JP2000202912A - 超音波溶着装置 - Google Patents

超音波溶着装置

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JP2000202912A JP971099A JP971099A JP2000202912A JP 2000202912 A JP2000202912 A JP 2000202912A JP 971099 A JP971099 A JP 971099A JP 971099 A JP971099 A JP 971099A JP 2000202912 A JP2000202912 A JP 2000202912A
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anvil
lever
ultrasonic
welding
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KYOSHIN SEKKEI KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンビルとの間でワークに対して強力な狭持
力が得られるように溶着ヘッドの振動方向を最適化する
ことによって確実に溶着できる超音波溶着装置の提供。 【解決手段】 超音波振動子とこの超音波振動子に連接
され軸線方向を振幅方向として振動するホーン６とを備
える溶着ヘッド２と、ホーン６の先端部分を除いて収納
する手持ち操作型の本体１と、この本体１に連接され溶
着ヘッド２の軸線と交叉する向きであって且つ本体１の
先端側に対して接離する向きに回動操作可能としたレバ
ー３と、このレバー３の先端側に配置されホーン６に突
き当たり可能としたアンビル４とを備え、ホーン６には
軸線方向の超音波振動負荷をアンビル４との突き当たり
面に沿う向きに変換可能な外郭形状を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンディータイプ
の超音波溶着装置に係り、特に合成樹脂シート等のワー
クに対して効率よく超音波振動を与えて瞬時に溶着でき
るようにした超音波溶着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば食材の包装として、密閉しない
ままで風通しが良い状態で包装したほうが好ましい場合
には、ネット状の袋を包装袋として利用するものが従来
から使用されている。このネット状の袋は、合成樹脂を
細い糸状としたものを網目状に編んだもので、食材等の
製品を収納した後には、合成樹脂の溶融性とその後の冷
却による固化を利用して熱溶着による袋とじが行われ
る。
【０００３】このような合成樹脂の包装袋の場合の袋と
じの作業には、手持ち式のシーラガンや包装袋を載せる
テーブルを備えた専用の溶着装置が利用される。これら
のシーラガンや溶着装置は、消費電力が比較的少なくて
その取り扱いも簡単な超音波振動を利用したもので、合
成樹脂を溶融し瞬時に接合できるようにしたものであ
る。
【０００４】近来では、食材の包装も商品価値を高める
ために非常に重要視されるようになり、生産者サイドで
は手軽に超音波溶着によって包装ができるハンディータ
イプのものが多用されている。このハンディータイプの
超音波溶着装置は、包装袋を閉じる部分を溶着ヘッドと
アンビルとで挟み込むようにし、この挟み込みの操作の
ときに溶着ヘッドの超音波振動によって合成樹脂を溶融
するというものがその基本的な構成である。
【０００５】図９は従来の手持ち式の超音波溶着装置の
構造を示す概略図である。
【０００６】図示のようにガンタイプとして構成された
超音波溶着装置は、本体５１のグリップ５１ａの上端に
溶着ヘッド５２を備え、この溶着ヘッド５２の先端に対
峙する位置に可動式のアンビル５３を設けたものであ
る。アンビル５３は本体５１から繰り出し可能に連接し
たシャフト５４の先端に固定され、グリップ５１ａに設
けた操作レバー５１ｂを右側に押すことで、アンビル５
３を溶着ヘッド５２側に移動させることができる。した
がって、アンビル５３と溶着ヘッド５２との間に包装袋
の溶着部を挟み込むようにしておき、操作レバー５１ｂ
を右側に移動させたときにグリップ５１ａに内蔵したリ
ミットスイッチ５１ｃによって通電されるような制御と
すれば、操作レバー５１ｂを押すだけで包装袋の所定部
分を袋とじすることができる。
【０００７】溶着ヘッド５２には各種のものが利用され
ているが、小型で軽量なものとしてはボルト締めによる
ランジュバン型の超音波振動子が一般的である。これは
振動子５２ａとホーン５２ｂとをボルト５２ｃによって
連結したもので、振動子５２ａは一対のジュラルミンを
素材とした質点ブロック５２ａ−１とこれらの間に配置
したセラミック製の圧電素子５２ａ−２とを備えたもの
である。そして、リミットスイッチ５１ｃから圧電素子
５２ａ−２に通電されると、圧電素子５２ａ−２によっ
て超音波振動が励起され、質点ブロック５２ａ−１によ
って振動が増幅されてホーン５２ｂに伝達される。そし
て、ホーン５２ｂはその先端側５２ｂ−１を次第に小さ
くなる断面となるように絞り込んだ形状とすることによ
り、振動子５２ａからの振動の軸線方向の振幅を増幅さ
せて、アンビル５３との間に挟み込んだワークを加熱し
て溶着する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ホーン５２ｂの先端部
５２ｂ−１の振幅は溶着ヘッド５２の軸線方向に一致す
るので、アンビル５３との間に挟み込んだワークを溶着
するためには、アンビル５３も溶着ヘッド５２に対して
ほぼ同軸配置としなければならない。すなわち、ホーン
５２ｂの先端部５２ｂ−１はその先端面が軸線方向を振
幅として超音波振動するので、相手のアンビル５３との
間にワークを挟み込み、これらのホーン５２ｂの先端部
５２ｂ−１とアンビル５３との狭圧によって加圧しなが
ら溶着することになる。
【０００９】このように、溶着ヘッド５２とアンビル５
３との位置関係に制約があると、ワークに対する狭圧力
は操作レバー５１ｂを手で押さえてアンビル５３をホー
ン５２ｂの先端部５２ｂ−１に押し付ける強さだけに限
られる。すなわち、合成樹脂の溶着では、超音波振動の
エネルギによる加熱溶融だけでなく、溶着ヘッド５２と
アンビル５３との間の狭圧力の強さも確実な溶着のため
には重要な因子である。ところが、操作レバー５１ｂを
押してアンビル５３を直線的に移動させるだけでは、手
で強く操作レバー５１ｂを握っても合成樹脂に対する狭
圧力には限界があり、溶着力が不足して袋とじが不完全
になる恐れがある。
【００１０】また、溶着ヘッド５２のホーン５２ｂの先
端部５２ｂ−１とアンビル５３との間に挟まれるワーク
に対しては、ホーン５２ｂの軸線方向の振幅の超音波振
動が加わるだけである。すなわち、ワークはその接合面
がホーン５２ｂとアンビル５３の間にその軸線と直交す
る姿勢で挟み込まれるので、圧着方向への振動負荷しか
及ばない。このためワークを接合方向に互いに押し付け
合う負荷を与えることはできるものの、接合するワーク
どうしをすり合わせるような動作はできない。したがっ
て、ワークどうしの接合面の摩擦の発生は殆どなく、発
熱を利用した樹脂の溶融を促すことはできない。
【００１１】このように、従来の超音波溶着装置では、
接合するワークを狭持して超音波振動を加えても、ワー
クに対して十分な加圧力が得られないことや、ワークの
素材どうしの摩擦による発熱溶融の促進も不十分なの
で、溶着不良を生じたり、溶着時間が長くなるという問
題がある。
【００１２】本発明において解決すべき課題は、アンビ
ルとの間でワークに対して強力な狭持力が得られるよう
に溶着ヘッドの振動方向を最適化することによって確実
に溶着できる超音波溶着装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波振動子
とこの超音波振動子に連接し軸線方向を振幅方向とする
ホーンとを備える溶着ヘッドと、前記溶着ヘッドのホー
ンの先端部分を除いて収納する手持ち操作型の本体と、
前記本体に連接され前記溶着ヘッドの軸線と交叉する向
きであって且つ前記本体の先端側に対して接離する向き
に回動操作可能としたレバーと、前記レバーの先端側に
配置され前記溶着ヘッドのホーンに突き当たり可能とし
たアンビルとを備え、前記ホーンは、前記超音波振動子
による軸線方向の超音波振動負荷を前記アンビルとの突
き当たり面に沿う向きに変換可能な外郭形状としてなる
ことを特徴とする。
【００１４】このような構成において、前記ホーンは、
一様な外径のロッドと、前記ロッドの先端側において前
記アンビルと対向する向きと反対側の面に形成され断面
積を縮小させる収束面と、前記収束面より先端側であっ
て前記ロッドの軸線と直交する前端面と、前記前端面の
下端縁から基端側に向けて下向きに傾斜させたテーパ面
とを含み、前記テーパ面を前記アンビルとの突き当て面
としたものとすることができる。
【００１５】また、前記アンビルは、前記ホーンのテー
パ面に突き当たる部分に、前記ホーンの軸線と直交する
向きに配列される複数の鋸歯状のグリッドを備えること
ができ、前記ホーンとの擦り合わせによって前記ホーン
の振幅方向へ強制振動を付与可能に前記レバーに連接し
た構成とすることができる。更に、前記アンビル及びホ
ーンは、少なくとも両者が突き当たる表面のそれぞれに
耐熱性の樹脂を素材とするコーティング層を形成したも
のとしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の超音波溶着装置の
概略斜視図、図２はその右側面図、図３は正面図、図４
は本体の内部構造を示す概略縦断面図である。
【００１７】図において、超音波溶着装置は、合成樹脂
製とした軽量の本体１と、先端部を除いてこの本体１の
内部に収納した溶着ヘッド２（図４参照）と、本体１の
先端部の側面に回転操作可能に連接したレバー３と、こ
のレバー３に固定したアンビル４と、別体として配備す
る高周波発振器（図示せず）に導通接続したケーブル５
とを備えたものである。
【００１８】溶着ヘッド２は、従来例と同様にボルト締
めによるランジュバン型の超音波振動子を利用したもの
で、図４に示すように一対の質点ブロック２ａ，２ｂと
の間に２枚の圧電素子２ｃ，２ｄとの組合せによる振動
子と、先端側の質点ブロック２ｂにボルト２ｅを介して
同軸上に連結したホーン６とから構成されている。圧電
素子２ｃ，２ｄには、ケーブル５のリード線５ａ，５ｂ
がそれぞれ接続され、本体１の上面側に配置した可動接
点１ｂ付きのマイクロスイッチ１ａにもリード線５ｃ，
５ｄが接続されている。
【００１９】レバー３は本体１の先端側の外周を囲む形
状のホルダ３ａをピン３ｂによって本体１に対して図２
に示す矢印方向に回動可能に連接したものである。そし
て、レバー３の先端側の下面と本体１の底面部との間は
引張りのコイルスプリング１ｃにより連接され、このコ
イルスプリング１ｃの付勢力により、レバー３は図２及
び図３に示す一点鎖線の姿勢に拘束される。なお、この
姿勢の拘束のため、本体１の側面にはレバー３を受ける
ためのストッパ１ｄを設ける。
【００２０】また、レバー３が本体１の上面に被さる部
分には、円板状のプッシャ３ｃを本体１側に向けて突き
出して設ける。このプッシャ３ｃは、マイクロスイッチ
１ａの可動接点１ｂに対向した配置とし、レバー３を本
体１側に押し下げたときにプッシャ３ｃが可動接点１ｂ
を押圧して下向きに移動させる。これにより、高周波発
振器と振動子の圧電素子２ｃ，２ｄとが導通して超音波
振動を励起し、溶着ヘッド２に超音波振動（振動数：６
０ｋＨｚ）が付与される。
【００２１】レバー３の先端側に固定したアンビル４
は、レバー３を押し下げてプッシャ３ｃが可動接点１ｂ
に当たってその動きが停止したときに、図２に示すよう
に溶着ヘッド２の先端のホーン６ときっちりと突き合わ
せられる姿勢として配置したものである。図５にレバー
３とアンビル４との連結構造の詳細を示す。
【００２２】アンビル４はその正面から観て幅寸法を一
様としたブロック状であり、上端部にはホーン６との間
で複数の細い条の面接触が得られるようにして溶着圧力
を集中させるため、鋸歯状のグリッド４ａを形成してい
る。そして、グリッド４ａを含めて全表面には、ホーン
６により伝達される超音波振動による摩擦熱の放散を抑
えるためにフッ素系樹脂を利用したコーティング層４ｂ
を形成している。このコーティング層４ｂは、フッ素系
樹脂を２５０℃〜３８０℃の温度雰囲気の中で層厚が約
２０μｍ程度となるように焼き付け処理したもので、ワ
ークの合成樹脂の融点よりも高い溶融温度を持つ。一
方、レバー３の先端側の下端部には、図５の（ｂ）に示
すように、アンビル４の幅方向の端面を受ける一対のリ
ブ３ｄを設けるとともに、これらのリブ３ｄの間にはア
ンビル４固定用のビス７を通すための孔３ｅを開けてい
る。
【００２３】このようなレバー３に対して、アンビル４
はリブ３ｄの間に差し込まれて幅方向の両端の下端部を
拘束され、同時に図５の（ａ）において拡大して示すよ
うに背面部をホルダ３ａの前面に形成した受け面３ｆに
よっても拘束される。そして、本発明においては、溶着
ヘッド２が発生する超音波振動をアンビル４にも伝達し
て微小振動を促すため、レバー３に対してアンビル４を
溶着ヘッド２の振幅方向に自由度を持つように連接す
る。すなわち、アンビル４の下端面は、ビス７を通す部
分だけが平坦面４ｃであり、その前側及び後側は平坦面
４ｃから斜め上に僅かに傾斜させたテーパ面４ｄ，４ｅ
として形成されている。そして、溶着ヘッド２による超
音波振動の振幅方向の長さ（図５の（ａ）において、平
坦面４ｃの左右間の長さ）は２ｍｍ程度である。したが
って、受け面３ｆとアンビル４の背面との間のクリアラ
ンスを適切にしておけば、ビス７によって強固にアンビ
ル４をリブ３ｄ及び受け面３ｆとの間に固定していて
も、溶着ヘッド２のホーン６の先端にグリッド４ａを突
き当てると、アンビル４は図５の（ａ）の矢印方向へ高
周波数の揺動振動を発生する。
【００２４】ボルト２ｅによって質点ブロック２ａに連
結されたホーン６は、図４に示すように、質点ブロック
２ａと等径のスピンドル６ａ，その先端に形成したフラ
ンジ６ｂ，このフランジ６ｂから断面を収斂させて先端
側に向けて延ばした等径のロッド６ｃとから構成された
ものである。そして、図６に示すように、フランジ６ｂ
と本体１の正面側の端面との間にベークを素材とした一
対のスペーサ８ａ，８ｂを挟んで合成樹脂製の保持具９
ａによって、ホーン６及びその他の部材から構成されて
いる溶着ヘッド２が本体１に固定されている。保持具９
ａは図３に示すように４本のビス９ｂによって本体１に
連結されたものである。
【００２５】図７はホーン６の先端部の詳細である。ホ
ーン６のロッド６ｃの先端部には、ロッド６ｃの断面の
ほぼ上半分を占める域を円弧状に座ぐりしたような形状
の収束面６ｄを形成している。そして、この収束面６ｄ
の先端に連ねて溶着チップ６ｅを設けている。溶着チッ
プ６ｅは、同図の（ａ）から明らかなように、ロッド６
ｃの半径よりも大きくアンビル４と同じ幅寸法を持ち、
収束面６ｄに連なる上面６ｅ−１と、溶着ヘッド２の軸
線と直交する面に含まれた前端面６ｅ−２及びこの前端
面６ｅ−２の下端側から２５〜３０°程度の角度で傾斜
させたテーパ面６ｅ−３をそれぞれ形成したものであ
る。そして、溶着チップ６ｅの下端側であてロッド６ｃ
との継ぎ目部分は、クラックの発生を防止するために
１．５ｍｍ程度の半径の円弧面６ｆとしている。
【００２６】また、ホーン６はそのフランジ６ｂから先
端の溶着チップ６ｅまでの間の全表面はコーティング層
６ｇ（図６の部分拡大図参照）によって被膜する。この
コーティング層６ｇは、アンビル４のコーティング層４
ｂと同様に、フッ素系樹脂を２５０℃〜３８０℃の温度
雰囲気で約２０μｍ程度の厚さとして焼き付け処理した
ものである。
【００２７】ここで、高周波発振器によって高電圧の電
圧を圧電素子２ｃ，２ｄに印加すると、溶着ヘッド２に
超音波振動が励起され、これに伴ってホーン６のロッド
６ｃには図７の（ｄ）において矢印Ａ方向の振動が励起
される。そして、ロッド６ｃの先端には収束面６ｄが先
細り状に形成されているので、振動エネルギは矢印Ｂで
示すように溶着チップ６ｅ側に収斂していき、その殆ど
が溶着チップ６ｅに伝達される。溶着チップ６ｅは、そ
の前端面６ｅ−２とテーパ面６ｅ−３がロッド６ｃの振
幅方向に含まれるので、超音波振動による振動エネルギ
と振幅はこれらの前端面６ｅ−２及びテーパ面６ｅ−３
のそれぞれの表面と直交する向きの矢印Ｃ，Ｄ方向に分
解される。
【００２８】このように、前端面６ｅ−２とテーパ面６
ｅ−３との互いに異なる向きの方向性によって、溶着チ
ップ６ｅでは超音波振動エネルギが異なる矢印Ｃ，Ｄ方
向に分解される。そして、矢印Ｃ，Ｄは振動の振幅方向
のベクトルとして捉えることができることと、高い周波
数で振動していることから、これらのベクトルどうしの
合成によって、テーパ面６ｅ−３には矢印Ｅの方向に超
音波振動が励起されることになる。すなわち、ホーン６
の先端部の溶着チップ６ｅでは、その前端面６ｅ−２に
は軸線方向の振動が残るものの、テーパ面６ｅ−３はそ
の面に沿う方向への振動に変換される。
【００２９】換言すると、溶着チップ６ｅは先細りする
収束面６ｄ部分で断面が絞られている先端から少し拡大
する質点となるので、ノード位置となるフランジ６ｂ部
分を支点として縦方向の振動成分を誘起する。このた
め、矢印Ｃ方向の振幅方向のベクトルとの合成によっ
て、矢印Ｅ方向の微小な振れ振動を発生し、この振動が
アンビル４のグリッド４ａとの間での擦り付けの挙動を
促し、超音波の疎密波は矢印Ｄ方向としてグリッド４ａ
に伝播される。
【００３０】図８はレバー３を押してホーン６の溶着チ
ップ６ｅのテーパ面６ｅ−３にアンビル４のグリッド４
ａを突き当てたときの拡大図である。
【００３１】アンビル４は先に述べたようにその上端部
を鋸歯状としたグリッド４ａを形成したもので、図示の
例では３条の鋸歯先を形成している。そして、図２に示
すようにレバー３を押し下げると、図５の（ａ）に示す
矢印方向に緩やかな円弧を描きながらアンビル４が上昇
し、グリッド４ａの鋸歯先のそれぞれがテーパ面６ｅ−
３に突き当たる状態で停止する。このとき、テーパ面６
ｅ−３とグリッド４ａとの接合面が作る線分とロッド６
ｃの軸線とのなす角度αは２５°〜３０°程度であり、
好ましくは２７°である。
【００３２】以上の構成において、本体１を手に持って
レバー３を握りながらこれを本体１側に押し下げると、
図５の（ａ）に示すようにレバー３の回動に伴ってアン
ビル４がホーン６の先端側に近づいていく。そして、図
２に示すようにプッシャ３ｃがマイクロスイッチ１ａの
可動接点１ｂを押し下げたとき、図８のようにホーン６
の溶着チップ６ｅのテーパ面６ｅ−３にアンビル４のグ
リッド４ａが突き当たる。したがって、これらのテーパ
面６ｅ−３とグリッド４ａの間に合成樹脂製のネット袋
等のワークの綴じ代部分を挟み込んでおけば、レバー３
を軽く押さえるだけで綴じ代部分を確実に捉えることが
できる。
【００３３】このワークの捕捉時点に合わせてマイクロ
スイッチ１ａがオンするので、高周波発振器から圧電素
子２ｃ，２ｄに電圧が印加される。これにより、溶着ヘ
ッド２に超音波振動が励起され、その先端のホーン６は
その軸線方向を振幅として高周波数で振動する。したが
って、図７の（ｄ）で示したように、テーパ面６ｅ−３
が矢印Ｅ方向に超音波振動して、グリッド４ａの先端面
との間でワークを擦りつけ合い、このときの摩擦による
発熱とテーパ面６ｅ−３とグリッド４ａとによる加圧力
によって、ワークの綴じ代を加熱溶融して溶着すること
ができる。
【００３４】この溶着において、レバー３については、
ピン３ｂとアンビル４までの長さに比べて手で抑える部
分側を３倍程度に長くしておけば、ピン３ｂ周りのモー
メントによって軽い操作力でアンビル４を溶着ヘッド２
のホーン６に突き当てることができる。そして、ホーン
６の溶着チップ６ｅは、アンビル４と突き当たっている
間に、ワークの両面をテーパ面６ｅ−３とグリッド４ａ
の先端の間で擦りつけ合う方向に振動方向が変換されて
いるので、溶着不良を伴うこともない。
【００３５】すなわち、図９の従来例で示したものは、
アンビル５３をレバー５１ｂによってホーン５２ｂに押
し当てるので、操作レバー５１ｂを手で押す力がそのま
まアンビル５３と溶着ヘッド５２との間の狭持力とな
る。これに対し、本発明では、レバー３による梃子の原
理を利用してアンビル４と溶着チップ６ｅのテーパ面６
ｅ−３との間の狭持力を増幅させるので、レバー３を押
す力も小さくて済む。そして、狭持力を確実に保った状
態で、テーパ面６ｅ−３からアンビル４方向に対して最
適化された向きの超音波による振動負荷が得られるの
で、樹脂の綴じ代を確実に溶着することができる。
【００３６】更に、アンビル４は図５の（ａ）で説明し
たように、ホーン６の振幅方向に合わせて平坦面４ｃの
前後にテーパ面４ｄ，４ｅを形成しているので、図８の
ようにグリッド４ａが溶着チップ６ｅのテーパ面６ｅ−
３によって擦り付けられると、アンビル４も振幅方向に
揺動する。したがって、ホーン６側だけの超音波振動だ
けでなくアンビル４の振動もワークに対して作用すると
ともにホーン６との擦り合わせ回数が増えるので、摩擦
による発熱が促される。このため、ワークの溶融が速や
かに行われ、短時間での作業が可能となる。
【００３７】また、アンビル４に鋸刃状のグリッド４ａ
を形成しているので、ワークを挟んで溶着チップ６ｅと
線接触状態としてワークの狭持力を高めることができる
と同時に、グリッド４ａの刃先どうしの間に空気層が介
在することから、この空気層を断熱層として活用でき
る。実際にワークを挟んで溶着するとき、グリッド４ａ
の先端であってワークに接触する境界面から溶着が進行
するのが確認されており、図示の例のように３条の鋸歯
状としたグリッド４ａであれば、ワークとの接触面積を
増やすことができるので、ワークの溶融時間も短くなり
溶着時間を大幅に短縮できる。
【００３８】また、本実施の形態では、アンビル４とホ
ーン６の表面にフッ素系樹脂の焼き付けによるコーティ
ング層４ｂ，６ｇを形成しているので、ホーン６とワー
ク及びアンビル４とワークとの間でそれぞれ発生する摩
擦熱の放散を抑えることができる。すなわち、コーティ
ング層４ｂ，６ｇを設けることの主な目的は互いに接す
るワーク間で発生する摩擦熱の放散を抑制することであ
り、これにより比較的高い溶融温度を持つワークに対し
ても溶着可能となる。
【００３９】なお、コーティング層４ｂ，６ｇは、熱の
放散すなわち断熱効果だけでなく、表面の錆や疵を防ぐ
保護膜となるほか、ワークがないときの無負荷発振時の
ホーン６の金属疲労の保護，断線時のホーン６の絶縁，
本体１側に連結されるフランジ６ｂ部分の緩衝にも役立
つ。また、アンビル４及びホーン６のそれぞれの接触面
部分の磨耗の低減にも有効である。
【００４０】また、ホーン６の溶着チップ６ｅはこれに
繰り返し突き当てるアンビル４に比べると形状も質量も
小さい。そして、アンビル４を突き当てたときの衝撃
は、テーパ面６ｅ−３への面圧として作用するが、ロッ
ド６ｃの先端と溶着チップ６ｅとの境界の肉厚の差があ
る部分に応力が集中する。これに対し、本実施の形態で
は、ロッド６ｃの先端と溶着チップ６ｅとの境界部分を
円弧面６ｆとしているので、応力をその周辺へ逃がすこ
とができる。したがって、細い径のロッド６ｃの先端に
異径の溶着チップ６ｅを設ける構造であっても、その境
界部分にクラック等が発生することがなく、耐久性を向
上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】請求項１の発明では、レバーの支点をア
ンビル側に近くしておけば、支点周りのモーメントを利
用して軽い操作力で溶着作業できるので、従来のように
軸線方向に溶着ヘッドとアンビルとを対向配置するもの
に比べると、取り扱いが簡単になり作業性が向上する。
そして、溶着ヘッドの先端は軸線方向の振動エネルギを
アンビルとの突き当たり面に沿う向きに変換可能な外郭
形状としているので、アンビルとの間に狭持したワーク
を確実に超音波溶着することができる。
【００４２】請求項２の発明では、ホーンの先端の外郭
を加工するだけで、ワークに対する超音波溶着を確実に
行うことができ、振動子等の部材の設計を変更したりす
ることが一切不要となる。
【００４３】請求項３の発明では、アンビルに鋸歯状の
グリッドを設けることで、ワークに対して線接触に近い
状態で狭持力を集中させることができるので、レバーに
よる操作を軽くしても確実な溶着が得られる。
【００４４】請求項４の発明では、ホーンだけでなくア
ンビルも強制振動させることができるので、両者の間の
擦り合わせによる発熱が促され、ワークの加熱溶融が短
時間で済み、溶着時間が短縮される。
【００４５】請求項５の発明では、アンビル及びホーン
からの放熱が抑えられるので、ワークに対する加熱溶融
が促されて溶着時間を更に短縮できるほか、表面の保護
も可能となり耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における超音波溶着装置の
概略斜視図である。
【図２】 図１の超音波溶着装置の左側面図である。
【図３】 図１の超音波溶着装置の正面図である。
【図４】 超音波溶着装置の内部構造を示す要部の縦断
面図である。
【図５】 （ａ）はホーンとアンビルの位置関係をレバ
ーへの取り付け構造とともに示す要部の縦断面図、
（ｂ）はアンビルのレバーへの取り付け構造の概略分解
斜視図である。
【図６】 ホーンの先端部を本体への取り付け構造とと
もに示す要部の切欠平面図である。
【図７】 ホーンの先端部の詳細であって、（ａ）は正
面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は概略斜視図、（ｄ）
は振動の負荷方向を説明するための要部拡大図である。
【図８】 ホーンの先端の溶着チップにアンビルのグリ
ッドを突き当てたときの拡大側面図である。
【図９】 従来の超音波溶着装置の構造例を示す概略図
である。
【符号の説明】
１ 本体 １ａ マイクロスイッチ １ｂ 可動接点 １ｃ コイルスプリング １ｄ ストッパ ２ 溶着ヘッド ２ａ，２ｂ 質点ブロック ２ｃ，２ｄ 圧電素子 ２ｅ ボルト ３ レバー ３ａ ホルダ ３ｂ ピン ３ｃ プッシャ ３ｄ リブ ３ｅ 孔 ３ｆ 受け面 ４ アンビル ４ａ グリッド ４ｂ コーティング層 ４ｃ 平坦面 ４ｄ，４ｅ テーパ面 ５ ケーブル ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ リード線 ６ ホーン ６ａ スピンドル ６ｂ フランジ ６ｃ ロッド ６ｄ 収束面 ６ｅ 溶着チップ ６ｅ−１ 上面 ６ｅ−２ 前端面 ６ｅ−３ テーパ面 ６ｆ 円弧面 ６ｇ コーティング層 ７ ビス ８ａ，８ｂ スペーサ ９ａ 保持具 ９ｂ ビス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動子とこの超音波振動子に連接
    し軸線方向を振幅方向とするホーンとを備える溶着ヘッ
    ドと、前記溶着ヘッドのホーンの先端部分を除いて収納
    する手持ち操作型の本体と、前記本体に連接され前記溶
    着ヘッドの軸線と交叉する向きであって且つ前記本体の
    先端側に対して接離する向きに回動操作可能としたレバ
    ーと、前記レバーの先端側に配置され前記溶着ヘッドの
    ホーンに突き当たり可能としたアンビルとを備え、前記
    ホーンは、前記超音波振動子による軸線方向の超音波振
    動負荷を前記アンビルとの突き当たり面に沿う向きに変
    換可能な外郭形状としてなる超音波溶着装置。
  2. 【請求項２】 前記ホーンは、一様な外径のロッドと、
    前記ロッドの先端側において前記アンビルと対向する向
    きと反対側の面に形成され断面積を縮小させる収束面
    と、前記収束面より先端側であって前記ロッドの軸線と
    直交する前端面と、前記前端面の下端縁から基端側に向
    けて下向きに傾斜させたテーパ面とを含み、前記テーパ
    面を前記アンビルとの突き当て面としてなる請求項１記
    載の超音波溶着装置。
  3. 【請求項３】 前記アンビルは、前記ホーンのテーパ面
    に突き当たる部分に、前記ホーンの軸線と直交する向き
    に配列される複数の鋸歯状のグリッドを備えてなる請求
    項２記載の超音波溶着装置。
  4. 【請求項４】 前記アンビルは、前記ホーンとの擦り合
    わせによって前記ホーンの振幅方向へ強制振動を付与可
    能に前記レバーに連接してなる請求項１から３のいずれ
    かに記載の超音波溶着装置。
  5. 【請求項５】 前記アンビル及びホーンは、少なくとも
    両者が突き当たる表面のそれぞれに耐熱性の樹脂を素材
    とするコーティング層を形成してなる請求項１から４の
    いずれかに記載の超音波溶着装置。
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