JP2000015701A - 閉ル―プ超音波溶接方法とその装置 - Google Patents

閉ル―プ超音波溶接方法とその装置

Info

Publication number
JP2000015701A
JP2000015701A JP12161099A JP12161099A JP2000015701A JP 2000015701 A JP2000015701 A JP 2000015701A JP 12161099 A JP12161099 A JP 12161099A JP 12161099 A JP12161099 A JP 12161099A JP 2000015701 A JP2000015701 A JP 2000015701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
horn
ultrasonic
control
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12161099A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert C Halbert
シー ハルバート ロバート
Sylvio J Mainolfi
ジェイ マイノルフィ シルヴィオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emerson Electric Co
Original Assignee
Emerson Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emerson Electric Co filed Critical Emerson Electric Co
Publication of JP2000015701A publication Critical patent/JP2000015701A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B29C65/083—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations using a rotary sonotrode or a rotary anvil
    • B29C65/086—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations using a rotary sonotrode or a rotary anvil using a rotary anvil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824—Actuating mechanisms
    • B29C66/8242—Pneumatic or hydraulic drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/834—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools moving with the parts to be joined
    • B29C66/8341—Roller, cylinder or drum types; Band or belt types; Ball types
    • B29C66/83411—Roller, cylinder or drum types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/93—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed
    • B29C66/932—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed by measuring the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/93—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed
    • B29C66/934—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed by controlling or regulating the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9512—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by controlling their vibration frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/96—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process
    • B29C66/961—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process involving a feedback loop mechanism, e.g. comparison with a desired value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70—Specific application
    • B06B2201/72—Welding, joining, soldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/93—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed
    • B29C66/939—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed characterised by specific speed values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9516—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by controlling their vibration amplitude
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/96—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process
    • B29C66/962—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process using proportional controllers, e.g. PID controllers [proportional–integral–derivative controllers]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的な基台上に熱可塑性材料を溶接する超
音波溶接方法及び装置において、材料へ結合される超音
波エネルギー密度が、材料、供給速度又は超音波エネル
ギーの変化によらず、予め設定されたレベルに一定に維
持されるようにすること。 【解決手段】 装置は、所望の超音波エネルギー密度に
相応する信号Ｕと溶接ステーションを通る材料１０、１
２の供給速度に応答する信号Ｖｏと電力供給源２２、変
換器２６及びホーン１８を介して材料に結合されている
超音波パワーに相応する信号Ｐｏとから誤差信号Ｐｅを
生成処理し、電力供給源からの電力やホーンと材料との
係合力を制御するための制御信号Ｖｐを生成する制御手
段３２を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波溶接方法と
その装置に係り、より詳細には、共振ホーンと、それと
対向して配置されたアンビル（通常、円筒状ローラー）
とにより形成された溶接ステーションを介して供給され
る連続的な基台上に溶接される熱可塑性フィルムと繊維
性材料のための超音波溶接方法とその装置に係る。材料
の溶接は、ホーンによって材料に結合される超音波エネ
ルギーの散逸の結果として生ずる。例えば、二つ又はそ
れ以上の熱可塑性材料のシートを接合し、又は一緒に継
ぎ合わせることができる。この形式の装置は、確立され
ており、例えば、１９７３年５月１５日にロング（Ｄ．
Ｄ．Ｌｏｎｇ）等に与えられた米国特許第３，７３３，
２３８号「シート材料の振動溶接のための装置」を参照
されたい。
【０００２】本発明は、さらに詳細には、閉ループ連続
供給型溶接方法とその装置に係り、それらにおいては、
材料へ結合される超音波エネルギー密度が、供給速度の
変化、溶接力又は材料の変化及び不一致にかかわらず、
有る値に予め選択され、一定に維持される。以下におい
て、示されるように、かかる閉ループシステムは、フィ
ードバック制御された電力供給源、ホーンと材料との間
の係合力を制御する力手段又はそれらの双方へ与えられ
るフィードバック信号を発生するための手段と、供給速
度と共振ホーンへ提供されるパワーとを感知することに
よって超音波エネルギー密度を予め定められたレベルに
維持するための手段と、予定の超音波エネルギー密度信
号を受容する制御回路において、前記作動パラメータの
双方に相応の信号を処理するための手段とを含む。
【０００３】
【従来の技術】超音波装置において、ワークピースへ結
合される超音波パワーを供給速度の関数として制御する
ことは、全く新しいことではない。例えば、１９７２年
５月３０日付けのオベダ（Ｅ．Ｇ．Ｏｂｅｄａ）に発行
された米国特許第３，６６６，５９９号の「音波又は超
音波シーム装置」に見られる。この特許は、超音波パワ
ー供給源から提供されるパワーが材料の供給速度の関数
として変化され、その出力制御のために、足で作動され
る速度制御装置に接続された加減抵抗器を用いている超
音波シーム若しくは溶接装置を開示している。しかしな
がら、この特許は、開ループシステムを表しており、そ
こでは、速度と、パワー供給源からの超音波パワーとの
関係が、実験的に確立されたものであり、その関係は、
別の材料、係合力の変化若しくは材料ロールに於ける変
化に応じて変更されない。これらの欠点は、ここに開示
する閉ループ溶接方法とその装置によって解決される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
従って、熱可塑性フィルム及び繊維性材料を溶接するた
めの新しく且改良された超音波溶接方法とその装置を提
供することである。
【０００５】本発明のもう一つの主な目的は、連続的な
基台上に熱可塑性フィルム及び繊維性材料を溶接するた
めの改良された超音波溶接方法とその装置であって、材
料へ結合される超音波エネルギー密度を、材料、供給速
度若しくは超音波エネルギーレベルの変化にかかわら
ず、予め設定されたレベルに一定に維持する方法及び装
置を提供することである。
【０００６】本発明のもう一つの重要な目的は、連続的
な基台上に熱可塑性フィルム及び繊維性材料を溶接する
のに特に適した超音波溶接装置であって、フィードバッ
ク制御された閉ループを提供し、かくして超音波パワー
供給源へ及び／又は処理される材料における予め設定さ
れた超音波エネルギー密度に相応する溶接パワーを提供
するための溶接力コントローラーへフィードバック信号
をもたらすための制御手段を含む装置を提供することで
ある。
【０００７】本発明の更なる重要な目的は、溶接処理中
に生起する変化及び不一致を補償することによってフィ
ルム及び繊維性材料の改善された溶接を達成するための
フィードバック制御された閉ループ超音波溶接方法とそ
の装置を提供することである。
【０００８】本発明のもう一つの更なる目的は、熱可塑
性フィルム及び繊維性材料を溶接し、高度の一致性およ
び改良された質により特徴付けられる溶接を提供するた
めの超音波溶接方法とその装置を提供することである。
【０００９】本発明の更なるその他の重要な目的は、添
付の図面と共に以下の説明から更に明らかになるであろ
う。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の閉ループフィー
ドバック制御超音波溶接方法及びその装置は、電気音響
変換器へ予め定められた超音波周波数の高周波電力を提
供する電力供給源を含む。変換器から生ずる機械的な振
動は、任意の、ブースターホーンとしても知られる結合
ホーンを介してホーンの入力表面へ結合され、変換器と
結合ホーンとは、予め定められた周波数において機械的
に共振するような寸法に構成されている。出力表面を成
すホーンの反対端は、対向して配置されるアンビルと共
に空隙若しくは挟み部（溶接ステーション）を形成し、
そこを通して溶接されるべき材料が直線的な通路に沿っ
て供給される。ホーンに対して又はアンビルに対して有
効な力手段は、材料とホーンの出力表面とを互いに密接
に係合させ、材料は、ホーンによって提供される超音波
エネルギーの散逸によって軟化し、次いで溶接ステーシ
ョンから離れる際に固化し、かくして溶接が行われる。
装置の制御手段は、材料へ結合される超音波エネルギー
密度が予め定められたエネルギー密度に一致するよう
に、材料へ与えられるべき予め定められた超音波エネル
ギー密度に相応の信号と、溶接ステーションを通る材料
の供給速度に応答する信号と、電力供給源により変換器
へ提供される超音波パワーに応答する信号とを受容し、
受容された信号に応答して、出力信号、即ち、電力供給
源、ホーンと材料とに係合力を提供する力手段、又はそ
れらの双方を制御するための信号を生成する。かくし
て、装置が溶接処理中において生ずる変化に対する補償
を提供するので、非常に安定な超音波溶接処理が達成さ
れ、溶接された生成物の質が大きく改善される。材料及
び厚みが異なると、異なる超音波エネルギー密度が必要
とされるのであるが、そのような変化は容易に成され、
望ましいエネルギー密度値は、ある特定の処理の実行の
全体において一定に維持される。
【００１１】
【発明の実施の形態】超音波振動によって熱可塑性材料
を溶接しシールすることは、前に示したように確立され
た処理であり、フィルム材料又は織られた若しくは不織
の繊維物の形態のいずれかであってよいシート状材料を
接合するために用いられる。織られた若しくは不織の材
料については、適当な溶接を確実にするために少なくと
も５０％の熱可塑性含有量が一般に望ましい。超音波に
よるシールを施すことの利点は、慣用の縫合方法に比べ
て、糸や針などの消耗材料を用いなくて良いことであ
る。また、超音波溶接は、移動部分がより少なくてすむ
ので、信頼性があり、慣用の縫合機械よりも必要な維持
管理を少ない。連続的なシール処理は、更に、密閉シー
ルを生成するのに用いることができる。
【００１２】図、特に図１を参照すると、典型的な超音
波溶接装置が示されており、そこにおいて、熱可塑性シ
ート１０及び１２が、互いに重ね合わされて、アンビル
１６及びそれと対向して配置された共振ホーン１８を含
む超音波溶接ステーション１４を通して供給される。ホ
ーン１８とアンビル１６の前方表面２０は、力手段（図
１には図示されていないが、図２の矢印１７によって指
示されている）によって互いに係合させられ、シート材
料へ超音波振動を結合するべく、ホーンが材料に押しつ
けられ、これにより溶接が達成される。もっとも適切に
は、アンビル１６は、回転するシリンダーであり、その
周縁に沿って持ち上がったパターンを有し、あるパター
ンにおいて、シートを互いに溶接する（前記のロング等
若しくはオベダを参照。）。ホーンは、電力供給源２２
から付勢される。供給源２２は、ケーブル２４を介して
予め定められた超音波周波数にて高周波電力を電気音響
変換器２６へ供給し、ついで変換器は、その周波数の機
械的振動をブースター又は結合ホーン２８へ供給し、ブ
ースターホーン２８は、これらの振動をホーン１８へ結
合する。ホーン１８及び２８と変換器２６とは、予め定
められた周波数にて長手方向に機械的に共振する寸法に
構成されている。溶接装置を形成する要素の上記の組合
せは、この分野の当業者に良く知られたものである。
【００１３】上記の如き装置を用いた超音波溶接処理に
おいて、供給速度（引き通される速度）は、一般に固定
されており、生産の要件により決定される。ホーン１８
の動振幅は、所与の供給速度において最適なシートの溶
接を達成するために電力供給源２２における制御手段に
よって手動的に調節される。溶接の質に影響する因子
は、速度、係合力、材料のタイプ、材料の厚み及びホー
ンの振幅である。もしこれらのパラメータの全てが溶接
中に一定に保持されれば、一定の溶接が生ずる。しかし
ながら、公知のシステムについての問題は、可変のパラ
メータ、例えば、供給速度若しくは印加された力などが
変化したときに生起し、その場合、ワークピースを溶接
し過ぎたり、溶接が不完全であったりすることが起き
る。一定で信頼性のある溶接を成すべく、これらの全て
の変数を一緒に関連させたフィードバックシステムは存
在していない。本発明は、溶接エネルギーレベルと供給
速度とを関連した閉ループシステムを創成する。
【００１４】ここで図２を参照して、二つの熱可塑性シ
ート１０及び１２は、溶接ステーション１４を通して供
給されている。ホーン１８は、力をアンビル１６に与
え、従って、エネルギーが生成され、これにより、溶接
ステーションにおいてシート状材料を融解し、シート状
材料が溶接ステーションから出て、冷えると、溶接が生
ずる。
【００１５】シートが連続的に引き通されて、長さΔＸ
がシールされる場合に、エネルギーΔＥが生成されて二
つのシートが一緒にシールされるとする。エネルギー
は、長さΔＸがシールされている時間に亙って電力供給
源によって生成されるパワー（仕事率）の量を積分する
ことによって計算される。長さΔＸをシールする線形的
な平均エネルギー密度Ｕavgは、 Ｕavg≡ΔＥ／ΔＸ 式１ である。
【００１６】エネルギー密度は、生成される溶接の量的
な測量であり、単位長さ当たりのエネルギー（の比）と
して表される。エネルギー密度Ｕavgは、速度、振幅、
力及び材料物性の関数である。
【００１７】Ｕavg≡ｆ（ｖ，ａ，ｋ，ｆ） 式２ ｖ≡供給速度 ａ≡ホーン表面動振幅 ｋ≡材料物性 ｆ≡印加力
【００１８】すべてのシーリング・システムは、最良質
の溶接に最適なエネルギー密度を有する。各々のシステ
ムについてのエネルギー密度は、一つの変数を変更し且
その他は一定に保持することによって実験的に決定され
なければならない。例えば、もし速度、力及び材料物質
が固定される場合、振幅値がエネルギー密度を増減する
べく調節される必要となる。エネルギー密度が高過ぎる
場合、シールは過剰に溶接されることとなる。エネルギ
ー密度が低過ぎれば、シールが不完全に溶接されている
こととなる。従って、溶接の質は、外部の擾乱に敏感で
あり、このことが、開ループ超音波シーリング・システ
ムに関する問題である。
【００１９】材料物性がシートの横方向において一定の
場合（シートは短い長さにおいて均質であるので、この
場合は、適当な仮定である。）、シートの横方向につい
てのエネルギー密度は、所与の力、速度及び振幅につい
て一定となり、シートのシール処理において値Ｕavgに
偏差は生じないこととなる。この仮定のもとで、式１
は、 Ｕavg＝Ｕ（ｔ）＝ΔＥ／ΔＸ＝一定 と書き換えることができる。微分的な極限において、 ΔＥ／ΔＸ→ｄＥ／ｄＸ（ΔＸ→０） 式３ となる。
【００２０】式３は、均質な熱可塑性シートについて、
エネルギー密度Ｕ（ｔ）が、無限小長さにおいて与えら
れるエネルギーの無限小量に等しいことを述べており、
全ての変数が一定に保持されれば、この比は、シートの
全長に亙って一定である。
【００２１】式３のエネルギーと距離の微分は、 ｄＥ＝Ｐ（ｔ）・ｄｔ及びｄＸ＝ｖ（ｔ）・ｄｔ 式４ と書き換えられる。Ｐ（ｔ）は、電力供給源により生成
される仕事率の量の実時間測定量であり、ｖ（ｔ）は、
シートの実時間供給速度である。
【００２２】式４を式３に代入して、 Ｕ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）／ｖ（ｔ）又はＰ（ｔ）＝Ｕ（ｔ）・ｖ（ｔ） 式 ５ を得る。式５は、エネルギー密度が供給速度に対する出
力（仕事率）の実時間の比率であることを述べている。
【００２３】供給速度が測定されれば、エネルギー密度
は、出力パワーを調節することによって制御することが
できる。速度は、容易に測定し制御することができるの
で、閉ループシステムは、エネルギー密度を固定するべ
く、出力パワーを制御するよう構成することができる。
【００２４】図３を参照すると、閉ループ超音波溶接装
置のブロック図が示されている。図１に示されている要
素に加えて、超音波エネルギー密度プログラマー３０、
乗算器３４、加算手段３６及び比例積分回路３８を含む
制御手段３２も設けられている。更に、電力供給源２２
から（コンバータとしても知られる）変換器２６への回
路において電力計４０が結合され、溶接ステーションを
通るシートの供給速度に応答した信号を提供するために
回転速度計４２が結合されている。超音波電力供給源
は、１９９０年１１月２７日付けのロバーツ（Ａ．Ｊ．
Ｒｏｂｅｒｔｓ）に発行された米国特許第４，９７３，
８７６号の「超音波電力供給源」に示された形式のもの
であって良い。この電力供給源は、出力電圧を制御する
ための手段を含み、これが、ホーンの動振幅に、従っ
て、溶接されているシートへホーンによって結合される
パワーに作用する。
【００２５】エネルギー密度プログラマ３０は、典型的
な実施例においては、所望のエネルギー密度に比例し
た、調節可能な０−１０ボルトの直流アナログ信号Ｕを
生成する。ある材料が、ある所与の密度で最良にシール
されることが知られているならば、操作者は、そのレベ
ルをプログラマに入力することとなる。そして、プログ
ラマは、入力されたエネルギーレベルに比例するアナロ
グ出力電圧を提供する。例えば、二つの熱可塑性フィル
ムが最良のシールを得るためにメートル毎に１２０ジュ
ール（１２０Ｊ／ｍ）を必要とするならば、操作者は、
プログラミング手段３０に「１２０」と入力し、エネル
ギー密度プログラミング手段は、１．２０ＶＤＣの対応
するアナログ信号を生成することとなる。
【００２６】制御手段３２の乗算器３４は、エネルギー
密度プログラミング手段３０からのアナログ電圧信号Ｕ
と回転速度計４２からのアナログ電圧信号Ｖｏとを乗算
する。回転速度計は、溶接ステーションを通るシートの
供給速度を測定する。かくして、エネルギー密度レベル
及び供給速度が与えられ、乗算の積の信号Ｐｒ＝Ｕ・Ｖ
ｏが、電力供給源からの必要とされる出力レベルとな
る。例えば、材料が１２０Ｊ／ｍのエネルギー密度と１
００ｍ／ｍｉｎの供給速度とを必要とすると仮定する
と、エネルギー密度レベルは、１２０Ｊ／ｍに設定さ
れ、出力信号Ｕは、１．２０ＶＤＣとなる。回転速度計
４２は、供給速度をメートル毎秒の速度に比例したアナ
ログ電圧へ変換する。１００ｍ／ｍｉｎにおいて、メー
トル毎秒での速度は、１．６６７であり、回転速度計の
出力電圧Ｖｏは、１．６７ＶＤＣとなる。値Ｕ及びＶｏ
の積は、この例において、１．２０×１．６７＝２．０
０である。かくして、電力供給源２２からの必要とされ
る出力パワーは、２．００ＶＤＣ若しくは２００Ｗであ
る。
【００２７】加算手段３６は、電力供給源２２からの出
力を測定する電力計４０からの信号Ｐｏを、計算された
必要とされる出力レベル信号Ｐｒから減算するべく設け
られる。信号Ｐｏは、電力計からの０から１０ＶＤＣの
アナログ信号であり、ワット単位の実際の出力に比例し
たものである。例えば、電力供給源２２が３００Ｗの出
力を生成していた場合、電力計の出力は、３．００Ｖと
なる。信号ＰｒとＰｏとの差は、ループ誤差Ｐｅであ
る。閉ループシステムであるため、ループ誤差Ｐｅは、
最小にされる。例えば、必要とされる出力レベルＰｒが
２．００Ｖであり、電力供給源からの実際の出力Ｐｏが
１．９７Ｖであれば、ループ誤差は、０．０３Ｖとな
り、ワット単位の実際の誤差は、３Ｗとなる。
【００２８】図４は、比例積分回路の電気回路ダイアグ
ラムである。この回路は、加算手段３６からの誤差信号
Ｐｅに高利得値Ｋを乗算する。積Ｋ・Ｐｅは、誤差積分
項へ加えられる。誤差積分項は、Ｈ・∫Ｐｅ・ｄｔであ
る。比例利得項Ｋ・Ｐｅは、誤差を最小にするために高
ループ利得を生成するためのものである。積分項Ｈ・∫
Ｐｅ・ｄｔは、定常状態誤差若しくは比例ドループを低
減するためのものである。回路は、以下のように動作す
る。：誤差出力信号Ｐｅが、増幅器Ａ１と抵抗器Ｒ１及
びＲ２とによって生成された負の高利得値Ｋを乗算され
る。増幅器Ａ１の出力は、Ｐｅ・（Ｒ１／Ｒ２）に等し
い負のアナログ電圧である。誤差出力信号Ｐｅは、また
時間に亙り積分され、増幅器Ａ２と要素Ｒ３及びＣ１に
よって生成される負の利得値Ｈを乗算される。増幅器Ａ
２の出力は、［１／（Ｒ３・Ｃ１）］・（∫Ｐｅ・ｄ
ｔ）に等しい負のアナログ電圧信号である。増幅器Ａ１
及びＡ２の出力は、ポテンシオメータＲ４を介して重み
を付けられて加算される。増幅器Ａ３及び要素Ｒ５、Ｒ
６及びＣ２が、バッファをし、増幅器Ａ１及びＡ２の重
みの付けられた値の符号を逆転する。増幅器Ａ３の出力
は、アナログ電圧Ｖｐである。抵抗Ｒ６及びキャパシタ
Ｃ２は、システムの安定性のための主極フィルターを形
成する。
【００２９】図１に関連して記載されているように、電
力供給源２２は、圧電変換器２６を駆動する予め定めら
れた超音波周波数における高周波数出力電圧を生成す
る。印加された電圧に応答して、変換器は、その長手方
向軸に沿って共振させられ、シート１０及び１２を溶接
するために必要な振動を生成する。比例積分回路３８か
らのアナログ電圧Ｖｐは、電力供給源によって生成され
て変換器へ供給される電圧の振幅を制御する。変換器２
６によって生成された振動の振幅は、電圧Ｖｐに比例す
る。例えば、電圧Ｖｐの値が６．５ＶＤＣであれば、変
換器の振動の振幅は、６５．０％となろう。超音波パワ
ーは、変換器の振動の振幅の関数であるので、変換器に
おける振動の振幅を制御することは、超音波パワーを制
御することとなる。結合若しくはブースターホーン２８
は、振動の更なる機械的な増幅を提供する。種々の増幅
係数のホーンは、商業的に利用可能であり、特定の用途
に適するよう選択される。ホーン１８は、シールされる
べきシートへ超音波エネルギーを結合し、ホーン１８及
びアンビル１６に亙って印加される圧縮力は、溶接ステ
ーション１４においてシーリングを実行するために必要
なパワーを生成する。
【００３０】図３についての閉ループ超音波溶接システ
ムにおいて、誤差信号Ｐｅは、比例積分回路において処
理された後、圧電変換器２６へ到達する出力電圧の振幅
を制御するために、制御信号Ｖｐとして電力供給源２２
へ与えられる。アンビル１６が強固に装着され、ホーン
１８が予め設定された実質的に一定の力でワークピース
に係合していれば、ホーンからワークピースへ結合され
たパワーは、ホーンの出力表面における動振幅の関数で
ある。
【００３１】前に述べたように、溶接パワーは、ホーン
とワークピースとの間の係合力を制御することによって
も調節される。そのような別の実施例が図５において示
されており、そこに於いて、アンビル１６は、比例制御
された力アクチュエータ４４に機械的に結合されてい
る。この実施例において、比例積分回路からの電圧信号
Ｖｐは、電力供給源２２へフィードバック信号として結
合されているのではなく、アクチュエータ４４に供給さ
れる。アクチュエータは、かかる与えられた電圧に直接
に比例した力を提供し、かくして、溶接ステーションに
おいて溶接されるべき材料にホーン１８が係合する際の
力を制御する。例えば、信号Ｖｐが３．５Ｖの値を有し
ていれば、３５０ニュートンの力がアクチュエータ４４
によって提供されることとなる。
【００３２】図６には、本発明の更なる別の実施例が示
されている。加算手段３６からの誤差信号が分岐され、
制御手段３２Ａの二つの比例積分回路３８Ａ及び３８Ｂ
へ供給される。回路３８Ａは、電力供給源２２へ供給さ
れる出力電圧信号Ｖｐ（ＰＳ）を提供し、比例積分回路
３８Ｂ（回路３８Ａと独立であってもそうでなくとも良
い。）は、その出力電圧信号Ｖｐ（ＦＡ）を力アクチュ
エータ４４へ提供する。この実施例において、ホーンの
動振幅と、ホーンと材料との間の係合力との双方が制御
される。信号Ｖｐ（ＰＳ）及びＶｐ（ＦＡ）は、等しい
値であってもなくとも良い。
【００３３】更なる実施例（図示せず）においては、ア
ンビルにおいてワークピースの係合力を制御するかわり
に、変換器、結合ホーン及びホーンを含む組立体上に作
用する力を制御することによって、係合力を制御するこ
とが容易にできる。ほとんどの商業的に利用可能な超音
波溶接装置において、この組立体は、流体圧に応答した
往復動をするべく装着されている。この圧力を制御する
ことによって、ホーンによってワークピース上へかされ
る力は、変化させることができ、これにより力アクチュ
エータ４４に応答するアンビルによってかされる力を制
御する際と同様に制御することができる。
【００３４】ここに開示する閉ループ超音波溶接方法と
その装置が、熱可塑性フィルム及び繊維性材料の溶接の
改善を提供し、一定の予想可能な結果を提供することと
なる、ということが理解されるであろう。
【００３５】本発明のいくつかの好ましい実施例が説明
され、例示されているが、当業者にとって本発明の広い
範囲を逸脱することなく更なる変更及び修正がなされる
ことは明らかであり、特許請求の範囲の範囲により限定
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続的な基台上に熱可塑性フィルム及び繊維性
材料を溶接するための典型的な超音波溶接装置の模式
図。
【図２】図１の類似の模式図。
【図３】閉ループ構成を提供するための制御手段を示す
本発明による超音波溶接装置の模式図。
【図４】図３のブロック図の形態で示された回路の一つ
の模式的な電気回路ダイアグラム。
【図５】図３に示された超音波溶接装置の別の実施例の
模式図。
【図６】本発明による超音波溶接装置の更なる別の実施
例の模式図。
【符号の説明】
１０…熱可塑性シート １２…熱可塑性シート １４…溶接ステーション １６…アンビル １８…ホーン ２２…電力供給源 ２４…ケーブル ２６…電気音響（圧電）変換器 ２８…ブースター（結合）ホーン ３０…エネルギー密度プログラマ（プログラミング手
段） ３２…制御手段 ３４…乗算器 ３６…加算手段 ３８…比例積分回路 ４０…電力計 ４２…回転速度計 ４４…力アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルヴィオ ジェイ マイノルフィ アメリカ合衆国 コネチカット州 06783 ロックスベリー ベイコン ロード 12

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性シート材料を超音波により溶接す
    る方法であって、 アンビル及びそれと対向して配置され或る超音波周波数
    に共振するようにされたホーンとを含む溶接ステーショ
    ンを通して溶接されるべき前記材料を供給して前記材料
    が前記ホーンと前記アンビルとの間にて前記ステーショ
    ンを通して供給される際に前記材料に超音波エネルギー
    を結合することと、前記アンビルと前記ホーンとを互い
    に係合する方向に押しつけ前記ホーンを前記材料に押し
    つけられて係合した状態する力を提供することと、 前記ステーションにおいて溶接される際の前記材料中に
    おける予め定められたエネルギー密度に相応する第一の
    信号と、前記ステーションを通る前記材料の供給速度に
    応答する第二の信号と、前記ホーンにより前記材料へ結
    合された超音波パワーに応答する第三の信号とを提供す
    ることと、 前記第一の信号によって決定された前記予め定められた
    エネルギー密度と前記第二及び第三の信号によって決定
    された前記材料へ結合された実際のエネルギー密度との
    差に応答する制御信号を生成するために前記第一、第二
    及び第三の信号を処理することと、 前記材料中のエネルギー密度を前記第一の信号に相応さ
    せるべく前記ホーンによって前記材料へ結合される超音
    波パワーを制御するために前記制御信号を用いること
    と、を含む方法。
  2. 【請求項２】請求項１による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記第一の信号が調節
    可能である方法。
  3. 【請求項３】請求項１による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記第一、第二及び第
    三の信号及び前記制御信号がアナログ電気信号を含む方
    法。
  4. 【請求項４】請求項１による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記溶接ステーション
    を通して供給される材料が複数の重ねられた熱可塑性シ
    ートを含む方法。
  5. 【請求項５】請求項１による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記前記第一、第二及
    び第三の信号を処理することが前記第一の信号に前記第
    二の信号を乗算し乗算積信号を生成する過程と、前記乗
    算積信号から前記第三の信号を減算し誤差信号を生成す
    る過程と、前記誤差信号のループ誤差と定常状態誤差と
    を最小にするために比例積分回路において前記誤差信号
    を処理する過程とを含みこれにより前記制御信号を得る
    方法。
  6. 【請求項６】請求項５による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記前記第一、第二及
    び第三の信号を処理することが前記ホーンに機械的に結
    合された変換器へパワーを提供する超音波パワー供給源
    の出力を制御するために前記パワー供給源へ前記制御信
    号を供給する過程を含む方法。
  7. 【請求項７】請求項５による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記前記第一、第二及
    び第三の信号を処理することが前記制御信号を用いて前
    記アンビルと前記ホーンとの間を相互に係合させる力を
    制御する過程を含む方法。
  8. 【請求項８】請求項５による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記前記第一、第二及
    び第三の信号を処理することが前記アンビルと前記ホー
    ンとの間の相互係合力を制御して前記ホーンと前記材料
    との間の係合力を制御するための前記アンビルに結合さ
    れた力アクチュエータへ前記制御信号を供給する過程を
    含む方法。
  9. 【請求項９】請求項５による熱可塑性シート材料を超音
    波により溶接する方法であって、前記前記第一、第二及
    び第三の信号を処理することが、前記誤差信号から二つ
    の制御信号を提供するために前記誤差信号を分岐する過
    程と、前記ホーンへ機械的に結合される変換器へパワー
    を提供する超音波パワー供給源の出力を制御するために
    前記パワー供給源へ前記制御信号の一つを供給する過程
    と、前記ホーンと前記アンビルとの間を相互に係合させ
    る力を制御するために前記制御信号の他方を用いる過程
    とを含む方法。
  10. 【請求項１０】熱可塑性材料を溶接するための閉ループ
    超音波溶接装置であって、 アンビル及びそれと対向して配置され予め定められた超
    音波周波数にて共振させられるよう適合されたホーンを
    含む溶接ステーションにして前記アンビルと前記ホーン
    との間を通して供給される材料へ超音波エネルギーを結
    合してこれにより前記材料の溶接を実行するための溶接
    ステーションと、 前記アンビルと前記ホーンとを相互に係合した状態にさ
    せて前記ホーンが前記ステーションにおいて前記材料に
    押しつけられて係合した状態にするために配置された力
    手段と、 前記周波数にて電力を供給するための電力供給源と、 前記電力供給源からの電気的エネルギーを受容しそれに
    応答して前記周波数にて前記ホーンを共振させるための
    前記ホーンへ機械的に結合され且前記電力供給源へ電気
    的に結合された変換器と、 前記ステーションにおいて溶接される前記材料中におけ
    る予め定められたエネルギー密度に相応する第一の信号
    と、前記ステーションを通る前記材料の供給速度に応答
    する第二の信号と、前記ステーションにおける前記材料
    へ前記ホーンにより結合された超音波パワーに応答する
    第三の信号とを提供するための手段と、 前記第一、第二及び第三の信号を受容してそれらに応答
    して前記第一の信号によって決定された前記予め定めら
    れたエネルギー密度と前記第二及び第三の信号によって
    決定された前記材料へ結合された実際のエネルギー密度
    との差に相応する制御信号を提供するために結合された
    制御手段とを含み、 前記制御信号が前記ホーンにより前記材料へ結合される
    前記パワーを前記予め定められたエネルギー密度に相応
    するものにさせるためのフィードバック信号として結合
    されている閉ループ超音波溶接装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記第一の信号が調
    節可能である閉ループ超音波溶接装置。
  12. 【請求項１２】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記第二の信号を提
    供するための手段が電気的信号を生成する回転速度計を
    含み、前記第三の信号を提供するための手段が前記電力
    供給源と前記変換器との間の回路に結合された電力計を
    含む閉ループ超音波溶接装置。
  13. 【請求項１３】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記制御信号が前記
    変換器へ供給される電力を制御するために前記電力供給
    源へ供給される閉ループ超音波溶接装置。
  14. 【請求項１４】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記制御信号が前記
    ホーンと前記材料との間の係合力を制御するために前記
    力手段へ供給される閉ループ超音波溶接装置。
  15. 【請求項１５】請求項１４による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記力手段が前記ア
    ンビルへ結合された力アクチュエータを含み、前記アク
    チュエータによって提供される力が前記制御信号に応答
    する閉ループ超音波溶接装置。
  16. 【請求項１６】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記制御信号が二つ
    の部分に分岐され、一方が前記電力供給源からの供給さ
    れる電力を制御するために前記電力供給源へ結合され、
    他方が前記アンビルと前記ホーンとの係合を制御するた
    めに前記力手段へ結合されている閉ループ超音波溶接装
    置。
  17. 【請求項１７】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記第一、第二及び
    第三の信号及び前記制御信号がアナログ直流電圧信号を
    含む閉ループ超音波溶接装置。
  18. 【請求項１８】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記制御手段が、前
    記第一の信号に前記第二の信号を乗算し乗算積信号を生
    成するための乗算手段と、前記乗算積信号から前記第三
    の信号を減算し誤差信号を生成するための加算手段と、
    前記誤差信号を受容し前記誤差信号のループ誤差と定常
    状態誤差とを最小にするための比例積分回路とを含みこ
    れにより前記制御信号を提供する閉ループ超音波溶接装
    置。
  19. 【請求項１９】請求項１０による熱可塑性材料のための
    閉ループ超音波溶接装置であって、前記制御手段が、前
    記第一の信号に前記第二の信号を乗算し乗算積信号を生
    成するための乗算手段と、前記乗算積信号から前記第三
    の信号を減算し誤差信号を生成するための加算手段と、
    一対の比例積分回路にして各々前記誤差信号を受容して
    その受容された前記誤差信号を処理して前記誤差信号の
    ループ誤差と定常状態誤差とを最小にするための比例積
    分回路とを含みこれにより対応する各々の制御信号を提
    供し、一方の前記制御信号は前記電力供給源へ供給さ
    れ、他方の前記制御信号は前記力手段へ供給されている
    閉ループ超音波溶接装置。
JP12161099A 1998-06-26 1999-04-28 閉ル―プ超音波溶接方法とその装置 Pending JP2000015701A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/105820 1998-06-26
US09/105,820 US6036796A (en) 1998-06-26 1998-06-26 Closed-loop ultrasonic welding method and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000015701A true JP2000015701A (ja) 2000-01-18

Family

ID=22307958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12161099A Pending JP2000015701A (ja) 1998-06-26 1999-04-28 閉ル―プ超音波溶接方法とその装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6036796A (ja)
EP (1) EP0967021A3 (ja)
JP (1) JP2000015701A (ja)
KR (1) KR20000005627A (ja)
CA (1) CA2246069C (ja)
DE (1) DE967021T1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009501851A (ja) * 2005-07-20 2009-01-22 エスセーアー・ハイジーン・プロダクツ・アーベー 超音波装置を用いた生地の処理のための装置及び方法
WO2015104880A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
WO2015104879A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
WO2015104881A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
JP2017080813A (ja) * 2013-12-05 2017-05-18 ブランソン・ウルトラシャル・ニーダーラッスング・デア・エマーソン・テヒノロギーズ・ゲーエムベーハー・ウント・コムパニー・オーハーゲー 連続超音波溶着加工を制御するための超音波溶着装置及び超音波溶着方法

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2180274C2 (ru) * 1997-03-27 2002-03-10 Компания "ЮАйТи, Л.Л.С." Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя
DE19803638A1 (de) * 1998-02-02 1999-08-05 Kuesters Eduard Maschf Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn mit Ultraschall
US6228195B1 (en) * 1999-02-08 2001-05-08 Star Binding & Trimming Corp. Sonic sealed bias seam
DE10009174A1 (de) * 2000-02-26 2001-09-20 Wilhelm Aichele Ultraschall-Bearbeitungsvorrichtung und Ultraschall-Bearbeitungsverfahren
FR2829961B1 (fr) * 2001-09-25 2006-11-10 Clip Off Procede et machine de soudage de deux films par ultrasons
KR100432170B1 (ko) * 2001-10-30 2004-05-17 김진호 피이 타포린의 곡선 접착방법 및 장치
JP3812652B2 (ja) * 2001-12-28 2006-08-23 Ｙｋｋ株式会社 ファスナーテープに対する補強テープ片の超音波溶着方法及び溶着装置
US6645330B2 (en) 2002-01-03 2003-11-11 Paragon Trade Brands, Inc. Method of making disposable absorbent article having graphics using ultrasonic thermal imaging
FR2837416B1 (fr) * 2002-03-25 2005-11-25 Airbus France Procede de collage par ultrason
US6733622B2 (en) * 2002-04-01 2004-05-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for ultrasonically stomping slider end stops on zipper
US6743330B2 (en) * 2002-05-17 2004-06-01 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for forming slider end stops on zipper
US6840675B2 (en) * 2002-05-22 2005-01-11 Illinois Tool Works Inc. Reclosable packaging having zipper with sculpted slider end stops
US6981936B2 (en) * 2002-08-05 2006-01-03 Illinois Tool Works Inc. Method for making slider end stops on zippers for reclosable packaging
DE10318485A1 (de) * 2003-04-16 2004-11-25 Dr. Hielscher Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen oder Verkleben mit einer Ultraschall-Sonotrode
US7056417B2 (en) * 2003-05-16 2006-06-06 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for sealing flanges and deforming profiles of plastic zipper
US7285447B2 (en) * 2003-06-25 2007-10-23 Intel Corporation Method and apparatus for imprinting a circuit pattern using ultrasonic vibrations
US20070092167A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-26 Paul Tilman Polymeric Package With Resealable Closure And Valve, And Methods
US7290660B2 (en) 2004-07-23 2007-11-06 Tilman Paul A Storage system having a disposable vacuum bag
US20070172157A1 (en) * 2004-07-23 2007-07-26 Alcoa Inc. Polymeric package with resealable closure and valve and methods relating thereto
US7537386B2 (en) * 2005-06-23 2009-05-26 Illinois Tool Works Inc. Tamper-evident feature for slider-operated reclosable packaging
FR2887800B1 (fr) * 2005-07-04 2011-02-11 Eads Ccr Groupement Dinteret Economique Procede d'assemblage par ultrasons d'au moins deux pieces rigides
US20070110340A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-17 Buchman James E Tamper evident polymeric package with zipper closure and valve, and methods
JP2007166299A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Sony Corp 固体撮像素子、色分解撮像光学系及び撮像装置
US9486955B2 (en) 2006-05-08 2016-11-08 Dukane Ias, Llc Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US8052816B2 (en) * 2006-05-08 2011-11-08 Dukane Corporation Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US20080060741A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Privitera Marc P Ultrasonically Bonded Nonwoven Permeable Pouch
US7857514B2 (en) 2006-12-12 2010-12-28 Reynolds Foil Inc. Resealable closures, polymeric packages and systems and methods relating thereto
US20090179356A1 (en) * 2008-01-14 2009-07-16 Ama, Inc. Low Haze Thermoplastic Films, Methods and Manufacturing System For Forming the Same
US20100275949A1 (en) * 2008-09-22 2010-11-04 Ruhge Forrest R Ultrasonic coating removal method
US8105756B2 (en) * 2009-02-17 2012-01-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for preparing a printing form using vibrational energy
US8245748B2 (en) 2010-07-14 2012-08-21 Dukane Corporation Vibration welding system
US8393520B1 (en) * 2011-09-22 2013-03-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Pulsed ultrasonic stir welding system
US9267011B2 (en) 2012-03-20 2016-02-23 Frito-Lay North America, Inc. Composition and method for making a cavitated bio-based film
US9162421B2 (en) 2012-04-25 2015-10-20 Frito-Lay North America, Inc. Film with compostable heat seal layer
AU2013278072B2 (en) 2012-06-23 2016-03-17 Frito-Lay North America, Inc. Deposition of ultra-thin inorganic oxide coatings on packaging
DE102012106382A1 (de) * 2012-07-16 2014-01-16 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ausgangsstufe
US9149980B2 (en) 2012-08-02 2015-10-06 Frito-Lay North America, Inc. Ultrasonic sealing of packages
US9090021B2 (en) 2012-08-02 2015-07-28 Frito-Lay North America, Inc. Ultrasonic sealing of packages
DE112014002253T5 (de) 2013-05-03 2016-02-18 The Procter & Gamble Company Dehnlaminate umfassende Absorptionsartikel
US9688017B2 (en) 2013-05-14 2017-06-27 Dukan IAS, LLC Vibration welders with high frequency vibration, position motion control, and delayed weld motion
US10105787B2 (en) * 2015-06-05 2018-10-23 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for ultrasonic welding
EP3747414A1 (en) 2016-08-12 2020-12-09 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for assembling absorbent articles
CN109475451A (zh) 2016-08-12 2019-03-15 宝洁公司 带有耳片部分的吸收制品
WO2018031842A1 (en) 2016-08-12 2018-02-15 The Procter & Gamble Company Absorbent article with ear portion
EP3558190B1 (en) 2016-12-20 2021-10-13 The Procter & Gamble Company Method for making elastomeric laminates with elastic strands unwound from beams
EP3579800B1 (en) 2017-02-13 2020-11-04 The Procter and Gamble Company Laminates for absorbent articles and methods of making the same
CN114010398A (zh) 2017-03-27 2022-02-08 宝洁公司 具有卷曲纺粘纤维网的弹性体层合体
US11147718B2 (en) 2017-09-01 2021-10-19 The Procter & Gamble Company Beamed elastomeric laminate structure, fit, and texture
CN111050718B (zh) 2017-09-01 2021-12-14 宝洁公司 制备弹性体层合物的方法和设备
US11925537B2 (en) 2017-09-01 2024-03-12 The Procter & Gamble Company Beamed elastomeric laminate structure, fit, and texture
US11547613B2 (en) 2017-12-05 2023-01-10 The Procter & Gamble Company Stretch laminate with beamed elastics and formed nonwoven layer
US10895040B2 (en) 2017-12-06 2021-01-19 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for removing water from a capillary cylinder in a papermaking process
EP3517674A1 (en) 2018-01-29 2019-07-31 The Procter & Gamble Company Apparatus and method for ultrasonic bonding
CN112243370A (zh) 2018-06-19 2021-01-19 宝洁公司 具有功能成形的顶片的吸收制品及制造方法
US11266544B2 (en) 2018-09-19 2022-03-08 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for making patterned apertured substrates
EP3666446A1 (en) 2018-12-10 2020-06-17 The Procter & Gamble Company Method for making an industrial tool, such as an anvil roll
US10549481B1 (en) 2018-12-21 2020-02-04 Dukane Ias, Llc Systems and methods for low initial weld speed in ultrasonic welding
WO2020242715A1 (en) 2019-05-31 2020-12-03 The Procter & Gamble Company Absorbent article having a waist gasketing element
US12053357B2 (en) 2019-06-19 2024-08-06 The Procter & Gamble Company Absorbent article with function-formed topsheet, and method for manufacturing
US11819393B2 (en) 2019-06-19 2023-11-21 The Procter & Gamble Company Absorbent article with function-formed topsheet, and method for manufacturing
US11944522B2 (en) 2019-07-01 2024-04-02 The Procter & Gamble Company Absorbent article with ear portion
US11220065B2 (en) 2019-07-16 2022-01-11 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for assembling apertured elastic laminates
WO2021056016A1 (en) 2019-09-17 2021-03-25 The Procter & Gamble Company Methods for making absorbent articles
EP4054497B1 (en) 2019-11-04 2023-11-01 The Procter & Gamble Company Method for bonding elastic parts under tension to an advancing carrier
US20210346213A1 (en) 2020-05-05 2021-11-11 The Procter & Gamble Company Absorbent articles including front and back waist panels with different stretch characteristics
WO2021226034A1 (en) 2020-05-05 2021-11-11 The Procter & Gamble Company Absorbent articles including improved elastic panels
US11864983B2 (en) 2020-06-25 2024-01-09 The Procter & Gamble Company Absorbent article with elastic laminate
CN112045296A (zh) * 2020-08-21 2020-12-08 重庆工商大学 一种具有角度调节结构的超声波焊接装置
CN216257825U (zh) 2020-11-10 2022-04-12 宝洁公司 用于吸收制品的带组件
US20220192896A1 (en) 2020-12-18 2022-06-23 The Procter & Gamble Company Absorbent articles including waist panels
EP4351492A1 (en) 2021-06-08 2024-04-17 The Procter & Gamble Company Absorbent articles including a waist panel with a frangible bond
US11878497B2 (en) 2021-07-09 2024-01-23 The Procter & Gamble Company Methods and apparatuses for assembling elastic laminates with a rotating roll and removable layer
CN118251196A (zh) 2021-11-19 2024-06-25 宝洁公司 带有具有高拉伸区域和低拉伸区域的前腰区和/或后腰区的吸收制品及其制备方法
US20230310229A1 (en) 2022-04-04 2023-10-05 The Procter & Gamble Company Absorbent articles including a waist panel
US20230390122A1 (en) 2022-06-07 2023-12-07 The Procter & Gamble Company Absorbent articles with corrugated elastomeric laminates and methods for making corrugated elastomeric laminates
WO2024006722A1 (en) 2022-06-30 2024-01-04 The Procter & Gamble Company Absorbent articles with frangible pathways adapted for tear propagation between regions of laminates having different numbers of layers of substrates
US20240148562A1 (en) 2022-11-04 2024-05-09 The Procter & Gamble Company Method and apparatus for bonding elastic parts under tension to an advancing carrier

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658408A (en) * 1992-04-21 1997-08-19 Branson Ultrasonics Corporation Method for processing workpieces by ultrasonic energy
SE501372C2 (sv) * 1993-06-17 1995-01-30 Moelnlycke Ab Förfarande och anordning för att vid ultraljudssvetsning reglera aggregatets effekt
DE69614544T2 (de) * 1995-06-26 2002-04-04 Minnesota Mining And Mfg. Co., Saint Paul Schweisssteuereinrichtung

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009501851A (ja) * 2005-07-20 2009-01-22 エスセーアー・ハイジーン・プロダクツ・アーベー 超音波装置を用いた生地の処理のための装置及び方法
JP4809435B2 (ja) * 2005-07-20 2011-11-09 エスセーアー・ハイジーン・プロダクツ・アーベー 超音波装置を用いた生地の処理のための装置及び方法
USRE48139E1 (en) 2013-12-05 2020-08-04 Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co. Ohg Ultrasonic welding device and ultrasonic welding method for controlling continuous ultrasonic welding processes
JP2017080813A (ja) * 2013-12-05 2017-05-18 ブランソン・ウルトラシャル・ニーダーラッスング・デア・エマーソン・テヒノロギーズ・ゲーエムベーハー・ウント・コムパニー・オーハーゲー 連続超音波溶着加工を制御するための超音波溶着装置及び超音波溶着方法
JP2015130938A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
JP2015130939A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
WO2015104881A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
JP2015130940A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
CN105916474A (zh) * 2014-01-10 2016-08-31 尤妮佳股份有限公司 吸收性物品的片状部件的超声波熔敷装置、以及超声波熔敷方法
CN105992575A (zh) * 2014-01-10 2016-10-05 尤妮佳股份有限公司 吸收性物品的片状部件的超声波熔敷装置以及超声波熔敷方法
CN106029022A (zh) * 2014-01-10 2016-10-12 尤妮佳股份有限公司 吸收性物品的片状构件的超声波熔接装置和超声波熔接方法
WO2015104879A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法
WO2015104880A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るシート状部材の超音波溶着装置、及び超音波溶着方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000005627A (ko) 2000-01-25
CA2246069A1 (en) 1999-12-26
DE967021T1 (de) 2000-06-08
US6036796A (en) 2000-03-14
EP0967021A3 (en) 2002-06-12
EP0967021A2 (en) 1999-12-29
CA2246069C (en) 2002-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000015701A (ja) 閉ル―プ超音波溶接方法とその装置
US7819158B2 (en) Ultrasonic press using servo motor with integrated linear actuator
US9586361B2 (en) Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US4313778A (en) Ultrasonic seaming apparatus
CA2094425C (en) Method and apparatus for processing workpieces by ultrasonic energy
US20090188966A1 (en) Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
WO1999048759A1 (fr) Scelleuse a ultrason
US5360498A (en) Apparatus for sealing by surface fusion of mutually facing surfaces of thermoplastic materials or coatings, and the use of a giant magnetostrictive powder composite for this purpose
US5749987A (en) Method of controlling the power of a welding unit in ultrasonic welding operations and an arrangement for carrying out the method
JP2016049570A (ja) サーボモータおよび遅延運動手法を使用した超音波プレス機
EP2106899A2 (en) Ultrasonic press using servo motor and delayed motion technique
JPH10142034A (ja) 粉体供給装置
US5046654A (en) Ultrasonic wire bonding apparatus
JP3875307B2 (ja) 振動運動を発生する振動溶接装置の操作周波数の調節方法及び装置
WO2001008980A1 (fr) Procede et dispositif pour le controle de la temperature de soudage de materiau d'emballage
JP2007007649A (ja) 超音波発振装置の駆動方法および超音波発振装置を駆動するための回路装置
JP3043604B2 (ja) 振動溶着機における溶着寸法制御装置
JPH0523266Y2 (ja)
JPS606710B2 (ja) 超音波発振器の出力制御方法
JPH046892Y2 (ja)
JPS5989117A (ja) 振動周波数検出装置を備えた超音波加工機
JPS59192425A (ja) 放電加工機の制御装置
JP4010880B2 (ja) 加熱装置の温度制御装置
JPH0258844A (ja) 超音波ボンダ用超音波発振器
JPH04156982A (ja) 超音波振動子の周波数追尾制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060414

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081209

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090512