàll ultraljudsvibrera materialet så att term plastskikten plastificeras och smälter samman för att vid avslutad ultraljudsuppvärmnin åter svalna och stelna för att varaktigt och vätsketätt förena de ingående förpackningsbehåillardelarna med varandra. Denna teknik är välkänd t.ex. från tidigare nämnda meri PCT/lB98/00897, till ilka hänvisas för ytterligare information och tekniska detaljer. l fig. 1 visas en ultrajudsaggregat 1 enligt uppfinningen. Aggregatett innefattar en ultraljudskälla eller! konverter 2 av känd typ, vilken medelst t.ex. en piezoelektrisk kristall omvandlar ele triskat strömvariationertill mekanisk rörelse i form av fram- och àtergående ultraljuds ågor eller vibrationer som vid den beskrivna tillämpningen, d.v.s. svetsning av papper/plastft rpackningar, typiskt har ett frekvensområde av ca. 15-50 kHz, vanligen 20 ki-lz' Ultraljudskällan 2, som på ett känt (icke visat) sätt är förbunden med en strömkälla ärzäven förstärkning eller omf rmni mekaniskt förbunden med en matningsdel eller booster 3 för ng av de av ultraljudskällan alstrade ultraljudsvågorna.
Matningsdelen 3 definierar även vågornas nodpunkt och utnyttjas på konventionellt sätt även för upphängnin av u traljudsaggregatet 1 i ett icke visat stativ. Matningsdelen 3 är således vid sin en ände matningsdelens 3 m tsatta mekaniskt förbunden med ultraljudskällan 2, och ände är mekaniskt förbunden med en sluten eller ringformig arbetsdel 4 (sonotro ), vilken genom sin indirekta mekaniska förbindelse med ultraljudskällan 2 är rivba via matningsdelen 3 så att den ringformiga arbetsdelen utsättes för radiellt ri tade ultraljudsvibrationer runt hela sin omkrets.
Två föredragna utföringsformer av arbetsdelen 4 enligt uppfinningen visas i fig. 2 och 3, där fig. 2 illust erar i? n arbetsdel för utvändig svetsning och fig. 3 illustrerar en arbetsdel anpassad ör invändig svetsning. De båda arbetsdelarna 4', 4" i fig. 2 10 15 20 25 30 35 513 009 s respektive fig. 3 är ringformiga och såsom visas i fig. 1 vid sin ena del via en radiell matningsdel 3 förbundna med den konventionella ultraljudskällan 2. Beroende på frekvensen hos de av ultraljudskällan 2 alstrade ultraljudsvibrationerna väljes en av massafördelningen bestämd medeldiameter 5 för arbetsdelarna 4, vilken medeldiameter är så anpassad att längden av medelomkretsen 6 svarar mot en ultraljudsvàglängd, d.v.s. en våglängd av ultraljudet "får plats” utmed medelomkretsen 6. Den aktuella längden är beroende av det material av vilket arbetsdelen 4 är tillverkad, men vid ett vanligen använt material, t.ex. titan, och med en ultraljudskälla av standardtyp som alstrar ultraljudsvibrationer med en frekvens av 20 kHz blir medeldiametern ca. 80 mm. Detta innebär att förpackningsbehållare som svetsas med en av de kända anordningarna under dessa förutsättningar måste ha en diameter av maximalt ca. 70 mm om en arbetsyta vid arbetsdelens 4 insida utnyttjas och en diameter av minst ca. 90 mm om en arbetsyta vid arbetsdelens utsida utnyttjas. Vid de båda kända, tidigare konstruktioner till vilka här refereras (US-PS 3.438.824 och PCT/lB98/00897), vilka båda utnyttjar en arbetsyta vid arbetsdelens 4 insida, mäste således de förpackningsbehållare som skall svetsas ha en största diameter av ca. 70 mm. Om det skall vara möjligt att med hjälp av denna typ av anordningar svetsa förpackningsbehållare med större eller mindre diameter än ca. 90 respektive 70 mm måste antingen ett annat material väljas för arbetsdelen 4 eller en ultraljudskälla med en annan frekvens utnyttjas. Båda dessa alternativ medför nackdelar. Det vanligen använda materialet för arbetsdelar för ultraljudsanvändning (sonotroder) är titan, vilket har överlägsna egenskaper när det gäller svängningsöverföring och hållfasthet, och det är i praktiken svart att finna något annat material som på motsvarande sätt är lämpligt för denna typ av användning. De ultraljudskällor som användes för ultraljudssvetsníng är vanligen av standardtyp och arbetar då oftast vid frekvensen 20 kHz, vilken visat sig ge god effektivitet samtidigt som man undviker att frekvensen ligger inom det hörbara omradet, vilket ställer mindre krav på avskärmning för att undvika skadlig hörselpåverkan. En sänkning av frekvensen nedanför det vedertagna standardområdet placerar ultraljudssvängningarna inom det hörbara omradet, och en ökning av frekvensen ovanför nämnda område ger reducerad effektivitet, varför ej heller frekvensen pà den använda ultraljudskällan med lätthet later sig anpassas så att ultraljudssvetsníng av förpackningsbehållare med andra diametrar än de tidigare använda låter sig göras. Vid de bada tidigare kända förfaranden, till vilka hänvisats, utnyttjas således en konventionell, ringformig arbetsdel med en invändig cylindrisk eller konisk arbetsyta och en medeldiameter 5 som i huvudsak befinner sig mitt emellan arbetsdelens inre respektive yttre yta. Denna utformning av ringformiga arbetsdelar för ultraljudssvetsníng har hittills varit allenarådande.
För att utan förändring av ultraljudskällans standardfrekvens och utan byte av material i den ringformiga arbetsdelen göra det möjligt att variera diametern av de t Eftlrirwl wlf-r-fl-"t rw-wi-r n 10 15 20 25 30 35 513 00960 ringformiga arbetsdel rvid vilka arbetsytorna förflyttats eller förskjutits från de gängse positioner som hittills Ljtnyttjaats. Detta gör det möjligt att frångå den tidigare allenarådande principen att törlägga arbetsytan centrerad kring det av mätningsdelens massfördelning bestå i da symmetri- eller massplanet och därmed kommer den i massplanet belägna edel iametern ej längre att utgöra en gräns vid valet av diametern för den ring ormi a arbetsytan.
'Av såväl fig. 2 om fi . 3 framgår hur ett radiellt snitt genom den ringformiga arbetsdelen vid de bå a utf' ringsformerna getts en tvärsnittsform som ej längre sammanfaller med de gän se, huvudsakligen rektangulära eller kvadratiska tvärsnittsformen. Häri eno blir det möjligt att förlägga arbetsytorna 7 på ett okonventionellt sätt i f 'rhåll nde till medelomkretsen 6, vilket kommer att förklaras närmare i det följandefmed ärskild hänvisning till respektive utföringsform.
Ehuru de båda-i fig. och 3 visade utföringsformerna av den ringformiga matningsdelen 3 enligi uppf nningen är avsedd för ringformig svetsning är utföringsformen enligtgfigur avsedd för utvändig svetsning under det att utföringsformen enligtifigur är avsedd för invändig svetsning av t.ex. förpackningsbehållarei. Mot varande delar vid de båda utföringsformerna har givits identiska hänvisnings etec ningar, bortsett från att vid behov tillägget ' använts för att indikera hänvisningsb teck ingar avseende den första utföringsformen (fig. 2) och tillägget " använts för att in ikera hänvisnlngsbeteckningar avseende den andra utföringsformen (fig. 3).
Vid var och enzav de visade utföringsformerna av arbetsdelen 4 enligt uppfinningen finns så edes tt ringformigt utskott 15 med en företrädesvis cylindrisk arbetsyta 7 som vid d n för ta, för utvändig svetsning avsedda utföringsformen är vänd mot arbetsdelens cen rum el 8 och vid den andra, för invändig svetsning avsedda utföringsformen är vä d frå arbetsdelens centrumaxel 8. Arbetsytan 7 är huvudsakligen centre ad kr ng ett arbetsplan 9, vilket sträcker sig i rät vinkel mot respektive dels centr 'max l 8. Båda utföringsformerna av matningsdelen 3 innefattar även ett på avstånd f ån ar etsplanet 9 beläget symmetri- eller massplan 10, vilket likaså är orienterat i O° vin el mot centrumaxeln 8 samt så placerat i axiell riktning att det i figurerna visade radi lla snittet genom den ringformiga arbetsdelen indelas i två sektorer, nämligen e övre sektor A och en undre sektor B, vilka år balanserade i förhållande till varan ra m d avseende på yta (massa) och geometrisk form (avgörande för den ri gfor iga matningsdelens styvhet). Vid de båda visade, föredragna utföringsfprmer a av matningsdelen enligt uppfinningen har de på ömse sidor om massplanetf10 b lägna tvärsnittssektorerna A respektive B såväl identisk form som lika yta (massa)¿ vilke är att föredraga eftersom det resulterar i en likformig, symmetrisk vågutbre ning i matningsdelen. Vid asymmetrisk utformning, t.ex. om föremål, t.ex. förpackrïgsbeehållare, som skall svetsas utnyttjas enligt uppfinningen 10 15 20 25 30 35 513 009 7 sektorn A har en mindre yta än sektorn B, måste för balansens skull istället sektorn B ha en geometrisk form som ger denna del av den ringformiga matningsdelen en större styvhet och sålunda kompenserar den av sektorns A mindre yta (massa) orsakade obalansen. Med andra ord måste de båda av massplanet 10 axiellt åtskilda sektorerna A och B inbördes balanseras med avseende på en faktor som bestämmes av såväl sektorns massa som sektorns av den geometriska formen bestämda styvhet.
Tack vare den beskrivna, i huvudsak symmetriska uppbyggnaden av den ringformiga arbetsdelen 4 pâverkas ultraljudsvàgornas utbredning och amplitud ej negativt av det faktum att arbetsytan ej är centrerad kring massplanet, d.v.s. av det axiella avståndet mellan massplanet och arbetsplanet. Det utskott 15 som vid de båda utföringsformerna uppbär arbetsytan 7 har en i förhållande till arbetsdelens 4 totala massa försumbar massa, vilken företrädesvis uppgår till endast ca. 10% av arbetsdelens 4 totala massa. Det har i praktiken visat sig att vågutbredningen i massplanet 10 ej påverkas negativt av avståndet mellan massplanet 10 och arbetsplanet 9 om utskottets 15 massa uppgår till mindre än ca. 20% av arbetsdelens 4 totala massa. Företrädesvis är utformningen av arbetsdelen 4 symmetrisk kring massplanet 10, men det är även möjligt att tillåta viss osymmetri förutsatt att de båda sektorerna A och B är inbördes balanserade med avseende på massa och styvhet.
Större massa i den ena sektorn kräver alltså att motsatt sektor har en mindre styvhet, vilken balanserar ut de annars ojämna svängningsrelationerna mellan de båda på ömse sidor om massplanet 10 belägna sektorerna. Det är även väsentligt att ultraljudskällans matningsdel 3 ansluter i massplanet 10, eftersom i annat fall svängningsbalansen mellan de båda sektorerna förskjutes.
I figurerna 2 och 3 indikeras hur de båda utföringsformerna av anordningen enligt uppfinningen är avsedda att användas för hopförsegling av delar till förpackningsbehållaren, företrädesvis en cylindrisk eller konisk manteldel i form av en hylsa 11 och en vid dennas ena ände belägen ändgavel 12. Såväl hylsan 11 som ändgaveln 12 är företrädesvis tillverkade av laminerat material innefattande t.ex. ett centralt skikt av fibermaterial, t.ex. papper, vilket på ömse sidor är belagt med värmeförseglingsbart material, t.ex. en termoplast som polyeten. I de båda figurerna 2 och 3 indikeras även hur ett mothàll 13 utnyttjas för att under hopförseglingen sammanpressa hylsans 11 ena ände och en uppvikt kant av ändgaveln 12 mellan mothållet och respektive arbetsdelens 4 arbetsyta 7.
Vid drift av den första utföringsform av anordningen enligt uppfinningen som illustreras i fig. 2 placeras den ena änden av den cylindriska hylsan 11 i den ringformiga arbetsdelens 4 övre ände och med hylsändens utsida i kontakt med den likaså cylindriska arbetsytan 7. Den vid hylsans 11 undre ände placerade ändgaveln 12 anpressas med sin uppvikta kant mot hylsans inre yta med hjälp av mothållet 13, vilket såsom visas i tig. 2 t.ex. kan vara svagt konisk och därmed åstadkomma önskad <,W..»-.-.w“...._...... »___-n un; 10 15 20 25 30 35 513 0089 tryckkraft vid axiell fö lyttnirg nedåt, vilket indikerats med pilen 14. Mothållet 13' kan även vara av någon a nan känd typ, t.ex. expanderbart, och innefatta ett antal tätt anordnade segment, ilka pressas radiellt utåt med hjälp av en lämplig kraftkälla, t.ex. pneumatik. När hylsa 11 och ändgaveln 12 således placerats i korrekt läge och i angränsande delar an ressats mot varandra med hjälp av mothållet 13' aktiveras ultraljudskällan 2 så a axie la ultraljudssvängnlngar fortplantas och förstärkes via matningsdelen 3 sam »överföres till och fördelas i den ringformiga arbetsdelen 4.
Eftersom den i massp anet 23 belägna, av medeldiametern 5 bestämda medelomkretsen 6 har en längd som sllarar mot en hel våglängd kommer den ringformiga arbetsdelen 4 i sin helhet att vibrera eller pulsera radiellt med tillräcklig amplitud för att uppvärma de mellan arbetsytan 7 o h mothållet 13 belägna delarna av förpackningsbehållaren till sådan temperatur, att förpackningsmaterialets ytskikt av termoplast sammansmälteri anliggnlngsytan mellazr hylsan 11 och ändgavelns 12 uppvikta kant. Efter önskad uppvärmningstid avb es ti lförseln av ström till ultraljudskällan 2, varvid vibrationerna upphör och de smältatermcplastskiktens temperatur sjunker till dess att de sammansmälta skikte: stelriar och bildar en vätsketät försegling mellan hylsans 11 undre ände och ändg veln 12. Härefter avlägsnas mothållet 13 axiellt uppåt och förpackningsbehållar elarn kan gemensamt uttagas ur arbetsdelen 4.
Arbetsförloppe vid d n andra, i figur 3 visade utföringsformen av anordningen enligt uppfinningen ärilikart t med den skillnaden att kontakten mellan arbetsdelen 4" och den förpackningslaehåll re vars hylsa 11 och ändgavel 12 skall sammansvetsas sker vid ändgavelns 1! insi a, d.v.s. genom kontakt mellan ändgavelns 12 vikta kant och den vid arbetsdel ns 4 tsida belägna arbetsytan 7". Närmare bestämt placeras en ändgavel 12 över arb tsdel ns 4 övre ände sä att ändgaveln vilar mot denna och ändgavelns nedvikta ant a ligger mot den utvändiga arbetsytan 7". Därefter nedskjutes förpacknirlgsbe ållarens cylindriska hylsa 11 till dess att dess undre kant kommer i jämnhöjd med de undre änden av ändgavelns 12 nedvikta kantområde, varefter ett utvändigt moth ll 13" sammanpressar de överlappande delarna av hylsan 11 och ändgaveln 12 nder samtidig anpressning mot arbetsytan. Mothållet 13 kan t.ex. utgöras av en i s ktorer uppdelad ring, vilken mekaniskt pressas radiellt i riktning mot arbetsdelens 4 c ntruniaxel 8. l detta läge aktiveras ultraljudskällan 2 så att ultraljudsvågor via m tning sdelen 3 sprids och fördelas i arbetsdelen 4, vars radiella vibrationer värmer up de mot varandra anliggande termoplastskikten så att hylsan 11 och ändgaveln 12 sa= mansvetsas och efter avsvalning av de uppvärmda, förenade termoplastskikten bilcåar en vätsketät försegling vid förpackningsbehållarens bottenände. Härefter avläg snas mothållet 13" och förpackningsbehållaren lyftes axiellt uppåt och lösgöres fr n arbetsdelen 4.
Genom att i e lighet med uppfinningen förskjuta arbetsplanet axiellt i förhållande till massplanet underlbibeh ållande av den för ultraljudsvàgornas utbredning viktiga 513 009 balansen kring massplanet samt med bibehallemoptimal medelomkrets blir det således möjligt att försegla föremål med olika diametrar, vilket tidigare ej varit möjligt eftersom man med l huvudsak sammanfallande mass- och arbetsplan hlndrats av den mer eller mindre givna medelomkretsen. Härigenom vidgas möjligheterna att använda ultraljudssvetsning utan att dyrbara eller opraktiska omkonstruktioner av vare sig ultraljudskällan eller arbetsdelen är nödvändiga.
Claims (9)
1. Ultraljudsaggregat lfl ris 00910 nnefattande en ringformig arbetsdel (4) samt en matningsdel (3), vilken är förbindbar mied en ultraljudskälla (2) för alstrande av ultraljud med en förutbestämd vàgläng d, varvid arbetsdelen (4) har ett i rät vinkel mot arbetsdelens centrumaxel (8) belägiet massplan (10) med en medelomkrets (6), vars längd är anpassad till nämnda arbetsplanet (9) är be avstånd från masspla utskott (15) vars ande
2. Ultraljudsaggregat indelar varje radiellt s vilka är inbördes bala 'våglängd samt ett arbetsplan (9) med en arbetsyta (7), varvid äget rät vinkel mot arbetsdelens (4) centrumaxel (8) och på "let (1 D), kännetecknat därav, att arbetsytan (7) uppbäres av ett l av arbetsdelens (4) massa uppgår till mindre än 20%. enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att massplanet (10) titt genom arbetsdelen (4) i två axiellt åtskilda sektorer (A, B), tserade med avseende på en faktor som bestämmes av såväl sektorns massa som sektorns av den geometriska formen bestämda styvhet.
3. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-2, kännetecknat därav, att arbetsytan (7) har en omkrets som är skild från medelomkretsen (6).
4. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att arbetsytan (7') är vänd mot arbetsdelens (4') centrumaxel (8).
5. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att arbetsytans (7') diameter är större än medelomkretsens (6) diameter.
6. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att arbetsytan (7") är vän d frär arbetsdelens (4") centrumaxel (8).
7. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 6, kännetecknat därav, att arbetsytans (7") diameter är mindre ät medelomkretsens (6) diameter.
8. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknat därav, att matningsdelen (3) ansluter radiellt till arbetsdelen (4). 513 009 11
9. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 8, kännetecknat därav, att matningsdelen (3) ansluter i massplanet (10).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9803092A SE513009C2 (sv) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ultraljudsaggregat |
JP2000569985A JP2002524254A (ja) | 1998-09-11 | 1999-08-18 | 超音波ホーン |
PCT/SE1999/001393 WO2000015413A1 (en) | 1998-09-11 | 1999-08-18 | An ultrasound unit |
AU62349/99A AU6234999A (en) | 1998-09-11 | 1999-08-18 | An ultrasound unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9803092A SE513009C2 (sv) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ultraljudsaggregat |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9803092D0 SE9803092D0 (sv) | 1998-09-11 |
SE9803092L SE9803092L (sv) | 2000-03-12 |
SE513009C2 true SE513009C2 (sv) | 2000-06-19 |
Family
ID=20412572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9803092A SE513009C2 (sv) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Ultraljudsaggregat |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002524254A (sv) |
AU (1) | AU6234999A (sv) |
SE (1) | SE513009C2 (sv) |
WO (1) | WO2000015413A1 (sv) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104858122B (zh) * | 2015-04-15 | 2017-04-05 | 清华大学 | 弹性波模式分离方法及弹性波模式分离*** |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3438824A (en) * | 1965-05-14 | 1969-04-15 | Cavitron Corp | Method and apparatus for joining a closure to a container by high frequency radial vibrations |
US4259419A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-31 | The Gates Rubber Company | Vibratory welding of battery components |
DE3318704C2 (de) * | 1983-05-21 | 1986-06-19 | Hermann Weyhmüller Maschinenbau, 7910 Neu-Ulm | Verfahren zur Herstellung eines Endverschlusses von Behältern |
-
1998
- 1998-09-11 SE SE9803092A patent/SE513009C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-08-18 JP JP2000569985A patent/JP2002524254A/ja not_active Withdrawn
- 1999-08-18 WO PCT/SE1999/001393 patent/WO2000015413A1/en active Application Filing
- 1999-08-18 AU AU62349/99A patent/AU6234999A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU6234999A (en) | 2000-04-03 |
WO2000015413A1 (en) | 2000-03-23 |
SE9803092D0 (sv) | 1998-09-11 |
JP2002524254A (ja) | 2002-08-06 |
SE9803092L (sv) | 2000-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4116570B2 (ja) | 振動要素のための装着システム及び装着システムを形成するための方法 | |
US6457626B1 (en) | Symmetric ultrasonic rotary horn | |
US10399274B2 (en) | Method for using transverse sonotrode in ultrasonic welding | |
JP5693731B2 (ja) | 超音波振動ユニット | |
WO1999059760A1 (en) | Non-nodal mounting system for acoustic horn | |
EP1633497B1 (en) | Ultrasonic horn mount | |
JP7082434B2 (ja) | 超音波接合装置 | |
JP2018527187A (ja) | ねじり振動によって超音波を用いて部品を溶接するための装置 | |
KR20110021858A (ko) | 선형 초음파 혼을 위한 공진 노드식 마운트 | |
US3429028A (en) | Vibratory welding apparatus and method | |
JP6673961B2 (ja) | 超音波複合振動加工装置 | |
SE513009C2 (sv) | Ultraljudsaggregat | |
JP4253440B2 (ja) | 超音波ホーン | |
JPH02198675A (ja) | ふるい分け装置 | |
US20030062395A1 (en) | Ultrasonic transducer | |
US9993967B2 (en) | Method for joining a sealing seam of a tubular bag packaging by means of an ultrasound applicator and longitudinal seal joining device for use with said method | |
SE511004C2 (sv) | Ultraljudsaggregat med ringformig arbetsdel vilken innefattar ett flänsformigt utskott som sträcker sig runt arbetsdelen | |
JPS59178215A (ja) | 合成樹脂部材の溶着方法 | |
JP2009090296A (ja) | 超音波振動接合装置 | |
SE509813C2 (sv) | Ultraljudsaggregat innefattande en konverter och en ringformig sonotrod | |
JP2007073645A (ja) | 超音波振動切削装置 | |
JP2005072081A (ja) | 半導体素子の接合装置 | |
Tsujino | Ultrasonic Complex Vibration Systems and Various Applications of High Power Ultrasonics | |
JP2006088135A (ja) | 超音波振動テーブル | |
JP2006150329A (ja) | 超音波振動テーブル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |