DE1704204B1 - Verfahren und vorrichtung zum verschweissen von kunststoff teilen mit hilfe von ultraschall - Google Patents

Description

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Kunststoffteile eine flüssige oder pastöse Schicht an- Lagen von miteinander zu verschweißenden Kunstgebracht. Dadurch wird die Schweißung verbessert stoffteilen und

und gleichzeitig ebenfalls verhindert, daß sich Narben F i g. 11 eine Ansicht von zwei miteinander zu

oder sonstige Beschädigungen auf der Oberfläche der verbindenden Kunststoffteilen, welche ein weiteres zu verschweißenden Teile bilden. 5 Merkmal zum Erzeugen einer gleichförmigen Schwei-

Auch kann sich zwischen der Membran und dem ßung illustrieren soll.

Kunststoffteil, auf dem die Membran aufliegt, eine In der Zeichnung und insbesondere in F i g. 1

dünne flüssige Schicht befinden, was die Gefahr von und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung Λ Narbenbildung u. dgl. auf der Oberfläche des be- zum Erzeugen und Bündeln von Ultraschallwellen treffenden Kunststoffteiles noch weiter herabsetzt. io dargestellt, welche zum Durchführen des erfindungs-Weiterhin wird zur Lösung der gestellten Aufgabe gemäß vorgeschlagenen Verfahrens verwendet wergemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der ein- den kann. Die Vorrichtung A besitzt einen Körper 1, gangs genannten Art vorgeschlagen, daß das flüssige der einen Vibrator 2 in Form eines Kugelabschnittes Medium blasenfrei von einem Behälter umschlossen trägt. Sowohl die obere als auch die untere Fläche ist, in dessen Wand in unmittelbarem Kontakt mit 15 des Vibrators 2 sind mit einem leitfähigen Material dem flüssigen Medium der Vibrator und eine Mem- wie Silber oder Nickel überzogen, wodurch Elekbran angeordnet sind, wobei sich in der Flüssigkeit troden la und 2b für Vibrationen in Richtung der eine Einrichtung zum Bündeln der Ultraschallwellen Dicke des Vibrators erzeugt werden. Wegen dieser befindet. Hierdurch erhält man eine optimale Über- Form ruft der Vibrator eine Bündelung der Ultratragung der Ultraschallenergie vom Vibrator auf die ao schallwellen hervor.

Membran, so daß mit besten Ergebnissen geschweißt Die Vorrichtung A besitzt außerdem einen trichterwerden kann, ohne die Oberfläche der miteinander förmigen Behälter 3, der an seinem unteren Ende zu verschweißenden Kunststoffteile in irgendeiner durch eine Kappe 4 verschlossen ist. Dieser Behälter Weise zu beschädigen. ist mit einem flüssigen Medium zum Übertragen der

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind 35 von dem Vibrator 2 erzeugten Ultraschallwellen gedie Kunststoffteile an einem Gegenhalter angebracht, füllt.

der ein Tisch ist, welcher relativ zum die Membran Der Körper 1 besitzt einen nach innen vorstehen-

und den Vibrator aufweisenden Behälter bewegt den ringförmigen Flansch nahe seinem unteren Ende, werden kann. Auf diese Weise läßt sich kontinuier- und der äußere Rand des Vibrators 2 ist mittels eines lieh eine Schweißnaht herstellen, wenn man den 30 Schnappringes 6 gegen den Flansch 5 gedrückt. Der Tisch mit den aufliegenden Kunststoffteilen gleich- Behälter 3 ist mit seinem oberen Ende an den Körförmig gegenüber dem Behälter bzw. der Membran per 1 flüssigkeitsdicht angeschlossen. Zu diesem verschiebt. Zweck wird ein am oberen Ende des Behälters vor-

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer gesehener Flansch 3 a über eine flüssigkeitsdichte erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschweißen 35 Packung 7 mittels eines Überwurfringes oder einer von Kunststoffteilen mit Hilfe von Ultraschall dar- Überwurfmutter 8 am unteren Ende des Körpers 1 gestellt, und zwar zeigt gehalten.

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht der Vorrich- Der Behälter 3 ist im wesentlichen kegelstumpf-

tung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, förmig ausgebildet. Am unteren Ende läuft er zy-Fig. 2a einen senkrechten Schnitt durch die Vor- 40 linderförmig aus und ist mit einem Außengewinde richtung aus Fig. 1, versehen, auf das ein Gewindestück der Verschluß-

Fig. 2b einen senkrechten Schnitt durch ein ab- kappe 4 aufgeschraubt werden kann. Um den Begewandeltes Ausführungsbeispiel des unteren Endes hälter 3 flüssigkeits- und gasdicht abzudichten, so des Behälters aus Fig. 1 und 2a, daß sich das flüssige Medium ohne Lufteinschlüsse

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt einer gegenüber 45 im durch den Vibrator 2, den Behälter 3 und die Fig. 1 und 2a abgewandelten Ausführungsform der Verschlußkappe 4 umschlossenen Raum halten kann, erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Zwangs- ist eine ringförmige flüssigkeitsdichte Packung 9 zwikühlung, sehen dem oberen Ende des Gewindeteiles der Ver-

F i g. 4 eine Ansicht einer erfindungsgemäß aus- schlußkappe 4 und einem äußeren umlaufenden gestalteten Schweißmaschine mit einer Schweiß- 50 Flansch 3 b am oberen Ende des zylinderförmigen vorrichtung gemäß F i g. 3, Abschnittes des Behälters 3 angeordnet.

F i g. 5 eine Seitenansicht der Maschine aus F i g. 4, Die in den Behälter 3 eingefüllte Flüssigkeit 10

F i g. 6 einen senkrechten Schnitt durch ein ab- sollte eine entlüftete Flüssigkeit, wie entlüftetes gewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungs- Wasser oder entlüftetes Öl, sein, welche beim Durchgemäßen Schweißvorrichtung, welche nach dem 55 tritt von Ultraschallwellen keine Kavitation hervor-Reflektionsprinzip arbeitet und ein optisches Prisma ruft oder Kavitationserscheinungen unterdrückt. Die enthält, in dem Behälter 3 eingefüllte Flüssigkeit 10 muß den

Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch noch ein Behälter vollständig ausfüllen, d. h. keine Lufträume anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen od. dgl. frei lassen. Um mögliche Luftblasen zu ent-Schweißvorrichtung, welche zum Bündeln von Ultra- 60 fernen, muß die Flüssigkeit so eingefüllt werden, daß schallwellen eine Kunststofflinse enthält, ein Überfluß oder Ausfluß möglich ist, damit die

Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht eines Vibrators Luftblasen durch die Flüssigkeitsströmung fortvon unten, mit dem ein linearer Brennpunkt erzielt getragen werden können. Wasser kann vor dem Einwerden kann, füllen in den Behälter 3 gekocht oder einem Unter-

Fig.9 eine schaubildliche Ansicht eines anderen 65 druck oder einer Schüttelbewegung ausgesetzt wer-Vibrators von unten, mit dem ein kreisförmiger den. Ein so behandeltes flüssiges Medium muß gegen Brennpunkt erzielt werden kann, eine Berührung mit der Atmosphäre oder anderen

Fig. 10a bis 10c verschiedene Ausbildungen bzw. Gasen für eine längere Zeitspanne geschützt bzw.

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abgekapselt werden. Außerdem sollte es eine von zwei flachen Kunststoffplatten geeignet ist. Die

akustische Impedanz aufweisen, die der der zu be- Maschine enthält die in F i g. 3 dargestellte Vorrich-

arbeitenden Kunststoffteile ähnlich ist. tung A. Außerdem enthält sie eine verfahrbare Halte-

Das flüssige Medium wird in den Behälter .3 durch rung für die zu bearbeitenden Teile und eine Stütze

ein Einlaßrohr 11 eingeleitet und aus dem Behälter 3 5 für die Schweißvorrichtung.

durch ein Auslaßrohr 12 abgeführt. Diese Leitungen Im einzelnen besitzt die Maschine eine Grund-11 und 12 sind normalerweise mittels nicht dar- platte 20, auf der ein Bock 21 angebracht ist, der in gestellten geeigneten Ventilen verschlossen. seiner Oberseite zwei Führungsrillen 21a enthält. Die Verschlußkappe 4 besitzt einen aus einer dün- Auf dem Bock 21 ist ein Tisch 22 angeordnet, der nen Metallplatte 13 bestehenden Boden, welcher an io auf Rollen 22 a abgestützt ist, die in den Nuten bzw. das untere Ende der kegelstumpfförmig verlaufenden Rillen 21 α laufen, so daß der Tisch 22 eine ver-Seitenwand der Verschlußplatte 4 angelötet ist. Die schiebbare Halterung für zu bearbeitende Werk-Aufgabe dieser Bodenplatte besteht darin, die durch stücke ist. Auf der Grundplatte sind außerdem im das flüssige Medium 10 fortgepflanzten Ultraschall- Abstand voneinander zwei senkrecht verlaufende wellen auf ein darunterliegendes zu bearbeitendes 15 Säulen 23 angebracht, an denen ein Rahmen 24 Kunststoffteil zu übertragen. Deshalb sind ein mini- hängt, der die Vorrichtung A über dem Tisch 22 maler Übertragungsverlust für Ultraschallwellen und hält. Der Rahmen sitzt verschiebbar auf den Säulen eine ausreichende mechanische Festigkeit, um durch 23 und kann somit durch senkrechte Bewegungen Ultraschall erzeugte Stöße auszuhalten, zwei grund- einer mit ihm verbundenen Betätigungsstange 25 anlegende Erfordernisse für die Bodenplatte 13. Aus 20 gehoben oder abgesenkt werden. Zwischen dem organischen Materialien hergestellte Filme oder Rahmen 24 und der Grundplatte 20 stecken auf den Tücher bzw. Stoffe sind unbefriedigend, weil sie Säulen 23 Schraubenfedern 26. Außerdem sind zwei unter Einfluß von Ultraschall leicht brechen können. Anschläge 27' vorgesehen, so daß ein minimaler Deshalb wurde eine dünne Metallplatte als Boden- Abstand zwischen dem untersten Ende der Vorrichplatte gewählt. Die Dicke dieser Metallplatte wurde 25 tung A und dem Tisch 22 stets gewährleistet ist.
so gering wie möglich gehalten, wobei allerdings Im Betrieb werden miteinander zu verbindende berücksichtigt wurde, daß die Platte noch die erfor- Kunststoffplatten Fl und F 2 übereinander auf den derliche mechanische Festigkeit behielt. Normaler- Tisch 22 gelegt. Dann wird die zum Erzeugen und weise besitzt die dünne Metallplatte eine Dicke, Bündeln von Ultraschallwellen verwendete Vorrichwelche der halben Wellenlänge einer Welle des ver- 30 tung A so eingestellt, daß — wenn ihr unteres Ende wendeten Ultraschalls entspricht, wie die Platte 13 oder die dünne Metallplatte 13 am Boden der Veraus F i g. 2 a. Andererseits kann die Platte auch eine schlußplatte 4 in Berührung mit der Oberseite der Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,1 mm aufweisen, oberen Platte 1 gebracht wird — der Strahl aus wie die Platte 13' aus Fig. 2b. Diese Zahlenangaben Ultraschallwellen gebündelt auf einen gewünschten für die Dicke der dünnen Metallplatte wurden als 35 Schweißpunkt gerichtet ist, d.h. auf die Kontaktpraktisch brauchbar für die Durchführung der vor- fläche zwischen den Platten Fl und F 2. Die Einliegenden Erfindung ermittelt. stellung kann durch Veränderung der Länge des

Der Vibrator 2 kann aus jedem bekannten Ma- Übertragungsweges der Schallwellen im flüssigen terial bestehen, welches geeignet ist, Ultraschallwellen Medium oder durch geeignetes Auswechseln einer bei einer Frequenz über 100 kHz zu erzeugen. Wenn 40 Verschlußkappe durch eine andere Verschlußkappe der Vibrator wie oben erwähnt aus einem elektro- mit einer unterschiedlichen Dicke erfolgen. Der zwistriktiven oder piezoelektrischen Material hergestellt sehen der dünnen Metallplatte 13 und der oberen ist, wird die zum Anregen des Vibrators 2 benötigte Kunststoffplatte Fl herrschende Druck kann sehr elektrische Energie durch ein Hochfrequenzkabel 14 gering gewählt werden. Gemäß einem Ausführungsherangeführt, welches an eine geeignete, nicht dar- 45 beispiel wurde eine 50 μ dicke und einen Radius gestellte Spannungsquelle angeschlossen ist. Ein Pol von 10 mm aufweisende Titanplatte mit einer 3 mm des Kabels ist dabei mit der Elektrode 2 a und der dicken Polyäthylenfolie unter einem Gesamtdruck andere Pol ist mechanisch mit dem Körper 1 und von 300 g in Berührung gebracht. Es sei darauf hinelektrisch mit der Elektrode 2 b des Vibrators 2 ver- gewiesen, daß es sich hierbei um einen sehr kleinen bunden, wobei dieser letztgenannte Pol somit ge- 50 Wert im Vergleich mit den bei Anwendung der beerdet ist. Der Körper 1 besitzt am oberen Ende einen kannten Metallhörner notwendigen Drücken handelt, zylindrischen Ansatz, in den eine Haltestange 15 ein- Es sei darauf hingewiesen, daß es zum erfolggesetzt ist. Der Körper 1 ist an diese Haltestange 15 reichen Ausführen der Erfindung wesentlich ist, eine mittels einer Reihe von Schraubenbolzen 16 oder in Flüssigkeitsschicht oder einen Flüssigkeitsfilm aus sonstiger Weise angebaut. 55 Wasser oder öl auf die Oberseite der Platte Fl auf-

Beim Ausführungsbeispiel aus F i g. 3 ist die Vor- zubringen, so daß eine flüssige Schicht oder ein richtung zum Erzeugen und Bündeln von Ultraschall- Flüssigkeitsfilm zwischen der dünnen Metallplatte wellen im wesentlichen ähnlich der Vorrichtung aus und der Oberfläche der Platte Fl liegt, damit der F i g. 2, jedoch ist ein Gebläse 17 mit der Vorrich- Übertragungsverlust von der Metallplatte auf die tung verbunden, um eine zwangsweise Kühlung des 60 Kunststoffplatte Fl auf einem Minimum gehalten kugeligen Vibrators 2 zu bewirken. In diesem Falle werden kann. Es wird angenommen, daß der Grund besitzt der Körper 1 Bohrungen 18 zum Austritt des hierfür darin besteht, daß sowohl die Kunststoff-Luftstromes. Auch ist die Vorrichtung an einer Lager- platte als auch die dünne Metallplatte mikroskopisch platte 19 anstatt an einer Stange 15, wie in Fi g. 2 a gesehen jeweils eine rauhe Oberfläche haben, weshalb dargestellt, befestigt. 65 bei Abwesenheit der obengenannten flüssigen Zwi-

In F i g. 4 und 5 ist eine gemäß der vorliegenden schenschicht die verhältnismäßig geringe Kontakt-Erfindung ausgebildete Schweißmaschine dargestellt, fläche zwischen den beiden Teilen einen beachtlichen welche zum unmittelbaren Aufeinanderschweißen Übertragungsverlust bewirkt.

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Beim Erregen des Ultraschallvibrator werden die flach und auf ihrer Unterseite konkav ausgebildet

erzeugten Ultraschallwellen durch das flüssige Me- ist. Auch hierbei handelt es sich um ein Ausfiih-

dium weitergeleitet, von der dünnen Metallplatte rungsbeispiel für eine Vorrichtung, mit der die

übertragen und von der Kunststoffplatte Pl absor- Schallwellen auf einen einzigen Brennpunkt geworfen

biert, wobei sie an der Kontaktfläche zwischen den 5 werden.

Kunststoff platten Pl und Pl eine Brennpunktzone In Fig. 8 und 9 sind Ausführungsbeispiele zum

bilden. Dadurch werden diese beiden Platten an Erzeugen einer linearen Brennzone oder einer kreis-

ihren aneinanderstoßenden Flächen erhitzt und zu- förmigen Brennzone dargestellt. Die in F i g. 8 ge-

sammengeschweißt. Durch Verschieben des Tisches zeigte Linse 31 ist auf der Oberseite plan und auf

22 wird eine kontinuierliche Schweißnaht entlang der io der Unterseite konkav und wird in Verbindung mit

Kontaktfläche zwischen den beiden Kunststoffplatten einem langgestreckten ebenen Vibrator zum Erzeu-

erzeugt. gen einer linearen Brennstrecke verwendet. Die in

In dem nachstehenden Beispiel sind Werte ange- F i g. 9 dargestellte Linse 32 kann so angesehen wergeben, die beim Verschweißen von zwei Polyäthylen- den, als ob sie durch kreisförmiges Biegen der Linse filmen in der gerade beschriebenen Weise festgestellt 15 31 aus F i g. 8, wobei der Radius des Kreises gleich bzw. erzielt wurden. der Breite der Linse 31 ist, entstanden ist. Die eine

Längskante der Linse 31 bildet dabei den Außen-

,,., , _ . . ., , . umfang des Kreises und die andere Längskante einen

Vibrator: Bariumütanatvibrator, der aus einem ^^ _kt . ^ ^ _{des Kreises};_{wie aus dem}

einen Durchmesser von 50mm aufweisenden _{20 in F}i_g/_{9 in ges}t_richelten Linien angedeuteten Schnitt Kugelabschnitt einer Kugel mit Radius von _{m er}f_ennen ^S _{ist Es versteht sich} ]_{edoch; daß auch} GS mm bestand zahlreiche andere Möglichkeiten gegeben sind, um

T_T ^recS^enZ' ^Z 1 · 1 „„„, gemäß den bekannten optischen Gesetzen eine Bün-

Hochfrequenzerregungsleistung: 20 W ^_{1 der ultraschallw}r_{llen zu erzielen}.

Brennpunktzone: 1,5 bis 2,0 mm im Durchmesser _r. ., _T, * ·ι ■ j j j ι. · ^ j η

Maximale Energiedichte in der Brennpunktzone: ²⁵ . Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, daß man 10 b' 15 W/ 2 ^eine Flussigkeitsschicht oder einen Flussigkeitsnlm

t?;i Λ\,Λτ_α. o. ™™ ' zwischen die Flächen der miteinander zu verbinden-

rilmdicke: 3 mm , τ -1 tu j π -» · ι. · .■. · τ- · «

Vorschub der Filme: 1 m/min *r^{n Te}^ ^P1™^d. ^²,^e£ T ' ^{Wie F}*f ^{Π 2}^

Ein solcher Flussigkeitsnlm kann aus Wasser, Al-

30 kohol, Ölen oder anderen Flüssigkeiten bestehen,

Gemäß der obigen Beschreibung wurden flache welche als Übertragungsmedium für Ultraschall-Kunststoffplatten an ihren einander berührenden wellen geeignet sind. Es können sogar pastöse Mate-Oberflächen zusammengeschweißt, wie in Fig. 10a rialien für diesen Zweck verwendet werden, falls sie dargestellt. Jedoch kann die oben beschriebene Vor- in der Lage sind, den Zwischenraum zwischen den richtung .4 zum Erzeugen und Bündeln von Ultra- 35 miteinander zu verbindenden Flächen gut auszuschallwellen ebenfalls zum Verschweißen von Kunst- füllen. Vorzugsweise sollten solche flüssigen Schichstoffkörpern verwendet werden, welche ineinander- ten oder Filme keine Bläschen oder keinen Schaum greifende abgestufte Enden an der Verbindungsstelle aus Luft oder anderen Gasen enthalten, weil hier-(Fig. 10b) oder stumpf aneinanderstoßende Enden durch die eigentliche Aufgabe der vorgesehenen (Fig. 10c) aufweisen. In diesen Fällen wird die 40 Zwischenschicht bzw. des Filmes beeinträchtigt Vorrichtung .i4 wie in den einzelnen Figuren dar- wird, ein gleichförmiges Übertragungsmedium zwigestellt angeordnet. Es kann wünschenswert sein, sehen den miteinander zu verbindenden Flächen eine durch die Pfeile in Fig. 10b und 10c ange- vorzusehen, um dadurch Reflexionen und Übertradeutete äußere Kraft vorzusehen, um beide Teile bis gungsverluste der Ultraschallwellen auf einem zum Abschluß der Schweißung in ständigem Kontakt 45 Minimum zu halten,
zu halten. Mikroskopische Untersuchungen zeigten, daß beim

Bei der Vorrichtung aus F i g. 2 und 3 besaß der Verbinden von zwei Kunststoffplatten an ihren auf-

Vibrator die Form eines Kugelabschnittes, um die einanderliegenden Flächen ein Verschmelzen des

Ultraschallwellen zu bündeln. Das Bündeln der Materials hauptsächlich in einer Platte stattfand, und

Schallwellen kann jedoch auch auf verschiedene an- 50 zwar in der Platte, durch welche die Ultraschall-

dere Weisen bewirkt werden. F i g. 6 zeigt eine solche wellen übertragen wurden. Wenn hingegen eine

Möglichkeit. flüssige Zwischenschicht zwischen den beiden Platten

Gemäß F i g. 6 ist ein ebener flacher Vibrator 27 vorgesehen wurde, stellte man fest, daß eine Vervorgesehen, und die von ihm erzeugten Ultraschall- Schmelzung des Materials in beiden Platten in etwa wellen werden von einem konischen Reflektor oder 55 demselben Ausmaß stattfand. Die Oberfläche einer einem Prisma 28 gebündelt, welches die Wellen um Kunststoffplatte besitzt unter dem Mikroskop ge-90° seitlich auf einen Reflektor 29, der die Form sehen große Unebenheiten. Wenn man zwei dereines Teiles eines Paraboloides besitzt, wirft. Der artige Platten aufeinanderlegt, ist der Kontakt nicht Paraboloidreflektor 29 dient dazu, die Ultraschall- gleichförmig über die gesamte Länge der Konlaktwellen zu bündeln und in eine Brennpunktzone 60 zone. Wenn man jedoch eine Zwischenschicht oder unterhalb der dünnen unteren Metallplatte der Vor- einen Film aus Flüssigkeit zwischen den zu verbinrichtung zu werfen. denden Flächen vorsieht, so werden hierdurch die

Gemäß F i g. 7 ist ein ebener Vibrator 27 mit einer oberflächlichen Ungleichmäßigkeiten ausgeglichen,

Kunststofflinse 30 verbunden, die auf ihrer Oberseite so daß gleichförmige Schweißnähte entstehen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 ein aus Metall bestehendes Horn in Vibration verPatentansprüche: setzt, welches direkt auf die Oberfläche eines von zwei miteinander zu verbindenden Kunststoffteilen

1. Verfahren zum Verschweißen von Kunst- gedrückt wird. Hierbei ergeben sich jedoch Narben, stoffteilen mit Hilfe von Ultraschall, wobei Ultra- 5 Schrammen oder sonstige Beschädigungen der Oberschallwellen mit einer Frequenz von über 100 kHz fläche des Teiles, welches mit dem vibrierenden Horn von einem Vibrator erzeugt und gebündelt durch in Berührung kommt, insbesondere wenn die zu verein flüssiges Medium auf die Schweißstelle gelenkt schweißenden Teile aus weichem Kunststoff bewerden, dadurch gekennzeichnet, daß stehen.

durch das flüssige Medium eine Membran zum io Es ist weiterhin bekannt, das die Schweißung Schwingen erregt wird, die auf die zu verschwel- durchführende Horn mit einer Frequenz von über ßenden Kunststoffteile mit geringem Druck auf- 100 kHz anzuregen. Auch hierbei besteht jedoch der gedrückt wird. Nachteil, daß die zum Verschweißen der Kunststoff-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- teile verwendete Ultraschallenergie mit Hilfe eines kennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der 15 auf die Außenseite eines der Teile aufgesetzten Hor-Schweißstellen zwischen den miteinander zu ver- nes übertragen wird, wodurch Narben oder sonstige bindenden Flächen der ' Kunststoffteile eine Schäden auf der entsprechenden Außenseite des mit flüssige oder pastöse Schicht angebracht wird. dem Horn in Kontakt kommenden Kunststoffteiles

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- nicht zu vermeiden sind.

kennzeichnet, daß sich auch zwischen der Mem- 20 Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim

bran und dem Kunststoffteil, auf dem die Mem- Verschweißen von Kunststoffteilen mit Hilfe von

bran aufliegt, eine dünne flüssige Schicht be- Ultraschall die Bildung von Narben oder sonstigen

findet. Beschädigungen oder Zerstörungen der Oberflächen

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- der Kunststoffteile zu vermeiden.

rens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem 25 Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Ver-Vibrator zum Erzeugen von Ultraschallwellen fahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, mit einer Frequenz von über 100 kHz und einem daß durch das flüssige Medium, durch welches die mit dem Vibrator verbundenen Übertragungs- Ultraschallwellen zur Schweißstelle gelenkt werden, körper für die Ultraschallenergie, dadurch ge- eine Membran zum Schwingen erregt wird, die auf kennzeichnet, daß das flüssige Medium blasenfrei 30 die zu verschweißenden Kunststoffteile mit geringem von einem Behälter (3) umschlossen ist, in dessen Druck aufgedrückt wird. Die Ultraschallenergie wird Wand in unmittelbarem Kontakt mit dem flüssi- also nicht über einen verhältnismäßig starren Körper gen Medium der Vibrator (2, 27) und eine Mem- auf die zu verschweißenden Teile übertragen, sonbran (13) angeordnet sind, wobei sich in der dem vielmehr mit Hilfe einer in Schwingung verFlüssigkeit eine Einrichtung zum Bündeln der 35 setzten Membran, welche mit geringem Druck auf Ultraschallwellen befindet. eines der Kunststoffteile aufgesetzt wird und in der

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- Lage ist, die Ultraschallwellen auf die eigentliche kennzeichnet, daß die Schwingungsmembran von Schweißstelle zu übertragen, hingegen keine Narben einer dünnen Metallplatte (13, 13') gebildet ist. oder sonstigen Beschädigungen oder Zerstörungen

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 40 auf der Außenseite des betreffenden Kunststoffteiles kennzeichnet, daß der Behälter (3) mit einer Ver- zu erzeugen. Vielmehr wird ein gleichförmiges Verschlußkappe (4) versehen ist, an der die Metall- schweißen von zwei Kunststoffteilen über die geplatte (13', 13) befestigt ist. samte Kontaktfläche derselben erzielt, ohne daß

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 irgendwelche Anzeichen der Schweißnaht oder der bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegen- 45 Übertragung der Ultraschallwellen auf der Außenhalter für die Kunststoffteile (P) ein relativ zum seite der Kunststoffteile sichtbar sind.

Behälter (3) bewegbarer Tisch (22) vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,

daß die Wellenlänge der verwendeten Ultraschallwellen in keiner Weise irgendwelchen Beschränkun-

50 gen unterworfen ist. Bei der Übertragung der Ultraschallenergie mit Hilfe eines aus Metall bestehenden Hornes ist die Wellenlänge der Ultraschallwellen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine hingegen Beschränkungen unterworfen, denn Metall-Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffteilen hörner besitzen eine hohe akustische Impedanz und mit Hilfe von Ultraschall, wobei Ultraschallwellen 55 müssen dementsprechend eine bestimmte äußere mit einer Frequenz von über 100 kHz von einem Form aufweisen, um die zur Übertragung der Ultra-Vibrator erzeugt und gebündelt durch ein flüssiges schallenergie gewünschte Resonanz zu erreichen. Medium auf die Schweißstelle gelenkt werden. Außer- Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß die Mem-

dem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum bran durch die Flüssigkeit, weiche dieselbe in Schwin-Durchfuhren dieses Verfahrens mit einem Vibrator 60 gung versetzt, gleichzeitig gekühlt wird. Auf diese zum Erzeugen von Ultraschallwellen mit einer Fre- Weise wird eine zu starke Erwärmung der Membran quenz von über 100 kHz und einem mit dem Vi- verhindert, was sicherlich auch dazu beiträgt, daß brator verbundenen Übertragungskörper für die sich auf der Oberfläche der miteinander zu ver-Ultraschallenergie. schweißenden Kunststoffteile keine Narben oder

Das Verschweißen von Kunststoffteilen mit Hilfe 65 sonstigen Beschädigungen zeigen, von Ultraschall ist bekannt. Hierbei hat man bisher Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung

im allgemeinen Ultraschall mit einer Frequenz in der wird wenigstens im Bereich der Schweißstellen zwi-Größenordnung von 2OkHz verwendet und damit sehen den miteinander zu verbindenden Flächen der