[发明专利]具有预热单元的超声焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于至少两个材料网的超声焊接的设备。

背景技术

该种设备可用于例如塑料材料网的超声焊接。通常这种设备具有可由超声振动激励的焊极、配对工具和材料网引导件，材料网引导件设计成使得待焊接的材料网可在焊极与配对工具之间穿过。

为借助超声振动激励焊极而利用超声产生装置，超声产生装置包括产生交流电压的发电机和总体上借助压电元件将交流电压转换为机械振动的转换器。转换器可直接与焊极连接，或它们之间可连接有所谓的幅值变换器，幅值变换器仅影响机械振动幅度但不影响机械振动频率。

超声是一种能听度极限以上的机械振动。频率范围始于约20kHz且扩展至1GHz的频率。这种超声频率总体上借助压电式声换能器由电能生成。

为了借助超声振动单元来有效地传递超声振动，需要将超声振动单元置于共振状态。超声振动单元具有多个取决于其结构的固有频率。只有如果转换器产生了超声振动单元的固有频率，超声振动单元的共振才会发生。因而，转换器和超声振动单元必须彼此相协调。

总体上，配对工具相对于焊极是可运动的，使得例如薄膜网的材料网可轻易地引入焊极与配对工具之间，接着为了焊接操作，将由焊接力叠置的超声振动施加于材料网。在该情形下，基本上将区分出两种处理方法、即超声焊接和超声切割之间的不同，超声焊接中两个或更多个材料网焊接在一起，超声切割中材料网借助超声被切断。超声焊接和超声切割并非很少同时实施，例如两个平行的焊缝形成于包装材料中，且同时材料网在两个平行的焊缝之间被切断。

例如上述设备可在管状袋包装机器中用于焊接纵向接缝。此处，通过将材料网的两个纵向边缘以重叠的关系联结在一起，用于接收待包装材料的管道由材料网形成。在该情形下，待联结的材料网边缘在焊极与配对工具之间连续穿过。总体上为了该目的，焊极和配对工具都具有呈圆柱形表面形式的焊接表面。

因而，当此后涉及焊接材料网时，还总意味着焊接例如该材料网的边缘。唯一的要点在于待焊接的材料包括待借助焊接操作联结在一起的至少两层。

术语“焊接表面”用于标示在焊接操作中与待处理的材料网接触的表面。

现在，热封设备总地用于产生横向焊缝。然而，偶尔超声处理设备也已用于产生横向焊缝。然而，这些为非连续操作的焊极，也就是说焊极不转动，但基本为矩形的焊接表面周期地与材料网接触以产生横向焊缝。在此情形下，或是材料网的前进运动可在焊接操作期间停止，或是随着材料网在焊接操作期间平行于配对工具运动，焊极和配对工具可与材料网一起运动。

由于借助超声焊极，焊接操作所必需的温升可在待焊接的材料网的交界面内几乎呈点或线的形式局部地产生，相比于至今为止常见的热封方法，超声焊极用于焊接材料网的使用显著地增加了焊接操作中的处理速度。这也允许了在本说明书的开头部分中所述的连续方法的实施。

然而，此处也必须将充足的能量引入材料网的交界面内，以确保可靠的超声处理。

又为了增加超声处理中的处理速度，已经尝试过在超声处理操作前借助预热装置加热材料网。为了该目的，受热空气流被引导至待焊接的表面上。

诚然，通过该方法，借助材料网的预热，由于需通过超声焊极引入待焊接的两个材料网之间的交界面区域的能量较少，故而处理速度可增加。然而，产生热空气关系到高能量消耗。此外，在食品领域内使用热空气是有问题的，因为环境中可能含有的灰尘颗粒、微生物或类似物现可直接被吹至待处理的材料上。

发明内容

将上述现有技术作为基本的出发点，本发明的目的因而是提供一种超声焊接设备，该设备避免了上述的缺点但却能获得快的处理速度。

该目的由以下实现：用于预热至少一个材料网的装置具有可由超声振动激励的预热焊极。

因而，根据本发明，两个材料网中的至少一个也由超声处理装置预热。在预热操作中，低于待焊接材料的熔点的温度产生于材料网的待焊接区域内。如果例如焊接聚乙烯，可实现至约80℃的预热。然而，根据本发明，并非加热整个材料网，而是仅加热基本包括要在下一步骤中焊接的区域的区域。

在优选实施例中，设有与预热焊极相关联的预热配对工具，其中，材料网引导装置适于使得至少一个材料网(优选地为两个材料网)可在预热焊极与预热配对工具之间穿过。

换言之，因而待焊接的材料网首先在预热焊极与预热配对工具之间穿过，这将超声振动施加至材料并加热材料。紧随其后，材料网在处理焊极与处理配对工具之间穿过，这在预热区域内实施材料网的焊接。