STANGLMAYR, Hubert (Hauptstrasse 11, Taufkirchen, 84416, DE)
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Verschweißen von Materialabschnitten mit Ultraschall, umfassend einen Amboß (2), einen Ultraschallschwinger (3) und eine Halteeinrichtung (4), wobei der Amboß (2) relativ zum Ultraschall seh winger (3) und zur Halteeinrichtung (4) zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position so bewegbar ist, daß in der geschlossenen Position zwei einander überlappende Materialabschnitte (7, 8) zwischen dem Amboß (2) und dem Ultraschallschwinger (3) und zwischen dem Amboß (2) und der Halteeinrichtung (4) gehalten und unter Einwirkung des Ultraschalls miteinander verbunden werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwinger (3) und die Halteeinrichtung (4) nebeneinander angeordnet sind und sich der Amboß (2) und der Ultraschallschwinger (3) und der Amboß (2) und die Halteeinrichtung (4) in der geschlossenen Position gegenüberliegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (2) und der Ultraschallschwinger (3) jeweils zumindest eine Eingriffsfläche (5, 6) aufweisen, die sich in der geschlossenen Position gegenüberliegen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der geschlossenen Position der Abstand zwischen dem Amboß (2) und der Halteeinrichtung (4) größer ist als der Abstand zwischen dem Amboß (2) und dem Ultraschallschwinger (3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) eine Eingriffsfläche (10) aufweist, die parallel zur Eingriffsfläche (6) des Ultraschallschwingers (3) angeordnet und gegenüber dieser zurückversetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (19) aufweist, die eingerichtet und so bewegbar ist, daß sie den in der geschlossenen Position zwischen den gegenüberliegenden Eingriffsflächen (5, 6) des Amboß (2) und des Ultraschallschwingers (3) gebildeten Raum seitlich zumindest auf zwei gegenüberliegenden Seiten verschließt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (2) und die Halteeinrichtung (4) jeweils eine abgeschrägte Vorderfläche (12, 13) aufweisen, die im Verhältnis zur Eingriffsfläche (5) des Amboß (2) beziehungsweise des Ultraschallschwingers (3) geneigt sind und in geschlossener Position der Vorrichtung eine Form eines Trichters bilden, der in den zwischen den Eingriffsflächen (5, 6) des Amboß (2) und des Ultraschallschwingers (3) gebildeten Raum mündet.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (4) neben dem Ultraschallschwinger (3) angeordnet und so eingerichtet ist, daß in geschlossener Position die Materialabschnitte (7, 8) eines Behälters zwischen dem Amboß (2) und dem Ultraschall seh winger (3) und dem Amboß (2) und der Halteeinrichtung (4) gehalten werden können und dabei der Behälter neben der Halteeinrichtung (4), gegenüberliegend zum Ultraschallschwinger (3) und von diesem durch die Halteeinrichtung (4) getrennt angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (2) und der Ultraschallschwinger (3) jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Eingriffsflächen (5, 6) aufweisen.
10. Verfahren zum Verschweißen von Materialabschnitten (7, 8) mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
Anordnen von zwei einander überlappenden Materialabschnitten (7, 8) am Ultraschallschwinger (3) und der an der Halteeinrichtung (4);
Bewegen des Ambosses zum Ultraschallschwinger (3) und zur Halteeinrichtung (4), so daß die Materialabschnitte (7, 8) in Eingriff mit den Eingriffsflächen (5, 6, 10) des Amboß (2), des Ultraschallschwingers (3) und der Halteeinrichtung (4) kommen und dazwischen gehalten werden; und
Eintragen von Ultraschallenergie vom Ultraschallschwinger (3) in die Materialabschnitte (7, 8), so daß diese miteinander verschweißen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bewegen des Ambosses zum Ultraschallschwinger (3) und zur Halteeinrichtung (4) ein Formen der Materialabschnitte (7, 8) durch die abgeschrägten Vorderseiten (12, 13) des Ambosses und der Halteeinrichtung (4) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen der Materialabschnitte (7, 8) durch Ausüben von Druck durch die Eingriffsflächen (5, 6) des Ambosses (2) und des Ultraschallschwingers (3) und durch Eintragen von Ultraschallenergie in die Materialabschnitte (7, 8) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintragen von Ultraschallenergie vom Ultraschallschwinger (3) in die Materialabschnitte (7, 8) beginnt, bevor der Amboß (2) die endgültige geschlossene Position erreicht hat.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es das seitliche Verschließen des durch die Eingriffsflächen (5, 6) des Ambosses (2) und des Ultraschallschwingers (3) gebildeten Raums umfaßt. |
Vorrichtung zum Verschließen von Kunststoffbehältern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen von Kunststoffbehältern und insbesondere zum Verschweißen von Kunststoffröhrchen, die zur Aufnahe von Tiersamen, wie beispielsweise von Rindern oder Pferden geeignet sind.
Tiersamen von Rindern oder Pferden werden üblicherweise in sogenannten Pailletten, d.h. Kunststoffröhrchen mit einem Durchmesser von 1 , 95 mm oder 2,9 mm und einer Länge von etwa 133 mm abgefüllt und die Pailletten nach dem Verschließen in flüssigem Stickstoff aufbewahrt. Auf diese Weise können Tiersamen über lange Zeiträume ohne Qualitätsverluste gelagert werden. Die Pailletten werden nach dem Befüllen mit Samenflüssigkeit üblicherweise in automatischen Verschweißsystemen zumindest an einem Ende verschweißt.
Bei einem bekannten Verschweißsystem werden die Endabschnitte eines Röhrchens für Tiersamen zwischen einem schwenkbaren Amboß und einem gegenüber angeordneten Ultraschallschwinger gehalten und durch Ultraschall vom Ultraschallschwinger verschweißt. Mit dem bekannten Verschweißsystem können verschweißte Pailletten mit hohem Durchsatz und von den Anwendern tolerierbarer Fehlerrate hergestellt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß fehlerhafte Pailletten häufig auf Undichtigkeiten an der Verschweißungsstelle zurückzuführen sind. Undichtigkeiten können insbesondere durch die Einwirkung des Ultraschalls auf die unter Spannung stehenden Wandabschnitte des Röhrchens im übergangsbereich zwischen den zylinderförmigen Wandabschnitten des Röhrchens und den zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger eingespannten, flach aufeinander liegenden Wandabschnitten des Röhrchens beim Verschweißen auftreten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschweißen von Behältern und insbesondere von Kunststoffröhrchen zur Aufbewahrung von Tiersamen bereitzustellen, die ein Verschweißen der Behälter bzw. Kunststoffröhrchen mit einer weiter reduzierten Fehlerrate und insbesondere einer Verschweißungsstelle höherer Qualität ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Verschweißen von Materialabschnitten eines Behälters, wie beispielsweise von Wandabschnitten eines Kunststoffröhrchens mittels Ultraschall bereitgestellt, die einen Amboß, einen Ultraschallschwinger zur Abgabe von Ultraschall und eine Halteeinrichtung umfaßt, wobei der Amboß relativ zum Ultraschall seh winger und zur Halteeinrichtung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position so bewegbar ist, daß in der geschlossenen Position zwei einander überlappende Materialabschnitte zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger und zwischen dem Amboß und der Halteeinrichtung gehalten und unter Einwirkung des Ultraschalls miteinander verbunden werden können.
Im Gegensatz zu dem bisher bekannten Verschweißsystem werden die Materialabschnitte eines Röhrchens zur Aufnahme von Tiersamen nicht nur zwischen einem Amboß und einem Ultraschallschwinger gehalten und unter der Einwirkung von Ultraschall und Druck verschweißt, sondern umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung neben dem Ultraschallschwinger eine zusätzliche, mit dem Amboß zusammenwirkende Halteeinrichtung, die vom Ultraschallschwinger baulich getrennt ist und von der keine Ultraschallenergie ausgeht. Die zu verschweißenden Materialabschnitte werden daher während des Verschweißens nicht nur zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger gehalten, sondern zusätzlich zwischen dem Amboß und der Halteeinrichtung. Dies hat den Vorteil, daß die zu verschweißenden Materialabschnitte zumindest an einer Stelle gehalten werden, an der kein unmittelbarer Eintrag von Ultraschallenergie in die Materialabschnitte erfolgt. Dadurch werden die Materialabschnitte bei geschlossenem Amboß präziser in ihrer Position gehalten und nicht von durch Ultraschall erzeugten Vibrationen beeinflußt, was hinsichtlich der Qualität der Verschweißung zu besser reproduzierbaren Ergebnissen fuhrt. Insbesondere kann die Verschweißungs- stelle mit hoher Reproduzierbarkeit symmetrisch zum Röhrchen, d.h. im wesentlichen auf der Symmetrieachse des Röhrchens hergestellt werden
Gemäß einer Ausfuhrungsform sind der Ultraschallschwinger und die Halteeinrichtung nebeneinander angeordnet, während sich der Amboß und der Ultraschallschwinger sowie der Amboß und die Halteeinrichtung in der geschlossenen Position der Vorrichtung gegenüberliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen der Amboß und der Ultraschallschwinger zumindest eine Eingriffsfläche auf, wobei sich die Eingriffsflächen in der geschlossenen Position gegenüber liegen. Beide Eingriffsflächen weisen vorzugsweise dieselbe Breite und im wesentlichen dieselbe Größe auf.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Halteeinrichtung so neben dem Ultraschallschwinger angeordnet und eingerichtet, daß in geschlossener Position die Materialabschnitte eines Röhrchens zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger und dem Amboß und der Halteeinrichtung gehalten werden und dabei das Röhrchen neben der Halteeinrichtung und von dem Ultraschallschwinger durch die Halteeinrichtung getrennt, angeordnet ist.
Dadurch kann erreicht werden, daß das Röhrchen und auch die angenäherten Materialabschnitte im übergangsbereich beim Verschweißen gegenüber den vom Ultraschallschwinger ausgehenden Ultraschallschwingungen wesentlich abgeschirmt sind und eine negative Einwirkung des Ultraschalls, wie beispielsweise die Anregung von Vibrationen der Materialabschnitte vermieden werden kann.
Des weiteren kann ein Eintrag von Ultraschallenergie in die Samenflüssigkeit im Röhrchen verhindert werden, der zur Schädigung der Samenflüssigkeit führen kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in der geschlossenen Position der Abstand zwischen dem Amboß und der Halteeinrichtung größer als der Abstand zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger bzw. der Abstand zwischen deren Eingriffsflächen. Wenn die Halteeinrichtung so neben dem Ultraschallschwinger angeordnet ist, daß sie sich nahe an der Kante der sich berührenden Materialabschnitte befindet, kann erreicht werden, daß sich geschmolzenes, aufgrund der Druckausübung zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger in Richtung des Röhrchens fließendes Material in etwa an der Kante zwischen den sich zwischen dem Amboß und der Halteeinrichtung berührenden Materialabschnitten des Röhrchens ansammelt, so daß die Wandabschnitte des Röhrchens an der Kante durch zusätzliches Material verstärkt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist auch die Halteeinrichtung eine Eingriffsfläche auf, die parallel zur Eingriffsfläche des Ultraschallschwingers angeordnet und
gegenüber dieser zurückversetzt ist. Durch das Vorsehen einer Eingriffsfläche anstatt einer scharfen Kante kann ein Reißen bzw. Durchstoßen des Materialabschnitts beim Verschweißen vermieden werden.
Durch einen vergrößerten Abstand zwischen den Eingriffsflächen des Amboß und der Halteeinrichtung kann sich geschmolzenes Material in diesem Bereich ansammeln und zur Verstärkung der Verschweißung insbesondere an der inneren Kante der sich berührenden Materialabschnitte beitragen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aufführungsform weist die Vorrichtung eine Einrichtung auf, die eingerichtet und so bewegbar ist, daß sie den in der geschlossenen Position zwischen den gegenüberliegenden Eingriffsflächen des Amboß und des Ultraschall seh wingers und gegebenenfalls zwischen den gegenüberliegenden Eingriffsflächen des Amboß und der Halteeinrichtung gebildeten Raum seitlich zumindest auf zwei gegenüberliegenden Seiten verschließt. Dadurch wird erreicht, daß geschmolzenes Material der Wandabschnitte am Ende nicht zur Seite abfließen kann, sondern in Richtung der geraden Kante zwischen den sich berührenden Wandabschnitten an der Vorderseite der Vorrichtung, wo es zu einer Verstärkung der Verschweißungsstelle beitragen kann.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weisen der Amboß und die Halteeinrichtung jeweils eine abgeschrägte Vorderfläche auf, die im Verhältnis zur Ebene der Eingriffsfläche des Amboß bzw. des Ultraschallschwingers geneigt sind und in geschlossener Position der Vorrichtung eine Form eines Trichters bilden, der in den zwischen den Flächen des Amboß und der Halteeinrichtung und dem Ultraschallschwinger gebildeten Raum mündet. Durch die abgeschrägten Vorderflächen des Amboß und der Halteeinrichtung werden bei der Bewegung des Amboß in die geschlossene Position die gegenüberliegenden Wandabschnitte des Röhrchens zusammengedrückt. Des weiteren werden die aneinander angenäherten Materialabschnitte durch die abgeschrägten Vorderflächen des Amboß bzw. der Halteeinrichtung während des Verschweißungsvorgangs in Position gehalten.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform weisen der Amboß und der Ultraschallschwinger sowie die Halteeinrichtung jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Flächen zur gleichzeitigen Verschweißung mehrerer Behälter oder Röhrchen auf. Die Flächen können unterschied-
liehe Größen aufweisen, so daß Behälter oder Röhrchen verschiedener Größen mit ein und derselben Vorrichtung verschweißt werden können.
Erfindungsgemäß wird des weiteren ein Verfahren zum Verschweißen von Abschnitten mit einer Vorrichtung mit den oben beschrieben Merkmalen bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Anordnens von zwei einander überlappenden Materialabschnitten am Ultraschallschwinger und an der Halteeinrichtung, eines Bewegens des Ambosses zum Ultraschallschwinger und zur Halteeinrichtung, so daß die Abschnitte in Eingriff mit dem Eingriffsflächen des Amboß, des Ultraschallschwingers und der Halteeinrichtung gelangen und dazwischen gehalten werden, und eines Eintragens von Ultraschallenergie vom Ultraschallschwinger in die Materialabschnitte, so daß diese miteinander Verschweißen. Anstelle des oben genannten Bewegens des Ambosses zum Ultraschallschwinger und zur Halteeinrichtung kann umgekehrt auch ein Bewegen, insbesondere ein paralleles Bewegen des Ultraschallschwingers und der Halteeinrichtung zum Amboß erfolgen. Im Allgemeinen ist für den Verschweißvorgang nur die Relativbewegung zwischen dem Amboß und dem Ultraschallschwinger und der Halteeinrichtung entscheidend.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die zu verschweißenden Materialabschnitte an zumindest einer Stelle zwischen dem Amboß und der Halteeinrichtung lediglich gehalten werden, ohne daß an dieser Stelle unmittelbar ein Eintrag von Ultraschallenergie in die Materialabschnitte erfolgt. Dadurch können die Wandabschnitte besser in Position gehalten werden und besser reproduzierbare Verschweißungen erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt beim Bewegen des Ambosses zum Ultraschallschwinger und zur Halteeinrichtung ein Formen der Materialabschnitte durch die abgeschrägten Vorderseiten des Ambosses und der Halteeinrichtung. Insbesondere durch das Bewegen des Ambosses zum Ultraschallschwinger und zur Halteeinrichtung werden die ursprünglich eine Zylinderform bildenden Wandabschnitte durch die Vorderseiten angenähert, so daß sie sich schließlich entlang einer Kante an der Vorderseite des geschlossenen Ambosses berühren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verschweißen der Abschnitte durch gleichzeitiges Ausüben von Druck durch die Flächen des Ambosses und des Ultraschallschwingers und durch Eintragen von Ultraschallenergie in die Abschnitte. Durch den
Druck wird einerseits der Kontakt zwischen den Abschnitten und dem Ultraschallschwinger verstärkt, so daß die Ultraschallenergie effizienter in die Materialabschnitte eingetragen werden kann. Andererseits werden die geschmolzenen Materialabschnitte durch den ausgeübten Druck miteinander verbunden und verschweißt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform beginnt das Eintragen von Ultraschallenergie vom Ultraschallschwinger in die Abschnitte bevor der Amboß die endgültige Position erreicht hat und maximaler Druck auf die Abschnitte ausgeübt wird. Dadurch kann ein besonders rascher Verschweißungsprozeß erzielt werden.
Das Verfahren kann gemäß noch einer weiteren Ausführungsform das seitliche Verschließen des durch die Flächen des Ambosses und des Ultraschall Schwingers gebildeten Raums umfassen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch eine Anordnung eines Samenröhrchens in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform im Querschnitt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform mit jeweils vier Verschweißpositionen für Pailletten mit 1,92 und 2,9 mm Durchmesser;
Fig. 3a-3c die Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in mehreren perspektivischen Ansichten;
Fig. 4a und 4b den Ultraschallschwinger der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform im Querschnitt und in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 5a-5c den Amboß der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform im Querschnitt bzw. in perspektivischen Ansichten;
Fig. 6a und 6b eine Kammerbegrenzungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform; und
Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in einer Schnittansicht
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausfuh- rungsform anhand der Figuren beschrieben.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform umfaßt eine Vorrichtung zum Verschweißen von Materialabschnitten, insbesondere Wandabschnitten eines Behälters, wie beispielsweise eines Röhrchens 1 zur Aufnahme von Samenflüssigkeit einen Amboß 2, der zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position bewegbar ist. Insbesondere ist der Amboß 2 schwenkbar an der Vorrichtung montiert. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren einen Ultraschallschwinger 3, wie beispielsweise eine sogenannte Sonotrode, die zu Schwingungen mit einer Frequenz von beispielsweise 40 kHz angeregt werden kann. Des weiteren umfaßt die Vorrichtung eine Halteeinrichtung 4, wie beispielsweise einen Gegenhalter.
Wie in den Figuren 1 , 2 und 7 zu erkennen ist, sind der Ultraschallschwinger 3 und die Halteeinrichtung 4 unmittelbar nebeneinander angeordnet. Der Amboß 2 ist so an der Vorrichtung montiert, daß in einer geschlossenen Position der Vorrichtung, wie sie in Fig.1 , 2 und 7 gezeigt ist, Eingriffsflächen 5 und 6 des Ambosses bzw. des Ultraschall Schwingers 3 einander gegenüberliegend und im wesentlichen parallel zueinander orientiert sind. Der seitliche Abstand zwischen der der Halteeinrichtung 4 und dem Ultraschallschwinger 3 ist sehr gering kann beispielsweise lOμm, 20μm oder 50μm umfassen. Zwischen den Eingriffsflächen 5 und 6 des Ambosses 2 und des Ultraschallschwingers 3 können gegenüberliegende Wandabschnitte 7 und 8 des Röhrchens 1 gehalten werden.
Der Amboß 2 und der Ultraschallschwinger 3 sind im Verhältnis zueinander so angeordnet, daß die Eingriffsflächen 5 und 6 des Ambosses 2 und des Ultraschallschwingers 3 in der geschlossenen Position einen geringen Abstand voneinander aufweisen, wie beispielsweise 100 μm, 200 μm, 500 μm oder 1 mm. Die Eingriffsfläche 5 des Ambosses 2 weist des weiteren einen Abschnitt mit einer gegenüber der Eingriffsfläche 5 zurückversetzten Fläche 9 auf. Durch diese zurückversetzte Fläche 9 der Eingriffsfläche 5 wird zusätzlicher Raum zwischen den Eingriffsflächen 5 und 6 des Ambosses 2 bzw. des Ultraschallschwingers 3 erhalten, der zur Aufnahme von geschmolzenem Material der Materialabschnitte 7, 8 des Röhrchen 1 dienen kann.
Wie in den Figuren 1 , 2 und 7 zu erkennen ist, ist die Halteeinrichtung 4 zwischen dem Ultraschallschwinger 3 und einem in der Vorrichtung angeordneten Röhrchen 1 an der Vorrichtung montiert. Die Halteeinrichtung 4 umfaßt eine Eingriffsfläche 10, die parallel zur Eingriffsfläche 6 des Ultraschallschwingers 3 ausgerichtet ist, jedoch gegenüber der Eingriffsfläche 6 des Ultraschallschwingers 3 beispielsweise um 100 μm, 200 μm, 500 μm oder 1 mm zurückversetzt ist. Durch die zurückversetzte Eingriffsfläche 10 wird erreicht, daß geschmolzenes Material der Wandabschnitte 7, 8 des Röhrchens 1 zur Kante zwischen den sich berührenden Wandabschnitten 7, 8 ins Innere des Röhrchens fließen und sich dort ansammeln kann, so daß ein Wulst 11 gebildet wird, der die Verschweißung zwischen den Wandabschnitten 7, 8 verstärkt. Des weiteren wird durch die Eingriffsfläche 10 im Vergleich zu einer scharfen Kante ein geringerer punktueller Druck auf den Wandabschnitt 8 des Röhrchens 1 erzeugt, so daß die Gefahr eines Einreißens des Wandabschnitts 8 und damit einer Undichtigkeit des Röhrchens 1 vermindert wird.
Der Amboß 2 und die Halteeinrichtung 4 weisen jeweils abgeschrägte Vorderflächen 12, 13 auf, die im Verhältnis zu den Ebenen der Eingriffsflächen 5 und 6 des Ambosses 2 und des Ultraschallschwingers 3 einen Winkel von 45° haben. Der hier gezeigte Neigungswinkel ist jedoch nur beispielhaft und es können auch andere Neigungswinkel geeignet sein. Es können anders als die hier gezeigten planen Vorderflächen auch anders geformte, wie z.B. gebogene Vorderflächen verwendet werden. Die abgeschrägten Vorderflächen 12 und 13 dienen als Anlageflächen für die Wandabschnitte 7, 8 des Röhrchens 1 und zur Formung des übergangs von der durch die Wandabschnitte 7 und 8 des Röhrchen 1 gebildeten Zylinderform zur Kante zwischen den sich berührenden Wandabschnitten 7, 8 am Ende der abgeschrägten Vorderflächen 12, 13.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Wandabschnitte 7 und 8 des Röhrchens zwischen dem Amboß 2 und der Halteeinrichtung 4 und dem Amboß und dem Ultraschallschwinger 3 gehalten. Da die Halteeinrichtung 4 nicht zu Schwingungen angeregt wird und zwischen dem Röhrchen und dem Ultraschallschwinger positioniert ist, können Ultraschallschwingungen von den Wandabschnitten 7 und 8 insbesondere im übergangsbereich zwischen den zylinderförmigen Wandabschnitten des Röhrchens und den sich an der Kante berührenden Materialabschnitten ferngehalten werden, so daß keine unkontrollierten Verschiebungen oder Verformungen der Materialabschnitte durch Vibrationen auftreten und besser reproduzierbare Verschweißungsergebnisse erzielt werden können. Des weiteren werden
Einwirkungen der Ultraschallenergie auf eine im Röhrchen 1 aufgenommene Samenflüssigkeit vermieden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung könne darüber hinaus mit hoher Reproduzierbarkeit zu den Röhrchen im wesentlichen symmetrisch angeordnete Verschweißungsstellen erreicht werden und die Zahl fehlerhaft verschweißter, insbesondere undichter Röhrchen kann gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen vermindert werden.
Wie insbesondere in den Fig. 2 bis 5 erkennbar ist, umfassen der Amboß 2, der Ultraschallschwinger 3 und die Halteeinrichtung 4 mehrere gleiche Eingriffsflächen 5, 6 bzw. 10 (beispielsweise 8) nebeneinander. Darüber hinaus haben die Eingriffsflächen 5, 6 und 10 eine unterschiedliche Breite. Damit können mehrere Röhrchen 1 und darüber hinaus auch Röhrchen 1 unterschiedlichen Durchmessers gleichzeitig verschweißt werden. Typischerweise haben die Flächen der Eingriffsflächen des Amboß 3 und des Ultraschallschwingers 3 eine Größe von ca. 2 x 2 mm. Die Eingriffsflächen der Halteeinrichtung 4 können beispielsweise eine Fläche von 2 x 0,5 mm aufweisen.
Zwischen den Eingriffsflächen 5, 6 und 10 des Amboß 2, des Ultraschallschwingers 3 und der Halteeinrichtung 4 sind jeweils Ausnehmungen 15, 16 und 17 vorgesehen, in die Zähne 18 einer Kammerbegrenzung 19 eingreifen können. Wie der Amboß 2 ist auch die Kammerbegrenzung bewegbar und insbesondere schwenkbar ausgebildet. Die Zähne 18 der Kammerbegrenzung 19 dienen dazu, den zwischen den Eingriffsflächen 5, 6 und 10 des Ambosses 2, des Ultraschallschwingers 3 bzw. der Halteeinrichtung 4 definierten Raum seitlich zu begrenzen, so daß geschmolzenes Material der Wandabschnitte 7, 8 nur in Richtung des Röhrchens 1 bzw. entgegengesetzt dazu, jedoch nicht seitlich aus dem durch die Eingriffsflächen definierten Raum fließen kann.
Der Amboß 2, der Ultraschallschwinger 3, die Halteeinrichtung 4 und die Kammerbegrenzung 19 sind in der Vorrichtung an einem Rahmen 20 montiert, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei der Amboß 2 und die Kammerbegrenzung 19 mittels eines (in den Fig. nicht gezeigten) Mechanismus' schwenkbar gehalten werden.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird zunächst ein Röhrchen 1 neben den Eingriffsflächen 10 und 6 der Halteeinrichtung 4 bzw. des Ultraschallschwingers 3 angeordnet. Der Amboß 2 ist
in die geöffnete Position geschwenkt und befindet sich somit von der Halteeinrichtung 4 und dem Ultraschallschwinger 3 entfernt. Dann wird der Amboß 2 in Richtung der Halteeinrichtung 4 und des Ultraschallschwingers 3 geschwenkt, so daß die Eingriffsflächen 5 des Ambosses 2 die Eingriffsfläche 6 des Ultraschallschwingers 3 und die Eingriffsfläche 10 der Halteeinrichtung 4 in Kontakt mit den Wandabschnitten 7 bzw. 8 des Röhrchens 1 gebracht werden. Dabei werden die Wandabschnitte 7 und 8 im Endbereich des Röhrchens 1 angenähert. Durch das Zusammendrücken der Wandabschnitte 7 und 8 im Endbereich des Röhrchens 1 gelangen auch die abgeschrägten Vorderflächen 12 und 13 des Amboß 2 bzw. der Halteeinrichtung 4 in Eingriff mit den Wandabschnitten 7 und 8 des Röhrchens 1. Es wird ein in etwa keilförmiger übergang zwischen der Zylinderform des Röhrchens 1 und der Kante zwischen den sich berührenden Materialabschnitten 7, 8 in der Nähe der Halteeinrichtung 4 gebildet, sobald der Amboß 2 und die Halteeinrichtung 4 und der Ultraschallschwinger 3 soweit angenähert sind, daß die Wandabschnitte 7 und 8 sich am Ende der abgeschrägten Vorderflächen 12 und 13 des Amboß 2 bzw. der Halteeinrichtung 4 berühren.
Der Ultraschallschwinger 3 wird durch einen Ultraschallgenerator (nicht gezeigt) vorzugsweise in Ultraschallschwingungen versetzt, bevor der Amboß 2 seine endgültige geschlossene Position erreicht hat, um sobald wie möglich Ultraschallenergie in die Wandabschnitte 7, 8 einzutragen. Der genaue Zeitpunkt, zu dem der Ultraschallschwinger in Verhältnis zur Schließbewegung des Amboß 2 in Schwingungen versetzt ist jedoch variabel und einstellbar. Typischerweise wird der Ultraschallschwinger 3 mit einer Frequenz von 40 kHz betrieben. Jedoch ist auch dieser Wert variabel. Durch den vom Amboß 2 und dem Ultraschallschwinger ausgeübten Druck und die auf die Wandabschnitte 7, 8 übertragenen Schallenergie, wird das Material des Röhrchens zwischen den Eingriffsflächen geschmolzen und in Richtung des Röhrchens 1 und in entgegengesetzter Richtung verdrängt. Aufgrund der Kammerbegrenzung 19, mit der der Raum zwischen der Eingriffsfläche 5 des Amboß 2 und der Eingriffsfläche 6 des Ultraschallschwingers 3 verschlossen ist, kann das geschmolzene Material nicht seitlich aus diesem Raum fließen.
An der Kante, an der sich die Wandabschnitte 7 und 8 im übergangsbereich berühren, führt das zusätzliche flüssige Material zur Bildung eines Wulstes 11 , der zu einer Verstärkung der Verschweißung zwischen den Wandabschnitten 7 und 8 an der vorderen Berührungskante führt. Die Bildung des Wulstes 11 wird dadurch begünstigt, daß die Eingriffsfläche 10 der
Haltereinrichtung 4 gegenüber der Eingriffsfläche 6 des Ultraschallschwingers 3 zurückversetzt ist.
Nach dem Verschmelzen der Wandabschnitte 7 und 8 wird der Ultraschallgenerator abgeschaltet, so daß das verschmolzene Material der Wandabschnitte 7, 8 erkalten kann. Danach wird die Kammerbegrenzung 19 aus den Zwischenräumen in den Eingriffsflächen entfernt und der Amboß 2 wird weggeschwenkt.
An der nur beispielhaft angegebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zahlreiche änderungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es denkbar, anstelle der zurückversetzten Eingriffsfläche 10 der Halteeinrichtung 4 eine entsprechende zurückversetzte Fläche am Amboß 2 vorzusehen, um einen Raum für die Bildung einer Wulst aus geschmolzenem Material zu bilden. Auch wäre es denkbar, sowohl am Amboß 2 als auch an der Halteinrichtung 4 zurückversetzte Flächen vorzusehen.