JP2002524253A - 超音波ユニット - Google Patents

超音波ユニット

Info

Publication number
JP2002524253A
JP2002524253A JP2000569984A JP2000569984A JP2002524253A JP 2002524253 A JP2002524253 A JP 2002524253A JP 2000569984 A JP2000569984 A JP 2000569984A JP 2000569984 A JP2000569984 A JP 2000569984A JP 2002524253 A JP2002524253 A JP 2002524253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
ultrasonic
mass
ultrasonic unit
annular
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000569984A
Other languages
English (en)
Inventor
リンドブラド、ウルフ
Original Assignee
テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム
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 テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム filed Critical テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム
Publication of JP2002524253A publication Critical patent/JP2002524253A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B29C65/085—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 sonotrode
    • 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
    • B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic 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
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles
    • B29C66/542—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles joining hollow covers or hollow bottoms to open ends of container bodies
    • 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
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/54—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles
    • B29C66/545—Joining several hollow-preforms, e.g. half-shells, to form hollow articles, e.g. for making balls, containers; Joining several hollow-preforms, e.g. half-cylinders, to form tubular articles one hollow-preform being placed inside the other
    • 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
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/63—Internally supporting the article during joining
    • 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
    • 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
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8167—Quick change joining tools or surfaces
    • 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
    • B29C66/95—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
    • B29C66/9513—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 characterised by specific vibration frequency values or ranges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Making Paper Articles (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 この開示は、不規則または六角形の横断面をした包装容器を溶接するための環状工具（４）またはソノトロードを備えた超音波ユニットに関する。この工具はフランジ形突起（８）を有し、その突起は工具をまわって延在する多角形の作動面（５）を備えている。突起（８）の質量は工具（４）の全質量の２０％未満であり、その結果として実際には、工具内で超音波を不利に消散させる悪影響を及ぼさない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、請求項１の前文に開示された形式の超音波ユニットに関する。
【０００２】 （背景技術） １５〜５０ｋＨｚの周波数範囲の超音波振動は、今日多くの目的のために、例
えばさまざまな種類の材料の溶接に、工業的に使用されている。プラスチック材
料の溶接は包装工業における一般的な仕事であり、それ故に超音波溶接は、純粋
なプラスチック薄膜やプラスチック材料のみならず、プラスチック材料の外側層
を含む各種の積層材で作られたさまざまな形式の包装容器の製造においてますま
す広い応用の場を見い出している。最初は、超音波技術は平坦材料の比較的簡単
な直線的溶接にのみ使用されていたが、この分野の発達が超音波溶接を今日では
進んだ溶接作業、例えば異なる材料の組合わせおよび異なる形式の複数寸法の非
線形溶接にも使用できるまでにした。
【０００３】 包装工業で使用される形式の超音波溶接のための典型的な組立体は、所望周波
数の超音波を発生させるための変換器、すなわち超音波発生源を使用している。
超音波発生源は従来形式のもので、例えば適当な電源に連結されることで振動さ
れる圧電結晶を含む。超音波発生源がこのように電気から機械的な往復運動に変
換するために使用されるならば、この運動は超音波発生源と、いわゆるブースタ
と称される供給部との間の機械的接触によって一般に伝達され、供給部はその幾
何学形状に起因してこの機械的運動を増幅して、例えば熱可塑性材料の超音波溶
接に最適な運動にする。ブースタの節の点は、フレームに対する振動伝達を最小
限にしてユニットをフレームに懸架するために使用される。従って供給部すなわ
ちブースタの一端は超音波発生源に機械的に連結され、供給部すなわちブースタ
の他端はシールすべき材料と接触されることを意図された作動面を含む工具すな
わちソノトロード（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）に対して同様に機械的に当接される。
ソノトロードの作動面は、例えば円筒形の包装容器の製造において、包装容器の
全周をまわって延在する閉じたシール線すなわちシームを実現するために、例え
ば限られた長さの真直線のように線形とされるか、または適当に環状または円形
のように湾曲されることができる。これは丸い包装容器が端壁を備えるとき、ま
たは丸い包装容器の円筒形ケーシングが幾分円錐形の上部に連結されるときの一
般的な溶接形式である。
【０００４】 例えば円筒形包装容器の円周をまわる閉じたシールは米国特許第３４３８８２
４号明細書に記載されており、この特許明細書は供給部を経て通常の超音波発生
源に対して半径方向に連結される環状工具を使用したユニットを示しており、そ
の超音波発生源は往復振動を発生し、その振動が供給部を経て工具へ軸線方向に
伝達される。環状工具では、振動はその工具の円周のまわりに実質的に均等に伝
播され、これにおいて供給部の中心線に沿って往復運動する軸線方向の超音波は
、ソノトロードが環状形をしていることから、工具の中心から伸びた半径に沿っ
て往復運動する半径方向の波に変換され。このような例において、環状作動面の
円周は超音波発生源によって発生される適当な波長に対して設定されることが非
常に重要である。さらに正確に説明すれば、作動面は、厳密に超音波の１つの波
長が工具の平均円周のまわりに適合されるように選ばれた平均直径を有しなけれ
ばならない。工具の振動パターンおよび周波数もまた或る程度工具を形成する材
料（一般にはチタン）の影響を受け、平均直径および平均円周の或る程度の調整
は適当な材料を選ぶことで成し得る。
【０００５】 環状工具の回転対称形状からのどのような外れも振動パターンに悪い作用を及
ぼす不規則性を必然的に生じ、それ故に従来技術の応用例では完全に回転対称形
を示すと共に環状中心に向かう実質的に円筒形または緩やかな円錐形の作動面を
有する環状工具が使用された。超音波発生源／供給部と環状工具との間の機械的
連結には、特別な対策も講じられた（ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＢ９８／００８
９７）。
【０００６】 丸いまたは緩やかな円錐形以外の横断面形状を示す包装容器を製造することが
包装技術分野で望まれるので、環状工具だけでなく、例えば六角形の包装容器本
体の底壁を溶接することのできる例えば適当な多角形（例えば六角形または八角
形）または楕円形の横断面を有する工具を備えた超音波ユニットを実現すること
がこの技術分野で要求される。「多角形」という用語は本明細書では、多角形と
円形−円筒形との間で考えられる幾分丸い中間的な形状も表すのに使用される。
過度に「鋭角」な角隅は特に望ましくない。何故なら、超音波ホーンの工具に過
度に高い張力を発生させるからである。
【０００７】 （発明の目的） それ故に本発明の１つの目的は、不規則な、例えば楕円形または多角形の作動
面を有する環状工具を備えた超音波ユニットを実現することである。
【０００８】 本発明の他の目的は、不規則、例えば多角形の作動面を有するにもかかわらず
に、超音波発生源の周波数または工具材料のいずれの特別な適応に対しても要求
条件を加えない超音波ユニット用の環状工具を実現することである。
【０００９】 本発明のさらに他の目的は、作動面の形状に関する選択が自由であるにもかか
わらずに、超音波発生源から処理物体、例えば包装容器の所望部分に対して振動
を伝達することが効率的に、過度の損失を伴わずに行えるようにする超音波ユニ
ット用の環状工具を実現することである。
【００１０】 本発明のさらに他の目的は、不規則な作動面を有する環状工具であって、複雑
でない形状を有し、簡単に製造でき、超音波溶接に関して過度の応力を受けない
環状工具を最終的に実現することである。
【００１１】 （解決法） 上述および他の目的は、冒頭に開示した形式の超音波ユニットに請求項１に記
載された特徴を与える本発明によって達成される。
【００１２】 本発明による超音波ユニットの好ましい実施例は、従属請求項に記載された特
徴をさらに与えられる。
【００１３】 （利点） 工具の全質量に対して僅かな比率をなす質量の突起に工具の多角形の作動面を
配置することで、工具の環状形状を大きく変化させることなく、例えば楕円形ま
たは多角形の作動面を実現できるようになる。その結果、例えば六角形の物体の
溶接がこれまで経験したような欠点を生じることなく遂行できる。
【００１４】 本発明による超音波ユニットの１つの好ましい実施例が特に添付図面を参照し
て以下に非常に詳細に説明される。これらの図面は本発明を理解するために欠か
せない部分および詳細だけを示している。
【００１５】 （好ましい実施例の説明） 本発明による超音波ユニット１は、その好ましい実施例において、包装工業に
おける典型的な超音波技術の実際的な適用例である環状、六角形の横断面を示す
包装容器の部分どうしを融着すなわち溶接することを意図する。包装材料どうし
を融着すなわち溶接するのに使用できる超音波技術の１つの予備条件は、含まれ
る少なくとも１つの材料層が超音波によって可塑化できる材料で成るということ
である。実際に、包装容器（多くの場合、完全または部分的な液体内容物のため
に用意される）は超音波溶接に特に好適な熱可塑性材料の層をしばしば含む。こ
の例では、互いに結合される材料層は例えばポリエチレンのような熱可塑性材料
を含む接触面を含んでいなければならず、この接触面は、好ましくは２つの材料
層が或る形態をした当接マンドレルまたはブロックに補助されて溶接ユニットの
作動面に対して圧搾された後、熱可塑性層が適当に可塑化されて互いに融着する
ように材料を超音波振動させ、超音波加熱が終了した後再び冷却して硬化され、
熱可塑性材料がその含まれる包装容器部分を互いに液密状態に永久結合させる接
着剤として作用するようになすことを可能にする。この技術は先に記載した米国
特許第３４３８８２４号明細書およびＰＣＴ出願のＰＣＴ／ＩＢ９８／００８９
７によって周知であり、さらに他の情報および技術的詳細についてはそれらが参
照される。
【００１６】 図１は本発明による超音波ユニット１を示す。このユニット１は周知形式の超
音波発生源すなわち変換器２を含み、この変換器は電流の変動を例えば圧電結晶
によって、記載した実際の応用例すなわち紙／プラスチック製パッケージの溶接
では約１５〜５０ｋＨｚの周波数範囲、通常は２０ｋＨｚを典型的に有する往復
する超音波すなわち振動の機械的運動に変換する。周知の方法（図示せず）によ
って電流供給源に連結された超音波発生源２はまた、超音波発生源が発生する超
音波を増幅または変換するために供給部すなわちブースタ３に機械的に連結され
る。この供給部３はまた波の節の点を定め、これは通常のように超音波ユニット
１をフレーム（図示せず）に懸架するのに利用される。従って供給部３は一端で
超音波発生源２に機械的に連結され、供給部３の他端は閉じたまたは環状の工具
４（ホーンまたはソノトロード）に機械的に連結される。工具４は、超音波発生
源２との間接的な機械的連結により、供給部３すなわちブースタを経て駆動され
、これにより環状工具はその全周にわたり半径方向に向いた超音波振動を作用さ
れる。
【００１７】 図２および図３に示された本発明による工具４の好ましい実施例は、六角形の
作動面５を有する環状体であるが、これは他のこれより角の多い、または少ない
多角形（例えば丸みのある三角形または四角形）、楕円形、または他の不規則形
状とすることもできる。超音波発生源２が発生する超音波振動の周波数に応じて
工具４は平均円周６（図３）を与えられ、この平均円周は１つの超音波波長、す
なわち超音波の１つの波長に対応し、平均円周６に沿って「室（ｒｏｏｍ）を有
する」ことになる。横方向の長さは工具４を形成する材料に応じて決まるが、通
常使用される材料、例えばチタンで、２０ｋＨｚの超音波振動を発生する標準形
式の超音波発生源によれば、平均直径は約７０ｍｍとなる。従って、一方で超音
波の伝播および振幅の両方は平均円周６によって決まり、他方では環状工具４の
回転対称によって決まる。環状工具は作動面が円筒形とされるとき、それらの場
合は総合的に回転対称に一般的に形成されるが、不規則、例えば多角形の作動面
の場合は、回転対称は不可避的に破壊される。他の点に関して、例えば工具の上
側および下側半体の間で対称性が保持される状態では（図３、すなわち質量分配
によって定められた、また工具の中心軸線に直角に位置された質量平面７の各側
に配置された部分ａ，ｂは等しく大きな半径方向横断面を有する）、実際におい
て角形の作動面５を形成するために質量平面７に位置される非対称のフランジ形
突起８（比較的小さな質量）は超音波の伝播または振幅のいずれも破壊しない。
当然ながら、例えば工具４の中心軸線から最も離れて位置する作動面５の部分（
「角部」）が中心に向くように曲げられた内側環状面と一致するようになすこと
で、突起８の質量は可能なかぎり最小にされる。
【００１８】 記載した実質的に対称的な環状工具４の構造によれば、超音波の伝播および振
幅はこのようにして作動面が多角形であるという事実による悪影響を受けない。
作動面５を支持する突起８は工具４の全質量に比べて無視できるほどの質量であ
り、工具４の全質量のたったの約２〜６％程度であることが好ましい。実際には
、突起８の質量が工具の全質量の約１０％未満であるならば、工具４の波伝播は
悪影響を受けないことが証明された。工具の全質量の最大で約１０％を含む突起
において、それにもかかわらずに非対称性によって生じる波伝播の破壊は無視で
きる。この結果、実際には環状工具の振動節に影響を及ぼさない。しかしながら
、突起の質量が約１０％を超えると、この破壊は非常に大きくなって振動節が影
響を受けて非均等な波伝播を生じ、その結果として非均等な溶接または全体的な
溶接の失敗をもたらす。
【００１９】 工具４の形成は質量平面７のまわりに対称的であるが、両部分ａ，ｂが質量お
よび剛性において互いにバランスされる条件のもとで、或る程度の非対称を許容
できる。従って一方の部分の質量が大きければ、反対側の部分は剛性の小さいこ
とを要求され、これが質量平面７の各側に配置された２つの部分の間のそれ以外
による非均等な振動関係をバランスさせる。超音波発生源の供給部すなわちブー
スタは半径方向に質量平面７で連結されることもまた基本である。何故なら、そ
うでないと２つの部分間の振動バランスが崩れるからである。
【００２０】 図３の左側で、仮想線は包装容器の部分、好ましくはスリーブ９とされる六角
形のケーシング部分とその一端に配置された端壁１０とを互いにシールするため
に、本発明によるユニットがどのように使用されるかを示す。スリーブおよび端
壁は共に、例えば紙とされる繊維材料の中央層すなわちコアー層が各面を熱シー
ル可能材料、例えばポリエチレンのような熱可塑性材料で被覆されて構成された
積層材料から製造されることが好ましい。図３はまた、シール作動時に、対向マ
ンドレルまたはブロック１１がどのようにしてスリーブ９の一端と端壁１０の上
方へ折り曲げられた縁とをブロックおよび各工具４の作動面５の間で圧搾するの
に使用されるかも示す。
【００２１】 本発明によるユニットの作動では、スリーブ９の一端は環状工具４の上端内に
配置され、スリーブ端部の外面がこぐの中心軸線へ向かう作動面５と接触される
。スリーブ９の下端に配置された端壁１０はその上方へ折り曲げられた縁を、図
３に示すように例えば緩やかな「円錐」とされることができ、それにより矢印１
２で示すように軸線方向に上方へ移動することで所望の圧搾力を実現するブロッ
ク１１によってスリーブの内面に押圧される。ブロック１１はその他の周知の形
式、例えば膨張式のもので、多数の互いに密接に隣接する多数のセグメントを含
み、それらのセグメントが適当な動力源、例えば空気圧によって半径方向外方へ
押圧されるものとすることができる。従ってスリーブ９および端壁１０が正しい
位置に配置され、隣接する部分がブロックによって互いに押圧されたとき、超音
波発生源２が作動され、供給部すなわちブースタ３によって軸線方向の超音波振
動が伝播され、増幅されて環状工具４に伝達され、そのまわりに分散される。質
量平面７に位置する平均円周６は１つの完全波長に対応しているので、作動面５
とブロック１１との間に位置する包装容器の部分を、熱可塑性材料で構成された
包装材料の表面層がスリーブ９と端壁１０の上方へ折り曲げられた端部との間の
当接面で溶融する温度まで加熱するのに十分な振幅で、環状工具４が全体的に半
径方向に振動すなわちパルス運動する。所望の化ね時間後、超音波発生源２に対
する電流許容が断たれ、これにより振動は止まり、溶融した熱可塑性層の温度は
、その溶融した層が硬化してスリーブの下端部と端壁との間に液密シールを形成
するまで低下される。その後、ブロックが軸線方向に取り外され、包装容器部分
は一緒に工具４から取り外すことができる。
【００２２】 本発明によれば、環状工具４の質量の「無視できる」部分だけがそれ以外は回
転対称の環状工具のまわりに分散され、超音波の伝播に重要である質量平面のま
わりの対称性およびバランスが保持され、これと共に最適平均円周が保持される
ことを保証することにより、これまでは不可能とされていた多角形の物品をシー
ルすることが可能になる。その結果、高価であったり、超音波発生源または工具
に固有の実用的でない逆行構造（ｒｅｔｒｏ−ｂｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を
必要としない超音波溶接を使用することで、これらの可能性は広がる。
【００２３】 本発明は上述し、図面に示したものに限定されるものと考えるべきではなく、
多くの変更が請求の範囲から逸脱せずに考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による超音波ユニットの概略側立面図である。
【図２】 図１の超音波ユニットに使用される工具を拡大して示す。
【図３】 図２による工具を通る断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 環状工具（４）と、所定の波長の超音波を発生する超音波発
    生源（２）に連結可能な供給部（３）とを含み、工具（４）はその中心軸線に直
    角に配置されて前記波長に適合された長さの平均円周（６）を有する質量平面を
    備えている超音波ユニットであって、工具（４）のまわりに延在し、作動面（５
    ）を有し、工具（４）の全質量の２０％未満の質量のフランジ形突起（８）を含
    むことを特徴とする超音波ユニット。
  2. 【請求項２】 作動面（５）が工具（４）の中心軸線へ向けられていること
    を特徴とする請求項１に記載された超音波ユニット。
  3. 【請求項３】 突起（８）が質量平面（７）内に位置されたことを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載された超音波ユニット。
  4. 【請求項４】 供給部（３）が工具（４）に対して半径方向に向かって、そ
    の質量平面（７）内で連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３ま
    でのいずれか一項に記載された超音波ユニット。
  5. 【請求項５】 作動面が多角形であることを特徴とする請求項１から請求項
    ４までのいずれか一項に記載された超音波ユニット。
  6. 【請求項６】 中心軸線から最も離れて位置する作動面の部分が、中心軸線
    に向いた工具（４）の環状面と実質的に一致されることを特徴とする請求項５に
    記載された超音波ユニット。
JP2000569984A 1998-09-11 1999-08-18 超音波ユニット Withdrawn JP2002524253A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9803091-9 1998-09-11
SE9803091A SE511004C2 (sv) 1998-09-11 1998-09-11 Ultraljudsaggregat med ringformig arbetsdel vilken innefattar ett flänsformigt utskott som sträcker sig runt arbetsdelen
PCT/SE1999/001392 WO2000015412A1 (en) 1998-09-11 1999-08-18 An ultrasound unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002524253A true JP2002524253A (ja) 2002-08-06

Family

ID=20412571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000569984A Withdrawn JP2002524253A (ja) 1998-09-11 1999-08-18 超音波ユニット

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2002524253A (ja)
AU (1) AU6375599A (ja)
SE (1) SE511004C2 (ja)
WO (1) WO2000015412A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10256125B4 (de) * 2002-11-29 2006-06-01 Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH Verfahren und Vorrichtung zum Glätten und Verdichten der Oberfläche von Bleistiften oder dergleichen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074152A (en) * 1974-09-30 1978-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Ultrasonic wave generator
FR2354827A1 (fr) * 1976-06-16 1978-01-13 Mecasonic Sa Dispositif producteur d'ultra-sons utilisable notamment dans l'industrie des matieres thermoplastiques

Also Published As

Publication number Publication date
SE9803091L (sv) 1999-07-19
WO2000015412A1 (en) 2000-03-23
SE9803091D0 (sv) 1998-09-11
SE511004C2 (sv) 1999-07-19
AU6375599A (en) 2000-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4315181A (en) Ultrasonic resonator (horn) with skewed slots
US3956046A (en) Method for ultrasonically welding composite sheet material
US20130213580A1 (en) Ultrasonic vibration unit
JP2006506220A (ja) 溶融されたスタック部材を持つ超音波ホーン組立体
JPS6233065B2 (ja)
US9993970B2 (en) Cross seam joining device for joining a sealing seam for a flexible packaging
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
US6457626B1 (en) Symmetric ultrasonic rotary horn
US20090283570A1 (en) Resonant nodal mount for linear ultrasonic horns
JP2002509040A (ja) 超音波ホーン
JP2002524253A (ja) 超音波ユニット
JPS5916495A (ja) スピ−カ振動板とエツジとの接合方法
JP2002524254A (ja) 超音波ホーン
JP4144956B2 (ja) 注出口
WO1999001235A1 (en) An ultrasonic assembly including an anular sonotrode
WO2022019323A1 (ja) 接合方法及び接合装置
JP3129479B2 (ja) 超音波溶着装置
JPH11129331A (ja) 超音波接合方法
JP3336372B2 (ja) 合成樹脂製品とその溶着方法
JPH06143429A (ja) 超音波溶着による接合方法
JPS60155434A (ja) 超音波プラスチツク連続溶着装置
JPS5995800A (ja) スピ−カ用振動板とボイスコイルボビンとの接合方法
JPH02203972A (ja) 超音波振動装置
JPH11268135A (ja) 超音波接合方法
JPS61143119A (ja) 押出しチユ−ブの胴部と肩部の溶着方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061107