[go: up one dir, main page]

SE513009C2 - The ultrasound unit - Google Patents

The ultrasound unit

Info

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
Application number
SE9803092A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9803092D0 (en
SE9803092L (en
Inventor
Ulf Lindblad
Per Johansson
Original Assignee
Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tetra Laval Holdings & Finance filed Critical Tetra Laval Holdings & Finance
Priority to SE9803092A priority Critical patent/SE513009C2/en
Publication of SE9803092D0 publication Critical patent/SE9803092D0/en
Priority to JP2000569985A priority patent/JP2002524254A/en
Priority to AU62349/99A priority patent/AU6234999A/en
Priority to PCT/SE1999/001393 priority patent/WO2000015413A1/en
Publication of SE9803092L publication Critical patent/SE9803092L/en
Publication of SE513009C2 publication Critical patent/SE513009C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-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
    • B23K20/106Features related to sonotrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50General 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
    • B29C66/51Joining 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
    • B29C66/54Joining 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
    • B29C66/542Joining 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50General 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
    • B29C66/51Joining 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
    • B29C66/54Joining 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
    • B29C66/545Joining 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50General 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
    • B29C66/63Internally supporting the article during joining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General 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
    • B29C66/73General 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
    • B29C66/739General 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
    • B29C66/7392General 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
    • B29C66/73921General 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General 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
    • B29C66/72General 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
    • B29C66/723General 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
    • B29C66/7232General 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
    • B29C66/72327General 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
    • B29C66/72328Paper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General 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
    • B29C66/72General 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
    • B29C66/723General 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
    • B29C66/7234General 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
    • B29C66/72343General 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832Reciprocating joining or pressing tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951Measuring 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
    • B29C66/9512Measuring 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951Measuring 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
    • B29C66/9513Measuring 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)
  • Package Closures (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

The disclosure relates to an ultrasound unit comprising an annular tool (4) or sonotrode intended for welding packaging containers with circular cross section. The tool (4) has a mass plane (10) located at a right angle to the centre axis (8) of the tool, and with a mean circumference (6) whose length is adapted to the wavelength of the ultrasound source. With a view to making possible the welding of packaging containers with a circumference which is larger than the mean circumference of the sonotrode, a circular working surface (7) is employed which is located in a working plane (9) a distance from the mass plane (10).

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. i- fifi s _.._.... t ._.._ u .... i ......._. u l_n ... d '- .. ß a h. 10 15 20 25 30 35 513 00? l i I i i i i l provide an annular working part with an internal dimension, which mainly corresponds to the external dimension of the packaging container at the welding point. With the help of an abutment located in the packaging, which e.g. may be slightly conical or expandable, the weldable parts of the dry packing container are pressed against the annular working part in the work surface, after which the ultrasonic source is activated so that the working part vibrates and the damaged welding frequency. This technique has been tried with limited results. In t. X. U -PS 3,438,824 is illustrated i.a. an assembly which utilizes an annular working part 1, which is radially connected via a feed part to a conventional ultrasonic source which generates reciprocating oscillations transmitted axially through the feed part to the working part n. In an annular working part the oscillations are spread substantially evenly around the circumference of the working part, the axial, along the feed part cent um line linear and reciprocating ultrasonic waves due to the sono of the sonotrode being converted to radial waves, which move back and forth along those from the working part stretching radii. The annular working part is dimensioned in such a way that its average circumference, i.e. the mean value of the outer and inner diameters of the working part, above corresponds to a wavelength of the ultrasound. The causes of the ultrasound in the working part can be seen as compression and decompression waves, which alternately lengthen and shorten the ring in its circumferential direction. This causes each individual point of the workpiece material to move radially back and forth, resulting in the desired radial movement of the work surface. It is here by special will: that the circumference of an annular working part is matched to the actual wavelength, as generated by the ultrasonic source. More specifically, the working part must have an average diameter which is chosen so that exactly one wavelength of the ultrasound fits around the average circle of the working part. Since the oscillation pattern and frequency of the working part are to some extent also influenced by the material of which the working part is made (usually titanium), some adjustment of the noble diameter and average circumference can be made by suitable material choice. Of course, it is also possible to manufacture ultrasonic sources with varying ultrasonic frequency, but in particular the ultrasonic sources are manufactured with certain standard frequencies with advantages in terms of, for example, efficiency and the suppression of noisy, audible sound. 20 kHz is a common frequency. the standard frequencies determined in practice and only limited possibilities for selecting materials in the process, it will thus be necessary to adapt the diameter and circumference of the pre-eels to be sealed instead to the possibilities available with current types of ultrasonic devices, which obviously is a disadvantage which limits the freedom d it is necessary to design e.g. packaging container. It is thus a general wish to provide an ultrasonic assembly, which comprises an annular working part with a working surface whose diameter and circumferential length can be easily adapted to the current work task n, i.e. to the circumference and diameter of the object to be welded. An object of the present invention is thus to provide an ultrasonic assembly with an annular working part, which has a working surface whose circumferential length and diameter within certain limits can be chosen freely adapted to the operating frequency of a connected ultrasonic source.

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.A further object of the present invention is to provide an annular working part for an ultrasonic assembly, which working part, despite the possibility of varying the circumferential length of the working surface, does not require special adjustment of either the frequency of the ultrasonic source or the material of the working part. Given an ultrasonic source and working material (usual design conditions), the invention thus gives greater freedom of choice than before with regard to the diameter of the pre-packing.

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.A further object of the present invention is to provide an annular working part for an ultrasonic assembly, which working part despite the freedom of choice in terms of circumferential length and diameter of the work surface makes it possible to efficiently and without unnecessary losses transmit oscillations from the ultrasonic source to desired parts of a machined object, e.g. . a packaging container.

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.A further object of the present invention is to provide an annular working part for an ultrasonic assembly, which working part has a working surface with an average diameter which differs from the average diameter of the working part.

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.A further object of the present invention is finally to provide an annular working part for an ultrasonic assembly, which working part has an uncomplicated shape, is easy to manufacture and is not subjected to excessive stresses in connection with ultrasonic welding. The above and other objects have been achieved according to the invention by giving an ultrasonic assembly of the type described in the introduction to the features set out in claim 1. Preferred embodiments of the ultrasonic assembly according to the invention have further been given the features set forth in the subclaims.

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.By placing the annular working surface of the ultrasonic unit on a projection, the mass of which constitutes only a small part of the total mass of the working part, it becomes possible to provide a working surface with an average diameter greater than the average diameter of the circumference (at a center facing the working part). diameter is smaller than the average diameter (at a work surface facing away from the center of the workpiece). In this way, the annular working part can be adapted to the circumference and diameter of the object to be welded without previous inconveniences arising.

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.Preferred embodiments of the ultrasonic assembly according to the invention will now be described in more detail with particular reference to the accompanying drawings, which only show the details which are indispensable for understanding the invention.

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. 1 shows diagrammatically from the side an ultrasonic assembly according to the invention. 10 15 20 25 30 35 513 ÛÛ9 4 Fig. 2 shows on a larger scale and in section a section through a part of the working part of the ultrasonic assembly as shown in Fig. 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.Fig. 3 shows on a larger scale and in section a section through a second embodiment of the working part of the ultrasonic saw assembly according to 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.An ultrasonic assembly 1 according to the invention is in its preferred embodiment intended for welding cross-sections, which is a typical packaging industry. One example of packaging container parts with annular or circular examples of the use of ultrasonic welding technology in sliding so that ultrasonic technology can be used for welding together ear packing material is that at least one of the constituent material layers contains a material that can be plasticized by ultrasonic waves. In practice, for packaging containers, in any case those intended for wholly or partly liquid filling goods, often layers of thermoplastic material, which is particularly suitable for ultrasonic etching, the material layers to be joined together must in this case comprise a contact surface containing thermoplastic material. , e.g. polyethylene, which enables the working surface of the welding assembly, preferably after pressing the two layers of material against by means of some form of abutment, to ultrasonically vibrate the material so that the term plastic layers are plasticized and fused together to cool and solidify again at the end of the ultrasonic heating. the constituent packaging container parts with each other. This technique is well known e.g. from the previously mentioned meri PCT / lB98 / 00897, to which reference is made for further information and technical details. Fig. 1 shows an ultrasonic assembly 1 according to the invention. The unit includes an ultrasonic source or! converter 2 of known type, which by means of e.g. a piezoelectric crystal converts electrical current variation into mechanical motion in the form of reciprocating ultrasonic waves or vibrations as in the described application, i.e. welding of paper / plastic packaging, typically has a frequency range of approx. 15-50 kHz, usually 20 ki-lz 'The ultrasonic source 2, which is connected in a known (not shown) manner to a current source, is either amplified or mechanically connected to a supply part or booster 3 for ng of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic source.

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.The supply part 3 also defines the node point of the waves and is used in a conventional manner also for the suspension of the ultrasonic assembly 1 in a stand (not shown). The feed part 3 is thus mechanically connected at its one end of the feed part 3 m to the ultrasonic source 2, and the end is mechanically connected to a closed or annular working part 4 (sonotro), which by its indirect mechanical connection to the ultrasonic source 2 is torn via the feed part 3 so that the annular working member is subjected to radially directed ultrasonic vibrations around its entire circumference.

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.Two preferred embodiments of the working part 4 according to the invention are shown in Figs. 2 and 3, where Fig. 2 is illustrated in Figs. n working part for external welding and Fig. 3 illustrates a working part adapted for internal welding. The two working parts 4 ', 4 "in Fig. 2 and Fig. 3 are annular and as shown in Fig. 1 at their one part via a radial feed part 3 connected to the conventional ultrasonic source 2. Depending on the frequency of the ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic source 2, an average diameter 5 determined by the mass distribution is selected for the working parts 4, which average diameter is so adapted that the length of the average circumference 6 corresponds to an ultrasonic wavelength, i.e. a wavelength of the ultrasound. the actual length depends on the material from which the working part 4 is made, but in the case of a commonly used material, e.g. titanium, and with a standard type ultrasonic source that generates ultrasonic vibrations with a frequency of 20 kHz, the average diameter becomes approx. 80 mm. This means that packaging containers which are welded with one of the known devices under these conditions must have a diameter of a maximum of approx. 70 mm if a working surface at the inside of the working part 4 is used and a diameter of at least approx. 90 mm if a working surface at the outside of the working part is used. Thus, in the two known prior art constructions referred to herein (US-PS 3,438,824 and PCT / IB98 / 00897), both of which utilize a working surface at the inside of the working part 4, the packaging containers to be welded must have a largest diameter of approx. 70 mm. If it is to be possible with the aid of this type of device to weld packaging containers with a larger or smaller diameter than approx. 90 and 70 mm, respectively, either a different material must be selected for the working part 4 or an ultrasonic source with a different frequency must be used. Both of these options present disadvantages. The commonly used material for working parts for ultrasonic use (sonotrodes) is titanium, which has superior properties in terms of vibration transmission and strength, and it is in practice black to find any other material that is correspondingly suitable for this type of use. The ultrasonic sources used for ultrasonic welding are usually of a standard type and then usually operate at the frequency 20 kHz, which has been shown to provide good efficiency while avoiding that the frequency is within the audible range, which places less demands on shielding to avoid harmful hearing. A decrease in the frequency below the accepted standard range places the ultrasonic oscillations within the audible range, and an increase in the frequency above said range results in reduced efficiency, so that the frequency of the ultrasonic source used is not easily adjusted so that ultrasonic welding of packaging containers with other diameters previously used can be done. In the two previously known methods, to which reference is made, a conventional, annular working part with an inner cylindrical or conical working surface and an average diameter 5 which is located substantially between the inner and outer surface of the working part are thus used. This design of annular working parts for ultrasonic welding has so far been dominant.

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.In order to make it possible to vary the diameter of the annular working part without changing the standard frequency of the ultrasonic source and without changing the material in the annular working part, 10 15 20 25 30 35 513 00960 annular working part in which case the work surfaces have been moved or displaced from the usual positions hitherto used. This makes it possible to depart from the previously prevailing principle of drying the work surface centered around the mass distribution of the measuring part consisting of the plane of symmetry or mass and thus the part located in the mass plane. longer to constitute a limit in the choice of the diameter of the ring ormi a work surface.

'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.From both Fig. 2 about fi. 3 shows how a radial section through the annular working part in the two embodiments is given a cross-sectional shape which no longer coincides with the usual, mainly rectangular or square cross-sectional shape. Herein it becomes possible to place the work surfaces 7 in an unconventional manner in relation to the average circumference 6, which will be explained in more detail in the following with separate reference to the respective embodiment.

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).Although the two embodiments of the annular feed part 3 shown in Figs. 3 according to the invention are intended for annular welding, the embodiment according to the figure is intended for external welding, while the embodiment according to the figure is intended for internal welding of e.g. packaging container. Corresponding parts to the two embodiments have been given identical reference numerals, except that if necessary the suffix 'has been used to indicate reference numerals relating to the first embodiment (Fig. 2) and the suffix' has been used to indicate reference numerals relating to the second embodiment. (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.In each of the shown embodiments of the working part 4 according to the invention there is thus an annular projection 15 with a preferably cylindrical working surface 7 which in the case of the external part for welding is facing the working part 8 of the working part and at the other, for the internal welding intended embodiment is wet from the center axis 8 of the working part 8. The working surface 7 is mainly centered along a working plane 9, which extends at right angles to the respective center 'max 1 8. Both embodiments of the feed part 3 also comprise a distance f the plane of symmetry or mass 10 located on the etching plane 9, which is likewise oriented in an angle to the center axis 8 and so positioned in the axial direction that the radial section shown in the figures through the annular working part is divided into two sectors, namely the upper sector A and a lower sector B, which are balanced in relation to the product in terms of surface area (mass) and geometric shape (decisive for the rigidity of the feed portion). In the two shown preferred embodiments a of the feed part according to the invention, the cross-sectional sectors A and B located on either side of the mass planet fb have both identical shape and equal surface (mass) ¿which is preferable because it results in a uniform, symmetrical wave propagation in the feeding part. In the case of asymmetrical design, e.g. about objects, e.g. packaging container to be welded is used according to the invention. sector A has a smaller surface area than sector B, for the sake of balance the sector B must instead have a geometric shape which gives this part of the annular feed part a greater rigidity and thus compensating for the imbalance caused by the smaller surface area (mass) of sector A. In other words, the two sectors A and B axially separated by the mass plane 10 must be mutually balanced with respect to a factor determined by both the mass of the sector and the stiffness of the sector determined by the geometric shape.

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.Due to the described, substantially symmetrical construction of the annular working part 4, the propagation and amplitude of the ultrasonic waves are not adversely affected by the fact that the working surface is not centered around the mass plane, i.e. of the axial distance between the mass plane and the working plane. The projection 15 which in the two embodiments supports the working surface 7 has a mass which is negligible in relation to the total mass of the working part 4, which preferably amounts to only approx. 10% of the total mass of the working part 4. It has been shown in practice that the wave propagation in the mass plane 10 is not negatively affected by the distance between the mass plane 10 and the working plane 9 if the mass of the committee 15 amounts to less than approx. 20% of the total mass of the working part 4. Preferably, the design of the working part 4 is symmetrical about the mass plane 10, but it is also possible to allow some asymmetry provided that the two sectors A and B are mutually balanced with respect to mass and rigidity.

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.Larger mass in one sector thus requires that the opposite sector has a smaller stiffness, which balances out the otherwise uneven oscillation relations between the two sectors located on either side of the mass plane 10. It is also essential that the supply part 3 of the ultrasonic source connects in the mass plane 10, since otherwise the oscillation balance between the two sectors is shifted.

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.Figures 2 and 3 indicate how the two embodiments of the device according to the invention are intended to be used for sealing parts of the packaging container, preferably a cylindrical or conical casing part in the form of a sleeve 11 and an end end 12 located at one end thereof. which the end gable 12 are preferably made of laminated material comprising e.g. a central layer of fibrous material, e.g. paper, which on both sides is coated with heat-sealable material, e.g. a thermoplastic such as polyethylene. Figures 2 and 3 also indicate how an abutment 13 is used to compress one end of the sleeve 11 and a folded edge of the end end 12 between the abutment and the working surface 7 of the respective working part 4 during the sealing.

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.When operating the first embodiment of the device according to the invention illustrated in Fig. 2, one end of the cylindrical sleeve 11 is placed in the upper end of the annular working part 4 and with the outside of the sleeve end in contact with the likewise cylindrical working surface 7. The lower part of the sleeve 11 end positioned end end 12 is pressed with its folded edge against the inner surface of the sleeve by means of the abutment 13, which as shown in fig. 2 e.g. can be slightly conical and thus achieve the desired <, W .. »-.-. w“ ...._...... »___- n un; 10 15 20 25 30 35 513 0089 compressive force at axial downward movement, as indicated by the arrow 14. The abutment 13 'may also be of some other known type, e.g. expandable, and comprise a number of tightly arranged segments, which are pressed radially outwards by means of a suitable power source, e.g. pneumatics. Thus, when the sleeve 11 and the end end 12 are placed in the correct position and in adjacent parts pressed against each other by means of the abutment 13 ', the ultrasonic source 2 is activated so that axial ultrasonic oscillations are propagated and amplified via the feed part 3, transmitted to and distributed in the annular working part 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.Since the average circumference 6 located in the mass 23, determined by the average diameter 5, has a length which corresponds to an entire wavelength, the annular working part 4 as a whole will vibrate or pulsate radially with sufficient amplitude to heat the intermediate surface 7 and the abutment 13 the parts of the packaging container to such a temperature that the surface layer of the packaging material of thermoplastic fuses into the abutment surface between the sleeve 11 and the folded edge of the end end 12. After the desired heating time, the supply of current to the ultrasonic source 2 is cut off, whereby the vibrations cease and the temperature of the molten thermoplastic layers drops until the fused layers: solidify and form a liquid-tight seal between the lower end of the sleeve 11 and the end 13. and packaging container elarn can be jointly removed from the working part 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.Workflow in the second embodiment of the device according to the invention shown in Figure 3 is similar with the difference that the contact between the working part 4 "and the packaging layer holder whose sleeve 11 and end end 12 are to be welded takes place at the end of the end end 1, i.e. by contact between the end end 12 folded edge and the working surface 7 "located at the side of the work part 4. More specifically, an end end 12 is placed over the upper end of the work portion 4 so that the end end rests against it and the folded end of the end end abuts the external working surface 7 ". Thereafter, the cylindrical sleeve 11 of the packaging container is slid down until its lower edge is flush with the the lower end of the folded-down edge region of the end end 12, after which an outer face 11 "13 compresses the overlapping parts of the sleeve 11 and the end end 12 while simultaneously pressing against the working surface. The abutment 13 can e.g. In this position the ultrasonic source 2 is activated so that ultrasonic waves are spread via the measuring part 3 and distributed in the working part 4, the radial vibrations of which heat each other up. adjacent thermoplastic layers so that the sleeve 11 and the end end 12 are welded together and, after cooling the heated, joined thermoplastic layers, form a liquid-tight seal at the bottom end of the packaging container. Then the abutment is removed 13 "and the packaging container is lifted axially upwards and detached from the working part 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.By displacing the working plane axially in relation to the mass plane in accordance with the invention while maintaining the balance around the mass plane important for the propagation of the ultrasonic waves and with maintaining an optimal average circumference, it thus becomes possible to seal objects with different diameters, which has not previously been possible. essentially coincident mass and work plan has been changed by the more or less given average circumference. This expands the possibilities of using ultrasonic welding without costly or impractical reconstructions of either the ultrasonic source or the working part being necessary.

Claims (9)

ÅqÉl-iHÜ-lmuflfi.-. n .. . _, Anni, Ulm., 10 15 20 25 30 PATENTKRAVÅqÉl-iHÜ-lmu flfi.-. n ... _, Anni, Ulm., 10 15 20 25 30 PATENTKRAV 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 andeUltrasonic assembly lfl ris 00910 comprising an annular working part (4) and a feed part (3), which is connectable to an ultrasonic source (2) for generating ultrasound with a predetermined wavelength d, the working part (4) having a right angle to the central axis (8) of the working part (8) located mass plane (10) with an average circumference (6), the length of which is adapted to said working plane (9) 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.2. Ultrasound unit divides each radial s which are mutually bala 'wavelength and a working plane (9) with a working surface (7), the right angle being towards the center axis (8) of the working part (4) and on the "let (1 D), characterized therefrom , that the working surface (7) is supported by a 1 of the mass of the working part (4) amounts to less than 20%. ), based on a factor determined by both the mass of the sector and the stiffness of the sector determined by the geometric shape. 3. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-2, kännetecknat därav, att arbetsytan (7) har en omkrets som är skild från medelomkretsen (6).Ultrasonic assembly according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the working surface (7) has a circumference which is different from the average circumference (6). 4. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att arbetsytan (7') är vänd mot arbetsdelens (4') centrumaxel (8).Ultrasonic assembly according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the working surface (7 ') faces the central axis (8) of the working part (4'). 5. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att arbetsytans (7') diameter är större än medelomkretsens (6) diameter.Ultrasonic assembly according to Claim 4, characterized in that the diameter of the working surface (7 ') is larger than the diameter of the average circumference (6). 6. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att arbetsytan (7") är vän d frär arbetsdelens (4") centrumaxel (8).Ultrasonic assembly according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the working surface (7 ") faces the center axis (8) of the working part (4"). 7. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 6, kännetecknat därav, att arbetsytans (7") diameter är mindre ät medelomkretsens (6) diameter.Ultrasonic assembly according to Claim 6, characterized in that the diameter of the working surface (7 ") is smaller than the diameter of the average circumference (6). 8. Ultraljudsaggregat enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknat därav, att matningsdelen (3) ansluter radiellt till arbetsdelen (4). 513 009 11Ultrasonic assembly according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the feed part (3) connects radially to the working part (4). 513 009 11 9. Ultraljudsaggregat enligt patentkravet 8, kännetecknat därav, att matningsdelen (3) ansluter i massplanet (10).Ultrasonic assembly according to claim 8, characterized in that the feed part (3) connects in the mass plane (10).
SE9803092A 1998-09-11 1998-09-11 The ultrasound unit SE513009C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9803092A SE513009C2 (en) 1998-09-11 1998-09-11 The ultrasound unit
JP2000569985A JP2002524254A (en) 1998-09-11 1999-08-18 Ultrasonic horn
AU62349/99A AU6234999A (en) 1998-09-11 1999-08-18 An ultrasound unit
PCT/SE1999/001393 WO2000015413A1 (en) 1998-09-11 1999-08-18 An ultrasound unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9803092A SE513009C2 (en) 1998-09-11 1998-09-11 The ultrasound unit

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9803092D0 SE9803092D0 (en) 1998-09-11
SE9803092L SE9803092L (en) 2000-03-12
SE513009C2 true SE513009C2 (en) 2000-06-19

Family

ID=20412572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9803092A SE513009C2 (en) 1998-09-11 1998-09-11 The ultrasound unit

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2002524254A (en)
AU (1) AU6234999A (en)
SE (1) SE513009C2 (en)
WO (1) WO2000015413A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858122B (en) * 2015-04-15 2017-04-05 清华大学 Elastic wave modal cutoff method and elastic wave modal cutoff system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 1983-05-21 1986-06-19 Hermann Weyhmüller Maschinenbau, 7910 Neu-Ulm Process for the manufacture of an end closure for containers

Also Published As

Publication number Publication date
SE9803092D0 (en) 1998-09-11
SE9803092L (en) 2000-03-12
WO2000015413A1 (en) 2000-03-23
JP2002524254A (en) 2002-08-06
AU6234999A (en) 2000-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4116570B2 (en) Mounting system for a vibrating element and method for forming a mounting system
US6457626B1 (en) Symmetric ultrasonic rotary horn
JP7082434B2 (en) Ultrasonic bonding device
WO1999059760A1 (en) Non-nodal mounting system for acoustic horn
EP1633497B1 (en) Ultrasonic horn mount
JP2013544625A (en) Ultrasonic vibration unit
US6871770B2 (en) Ultrasonic transducer
CN102026796B (en) Resonant Node Mount for Linear Ultrasonic Horns
JP2018527187A (en) Device for welding parts using ultrasonic waves by torsional vibration
US3429028A (en) Vibratory welding apparatus and method
CN102421562A (en) Ergonomic horn
SE513009C2 (en) The ultrasound unit
JP4253440B2 (en) Ultrasonic horn
JP6585217B2 (en) Compound bending vibration detection method
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 (en) Ultrasonic assembly with annular working part which includes a flanged projection extending around the working part
JPS59178215A (en) Welding method of synthetic resin member
EP0625086A1 (en) Improvements relating to cutting devices.
JP6716158B2 (en) Chip sorting method
SE509813C2 (en) Ultrasonic assemblies comprising a converter and an annular sonotrode
Tsujino Ultrasonic Complex Vibration Systems and Various Applications of High Power Ultrasonics
JP2006088135A (en) Ultrasonic vibration table
JP2006150329A (en) Ultrasonic vibration table
JPH10203511A (en) Apparatus for welding tube body

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed