超聲焊接橫向密封的制作方法
【專利說(shuō)明】超聲焊接橫向密封
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)為國(guó)際申請(qǐng)，其主張對(duì)在2013年2月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)13/762，167的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此清楚地通過(guò)參考而被引入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及超聲焊接。更具體地，本發(fā)明涉及特別是用于在具有變化厚度的材料中形成橫向密封的改進(jìn)的超聲焊頭。
【背景技術(shù)】
[0004]吸附劑并且特別是干燥劑通常會(huì)作為以長(zhǎng)的連續(xù)條帶或編帶提供的小袋或者小包提供至客戶。用于制備這樣的產(chǎn)品或者用于分配這樣的產(chǎn)品的自動(dòng)化高速機(jī)器和方法是相對(duì)公知的。雖然尚未開發(fā)出每編帶具有特定最小數(shù)量的小包，但是可以提供非常大線軸的小包，在用于自動(dòng)分離和插入至產(chǎn)品內(nèi)的連續(xù)條帶中可提供加合至10，000至15，000的單獨(dú)小包。
[0005]因?yàn)檫@樣的常規(guī)小包的一個(gè)功能在于吸附包裝內(nèi)的濕氣，出于延長(zhǎng)保存期限和保留包裝產(chǎn)品效能的目的，用于這樣的吸附劑的包裝通常為多孔的或者可滲透濕氣。雖然在過(guò)去的數(shù)年間，已經(jīng)使用數(shù)種材料來(lái)提供產(chǎn)品所需要的強(qiáng)度和多孔性或可滲透濕氣能力的組合，但是Tyvck牌非織造材料特別流行。無(wú)紡布為堅(jiān)硬的并且是多孔的，并且由非織造材料構(gòu)成的小包的制備和插入的自動(dòng)化方法為現(xiàn)有技術(shù)已知的。
[0006]典型地，與所期望的小包條帶長(zhǎng)度一樣長(zhǎng)或比之更長(zhǎng)的非織造材料條帶會(huì)被提供至填充裝置。所述填充裝置圍繞芯軸相繼地滾動(dòng)材料條帶，并通過(guò)重疊非織造材料邊緣形成連續(xù)的或者間歇的細(xì)長(zhǎng)縱向密封，或者通過(guò)將非織造材料的面向邊緣密封在一起形成翅片。
[0007]第一橫向密封相對(duì)于包裝材料條帶長(zhǎng)度垂直地形成，并且一定量的吸附劑、更特別是一定量的干燥劑會(huì)被插入至開口的管狀小包中。第二橫向密封隨后相對(duì)于包裝材料垂直地形成從而形成第一吸附劑密封包并形成下一個(gè)小包的底封。這種過(guò)程會(huì)被重復(fù)，直至耗盡包裝材料的長(zhǎng)度或者直至形成期望數(shù)量的小包。
[0008]在所描述的方法中形成的橫向密封通常使用熱和壓力或者通過(guò)超聲焊接來(lái)形成。在這些各自的方法中使用的加熱板和超聲焊頭通常具有在其上形成的圖案，其包括隆起的表面和凹陷，從而產(chǎn)生焊接。常規(guī)圖案包括在橫向密封上形成菱形圖案的圖案化的縱線和縱橫交錯(cuò)的線條。
[0009]在常規(guī)設(shè)計(jì)中，通過(guò)焊接工具上的凸起表面而接觸的小包部分基本上變?yōu)橥该鞯?。例如，包括圖案化凸起的菱形特征的焊接工具將導(dǎo)致具有通過(guò)不透明的斜線界定的基本上透明的菱形焊封。在某些應(yīng)用中，這種透明性是重要的。例如，自動(dòng)分離連續(xù)小包的包裝裝置通常將使用感應(yīng)穿過(guò)小包透明部分光線的傳感器。更特別地，所感應(yīng)的光線表示密封區(qū)域，相鄰的小包在該處通過(guò)在整個(gè)密封上的切割而被分離。
[0010]形成橫向密封的一個(gè)固有的問(wèn)題在于小袋的構(gòu)造。特別地，橫向密封是不均勻的。如上所述的，通過(guò)疊加用于形成小袋的料片邊緣或者通過(guò)在這些邊緣產(chǎn)生翅片來(lái)形成的縱向密封沿著每個(gè)小袋的整個(gè)長(zhǎng)度延伸?？v向密封增加了橫向密封在存在其的那些部分中的厚度。當(dāng)存在縱向密封的時(shí)候，橫向密封的厚度例如會(huì)被加倍。
[0011]這種額外的材料令制造工藝復(fù)雜化。在某些例子中，在橫向密封包括縱向密封的情況中，密封為相對(duì)較弱的，或者更糟的是有缺陷的。此外，甚至當(dāng)實(shí)現(xiàn)良好密封的時(shí)候，額外的材料通常也會(huì)導(dǎo)致較差審美的-不令人愉悅的密封。
[0012]據(jù)此，存在對(duì)于改善的焊接工具的需求，其能夠在常規(guī)的包裝中形成均勻的橫向密封。
[0013]還存在對(duì)于改善的焊接工具的需求，其能夠在相同的密封中在不同的厚度上產(chǎn)生這樣的均勻的密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本公開解決本領(lǐng)域中的前述需求。
[0015]在本公開的一個(gè)方面中，用于超聲焊接機(jī)的焊頭在焊頭的面上包括圖案化隆起。該隆起通過(guò)圖案化凹陷而間隔，凹陷包括與接觸平面形成第一深度的第一凹陷，和與接觸平面形成第二深度的第二凹陷。
[0016]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，用于超聲焊接機(jī)的焊頭包括在焊頭的面內(nèi)形成的一個(gè)或更多個(gè)第一凹地，每個(gè)第一凹地均具有第一凹角，和在面內(nèi)形成的一個(gè)或更多個(gè)第二凹地，每個(gè)第二凹地均具有第二凹角。
[0017]在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，形成具有間隔橫向密封的小包的方法包括將材料片成型為具有開口端的小包，并通過(guò)將焊頭施加至材料來(lái)超聲密封開口端。焊頭包括圖案化凹陷，所述圖案化凹陷包括相對(duì)接觸平面具有第一深度的第一凹陷，和相對(duì)接觸平面具有第二深度的第二凹陷。
[0018]在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，小包包括橫向密封，所述橫向密封包含在大體透明的部分之間定義其的圖案化側(cè)線和縱線，(i)具有與第二側(cè)線不同的寬度的第一側(cè)線以及(?)具有與第二側(cè)線不同的寬度的第一縱線中的至少一個(gè)。
[0019]本發(fā)明的這些和其它的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將進(jìn)一步參考本發(fā)明的下列詳細(xì)說(shuō)明和附圖來(lái)理解，其中描述和說(shuō)明了優(yōu)選的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1A和IB分別為常規(guī)小袋或小包的透視圖和橫截面圖。
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于超聲焊接應(yīng)用的焊頭的透視圖。
[0022]圖3A和3B分別為沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的附圖的焊頭的面的實(shí)施例的橫截面圖。
[0023]圖4A和4B分別為沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的附圖的焊頭的面的實(shí)施例的橫截面圖。
[0024]圖5A和5B分別為沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的附圖的焊頭的面的實(shí)施例的橫截面圖。
[0025]圖6A和6B分別為沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的附圖的焊頭的面的實(shí)施例的橫截面圖。
[0026]圖7A和7B分別為沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的附圖的焊頭的面的實(shí)施例的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1A和IB示出了常規(guī)小袋100，例如在如在上面在本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分中描述的那些。小袋100通常包括通過(guò)折疊材料101 (例如非織造材料)的料片從而令相對(duì)的縱向邊緣拼在一起，并密封那些邊緣以產(chǎn)生形成為翅片的縱向密封104來(lái)構(gòu)成的主體。橫向密封102沿著垂直于縱向密封104的縱向方向間隔開。如所示出的，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，橫向密封在密封的邊緣102a附近結(jié)合兩個(gè)厚度的料片，并且在小袋的中心102b附近，即由于翅片的存在結(jié)合四個(gè)厚度的料片。
[0028]盡管本發(fā)明的實(shí)施例尤其用于形成例如產(chǎn)生小袋(例如在圖1A和IB中所描述的那些)，但是本發(fā)明并不限于這樣的應(yīng)用。其它的焊接應(yīng)用，特別是具有可變厚度的將被焊接的材料的那些，也會(huì)受益于本發(fā)明。
[0029]圖2示出用于超聲焊接機(jī)的焊頭2。因?yàn)槌暫附雍陀糜诔暫附拥脑O(shè)備在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，所以超聲焊接機(jī)的其它部件并未被示出，并且將不會(huì)在本文中詳細(xì)描述。
[0030]焊頭2包括面4。在運(yùn)行中，將被焊接的材料會(huì)在面4和砧(未示出)之間擠壓，并發(fā)出低振幅聲振動(dòng)來(lái)形成密封。
[0031]面4具有在其上形成的圖案。在圖2的說(shuō)明中，提供圖案化的隆起6。隆起6相對(duì)于分離隆起6的凹陷升高。在示出的實(shí)施例中，凹陷包含垂直的或者縱向的凹地8以及水平的或者橫向的凹地10。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用劃痕或者類似的切割工具切割垂直的凹地8和水平凹地10來(lái)制備面4。所獲得的為與在交叉點(diǎn)之間未切割的或者未劃痕的部分的隆起6直角交叉的網(wǎng)狀凹地。
[0032]圖2為隆起6和相間隔的凹地8、10的一個(gè)圖案的示意性說(shuō)明。圖2中的隆起是指名義上的隆起6，在其它附圖中描述并說(shuō)明了更特別構(gòu)型的隆起。
[0033]圖3A和3B描述了分別沿著剖面線A-A和B-B進(jìn)行的根據(jù)面4的一個(gè)實(shí)施例的橫截面的一個(gè)實(shí)例。
[0034]在圖3A中，示出垂直凹地8的橫截面。特別地，在該實(shí)施例中，凹地8包括位于面的中心附近的第一垂直或縱向凹地8a，和位于第一垂直凹地外部、即更遠(yuǎn)離面的中心線的第二垂直或縱向凹地8b。第一垂直凹地8a比第二垂直凹地8b向面內(nèi)更深地延伸。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)小袋的橫向密封如在上面描述的方法中那樣形成時(shí)，具有縱向密封104的小袋的部分會(huì)被設(shè)置在第一垂直凹地上方以形成橫向密封。以這種方式，由縱向密封導(dǎo)致的增加的厚度由更深的凹地容納。
[0035]如還在圖3A中所示，第一垂直凹地8a具有第一凹角α，其不同于第二垂直凹地Sb的相對(duì)應(yīng)的凹角β。在該描述中，第一凹角α小于第二凹角β。在這種設(shè)置中，第一凹角的深度可更深，而在凹地的任一側(cè)上形成的隆起之間的寬度不帶有顯著差別。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一凹角α為60度，而第二凹角β為90度。
[0036]在其它實(shí)施例中，第一和第二凹角可以是相同的，但是第二凹地可以是更深的。這將導(dǎo)致在第二凹地之間形成的隆起之間的更大的寬度，但是這并不一定是不被期望的。
[0037]圖3B示出水平或橫向凹地10的橫截面。在該實(shí)施例中，凹地具有一致的尺寸和形狀，并且每個(gè)凹地具有基本上相同的凹角。
[0038]將會(huì)理解的是，在圖3A和3B中描述的構(gòu)型在橫向方向上具有不同的外形以適用于如下事實(shí):更多層材料在縱向密封而不在遠(yuǎn)離縱向密封的區(qū)域處焊接在一起。換而言之，包括在橫向密封處的小包的材料的特性、特別是其厚度會(huì)在橫向方向上改變。因?yàn)檫@些特征在縱向方向上是一致的，所以可能不需要在縱向方向上的變化的剖面；由此，該實(shí)施例在縱向方向上不存在變化。
[0039]在圖3A和3B中，隆起6在點(diǎn)上成峰狀。峰通過(guò)足夠近地機(jī)加工凹地，使得在凹地之間僅保留一點(diǎn)來(lái)