11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B29C 65/ Inventor/es: Szucher, Attila. 74 Agente: Álvarez López, Fernando

Transcripción

1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : B29C 6/74 B29C 6/08 B26D 1/14 B26D 7/08 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación : Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Sonotrodo para el mecanizado de corte y soldadura de piezas de trabajo. 30 Prioridad: DE Titular/es: Rinco Ultrasonics AG. Industriestrasse, Romanshorn, CH 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Szucher, Attila 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Álvarez López, Fernando ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Sonotrodo para el mecanizado de corte y soldadura de piezas de trabajo. El objeto de la invención es un sonotrodo para el mecanizado de piezas de trabajo según el preámbulo de la reivindicación 1. Hasta ahora, según el estado de la técnica, no era posible usar un sonotrodo de forma simultánea para dos operaciones, es decir, soldadura y corte, sino solamente para un proceso de trabajo. Un sonotrodo de este tipo se dio a conocer, por ejemplo, con el objeto del documento EP67426A2. En el documento EP67426A2 mencionado se trata de un llamado corte por elevación. Esto significa que el sonotrodo realiza movimientos de elevación en dirección axial y el lado anterior romo del larguero del sonotrodo debe realizar procesos de corte similares a un punzonado en una pieza de trabajo. Con esta disposición no es posible un corte longitudinal a lo largo de un borde de una pieza de trabajo. No obstante, en esta disposición no se prevé un funcionamiento simultáneo del sonotrodo como herramienta de soldadura y como herramienta de corte. De este modo, existe la desventaja de que cuando se exige un corte y soldadura, las dos operaciones mencionadas deben realizarse de forma consecutiva. En este caso, existe el peligro de una calidad reducida, porque debido a la guía distinta de una herramienta de corte y de soldadura no se garantiza el paralelismo del cordón de soldadura respecto al borde de corte. En el caso de contornos configurados correspondientemente con dificultad de piezas de trabajo correspondientes fue incluso imposible realizar estas operaciones de forma consecutiva. El documento DE-U U muestra un sonotrodo según el preámbulo de la reivindicación 1. Por este motivo, la invención se basa en el objetivo de perfeccionar un sonotrodo del tipo mencionado al principio, de forma que el corte y soldadura pueden realizarse con mucha mejor precisión y mayor calidad, así como describir un procedimiento para el funcionamiento del mismo. Para alcanzar el objetivo planteado el sonotrodo se caracteriza según la enseñanza técnica de la reivindicación 1. La característica principal de la invención es que, visto en dirección axial del sonotrodo, una cuchilla de corte circular se fija, básicamente, sin oscilaciones en el cuerpo del sonotrodo y porque, en general, a una distancia axial de la cuchilla de corte está dispuesto un disco de sonotrodo en el cuerpo de sonotrodo, que como transmisor de oscilaciones realiza el proceso de soldadura con su contorno exterior. Con la enseñanza técnica indicada se obtiene la ventaja esencial de que ahora en una misma herramienta está dispuesta tanto una herramienta de soldadura en forma de un disco de sonotrodo como, también, adicionalmente una herramienta de corte en forma de una cuchilla de corte. Naturalmente, en el marco de la presente invención, es discrecional cómo está configurada la cuchilla de corte. La cuchilla de corte se configura, preferentemente como disco de corte, que presenta cantos de corte que se extienden de forma circundante. No obstante, la invención no se limita a esto. La cuchilla de corte puede estar configurada de forma dentada, ovalada o de otro modo en su contorno exterior. Los bordes de corte tampoco deben estar configurados de forma circundante, sino que pueden estar interrumpidos de forma correspondiente. En caso de funcionamiento correspondiente de una herramienta de este tipo, se obtendrían, por ejemplo, bordes de corte perforados, según el resultado de corte deseado. De igual modo, la invención no se limita a que el disco de soldadura que realiza la soldadura por ultrasonido esté configurado de forma regular extendiéndose de forma circundante en el contorno. Este disco de sonotrodo, también, puede estar configurado con superficies entrantes en el contorno, de forma que se sueldan sólo algunas superficies de forma consecutiva y las superficies que entran hacia atrás no realizan el proceso de soldadura. De este modo, se consigue un tipo pespunte. Es importante que la herramienta doble según la invención se mueve ahora en forma de un movimiento de laminado sobre la pieza de trabajo y tiene lugar de forma simultánea la soldadura y el corte. Esto es una diferencia y una ventaja esencial respecto al estado de la técnica, ya que en el documento mencionado al principio tenía lugar simplemente un corte por elevación, siendo imposible, sin embargo, una soldadura simultánea. Con la enseñanza técnica según la invención existe la ventaja, por ejemplo, de poder soldar un tejido de forma continuada entre sí o en una pieza de plástico, pudiendo cortarse al mismo tiempo durante la soldadura. Asimismo, es importante que las cuchillas de corte estén colocadas en el sonotrodo de forma que sean neutrales acústicamente, es decir, estén alojadas básicamente sin oscilaciones. El concepto básicamente sin oscilaciones significa que se permiten oscilaciones insignificantes en la cuchilla de corte en dirección axial. No obstante, estas oscilaciones deben limitarse, para evitar una rotura de la cuchilla de corte durante el proceso de corte. El proceso de corte no tiene lugar bajo el efecto de oscilaciones de ultrasonido, sino que se trata de un corte puramente mecánico. Por este motivo, según la invención, se propone el desacoplamiento técnico de oscilación entre la cuchilla de corte y el sonotrodo de soldadura. No obstante, en el marco de la presente invención no se excluye que también se ejerzan oscilaciones radiales correspondientes en la cuchilla de corte, de forma que la cuchilla de corte, también bajo el efecto de oscilaciones de ultrasonido, entre mejor en la pieza que debe cortarse. Un procedimiento para el funcionamiento de la nueva herramienta de soldadura y corte se caracteriza porque la soldadura y el corte tienen lugar en una única etapa de trabajo. Un procedimiento de este tipo tiene la ventaja de que se alcanza una calidad superior del cordón de soldadura y corte, ya que ambos cordones son forzosamente paralelos entre sí, porque las dos herramientas están dispuestas en estrecho paralelismo en el cuerpo de sonotrodo. De este modo, también, es posible también por primera vez cortar o soldar de forma correspondiente piezas de trabajo conformadas de manera complicada. En un ejemplo de realización - que no limita el concepto inventivo de la invención - se describe más adelante que en una pieza de trabajo en forma de cubeta existe un canto doblado de un tejido, y este canto doblado se coloca en el borde de la herramien-

3 3 ES T ta en forma de cubeta, se suelda y se recorta el borde sobrante. El cordón de soldadura resultante entre el tejido y la pieza de plástico de la pieza de trabajo es absolutamente paralelo al canto de corte del tejido dispuesto de forma distanciada. En la invención resulta importante que todo el cuerpo de sonotrodo es rotacionalmente simétrico, ya que la soldadura y el corte tienen lugar en forma de un movimiento de laminado sobre la pieza de trabajo. Se muestran: Figura 1: Sección transversal de un sonotrodo según la invención, Figura 2: el curso de oscilación sobre la longitud del sonotrodo según la figura 1, Figura 3: una estación de corte y soldadura usando el sonotrodo según la invención, Figura 4: en perspectiva una pieza de plástico para el mecanizado en la estación de corte y soldadura según la figura 3, Figura : en perspectiva la pieza de plástico según la figura 4 con una funda de tejido, Figura 6: vista frontal del sonotrodo en la estación de corte y soldadura según la figura 3, Figura 7: perspectiva del sonotrodo según la invención, Figura 8: vista frontal en corte del sonotrodo según la figura 7. En la figura 1 se muestra un cuerpo de sonotrodo 33, que en su vástago posterior engrosado presenta taladros de fijación 19 orientados hacia dentro, con los que se fija a un generador de oscilaciones. No se representa que al cuerpo de sonotrodo 33 está asignado un accionamiento giratorio que gira, por ejemplo, en la dirección de la flecha 39. Este accionamiento giratorio 22 está dispuesto en unión con la figura 3 en una estación de corte y soldadura 20. El vástago del cuerpo de sonotrodo 33 pasa por un diámetro reducido en la parte anterior. En la zona central, el vástago forma un taladro ciego 1, que presenta una rosca interior 18. En esta rosca 18 está atornillado un manguito roscado 17 que, por su parte, está pegado radialmente hacia dentro con el cuerpo de sonotrodo 33. El manguito roscado 17 configura una rosca exterior 16 anterior libre, en la que está atornillado un soporte de cuchilla 4 correspondiente. El soporte de cuchilla está atornillado en el gran espacio anular 7 del cuerpo de sonotrodo 33 abierto hacia delante en el lado frontal. El vástago de diámetro reducido forma un vástago 40 prolongado axialmente hacia delante, que está unido de una sola pieza de material de trabajo con un disco de sonotrodo. El contorno exterior del disco de sonotrodo forma el cordón de soldadura en una pieza de plástico 28 correspondiente (véase la figura con el pespunte 32). La invención no se limita a configurar el cuerpo de sonotrodo 33 a partir del vástago de diámetro ampliado y del vástago 40 de diámetro reducido, así como del disco de sonotrodo formado a partir de un material de trabajo. También puede preverse que el disco de sonotrodo esté fijado como pieza separada en el vástago 40 del cuerpo de sonotrodo 33. En el espacio anular 7 abierto hacia delante en el lado frontal el soporte de cuchilla 4 se atornilla ahora de la forma descrita anteriormente. El soporte de cuchilla tiene una superficie frontal 10 anterior, sobre la que se apoya la cuchilla de corte 1 en forma de disco. Es importante que entre esta superficie frontal 10 y la superficie frontal 11 del disco de sonotrodo esté configurada una distancia 6, que se ocupa de que la cuchilla de corte 1 esté desacoplada acústicamente del disco de sonotrodo. Esto se consigue de forma que la superficie frontal 10 sobresale de la superficie frontal 12 en dirección axial, para formar de este modo la distancia 6. En un ejemplo de realización preferente, la distancia puede ascender, por ejemplo, a 0,4 mm. No obstante la invención no se limita a esto. Pueden seleccionarse distancias discrecionales respecto a la distancia 6; por ejemplo, la cuchilla de corte 1 también puede fijarse distanciada aprox. 10 ó 20 mm del disco de sonotrodo. La otra fijación de la cuchilla de corte 1 tiene lugar mediante un disco de soporte 2, cuyo taladro central cónico está atravesado por un tornillo de fijación 3. Este tornillo de fijación 3 se atornilla con su extremo del lado del perno en una rosca 13 asignada en el contorno interior del soporte de cuchilla 4. Asimismo, la rosca 13 está dispuesta en la zona de un taladro ciego 14. Además del desacoplamiento que actúa en dirección axial, mediante la distancia 6 entre la cuchilla de corte y el disco de sonotrodo existe también un desacoplamiento acústico que actúa en dirección axial. Para ello, se prevé el espacio anular 8, que se forma en el contorno exterior del soporte de cuchilla 4 radialmente hacia fuera en dirección al contorno exterior del vástago 40. Este espacio anular 8 tiene, por ejemplo, una dimensión de algunas décimas de mm. Este espacio anular 8 está abierto hacia delante en el lado frontal y forma allí un espacio anular 9, que está cubierto por la cuchilla de corte 1. Asimismo, es importante que la cuchilla de corte 1 esté fijada únicamente en el soporte de corte 4 y que acústicamente se fije alejada del cuerpo de sonotrodo 33, tanto en dirección axial, como también en dirección radial. Básicamente, el disco de sonotrodo oscila en las direcciones de las flechas 12. La figura 2 muestra una amplitud de oscilación sobre la longitud del cuerpo de sonotrodo 33. Asimismo, puede identificarse que aprox. en la zona central del cuerpo de sonotrodo (aprox. en el punto de la base del espacio anular 7) la oscilación es cero y que el vástago de diámetro ampliado oscila con una amplitud, mientras el disco de sonotrodo oscila en la dirección opuesta con una amplitud de aprox. la misma magnitud. En la figura 3 se representa un dispositivo en el que está montado el sonotrodo 41. La estación de corte y soldadura 20 se compone, básicamente, de un marco 21, en el que están fijados los elementos de sonotrodo 1, 4, mediante suspensiones correspondientes. Un accionamiento giratorio 22 está asignado a este sonotrodo 41. A una distancia del mismo, se prevé una contraherramienta 23, que en dirección al sonotrodo 41 forma un alojamiento de pieza de trabajo 24 para la introducción o sujeción de una pieza de trabajo 2 que debe mecanizarse. Como ejemplo, en la figura 4 se muestra una pieza de trabajo 2 de este tipo, que se compone, básicamente, de plástico, que forma una se- 3

4 ES T3 6 micubeta 26, que configura bordes 27 simétricos entre sí. Según la figura, esta semicubeta 26 debe cubrirse desde un lado con una funda 29 de tipo tejido y los cantos correspondientes de la funda deben estirarse como sobrantes 30 por encima de los bordes 27 y allí soldarse y recortarse. Con la herramienta y el procedimiento según la invención, durante el movimiento de laminado de la herramienta de corte y soldadura, por ejemplo, en la dirección de la flecha 28, se consigue de forma simultánea aplicar un borde de corte 31 para cortar el sobrante 29 y, adicionalmente, aplicar un pespunte 32. Con este cordón pespunte 32, la funda 29 rebatida se suelda en el lado interior de la semicubeta 26. La figura 6 muestra una herramienta de este tipo en representación ampliada y esquemática. Puede identificarse que mediante la cuchilla de corte 1 se recorta la pieza restante 34 de la funda 29 que se forma al otro lado del canto de corte 31. Asimismo, con ayuda del disco de sonotrodo se aplica el pespunte 32 mencionado anteriormente como cordón de soldadura interrumpido. La figura 6 muestra, además, que la contraherramienta 23 puede posicionarse en las direcciones de la flecha 38 respecto a la herramienta de corte y soldadura. Para ello, se usa un cilindro 36, en cuyo espacio interior se acciona una varilla de émbolo 37 en ambas direcciones de la flecha 38. La varilla de émbolo 3 actúa sobre la contraherramienta que, con presión variable, presiona la pieza de trabajo 2 contra la herramienta de corte y soldadura. Resulta importante, también, que en una única etapa de trabajo tiene lugar tanto una soldadura como también un corte. Las figuras 7 y 8 muestran el sonotrodo 41 tanto en vista en perspectiva como frontal. Puede identificarse que el borde de corte de la cuchilla de corte 1 sobresale el contorno exterior del disco de sonotrodo en dirección axial. Mientras el canto de corte de la cuchilla de corte 1 se introduce en el tejido que debe cortarse y realiza la etapa de corte, el contorno exterior del disco de sonotrodo se desliza al mismo tiempo sobre el tejido que debe soldarse y forma el pespunte 32 mencionado anteriormente. Naturalmente, con la invención es posible configurar cordones de soldadura continuos, además de pespuntes interrumpidos. Leyendas de los dibujos 1. Cuchilla de corte 2. Disco de sujeción 3. Tornillo de fijación 4. Soporte de cuchilla Disco de sonotrodo 6. Distancia 7. Espacio anular (grande) 8. Espacio anular (pequeño) 9. Holgura anular 10. Superficie frontal (soporte de cuchilla) 11. Superficie frontal (sonotrodo ) 12. Dirección de la flecha 13. Rosca 14. Taladro ciego 1. Taladro ciego 16. Rosca 17. Manguito roscado 18. Rosca 19. Taladro de fijación 20. Estación de corte y soldadura 21. Marco 22. Accionamiento giratorio 23. Contraherramienta 24. Alojamiento de pieza de trabajo 2. Pieza de trabajo 26. Semicubeta 27. Borde 28. Dirección de la flecha 29. Funda 30. Sobrante 31. Canto de corte 32. Pespunte 33. Cuerpo de sonotrodo 34. Pieza restante 3. Varilla de émbolo 36. Cilindro 37. Émbolo 38. Dirección de la flecha 39. Dirección de la flecha 40. Vástago 41. Sonotrodo

5 7 ES T3 8 REIVINDICACIONES 1. Sonotrodo (41) para el mecanizado de corte y soldadura de piezas de trabajo (2) en una etapa de trabajo, estando asignado al sonotrodo (41) un accionamiento giratorio (22), mediante el que el sonotrodo (41) puede accionarse de forma giratoria y, de este modo, el sonotrodo (41) realiza un movimiento de laminado durante el corte y soldadura simultáneos de la pieza de trabajo (2) y en el que el sonotrodo (41) contiene un cuerpo de sonotrodo (33), al que está fijada una cuchilla de corte (1) circular, que realiza el proceso de corte y a una distancia axial de la cuchilla de corte (1) en el cuerpo de sonotrodo (33) está dispuesto un disco de sonotrodo () que, como transmisor de oscilaciones, realiza con su contorno exterior el proceso de soldadura, caracterizado porque la cuchilla de corte (1) en un soporte de cuchilla (4) está fijada básicamente sin oscilaciones en el cuerpo de sonotrodo (33) y el desacoplamiento técnico de oscilación entre la cuchilla de corte (1) y el disco de sonotrodo () se determina a través de su distancia (6) axial y porque se prevé un espacio anular (8) entre el soporte de cuchilla (4) y el cuerpo de sonotrodo (33) para el desacoplamiento acústico que actúa en dirección radial. 2. Sonotrodo según la reivindicación 1, caracterizado porque el canto de corte de la cuchilla de corte (1) sobresale del contorno exterior del disco de sonotrodo () en dirección axial. 3. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fijación de la cuchilla de corte (1) en el soporte de cuchilla (4) tiene lugar mediante un disco de sujeción (2), cuyo taladro central está atravesado por un tornillo de fijación (3). 4. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el soporte de cuchilla (4) está atornillado en un espacio anular (7) del cuerpo de sonotrodo (33) abierto hacia delante en el lado frontal.. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre la superficie frontal (10) del soporte de cuchilla (4) y la superficie frontal (11) del sonotrodo () está configurada la distancia (6) axial, que se ocupa de que la cuchilla de corte (1) esté desacoplada acústicamente del disco de sonotrodo (). 6. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio anular (8) para un desacoplamiento acústico que actúa en dirección radial, se configura en el contorno exterior del soporte de cuchilla (4) radialmente hacia fuera en dirección al contorno interior del vástago (40). 7. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la superficie frontal (10) del soporte de cuchilla (4) sobresale de la superficie frontal (11) del sonotrodo () en dirección axial para formar así la distancia (6) axial. 8. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque todo el cuerpo de sonotrodo (33) es rotacionalmente simétrico. 9. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a una distancia del sonotrodo (41) se prevé una contraherramienta (23), que en dirección al sonotrodo (41) forma un alojamiento de pieza de trabajo (24) para introducir o sujetar una pieza de trabajo (2) que debe mecanizarse. 10. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la contraherramienta (23) puede posicionarse respecto a la herramienta de corte y soldadura (1, ) del sonotrodo (41). 11. Sonotrodo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza de trabajo (2) se presiona con presión variable contra la herramienta de corte y soldadura (1, ) del sonotrodo (41)

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