DE3807154A1 - Messerfoermiger hochfrequenzresonator - Google Patents

Messerfoermiger hochfrequenzresonator

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DE3807154A1
DE3807154A1 DE3807154A DE3807154A DE3807154A1 DE 3807154 A1 DE3807154 A1 DE 3807154A1 DE 3807154 A DE3807154 A DE 3807154A DE 3807154 A DE3807154 A DE 3807154A DE 3807154 A1 DE3807154 A1 DE 3807154A1
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frequency
vibrations
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knife
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Withdrawn
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DE3807154A
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Everett Alan Harris
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Emerson Electric Co
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Emerson Electric Co
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Description

Die Erfindung betrifft einen messerförmigen Hochfrequenzreso­ nator, der auch als Horn, mechanischer Amplitudentransformator oder Konzentrator bekannt ist und im Ultraschallfrequenzbe­ reich arbeitet und zum Verschweißen oder Versiegeln von thermo­ plastischen Werkstücken, wie z.B. übereinander angeordneten Flachmateriallagen, verwendet wird. Genauer ausgedrückt, be­ zieht sich die Erfindung auf die Konstruktion eines Hochfre­ quenzresonators, der in Verbindung mit einem Gerät zum Zusam­ menschweißen von Flachmateriallagen, anstatt sie zusammenzu­ nähen, verwendet wird. Geräte zum Vibrationsverschweißen von übereinander angeordneten Lagen von thermoplastischem Flach­ material in einem vorbestimmten Muster, vorzugsweise durch Ultraschallwellen, sind bekannt, siehe z.B. die US-PS 37 33 238.
Die US-PS 37 33 238 erläutert, daß ein Ultraschallgerät so konstruiert sein muß, daß mit ihm die gesamte Breite der durch das Gerät geführten Materialien verschweißt werden kann. Zuvor bestand das Problem, daß keine Reihe von Ultraschall­ resonatoren gebildet werden konnte, welche die gesamte Breite des Flachmaterials ohne Zwischenräume zwischen den Resonato­ ren überspannen konnte. Zur Vermeidung der Zwischenräume lehrt die US-PS 37 33 238 die Verwendung von zwei geradlinigen Reihen von Resonatoren, von denen die zweite Resonatorenreihe die Zwischenräume der ersten Resonatorenreihe füllt. Eine Anordnung, bei der die Notwendigkeit für zwei Resonatoren­ reihen vermieden und eine einzige Resonatorenreihe verwendet wird, ist in der US-PS 42 46 416 gezeigt. Dieses Patent zeigt messerförmige Resonatoren mit einer geeigneten Form, die dazu führt, daß zwei nebeneinanderliegende Resonatoren aneinander­ grenzende Flächen haben. Beispielsweise zeigt dieses Patent Resonatoren mit trapezförmigem und "T"-förmigem Querschnitt, der einen Verzahnungseingriff zwischen seitlich nebeneinan­ derliegenden Resonatorflächen schafft, um die Bildung von Zwischenräumen zu verhindern, wenn das Flachmaterial durch das Gerät läuft.
Resonatoren mit dem zuletzt beschriebenen Aufbau haben den schwerwiegenden Nachteil, daß sie um die Seitenachse dyna­ misch unausgeglichen sind. Die durch die Beschleunigung einer unausgeglichenen Resonatormasse erzeugten Kräfte liefern ein Paar, das eine Biegebewegung erzeugt, wodurch unerwünschte Biegeresonanzen stimuliert werden. Diese Erscheinung stellt ein ernstes Problem bei hochverstärkenden messerförmigen Resonatoren, die mit einer hohen mechanischen Amplitude an­ getrieben werden, dar. Der unerwünschte mechanische Beanspru­ chungszustand, der von dem unausgeglichenen Resonator her­ ruhrt, verursacht den Ausfall der akustischen Komponenten des Geräts.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Hochfrequenzresonators, der die oben erwähnten Nachteile überwindet. Ferner soll ein neuer und verbesserter Hochfrequenzresonator geschaffen werden, der in einem Ultraschallschweißgerät für Flachmaterial nützlich ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen messerförmigen Hochfrequenzresonator gelöst, der an seiner Ausgangsfläche mit sich seitwärts erstreckenden Vorsprüngen versehen ist. Die Vorsprünge haben Endflächen, die an ähnliche Endflächen eines benachbarten Resonators angrenzen. Beispielsweise haben die Endflächen eine Zickzackform, die mit den End­ flächen eines benachbarten Resonators übereinstimmt. Am wichtigsten ist aber, daß die Vorsprünge so ausgebildet sind, daß die Summe der Momente um die mittig angeordnete Seiten­ achse des Resonators im wesentlichen null wird. Anders aus­ gedrückt, sind die Vorsprünge so ausgebildet, daß die Momente um die Seitenachse des Resonators auf einer Seite im wesent­ lichen gleich den Momenten auf der anderen Seite der Achse sind, wodurch ein Ausgleich der Momente bewirkt wird.
Durch die Erfindung wird ein neuer und verbesserter messer­ förmiger Resonator geschaffen, der im Ultraschallfrequenz­ bereich arbeiten kann und sich seitwärts erstreckende Vor­ sprünge mit Endflächen hat, die so ausgebildet sind, daß sie einen Verzahnungseingriff zu den Endflächen eines ähnlich ausgebildeten benachbarten Resonators schaffen, wobei die Vorsprünge so ausgebildet sind, daß sie ausgeglichene mecha­ nische Momente um die Seitenachse des Resonators erzeugen.
Außerdem wird durch die Erfindung ein neuer und verbesserter messerförmiger Resonator zum Ultraschallschweißen geschaffen, der sich seitwärts erstreckende Vorsprünge an der Ausgangs­ fläche hat, die seitwärts vorstehende Endflächen mit Zick­ zackform zur Schaffung eines Verzahnungseingriffes zu einem ähnlich ausgebildeten Resonator in benachbarter Stellung haben, wobei die Vorsprünge so ausgebildet sind, daß die Summe der Momente um die mittig angeordnete Seitenachse des Resona­ tors im wesentlichen null wird.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht eines Ultraschallschweißgeräts für Flachmaterial, mit einer Walze und einer Reihe von Schwingungsenergiequellen,
Fig. 2 eine Draufsicht, die den Querschnitt von Hochfre­ quenzresonatoren gemäß einem Vorschlag des Standes der Technik zeigt,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Hochfrequenzresonators nach der Erfindung,
Fig. 4 eine Draufsicht des neuen und verbesserten Resona­ tors gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine Endansicht des in Fig. 3 gezeigten neuen Resonators,
Fig. 6 eine erläuternde Darstellung und
Fig. 7 eine Ansicht, die den Verzahnungseingriff der Re­ sonatorendflächen darstellt, wenn die Resonatoren nebeneinander angeordnet sind.
Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen. Dort ist ein Hochfrequenz-Vibrationsschweiß­ oder -Siegelgerät 10 gezeigt, das eine drehbargelagerte Walze 12 aufweist, die entlang ihrer Oberfläche mit einem Muster von erhabenen Schweißflächen in Form von vorstehenden Zapfen 14 wie bei der US-PS 37 33 238 versehen ist. Eine Reihe von nebeneinanderliegenden Hochfrequenzresonatoren 16 ist so an­ geordnet, daß sie auf die Walze 12 weisen und mit der Walze einen Spalt bilden, durch welchen das zu verschweißende Flachmaterial 18 (Folien oder Platten) geführt wird. Jeder Resonator 16 ist mit einem elektroakustischen Wandler 20 mechanisch verbunden, der elek­ trische Hochfrequenzenergie von einer geeigneten Quelle, die nicht gezeigt ist, erhält und an die Eingangsfläche 22 des zugehörigen Resonators hochfrequente mechanische Schwingungen abgibt, so daß die entgegengesetzt angeordnete Ausgangsfläche 24 des Resonators verstärkte hochfrequente Schwingungen auf das Flachmaterial 18 überträgt. Infolgedessen wird das durch den Spalt geführte Flachmaterial entsprechend dem Muster 14 auf der Walze 12 verschweißt. Wie bemerkt wird, gibt es nur eine einzige Reihe von Resonatoren 16, und um keinen Zwischen­ raum zu lassen, d.h. einen nicht verschweißten Abschnitt in dem Flachmaterial 18 während es durch den Spalt geführt wird, der die Schweißstation ist, wurde vorgeschlagen, Resonator­ querschnitte zu verwenden, die bewirken, daß nebeneinander­ liegende Seitenflächen des Resonators in Grenzflächenbeziehung zueinander stehen. Fig. 2 zeigt die in der oben erwähnten US-PS 42 46 416 vorgeschlagenen Querschnitte. Fig. 2a zeigt einen trapezförmigen Querschnitt für den Resonator. Fig. 2b zeigt einen rechtwinkligen Resonatorquerschnitt mit oberen und unteren Verlängerungen. Fig. 2c zeigt "T"-förmige Quer­ schitte, und Fig. 2d zeigt parallelogrammförmige Querschnitte. In jedem Fall sind die Resonatoren in einer einzigen Reihe oder mit aneinandergrenzenden seitlichen Endflächen angeord­ net, wenn sie in einer Richtung betrachtet werden, in welcher das Flachmaterial durch den Spalt zwischen der Walze und den Resonatoren läuft.
Jedoch leiden Resonatoren mit einem derartigen Aufbau, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, unter einem schwerwiegenden Nachteil, der darin besteht, daß diese Resonatoren dynamisch unausge­ glichen sind, wobei dieser Zustand das Auftreten von äußerst unerwünschten Biegeschwingungsmodes bewirkt. Diese Schwingun­ gen, die eine Folge der hohen Beschleunigungskräfte und der hohen mechanischen Verstärkung, bei der Resonatoren diesen Typs arbeiten, sind, machen diese Unausgeglichenheit zu einem ernsten Problem, das zu einer unnötigen Beanspruchung und zum Ausfall des Resonators sowie zu einem Ausfall des zugehörigen Wandlers 20 führt. Der unausgeglichene Zustand ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, in welcher die Seitenachse des Resona­ tors gezeigt und mit der Ziffer 26 bezeichnet wurde. Der Quer­ schnittsabschnitt des Resonators oberhalb und unterhalb der Seitenachse 26 des Resonators wurde durch Schraffieren hervor­ gehoben, und es wird festgestellt werden, daß ein erhebliches Ungleichgewicht besteht, das zur Erzeugung von Biegeschwin­ gungen führt.
Als "Seitenachse" des Resonators soll hier eine Achse bezeich­ net werden, die senkrecht zu der Längsachse 27 (Fig. 5) des Resonators und mittig in bezug auf die großen Seitenflächen 28 und 30 oder 28′ und 30′ des Resonators angeordnet ist (siehe Fig. 2 und 4).
Das bislang bestehende Problem wurde durch eine Resonatorkon­ struktion überwunden, die in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist. Der Resonator 16 ist grundsätzlich ein messerförmiger Resonator, wie er in der US-PS 46 51 043 (insbesondere Fig. 2) dargestellt und beschrieben ist. Der Resonator ist so bemessen, daß er als Resonator halber Wellenlänge für hochfrequente Schwingungen mit vorbestimmter Frequenz resonierend ist, die auf die Eingangsfläche 32 aufgegeben werden und in Längsrich­ tung durch ihn zu der entgegengesetzt angeordneten Ausgangs­ fläche 34 wandern, die die Schwingungen auf das in Zwangskon­ takt mit ihr stehende Material überträgt. Unter dieser Bedin­ gung sind die Eingangsfläche 32 und die Ausgangsfläche 34 in Schwingungsbauchbereichen einer Längsschwingung angeordnet. Bei einem typischen Beispiel ist der Resonator so bemessen, daß er bei einer Frequenz von 20 kHz resonierend ist. Jedoch kann der Resonator auch so bemessen sein, daß er bei jeder anderen geeigneten hohen Frequenz, typischerweise jedoch bei einer Frequenz im Bereich zwischen 16 kHz und 100 kHz reso­ nierend ist.
Die Verbesserung der hier gezeigten Resonatorkonstruktion be­ steht in der Ausbildung der Vorsprünge 36, die sich von der Ausgangsfläche 34 aus seitwärts erstrecken.
Es ist wichtig, daß die Vorsprünge so bemessen sind, daß die Summe der Momente in bezug auf die Seitenachse 26 des Reso­ nators im wesentlichen null wird, das heißt, daß die Summe der Massenzuwächse mal dem Abstand von der Seitenachse 26 im wesentlichen null ist. Anders ausgedrückt, sind die Momente oberhalb der Achse 26 gleich der Momente unterhalb der Achse 26 (siehe Fig. 6). Somit wird ein ausgeglichener dynamischer Zustand erzielt, wodurch die Erzeugung von unerwünschten Biegeresonanzen vermieden wird.
Fig. 7 zeigt den Verzahnungseingriff von nebeneinanderlie­ genden Resonatoren 16, wobei die Resonatoren in einer einzel­ nen Reihe angeordnet sind. Die nebeneinanderliegenden seit­ lichen Endflächen 38 des Vorsprungs 36 des Resonators 16 A und diejenigen des Resonators 16 B sind in einem Verzahnungsein­ griff angeordnet. Wenn das zu verschweißende Flachmaterial unter dem Resonator in Richtung des Pfeiles 40 durch den Spalt zwischen der Walze 12 und den Resonatoren 16 A und 16 B hindurchgeführt wird, werden alle Teile des Flachmaterials praktisch ohne Zwischenraum verschweißt.
Bei der Verwendung eines Geräts, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, nämlich einer Walze und einer Reihe von Resonatoren, erfolgt das Verschweißen des Flachmaterials im wesentlichen entlang einer Linie, die mit der Seitenachse 26 des Resonators zusam­ menfällt. Um praktisch ohne Zwischenraum schweißen zu können, ist es wichtig, daß die jeweilige Endfläche 38 des Resonators die Seitenachse 26 des Resonators unter einem Winkel von weni­ ger als 90° schneidet. Der bevorzugte Bereich für diesen Winkel ist zwischen 30° und 60° (siehe Fig. 7). Durch dieses Erfor­ dernis bekommen die seitlichen Endflächen im wesentlichen eine Zickzackform. Wie gezeigt, sind die Resonatoren außerdem so be­ messen, daß sie eine symmetrische Form haben, so daß jeder Re­ sonator im Verzahnungseingriff zu einem ähnlich ausgebilde­ ten anderen Resonator steht.

Claims (6)

1. Messerförmiger Hochfrequenzresonator mit einer Eingangs­ fläche zum Empfangen von Hochfrequenzschwingungen und zum Über­ tragen dieser Schwingungen auf eine entgegengesetzt angeord­ nete Ausgangsfläche, wobei der Resonator so bemessen ist, daß die Eingangsfläche und die Ausgangsfläche im wesentlichen in Schwingungsbauchbereichen der in Längsrichtung von der Ein­ gangsfläche zu der Ausgangsfläche übertragenen Schwingungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs­ fläche (34) auf jeder Seite einen sich seitwärts erstreckenden Vorsprung (36) hat, der in einer seitlich angeordneten End­ fläche (38) endet, wobei jeder Vorsprung (36) so bemessen ist, daß die Summe der Momente um die Seitenachse (26) des Resona­ tors (16, 16 A, 16 B) im wesentlichen null ist, und die jeweilige Endfläche (38) die Seitenachse (26) des Resonators (16, 16 A, 16 B) unter einem Winkel schneidet, der kleiner als 90° ist.
2. Messerförmiger Hochfrequenzresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem die End­ fläche (38) die Seitenachse (26) des Resonators (16, 16 A, 16 B) schneidet, im wesentlichen zwischen 30° und 60° liegt.
3. Messerförmiger Hochfrequenzresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Endfläche (38) eine Zickzack­ form hat.
4. Ultraschallschweißgerät für Flachmaterial mit einer drehbaren Walze, die entlang ihrer Außenfläche eine Anord­ nung von Versiegelungsflächen hat, einer Vielzahl von Hoch­ frequenzresonatoren, die in einer geradlinigen Reihe angeord­ net sind, wobei sie auf die Walze weisen, um mit dem Flach­ material in Kontakt zu kommen, das durch einen Spalt geführt wird, den die Walze und die auf sie weisenden Resonatoren bil­ den, wobei jeder Resonator messerförmig ist und eine Eingangs­ fläche zum Empfangen von Hochfrequenzschwingungen und zum Übertragen dieser Schwingungen auf eine entgegengesetzt an­ geordnete Ausgangsfläche hat, die mit dem durch den Spalt ge­ führten Flachmaterial in Kontakt bringbar ist, wobei jeder Resonator so bemessen ist, daß seine jeweilige Eingangsfläche und seine jeweilige Ausgangsfläche im wesentlichen in Schwin­ gungsbauchbereichen der in Längsrichtung durch den Resonator von der Eingangsfläche zu der Ausgangsfläche übertragenen Schwingungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfläche (34) eines jeden Resonators (16, 16 A, 16 B) auf jeder Seite einen sich seitwärts erstreckenden Vorsprung (36) hat, wobei jeder Vorsprung (36) so bemessen ist, daß die Summe der Momente um die Seitenachse (26) des jeweiligen Re­ sonators (16, 16 A, 16 B) im wesentlichen null wird, wobei die jeweilige Endfläche (38) eines Vorsprungs (36) die Seiten­ achse (26) des zugehörigen Resonators (16, 16 A, 16 B) unter einem Winkel schneidet, der kleiner als 90° ist, und wobei die jeweiligen Endflächen (38) von zwei nebeneinanderliegen­ den Resonatoren (16 A, 16 B) in einem Verzahnungsein­ griff zueinander stehen, daß das durch den Spalt geführte Flachmaterial im wesentlichen ohne Zwischenraum verschweißt wird.
5. Ultraschallschweißgerät nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Vorsprung (36) seitliche Endflächen (38) hat, die eine Zickzackform haben.
6. Ultraschallschweißgerät nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Resonator (16, 16 A, 16 B) so bemessen ist, daß er bei einer Frequenz von mindestens 16 kHz resonie­ rend ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3934062A1 (de) * 1989-10-12 1991-04-18 Branson Ultraschall Werkzeug zum vibrationsschweissen und schneiden
DE10330431B3 (de) * 2003-07-04 2005-01-05 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Schweißvorrichtung

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5096052A (en) * 1991-01-25 1992-03-17 Raque Food Systems, Inc. Ultrasonic sealing method and assembly
US5345747A (en) * 1993-02-19 1994-09-13 Raque Food Systems, Inc. Ultrasonic sealing apparatus and method
DE4313875C3 (de) * 1993-04-28 2001-01-18 Karl Widmann Schweismaschinen Vorrichtung zum Herstellen von Einsteckhüllen oder Einbanddecken
US5403415A (en) * 1993-11-17 1995-04-04 Abaxis, Inc. Method and device for ultrasonic welding
US5512991A (en) * 1994-11-14 1996-04-30 Xerox Corporation Resonator assembly having an angularly segmented waveguide member
US5828156A (en) * 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
US6733622B2 (en) * 2002-04-01 2004-05-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for ultrasonically stomping slider end stops on zipper
DE102011086366A1 (de) * 2011-11-15 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Verbundfolie und daraus hergestellte Verpackungen
US10381321B2 (en) 2017-02-18 2019-08-13 Kulicke And Soffa Industries, Inc Ultrasonic transducer systems including tuned resonators, equipment including such systems, and methods of providing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3733238A (en) * 1971-12-13 1973-05-15 Crompton & Knowles Corp Apparatus for vibration welding of sheet materials
DE2259203A1 (de) * 1972-12-02 1974-06-20 Benecke Gmbh J Flaechengebilde aus thermoplastischen fasern sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung
US3939033A (en) * 1974-12-16 1976-02-17 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic welding and cutting apparatus
US4146416A (en) * 1977-11-14 1979-03-27 Crompton & Knowles Corporation Apparatus for vibration welding of material
US4651043A (en) * 1985-10-23 1987-03-17 Branson Ultrasonics Corporation Resonator exhibiting uniform motional output

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3934062A1 (de) * 1989-10-12 1991-04-18 Branson Ultraschall Werkzeug zum vibrationsschweissen und schneiden
DE10330431B3 (de) * 2003-07-04 2005-01-05 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Schweißvorrichtung

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Publication number Publication date
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JPH0638947B2 (ja) 1994-05-25
GB8804840D0 (en) 1988-03-30

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