JP2014117752A

JP2014117752A - 台座を取り付けた超音波溶接装置

Info

Publication number: JP2014117752A
Application number: JP2013258680A
Authority: JP
Inventors: Hull Gordon; ハル，ゴードン
Original assignee: Rinco Ultrasonics USA Inc
Current assignee: Rinco Ultrasonics USA Inc
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-06-30
Also published as: CA2831227A1

Abstract

【課題】異なる種類の製袋充填機に対する加熱ステーションの改造をうまく達成するための、適合可能な改造キッド及び方法を提供する。
【解決手段】ソノトロード１３およびアンビル１２を有している、加熱ステーションの取り替えを可能にするキット１０は、ハウジング；ハウジングに固定された直線レール５０；アンビル１２およびソノトロード１３の支持部材；および平行グリッパーを含む。アンビル１２およびソノトロード１３の支持部材の各々は、レールに摺動可能に取り付けられ、グリッパーのそれぞれのピストンにも接続され、それによって、グリッパーのピストンの循環を介する各々の作動が可能となる。ソノトロード／アンビルの組み合わせは、各々、三次元の格子パターンへと配された対応する複数のエネルギーダイレクタを含み、より狭い溶接領域をもたらすが、その領域はより大きな耐久性を示し、それによって、より少ない包装材料の使用が可能となる。
【選択図】図１

Description

＜関連出願への相互参照＞
本出願は、２０１１年１２月１３日に出願の、米国仮特許出願第６１／５６９，９１６号の優先権を主張する、米国特許出願第１３／７１３，２３７号、発明の名称「ＲｅｔｒｏｆｉｔｏｆａＦｏｒｍ−Ｆｉｌｌ−ＳｅａｌＭａｃｈｉｎｅＨｅａｔＳｔａｔｉｏｎｗｉｔｈａｎＡｄｖａｎｃｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＷｅｌｄｉｎｇＫｉｔ」の一部継続出願である、および２０１０年１１月２６日に出願の、米国特許出願第１２／９２５，６５２号、発明の名称「ＳｏｎｏｔｒｏｄｅａｎｄＡｎｖｉｌＥｎｅｒｇｙＤｉｒｅｃｔｏｒＧｒｉｄｓｆｏｒＮａｒｒｏｗ／ＣｏｍｐｌｅｘＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＷｅｌｄｓｏｆＩｍｐｒｏｖｅｄＤｕｒａｂｉｌｉｔｙ」の一部継続出願である、２０１３年１月２８日に出願の、米国仮特許出願第１３／７５１，３６３号の優先権を主張し、各々の開示は、引用によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、製袋充填機の改善、および特に、改良型の超音波溶接用のスタックおよびアンビルを含むキットを使用して、旧技術の熱融着要素に取って代わることによって、機械の生産性を改善するために、そのような機械上に取り付けて改造する（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）ことができる機器に関する。

機械を使用した自動化のプロセスによる１枚の可撓性プラスチックフィルムでの食物および他の製品の包装は、典型的に、小袋を形成するためにプラスチックフィルムに接し、それを密封することによって達成される。このような機械の多数の例があり、それらは、産業内で製袋充填機（「ＦＦＳ機」）と呼ばれ、横型、縦型、または回転式の製袋充填機としてのカテゴリーへとさらに細分化され得る。横型の製袋充填機の例は、Ｈａｌｅｙによる米国特許第５，８２６，４０３号によって示され；縦型の製袋充填機の例は、Ｒｏｓｓｉによる米国特許第４，１１７，６４７号によって示され；一方で、回転式の製袋充填機の例は、Ｂｉｅｌｉｋによる第６，２１２，８５９号によって示される。

かなりの期間、これらの製袋充填機は、小袋を作り出すために、包装の下部およびその側部の継ぎ目を密封する、Ｈａｌｅｙの装置「加熱したフィンホイール（ｈｅａｔｅｄｆｉｎｗｈｅｅｌｓ）」などの、加熱要素を利用し、その小袋を製品で充填した後に、包装を形成するために、最終的な加熱要素は、小袋の上端開放部を密封するであろう。包装機とプラスチックフィルムの密封用の超音波溶接の原理との早期の結合（ｍａｒｒｉａｇｅ）は、「Ｆｏｒｍ−Ｆｉｌｌ−ＳｅａｌＰａｃｋａｇｉｎｇＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ」に関する、Ｊａｍｅｓによる１９８１年の米国特許第４，２８８，９６５号によって示される。超音波溶接はそれ以来密封の好ましい方法であり、なぜなら、とりわけ、超音波溶接の持続時間は１秒未満であり、そのプロセスは、従来の加熱要素では影響を受けやすい（ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ）、熱の過度の適用からの包装材料または製品に対する損傷の可能性がないため、および超音波溶接のプロセスは、汚染物質および製品を介して密封することにはるかによく適しているからである（熱融着のプロセスは、たとえ達成したとしても、その質は悪い）。

「ＳｏｎｏｔｒｏｄｅａｎｄＡｎｖｉｌＥｎｅｒｇｙＤｉｒｅｃｔｏｒＧｒｉｄｓｆｏｒＮａｒｒｏｗ／ＣｏｍｐｌｅｘＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＷｅｌｄｓｏｆＩｍｐｒｏｖｅｄＤｕｒａｂｉｌｉｔｙ」に関する、上に言及した同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号は、この相違を際立たせる。本明細書に開示される技術は、より狭い（ｎａｒｒｏｗｅｒ）溶接を可能にすることによって、一方で同時に、超音波溶接は、必要な物質を減少させるため、加熱要素よりも超音波溶接の使用の利点をさらに好適に生かし、特に、液体、半液体の製品の包装、またはさらに固体または半固体の製品の包装のために非常に望ましい、改善された耐久性のある溶接をもたらす。もちろん、プロセスは、例えば、より強く、耐久性のある密封を作り出すために必要とされるよりも、美的目的のために所望される、より広い溶接をもたらすべく、それでもなお使用され得る。

しかしながら、その特許出願中の技術は、新しく設計された製袋充填包装機に容易に組み込まれ得るが、熱の直接的な適用を介して密封する機械を最近またはずっと前に購入した消費者は、行き詰っている（ａｔａｎｉｍｐａｓｓｅ）。それらの機械の所有者は、新しい一連の包装機の出費を望んでいないか又は単にそれをできず、競争者がこの新しい機器を組み込む機械の使用を介してすぐに利用する、耐久性を有する包装を作り出す金銭的余裕もない。その問題には、複雑さというさらにもう１つの次元がある。

異なるタイプの包装機が、機械内の異なる段階および異なる位置で、小袋を形成することに決定し得る（ｄｉｃｔａｔｅ）。さらに、複数の製品を充填した小袋の最終的な上端部のためだけに、少なくとも１つの又は複数の熱融着ステーションを有していることが一般的である。それ故、既存の機械上に特許出願中の超音波溶接技術を組み込むことが非常に望ましいが、包装機のオペレータによるこのような改造（ｒｅｔｒｏ−ｆｉｔ）を達成する試みは、交換ユニットに割り当てられた体積に空間の制約があるため、成功していない。本発明は、異なる種類の製袋充填機に対する加熱ステーションの改造をうまく達成するための、適合可能な改造キットおよび方法を開示する。

＜発明の目的＞
本発明の目的は、改良型の超音波溶接機器を取り付けて製袋充填機の加熱ステーションを改造する手段を提供することである。

本発明の別の目的は、改良型の超音波溶接機器を含むキットを取り付けて、空間の制約のある体積の製袋充填機または予め作られた小袋タイプの機械を改造する手段を提供することである。

本発明のさらなる目的は、横型または回転式のいずれかの製袋充填機または予め作られた小袋タイプの機械に関して、加熱ステーションを、改良型の超音波溶接を含むキットと交換するための多目的な改造キットを提供することである。

本発明の別の目的は、同時に２つ以上の製品の小袋を改良型の超音波溶接で密封するための改造キットを提供することである。

本発明のさらなる目的および利点は、以下の記載および請求項から、および添付の図面から明白になるであろう。

同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号の改良型の超音波溶接の部品は、新しい製袋充填機の設計に容易に組み込まれるが、熱融着ステーションを利用する、より旧式な機械の所有者は、密封機器の改造のための適切な機器および方法の考案に成功しなかった。

横型または回転式の製袋充填機のより旧式な熱融着ステーションを、同時係属中の出願の改良型の超音波ソノトロードおよびアンビルと巧みに取り替える改造は、以下のキット：ハウジング；ハウジングに固定された直線レール；レール上で摺動可能な少なくとも第１および第２のベアリングキャリッジ（ｂｅａｒｉｎｇｃａｒｒｉａｇｅｓ）；および第１および第２の流体筋肉（ｆｌｕｉｄｉｃｍｕｓｃｌｅｓ）を含んでもよい。流体筋肉の各々には、それぞれのハウジング壁に固定されている第１端部、およびそれぞれのベアリングキャリッジに固定されている第２端部が取り付けられてもよい。それぞれのベアリングキャリッジへの取付けは、後にベアリングキャリッジに固定されるそれぞれの取付ブロックに固定され得る、それぞれの取付部材に対する各筋肉の取付けを介したものであってもよい。改良型のアンビルおよびソノトロードは、それぞれのキャリッジに固定され得る。

各キャリッジの作動は、流体筋肉の加圧を介するものであってもよく、次々に各筋肉のチャンバの周期的拡張をもたらし、これは、その長さに沿った直線的な収縮によって達成される。各流体筋肉の収縮は、直線レールに対する第１および第２の取付部材の同時の一点に集まる並進を引き起こし、それによって、アンビルの表面のソノトロードの表面との係合がもたらされる。電力を、係合の期間に対応させるためにスタックと同調させることによって、コンベヤーまたは回転ダイアルに沿って動く小袋の密封が可能となる一方で、小袋は、アンビルとソノトロードとの間に位置付けられる。流体筋肉の脱圧は、ソノトロードからのアンビルの逆並進および係脱を引き起こし、その後、コンベヤーまたは回転ダイアルが前進すると、密封された小袋をそこから出し、および別の密封されていない小袋を、アンビル／ソノトロードの連結間に位置付ける。

アンビル／ソノトロード、ベアリングキャリッジ、第１流体筋肉、および第２流体筋肉の特別に構成された直列配置（ｉｎ−ｌｉｎｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ）は、非常に狭い特性を提供するように働き、これによって、横型の機械上での、小袋の二重、三重、またはそれ以上の密封を達成する改造のためのキットの隣り合う設置が可能となる。

図１は、ハウジングのサイドパネルが、流動性の機械筋肉を露出するために取り除かれている、本発明の改良型の超音波溶接の改造キットの主な部品の第１実施形態の斜視図である。図２は、ハウジングのパネルが、流動性の機械筋肉を囲むために設置されるように示された、図１の改造キットの斜視図である。図３は、本発明の改造キットの第２実施形態の拡大側面図である。図３Ａは、図３の改造キットのさらなる拡大図である。図４は、図３の改造キットの端面図である。図５は、図３の改造キットの斜視図である。図６は、寸法が縮小されている、および随意の横型の機械スペーサと、固定された静止した高さ、または縦（「Ｚ」）方向に調整可能な高さで構成され得る随意の回転機械のカラムアセンブリとともに示される、図５の改造キットの斜視図である。図７は、図６で見られるように、改造キットを含む部品の分解図である。図８は、図６の改良型の超音波溶接の改造キットを取り付けて改造することができる回転式の製袋充填機の正面図である。図９は、図８の回転式の製袋充填機の平面図である。図１０Ａは、先行技術の超音波溶接機の側面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの先行技術の超音波溶接機の正面図である。図１１は、レベリングフット（ｌｅｖｅｌｉｎｇｆｅｅｔ）および本発明のハウジングに確実に取り付け可能な取付台とともに、本発明で使用可能なアンビルの詳細図である。図１２は、図１１のアンビル、レベリングフット、および取付台の分解図である。図１３は、本発明の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの第３実施形態の側面図である。図１４は、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの端面図である。図１５は、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの平面図である。図１６は、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの斜視図である。図１６Ａは、台座と組み立てる前の、図１６の改良型の超音波溶接装置の斜視図である。図１６Ｂは、図１６の改良型の超音波溶接装置と組み立てる前の、台座の斜視図である。図１７は、本発明の２つの台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーション、および著しく空間を限定したエンベロープへと統合するために最適化された、台座を取り付けた溶接ステーションの第３実施形態の斜視図である。図１８は、図１４の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの構成部品の分解図である。図１８Ａは、グリッパーの側面斜視図である。図１８Ｂは、グリッパーの底面斜視図である。図１９は、センサーに対するアクセスを許容する開口部を示す、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの斜視図である。図１９Ａは、内部フロー制御部およびグリース取付具（ｇｒｅａｓｅｆｉｔｔｉｎｇｓ）を露出するために、超音波溶接装置からガスケットおよびトップカバーを取り除いたハウジングを示す平面斜視図である。図１９Ｂは、図１９Ａのフロー制御部およびグリース取付具の平面図である。図２０は、ステンレススチールの直線レールおよびそこに固定された取付部材を示す、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの斜視図である。図２１は、拡大した、アンビル、レベリングフット、および取付台を示す、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの斜視図である。図２２は、図２１のアンビル、レベリングフット、および取付台の逆転した斜視図である。図２２Ａは、取付基板において螺合自在に収容した後のレベリングフット、および取付フット上で収容する直前のアンビルを示す斜視図である。図２２Ｂは、アンビルがレベリングフット上で収容された後の、および保持ねじが、アンビルを取付基板に解放可能に固定するためにレベリングフットにおいて螺合自在に収容されている、図２２Ａの斜視図である。図２２Ｃは、ユーザーが、対応するレベリングフットに対する調節を行うために、保持ねじの１つを緩めるように調整する、図２２Ｂの斜視図である。図２２Ｄは、ユーザーが、４分の１の回転によって保持ねじを緩めた後の、図２２Ｃの斜視図である。図２２Ｅは、ユーザーが、アンビルの高さを局所的に調節するために、レベリングフットを回転させるように調整する、図２２Ｄの斜視図である。図２２Ｆは、ユーザーが、アンビルの高さを局所的に調節するために、レベリングフットを回転させた後の、図２２Ｅの斜視図である。図２２Ｇは、本発明の改良型のソノトロードとアンビルとの間で係合された後の、感圧フィルムにおいて形成された不均一のインプレッション（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）のパターンを例証する。図２２Ｈは、図２２Ｇのインプレッションをもたらした、改良型のソノトロードとアンビルとの間で係合されたが、アンビルが、本発明のレベリングフットを使用して調節された後の、感圧フィルムにおいて形成された均一のインプレッションのパターンを例証する。図２３は、図２１のアンビル、レベリングフット、および取付台の底面斜視図である。図２４は、図１３の台座を取り付けた改良型の超音波溶接ステーションの底面図である。図２５は、本発明の改善されたソノトロードの正面図である。図２６は、図２５の改善されたソノトロードの側面図である。図２７は、図２５の改善されたソノトロードの底面図である。図２８は、図２７の底面図で示されるソノトロードに対する係合表面の拡大詳細図である。図２９は、図２８の係合表面を通る切断図である。図３０は、ソノトロードのエネルギーダイレクタのプラトー（ｐｌａｔｅａｕｓ）の係合が、アンビルのエネルギーダイレクタのプラトーとかみ合うように位置合わせされる場合の、ワークピースに係合する前に示された、本発明の改善されたソノトロードおよびアンビルを通る切断図である。図３０Ａは、ソノトロードとアンビルの両方の上でうまく使用される端部移行（ｅｎｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）のタイプを例証する、本発明の改善されたソノトロードを通る切断図である。図３１は、図３０の配置による、ソノトロードのエネルギーダイレクタのプラトーの、アンビルのエネルギーダイレクタのプラトーとのかみ合う位置合わせを示す。図３２は、拡大して示される、図２７の改善されたソノトロードの底面図である。図３３は、ソノトロードのエネルギーダイレクタのプラトーの、対応するアンビルのエネルギーダイレクタのプラトーとのかみ合う位置合わせを示し、本発明のロゴ表面の第１実施形態も示す、図３２のソノトロードを通る切断図である。図３３Ａは、図３３の切断図であるが、１対のワークピース上の係合中に生じ得る分離を表わすために、ソノトロードおよびアンビルは、別々に動くように示される。図３４は、図３３の切断図であるが、本発明のロゴ表面の第２実施形態を示している。

同時係属中の米国出願第１２／９２５，６５２号の超音波溶接技術を取り付けて既存の製袋充填機を改造する、包装機のオペレータによる最初の試みは、成功しなかった。改造機器で占領され得る体積は、過度に制約された。この制約は、二重または三重の密封操作が加熱ステーションで必要とされるシナリオによって悪化された。従来のアクチュエータを使用して互いに係合するように動かされている単一の大きなホーンおよびアンビルは、遅すぎるため、満足な結果を達成することができないか、またはシングル幅の超音波ホーン技術の範囲を超えている。異なる２対のホーン／アンビルの組み合わせの使用は、生成される力が小さすぎる中で、その２対の同時の係合を較正する困難性のために満足できるものではなく、サーボモーターの手段は、同調のために考慮されたが、その市場性を縮小し得るために、適用するには過度に高価であると分かった。

図１は、これらの障害を見事に克服した、本発明の作動部分を露出するために除去されたハウジングのサイドパネル（２３）とともに示されている、本発明の改造キット（１０）の第１実施形態の斜視図を示す。

装置は、アンビルおよびホーン／昇圧器／変換器のスタックの両方の同時作動のために、特別に作り出された二重ライナー機構（ｄｕａｌｌｉｎｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ）において１対の流体の機械筋肉を利用する。（空気圧式人工筋肉と共に）一般に名付けられる、今日の「流体筋肉（ＦｌｕｉｄｉｃＭｕｓｃｌｅ）」は、部分的にＲｉｃｈａｒｄＧａｙｌｏｒｄによる発明から生まれた用語である。Ｇａｙｌｏｒｄは、１９５５年に、「ＦｌｕｉｄＡｃｔｕａｔｅｄＭｏｔｏｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＳｔｒｏｋｉｎｇＤｅｖｉｃｅ」に対する米国特許第２，８４４，１２６号を受け取った。一般的に、流体筋肉は、合成または天然のゴム管を織ったシースで包むことによって構成されてもよい。これは拡張可能なチャンバを形成する。加圧流体が流体筋肉のチャンバに適用されるときに、チャンバは、放射状に拡張し、その長さで対応する収縮が伴い、結果的に直線運動につながる。金具またはプラスチック部品は、結果として生じる運動を伝えるために両端部に固定されてもよい。

筋肉の収縮の強度は、織ったシースを形成する個々の繊維の総強度によって決定され得、一方で、その運動距離は、織り方の締め付け度合いによって決定され得、ここで、より緩い織り方で、よバルジングはより大きく膨らみ、結果的に、織り方における個々の繊維の更なるねじれにつながる。本発明とともに使用するための流体筋肉は、ＦｅｓｔｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｌｏｃａｔｅｄｉｎＭｔ．Ｐｒｏｓｐｅｃｔ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ（ｗｗｗ．ｆｅｓｔｏ．ｃｏｍを参照）から得られ得る。

流体筋肉は、１つのアゴニストと１つのアンタゴニストの対で一般に利用され、ここで、アンタゴニストは、アゴニストの運動とは反対に作用し、それによって、人体内の筋肉肉（例えば、関節を開く伸筋肉および関節を閉じるために反対に作用する屈筋肉）の機能を模倣する。しかしながら、本発明では、流体筋肉は、異なるモードで作動する。

最も単純に実行可能な実施形態では、単一の流体筋肉は、図１３Ａおよび１３Ｂで表わされる、典型的な先行技術の超音波溶接機（１００）においてプレス（１９０）によって提供される直線運動を複製するために使用されてもよい。しかしながら、実際には、これは、多くの製袋充填機の、特に横形機のための改造の成功の助けにはそれほどなっていない。このような機械では、小袋は、コンベヤーに沿って加熱ステーション（例えば、Ｈａｌｅｙに対する米国特許第５，８２６，４０３号の図１の包装機（５）を参照）（ここで、１つ以上の加熱要素は、小袋上に集まり、それを密封し得る）へと並進し得るため、アンビルとソノトロードの両方に対する運動を与えることが非常に望ましい。この二重動作は、ソノトロードとアンビルが開口部の中央平面に一般的に集まるように設定され、そこで、プラスチックフィルムの局所的な加熱および溶解に必要な圧力および振動のエネルギーを適用し、開口部を密封する。

本発明の第１実施形態は、（ハウジングのサイドパネル（２３）を取り除いた）図１の改造キット（１０）によって示され、図２にも示される。横型または回転式の製袋充填機のいずれかの１つ以上の熱融着要素に取って代わって使用され得る、改造キット（１０）は、土台（２０）、第１端壁（２１）、第２端壁（２２）、第１側壁（２３）および第２側壁（２４）を有するハウジングを含んでもよい。また、ハウジングは、中央壁（２６）を含んでもよい。これらの部品の多くは、後に議論される実施形態に共通しており、それに関しては、分解図が図７に示され、そのため、それに対する引用は、利点を有し得る。ハウジングのサイドパネル（２３）および（２４）は、土台（２０）、端壁（２１）および（２２）とともに、流体筋肉を囲み保護するために使用されてもよく、加えて、随意のカバー（図示せず）も同じ理由で使用されてもよい。また、サイドパネル（２３）および（２４）は、ハウジングに構造的剛性を加える働きをし得るが；パネル（２３）および（２４）は、以下に見られるように、機構の機能性を支持するためには必要とされていない。

土台（２０）は、第１開口部（２０Ａ）および第２開口部（２０Ｂ）を有してもよく、それら両方は、穴のあいた開口部であってもよい。第１取付部材（３０）は、土台（２０）における第１開口部（２０Ａ）を通る途中に配されている部分を有してもよい。１つの実施形態では、第１取付部材（３０）は、好ましくは、「Ｌ」字型であり得、土台（２０）における開口部（２０Ａ）を通って突出する「Ｌ」の１つの脚部（３１）を有し得、もう１つの脚部（３２）は、ハウジングの土台（２０）に一般に平行であるように配されてもよい。それ故、第１取付部材（３０）は、ハウジングの土台（２０）の穴のあいた開口部（２０Ａ）内で摺動可能であり得る。第２取付部材（４０）は、第１および第２の脚部（４１）および（４２）と同様に構築されてもよく、これに応じて土台における第２開口部（２０Ｂ）内で摺動可能であるように配されてもよい。「Ｌ」字型の取付部材の第２脚部（３２）および（４２）の端部は、キットアセンブリ内で互いに対向してもよい。

「Ｌ」字型の取付部材（３０）および（４０）の第２脚部（３２）および（４２）は、各々、直線レール上で摺動可能であり得る、少なくとも１つのそれぞれのベアリングキャリッジに取り付けられてもよい。好ましい実施形態では、摺動可能である４つのベアリングキャリッジを備える直線レールが使用されてもよい。直線レールおよびベアリングキャリッジは、市販で入手可能であり、ＰＢＣＬｉｎｅａｒ，ｉｎＲｏｓｃｏｅ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ（ｗｗｗ．ｐｂｃｌｉｎｅａｒ．ｃｏｍ／Ｐａｇｅｓ／Ｌｉｎｅａｒ−Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓを参照し、この開示は引用によって本明細書に組み込まれる）から得られ得る。直線レール（５０）は、図１で見られるように、土台（２０）の下部に固定され得、レール上で摺動可能である、ベアリングキャリッジ（５１）、（５２）、（５３）、および（５４）を有してもよい。選択される直線レール、およびハウジングの土台（２０）に対する取付けのために利用される方法に依存して、「Ｌ」字型の取付部材（３０）の第２脚部（３２）を、ベアリングキャリッジ（５１）および（５２）に直接取り付けることが可能であり、「Ｌ」字型の取付部材（４０）の第２脚部（４２）は、ベアリングキャリッジ（５３）および（５４）に直接取り付けられる。

代替的に、図８で見られ得るように、分離した直線レール（５０Ａ）および（５０Ｂ）が使用されてもよく、対のベアリングキャリッジ（５１Ａ）、（５１Ｂ）、（５２Ａ）、（５２Ｂ）、（５３Ａ）、（５３Ｂ）、（５４Ａ）、および（５４Ｂ）は、レール対（５０Ａ）／（５０Ｂ）上で摺動可能であり、キャリッジ（５１Ａ）、（５１Ｂ）、（５２Ａ）、および（５２Ｂ）は、取付ブロック（６１）に固定され、およびキャリッジ（５３Ａ）、（５３Ｂ）、（５４Ａ）、および（５４Ｂ）は、取付ブロック（６２）に固定される。図１で見られるように、分離した直線レール（５０Ａ）／（５０Ｂ）とベアリングキャリッジ対との間で形成された開口部は、第１「Ｌ」字型部材（３０）の第２脚部（３２）の、取付ブロック（６１）への取付けを可能にするように、および第２「Ｌ」字型部材（４０）の第２脚部（４２）の、取付ブロック（６２）への取付けを可能にするように働く。（注 − 本明細書に記載されるハウジングの部品または他の部品のいずれかの付属品は、木材、金属、またはプラスチックであってもよい、使用される材料にとって適切である、当該技術分野に公知の適切な接着剤または任意の機械的な止め具を使用して達成され得る）。直線の分離したレール（５０Ａ）／（５０Ｂ）の長さが、土台（２０）における穴のあいた開口部（２０Ａ）および（２０Ｂ）に及ぶように選択され、それによって、第１取付部材（３０）は、穴のあいた開口部（２０Ａ）内で、ハウジング端壁（２１）に近接している、ハウジングの第１端部に対して摺動可能であり得る。それによって、第２取付部材（４０）は、穴のあいた開口部（２０Ｂ）内で、ハウジング端壁（２２）に近接している、ハウジングの第２端部に対して摺動可能であり得る。

同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号で開示される特徴を組み込む、改良型のアンビル（１２）は、取付ブロック（６１）に固定され得る。好ましい実施形態では、角のあるガセットアセンブリ（６４）が最初に、取付ブロック（６１）に固定され得、次に、アンビル（１２）が、ガセットアセンブリ（６４）に固定され得る。耐性の強化に適応するために、およびアンビルの正確な静止した位置付けに対する調整を一般に可能にするために（その重要性は以下に議論される）、基板（６５）は、ガセットアセンブリ（６４）とアンビル（１２）との間で位置し得、レベリングフットは、基板（６５）とアンビル（１２）との間で位置付けられ得る。

同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号で開示される特徴を組み込む、改良型のソノトロード（１３）は、昇圧器（１４）および変換器（１５）も含むスタックの一部を形成し得る。スタックは、昇圧器を固定する上クランプブロック（６５Ｕ）および下クランプブロック（６５Ｌ）、および変換器を固定する上クランプブロック（６６Ｕ）および下クランプブロック（６６Ｌ）を使用して取付ブロック（６２）に固定され得る。上クランプブロック（６５Ｕ）および（６６Ｕ）は、各々、取付ブロック（６２）にしっかりと固定され得、下クランプブロック（６５Ｌ）および（６６Ｌ）は、各々、止めねじ（６７）を使用して、対応する上クランプブロックに解放可能に固定され、スタックを取付ブロック（６２）に解放可能に固定する。

レベリングフット、土台、およびアンビルの１つの実施形態は、図１２の分解図で示される。図１２の実施形態では、レベリングフット（６６Ａ）、（６６Ｂ）、（６６Ｃ）、（６６Ｄ）、（６６Ｅ）、（６６Ｆ）、および（６６Ｇ）は、アンビル（１２）における対応するねじ穴内で螺合自在に係合される前に示され、その後、図１１および図３で見られるように、アンビルおよびレベリングフットは、ねじ（６８）を使用して、土台およびガセットアセンブリ（６４）に固定され得る。レベリングフット（６６Ａ）−（６６Ｇ）の各々がねじ穴内で螺合自在に係合される程度は、アンビル（１３）の長さにわたる、慎重に制御された及び十分な支持を提供するために、内側および外側で調節されてもよく、その結果、同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号に記載されるような、その一連のエネルギーダイレクタの格子は、改良型のソノトロード（１３）の対応する一連のエネルギーダイレクタの格子に適切に係合し得る。接触シートが、ソノトロードのエネルギーダイレクタの格子とアンビルとの間で利用され、以下に議論される、それらの係合の間に、係合が適切であるかを決定し、それらの間の均一接触を達成するために、レベリングフットに対する調整が行われる。

図１のこの配置により、第１流体筋肉（１６）は、ハウジングの第２端壁（２２）に固定されている第１端部（１６Ａ）を有し得、流体筋肉（１６）の第２端部（１６Ｂ）は、「Ｌ」字型の取付部材（３０）の第１脚部（３１）に固定され得る。第２流体筋肉（１７）は、ハウジングのハウジング中央壁（２６）に固定されている第１端部（１７Ａ）を有し得、流体筋肉（１７）の第２端部（１７Ｂ）は、「Ｌ」字型の取付部材（４０）の第１脚部（４１）に固定され得る。流体筋肉（１６）および（１７）は、好ましくは、直線レール（５０）に対して、アンビル（１２）、およびソノトロード（１３）を有するスタックに対して、直列に配されるためにも、記載されるように取り付けられ得る。この直列配置は、特定の製袋充填機の熱融着ステーションによって現在占められる、空間が制約されたエンベロープへの改造キット（１０）の設置を促進する、細長いが、非常に狭い形状を有するアセンブリを作り出す（このような機械上への本発明の第２改造キットの実施形態１０Ａの設置を例証する、図３および４を一般に参照）。

改造キット（１０）が上に記載されるように組み立てられ、空気圧／水圧式のチューブが流体筋肉（１６）および（１７）に対する圧力を送達する（ｐｏｒｔ）ために適切に設置されていることで、第１および第２の流体筋肉の加圧は、第１筋肉肉の取付部材（３０）の並進および第２筋肉肉の取付部材（４０）の並進をもたらし、その並進は一般に同時であり、直線レールと相対しており、およびアンビル（１２）の表面の、ソノトロード（１３）の表面との係合を引き起こすように、２つの取付部材を集中させる。制御装置は、流体筋肉に対する空気圧／水圧式の加圧および対応する脱圧を順序付けるために使用されてもよく、スタックに対する電力のパルシングは、「ワークピース」材料間（小袋の開放端の側面）の摩擦を引き起こす機械振動をもたらすことで、熱を生成し、その間の接触領域を溶解する。第１および第２の流体筋肉（１６）および（１７）の脱圧は、直線レール対（５０Ａ）／（５０Ｂ）に対する第１および第２の筋肉肉の取付部材（３０）および（４０）の逆並進を引き起こし、適切な溶接時間が経過した後に、アンビル（１２）の係合表面と前記ソノトロード（１３）の係合表面の係脱（その間の分離）をもたらす。

２つの取付部材（３０）および（４０）の並進は、同時である必要はないが、アンビル（１２）の係合表面と前記ソノトロード（１３）の係合表面が、小袋が位置付けられる、既定された「中央平面」で交わることが重要である。（注：アンビル（１２）およびソノトロード（１３）のそれぞれの係合表面が、出願人の同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号のエネルギーダイレクタの格子を使用するときなどに、平面でなくてもよい（この場合、「中央平面」は、その中にプラトー面の最先端部分で形成される平面、または平面であるように形成されるときのプラトー面自体を一般に使用することによって分かるように解釈され得る））。図７で見られるように、機械的な止め具（５５）は、流体筋肉が動作されるときに、アンビルおよびソノトロードが中央で適切にかみ合うように、移動を制限する設定点を設けるために使用され得る。典型的には、アンビル側面は、移動する量（ｍａｓｓ）がより少ないため、中央平面に最初に達し、その移動は、機械的な止め具（５５）との接触によって限定されるであろう。調整可能な機械的な止め具（５５）によって設定されるように、ホーン側面は、その後まもなく、中央のアンビルと接触するであろう。機械的な止め具（５５）によって提供される調整がないと、小袋の到達における差は、小袋のたわみをもたらすように働き得、結果的に歪曲した溶接線、および美的に魅力がない包装をもたらす。２つの異なる大きさの流体筋肉（１６）および（１７）を有していることで、小袋が密封される平面でアンビル（１２）およびソノトロード（１３）の到着時間を調整するための配置に対する幾らかの追加の調節が必要とされ得る。第１および第２の流体筋肉が同じ寸法であるとき、特定の有効性が得られ得る。

本発明の改造キットの第２実施形態（１０Ａ）は、図３および４における横型の製袋充填機に取り付けられて示される。キット（１０Ａ）のこの設置は、図３Ａで拡大して示され、図７の分解図で示されるその構成部品を有する。キット（１０Ａ）は、２つの同一の流体筋肉（１８）および（１９）を利用し得、それ故、アンビル（１２）およびソノトロード（１３）の両方に関する同時で等しい並進の量が可能であり得、異なる並進の距離または時間による調整の必要性を大部分排除する。図３において、アンビル（１２）の係合表面およびソノトロード（１３）の対応する係合表面は、各々、流体筋肉の加圧および関係する並進の前に、密封される小袋が理想的に位置付けられ得る中央平面からおよそ０．５インチ離れて位置し得ることが分かり得る。摺動可能に取り付けられたブロック（６１）上のアンビル（１２）の並進のための流体筋肉（１８）と同じ、摺動可能に取り付けられたブロック（６２）上のソノトロード（１３）の並進のための流体筋肉（１９）の利用は、結果的に、並進の等しい速度をもたらす。

同じ流体筋肉（１８）／（１９）の直列の位置付けは、この第２実施形態に関する図３Ａおよび７で見られるように、その間の任意の接触なしで流体筋肉（１９）に対して第１取付部材の摺動を可能にする、第１取付部材（３５）における逃げ穴（３６）を提供することによって、およびその間の任意の接触なしで流体筋肉（１８）に対して第２取付部材の摺動を可能にする、第２取付部材（４５）における逃げ穴（４６）を提供することによって達成され得る。改造キット（１０Ａ）の多くの他の態様は、改造キット（１０）に同様に構築されてもよい。流体筋肉（１８）の第１端部（１８Ａ）は、第２取付部材（４５）において特大の穴部（４６）を通り抜けることによってとはいえ、および場合によっては流体筋肉上の延長端部取付具（ｅｘｔｅｎｄｅｄｅｎｄｆｉｔｔｉｎｇ）（１８Ｅｉ）を使用して、ハウジングに固定され得、延長端部取付具は、ねじの刻設された部分をその上に有し、そこで、ナット（９５）はトルクを与えられ得、ハウジング端壁（２２）に固定される。流体筋肉（１８）の第２端部（１８Ｂ）もまた、ねじの刻設された部分をその上に備える延長端部取付具（１８Ｅｉｉ）を有し、そこで、ナット（９５）はトルクを与えられ得、第１取付部材（３５）に固定される。また、流体筋肉（１９）の第１端部（１９Ａ）は、第１取付部材（３５）において特大の穴部（３６）を通り抜けることによってとはいえ、および場合によっては流体筋肉上の延長端部取付具（１９Ｅｉ）を使用して、ハウジングに固定され得、延長端部取付具は、ねじの刻設された部分をその上に有し、そこで、ナット（９５）はトルクを与えられ得、ハウジング端壁（２１）に固定される。流体筋肉（１９）の第２端部（１９Ｂ）もまた、ねじの刻設された部分をその上に備える延長端部取付具（１９Ｅｉｉ）を有し、そこで、ナット（９５）はトルクを与えられ得、第１取付部材（４５）に固定される。

既存の製袋充填機上への先行技術の超音波アンビルおよびソノトロードの改造は、１つ以上の熱融着ステーション、および元来、加熱ステーションを機械のフレームに固定するために使用される任意の関係する支持ブラケットの除去を必要とし得る。改造キット（１０）またはキット（１０Ａ）は、その上に設置するために提供されてもよい。様々な製造業者によって作られた特定の機械のフレームおよび他の特徴の違いのために、横型の機械のスペーサアセンブリ（８０）（図３、３Ａ、６、および７）が、キットを適切に位置付けるために必要とされ得、その結果、小袋がコンベヤーに沿って進むと、アンビルおよびソノトロードは両方とも、理論的な小袋の中央平面の反対側面に適切に置き換えられる。また、図８および９に示されるものなどの、回転式の製袋充填機に関して、キットの適切な設置にはまた、回転機械のカラムアセンブリ（９０）の使用を介して、外側放射状に位置されたキットの端部を支持することが必要とされ得る。

キットの各々は、横型の機械のスペーサアセンブリ（８０）または回転機械のカラムアセンブリ（９０）と同様に、改造される機械のフレームへの取付穴の掘削が必要とされ得る。図５で見られるように、これらの穴は、パイロット穴としてハウジング端壁（２１）／（２２）の１つに位置付けられてもよく、その後、キットおよび機械のフレームの両方における共通のフルサイズの穴を掘削するためのテンプレートとして使用されてもよい。その後、キットは、限定されないが、ナット、止めワッシャー、およびボルトを含む、当業者に既知の任意の適切な固定手段を使用して、横型のまたは回転式の製袋充填機のいずれかのフレームに固定され得る。

本明細書に開示される第３実施形態は、図１３−１５の３つの図、および図１６の斜視図で示される、台座を取り付けた超音波溶接装置アセンブリ（２００）であり得る。台座を取り付けた超音波溶接装置アセンブリ（２００）は、溶接装置（２０１）（図１６Ａ）、台座（２０２）（図１６Ｂ）、および台座から溶接装置に接続する且つ支持するためのクレードルブラケット（２０３）を含んでもよい。超音波溶接装置（２０１）は、改造キット（１０）または（１０Ａ）用の上に開示された装置と同様に一般に構成され得る。しかしながら、溶接装置（２０１）は、好ましくは、そのコンパクト性をさらに最適化するように構成され得、その目的は、以前に使用を開始された機器と、また今日製造されている機器の両方のエンベロープの条件を満たすことによって、ユニットが、原機器メーカー（ＯＥＭ）の加熱ステーションまたは他の密封装置の交換のために利用されることを容易に可能にすることである。

超音波溶接装置（２０１）は、流体筋肉を使用した改造キット（１０）または（１０Ａ）用の上に開示された装置とは異なり、その代わりに、ホーンおよびアンビルを始動させる既製のグリッパー−空気圧式装置を利用してもよく、それによって、溶接されるワークピースに対するクランプアップ（ｃｌａｍｐ−ｕｐ）がもたらされる。Ｆｅｓｔｏによって製造された、平行グリッパー（２７０）（モデルＤＨＰＳ）は、図１８Ａおよび１８Ｂで示され、本明細書で利用され得る（ｗｗｗ．ｆｅｓｔｏ．ｃｏｍ／ｃｍｓ／ｎｌ−ｂｅ＿ｂｅ／９７６７．ｈｔｍ、およびＢｅｌｌａｎｄｉによる米国特許第６，１９９，８４８号を参照し、その各々の開示は、引用によって本明細書に組み込まれる）。図１８および２０で見られるように、グリッパー（２７０）は、鋳造物であってもよい、ハウジング（２７１）に固定され得、およびグリッパーは、適切な機械的な止め具を使用して固定され得、また、取付板（２７４）の使用を含み得る。アンビル支持部材（２７２）（上に議論される対応する取付部材の同等物）は、ベアリングキャリッジ（２５１Ａ）、（２５１Ｂ）、（２５２Ａ）、および（２５２Ｂ）にしっかりと固定され得、それ故、グリッパー（２７０）のピストンの１つとのその接続によって、直線レール（２５０Ａ）／（２５０Ｂ）に対して摺動するように駆動され得る。同様に、スタック（ソノトロード（２１３）、昇圧器（２１４）、および変換器（２１５））の構成部品を支持する、スタック支持部材（２７３）は、ベアリングキャリッジ（２５３Ａ）、（２５３Ｂ）、（２５４Ａ）、および（２５４Ｂ）にしっかりと固定され得、それ故、グリッパー（２７０）のもう１つのピストンとのその接続によって、直線レール（２５０Ａ）／（２５０Ｂ）に対して摺動するように駆動され得る。各々がこの実施形態のための鋳造プロセスにおいて形成され得る、アンビル支持部材（２７２）およびスタック支持部材（２７３）は、各々代わりに、個別のベアリングキャリッジ（（２５１Ａ）、（２５１Ｂ）、（２５２Ａ）．．．）を使用する必要なく、直線レール（２５０Ａ）／（２５０Ｂ）に直接、摺動可能に取り付けるように構成されてもよい。さらに、対のレールの直線レール（２５０Ａ）／（２５０Ｂ）とは対照的に、単一の中央レールも、二重ライナーレールの使用によって改良型のアンビルおよびソノトロードの移動のためにさらなる安定が提供され得ることを除いて、うまく使用され得る。

図１７は、３つの異なるバージョンの本発明の台座を取り付けた超音波溶接装置を示し、該装置は、装置のカバーの外部に取り付けられたクレードルブラケットを有する、１つは左手側（２００Ｂｉ）にあり、もう１つは右手側（２００Ｂｉｉ）にある、２つのバージョンの装置、およびクレードルブラケット（２０３）が、代わりにカバー（２２０）の内部下のハウジング（２７１）に取り付けられ得る、図の中央に示される、超音波溶接装置（２００）を含む。図１４で見られるように、装置（２００）のためのこの配置は、他の変更とともに、結果的に、装置に関する２００ｍｍ未満の全幅をもたらし、それによって、多くのＯＥＭの空間条件を満たし、また、クレードルブラケット（２０３）を最初に除去する必要なしに、カバー（２２０）（図１９Ａ）の除去が可能となる。図１９Ａおよび１９Ｂで見られるように、除去可能なアクセスパネル（２２５）は、カバー（２２０）に解放可能に固定され得、それによって、フロー制御部およびグリース取付具に対する迅速なアクセスを可能にし、装置の洗浄（ｗａｓｈ−ｄｏｗｎ）を支持するために、ニトリル食品用のガスケット（２２６）と併用して使用されてもよい。台座（２０３）における奥行きのない（ｓｈａｌｌｏｗ）高さアクチュエータは、現在、５０ｍｍのカラムの高さ調整を可能にしながら、結果的に６７９ｍｍのアセンブリの全高をもたらし（図１３）、５４０ｍｍの本発明の全長は、異なるＯＥＭ機器のより多くのモデルの内部の目盛板から優れたクリアランス（例えば、表目盛の近くのアンビル側面のより多くのクリアランス）を提供する。

図１９の斜視図は、開いた及び閉じたセンサー（２４５）を露出するために、カバー（２２０）が除去された、改良型の超音波溶接装置（２０１）を示す。開いた及び閉じたセンサーは、マイクロプロセッサーに対する入力を提供し得、これは、サイクルの開始前にアンビルから遠位にある（開いた）、またはアンビルに係合している（閉じた）、ソノトロードの位置を示している。閉じたセンサーは、溶接のための適切な力を構築するために、及び／又はワークピースがソノトロードとアンビルとの間で係合される時点で生じる振動のタイミングを調整するためにも必要とされるのであれば、遅延時間でのプログラムを可能にする。さらに、１つ以上の小袋が存在する場合のセンサーも使用されてもよく、なぜなら、ホーンとアンビルとの間で位置付けされているワークピースを用いずに、デバイスを循環させ、超音波エネルギーを加えると、機器を激しく損傷しかねないからである。それ故、小袋が存在する場合のセンサーは、超音波ホーンとアンビルが互いに対して直接照射しないことを保証する。

構造部品を陽極処理し、その耐腐食性を増加させることによって過去に適応されてきた腐食剤の使用を含み得る洗浄環境で、超音波溶接機が洗浄されることはかなり一般的である。しかしながら、陽極処理プロセスによって作り出された酸化物層は、急速にすり減る傾向がある。それ故、超音波溶接装置アセンブリ（２００）の構造部品の多く（使用される鋳造物およびソノトロードおよびアンビルの支持部材など − 図２０を参照）は、食品用のセラミックで強化されたテフロン（登録商標）のコーティングを受け、これは、腐食剤を含む洗浄環境における装置の使用を可能にする。実施形態（１０）および（１０Ａ）の直線レール（５０Ａ）および（５０Ｂ）は、装置（２００）上で、１対のステンレススチールロッド（２５０Ａ）／（２５０Ｂ）および一致するステンレススチールのベアリングレール（（２５０Ａ）、（２５０Ｂ）、（２５１Ａ）．．．）と交換されたことで、洗浄環境における露出をより好適に促進する。

図２１で見られるように、改良型のアンビル（２１２）（その係合表面は、同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号で記載されるエネルギーダイレクタの格子を含んでもよい）は、全高が一般に縮小され得る。高さの縮小は、小袋上のより高い位置で、元々の機器内の小袋の把持を調整し、「折り重なる（ｆｏｌｄｏｖｅｒ）」条件をほとんど排除する（例えば、小袋は、溶接ステーションへと適切に誘導されないと、縁部にかかり、折り重なってしまい、適切にまたは全く密封され得ない）。変換器および昇圧器は、ＩＰ６７のＩｎｇｒｅｓｓＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎの評価（６は、防塵を一般に示し、７は、１メートルの水に浸されたときの少なくとも３０分間の耐久性を一般に示す）を有するであろう、１つの近接するアセンブリであるように変更される。

図２１は、台座を取り付けた改良型の超音波溶接装置（２００）の、アンビル（２１２）、レベリングフット（２６６Ａ）／（２６６Ｄ）／（２６６Ｆ）、および取付基板（２６５）の拡大した詳細図である。レベリングフットを使用する調整は、図２２Ａ−２２Ｆの検査を介して理解され得る。図２２Ａは、アンビル（２１２）において内向きのねじ穴内で螺合自在に収容されている、レベリングフット（２６６Ｆ）を示す。他のレベリングフット（（２６６Ａ）−（２６６Ｅ）および（２６６Ｇ））は、同様に、アンビル（２１２）において対応するねじ穴内で螺合自在に収容され得る。図２２Ｂで見られるように、レベリングフットが固定されるアンビル（２１２）は、次に、基板においてレベリングフットを、対応する穴に一般に位置合わせするために、取付基板（２６５）上に置かれ得る。その後、保持ねじ（２６８）は、レベリングフットの位置の各々でアンビルを取付基板（２６５）に固定するために使用され得る。

そのため、アンビル（２１２）が、超音波溶接装置（２０１）上に設置されると、図２１で見られるように、改善された耐久性および完全性を有する狭い超音波溶接を生み出すための、アンビル（２１２）とのソノトロード（２１３）の係合の深さの適切な均一性は、次に、レベリングフットに対する調整を介して確かなものとされ得る。どの調整が必要となり得るかを確認するために、感圧フィルムは、ワークピースが溶接プロセス中に通常作用されるであろう平面内に位置付けられ得、一方でソノトロードおよびアンビルの一回のストロークは、手動でインデックス付けされ（ｉｎｄｅｘｅｄ）、その結果、フィルムにインプレッションが作られる。利用され得るのが望ましいフィルムは、ＳｅｎｓｏｒＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．，ｉｎＭａｄｉｓｏｎ，Ｎ．Ｊから入手可能である。アンビルおよびソノトロードを手動でインデックス付けした後、フィルムの検査によって、ソノトロードおよびアンビルのエネルギーダイレクタの格子の係合から結果として生じる格子パターンのインプレッションが明らかとなり、これは、上から下への（短い）方向と、左から右への（長手方向）方向の両方において均一であるべきである。インプレッションが均一でないとき、係合の深さは、最も近いレベリングフットを調節することによって、局所的に調節され得る。例えば、図２２Ｇは、結果的にほとんど又は全くインプレッションが作られない、接触の量が不十分な、右下コーナーの領域を除く、一般に均一なパターンである、一片のフィルム上で作られたインプレッションを示す。このような局地的な非均一性のための調整は、図２２Ｃ−２２Ｆで示される。不十分な接触に対応するコーナーにおける保持ねじ（２６８）は、例えば、４分の１の回転によって緩められ得（図２２Ｃ−２２Ｄ）、その後、レベリングフットは、レベリングフットの六角形部分の平らな部分上へのレンチの適用で回転されることによって局所的に、アンビルを上げる（あるいは下げる）ために使用されてもよい（図２２Ｅ−２２Ｆ）。この場合、レベリングフットは、アンビルから後退されることで、その位置でアンビルとソノトロードとの間のより大きな係合を引き起こす。保持ねじ（２６８）は、次に、再度締めら得；図２２Ｈで例証される均一パターンなどの、最適な結果が得られるまで、検証プロセスが、別の感圧フィルムを使用して繰り返される。

図２１で見られるように、保持ねじ（２６８）の２つは、アンビルの表側面から緩められ得る／締められ得、および図２２で見られるように、保持ねじ（２６８）の３つは、アンビルの裏側面から緩められ得る／締められ得、すなわち、これは、特定のＯＥＭ機器のその空間条件を満たすために、アンビルのサイズの縮小から結果的に生じる配置である。また、レベリングフットに対する調整は、取付板にわたってレベリングフットの位置付けをずらすことによって、より好都合に行われ、それにもかかわらず、アンビルのための十分な支持を提供する一方で、レベリングフットの六角形部分を回転させるためにより優れたレンチのアクセスを提供する。

超音波溶接装置（２０１）上で、より狭いあご開口部は、小袋ガイド（２３５）および（２３６）の付加によって促進される（図２３−２４を参照）。小袋ガイドは、アンビル／ソノトロードとのその間の相対運動中の小袋のクリアランスを保証する助けとなる。アンビルの小袋ガイド（２３５）は、アンビル支持部材に直接取り付けられ得、一方で、フィルムの、ソノトロード（２１２）とのクリアランスを保証するように構成される、小袋ガイド（２３６）は、クレードルブラケット（２０３）に固定して取り付けられ得る。小袋ガイド（２３５）および（２３６）を使用することによって、ソノトロードのストロークを最小限に減少させるように働く、より狭いあご開口部の使用が可能となり、これは、超音波溶接装置（２０１）が作動し得る速度を改善する。装置の「あご（ｊａｗｓ）」（ソノトロードとアンビルの係合表面）が、より広く開かれると、結果的に各密封サイクルに対してそれらを閉じるのにより長く時間がかかるであろう。

同時係属中の米国特許出願第１２／９２５，６５２号において見られる、改良型のアンビルおよびソノトロードに対してさらなる改善もなされ得、それらの詳細は、それに対する改善をより適切に記載するために本明細書で簡潔に繰り返される。図２５−２７は、係合表面（２７８）を有し得る、改善されたソノトロード（２１３）の３つの図を示す。同時係属中の出願の発明と同様に、本明細書のソノトロードおよび対応するアンビルはまた、各々、ソノトロードとアンビルとの間で調整されている、調整された三次元の格子パターンへと配される複数の特別に構成されたエネルギーダイレクタ（２７９）を含んでもよい。調整されたパターンは、ソノトロードとの振動を伝達する接触の三次元のパターンで振動を分散することが可能であり得るアンビルの全表面積を選択的に増加させ得、これは、ソノトロードからアンビルへの係合中に別々の量のワークピースの変形を引き起こし得る（図３１）。変形は、好ましくは、小量に限定され得、それ故、ワークピースを、その材料の弾性域内に維持することに限定され得る。以下に記載されるように、接触の表面積の増加は、使用されるプラトー面の幅に依存し得る。三次元の接触パターンは、図２８および図２９の検査によって理解され得る。

図２８で見られるように、ソノトロード（２１３）のエネルギーダイレクタ（２７９）は、互いに規則的に間隔を置かれ得る。エネルギーダイレクタ（２７９）は、好ましくは、溶接線に平行し得る第１の方向で間隔を置かれ得、同様に、一般に溶接線から離れている、または溶接線に対して垂直である、第２の方向で間隔を置かれ得、格子パターンを形成する。エネルギーダイレクタ（２７９）の各々は、第１の角のある側面（２８１）、第２の角のある側面（２８２）、第３の角のある側面（２８３）、および第４の角のある側面（２８４）によって形成され得る、プラトー面（２８０）を含み得、ここで、プラトー面（２８０）は、各々、溶接線に対して４５度の角度で配向され得る長方形を含み得る。隣接するプラトー面（２８０）の隣接する側面（２８１）および（２８２）の交わるところで、溶接線に対して−４５度の角度で配向され得る谷底または谷線（２８７）が存在し得、隣接するプラトー面（２８０）の隣接する側面（２８３）および（２８４）の交わるところで、溶接線に対して＋４５度の角度で配向され得る谷（２８８）が存在し得る。谷は、２つの平面の交差によって形成された線であり得るか、または円弧面であり得る。

長方形のプラトー面（２８０）は、以下に記載される、ソノトロードとアンビルとの間の係合の反復パターンに非常によく向いているが；他の幾何学的なプラトー形状も利用され得、これは、側面の配置を自然に変更するものである。また、長方形のプラトー面（８０）は、各々、一般に平らであり得るが、曲線の付いたプラトー面（８０Ａ）が、代わりに利用されてもよい。

図２９で見られるように、ソノトロード（２１３）のエネルギーダイレクタ（２７９）は、０．０２０インチの範囲を有し得、およびプラトー面（２８０）から谷（２８７）／（２８８）まで０．００６インチの深さを有し得、これは、従来の機械加工プロセスを使用して、またはワイヤーＥＤＭプロセスの使用を介して形成され得る。角のある側面は、各々、角度θであり得、これは、様々な構成によっては異なり得るが、第１実施形態において、角のある側面（２８１）、（２８２）、（２８３）、および（２８４）は、角度θが４５度の角度であるように配向され得、その結果、幾何学的に解明されたときに、プラトー面（２８０）の幅は、０．００８インチとなるであろう。エネルギーダイレクタ（２７９）の寸法が、溶接されている物質の厚さに対して必ずしも非常に大きい必要はないため、以前に議論された量の変形は、同様に、非常に大きくなくてもよく、それ故、ワークピースの物質の分裂に関しては一般に問題とはなっていない。

アンビルは、対応するエネルギーダイレクタを有し得、同様に、プラトー面と他に関係する側面も含み得る。改善されたソノトロード（２１３）およびアンビル（２１２）は、平らな表面のアンビルと接触する、従来の平らな表面のソノトロードよりも、対応する側面によって作り出された接触の大きな表面積を含むエネルギーダイレクタのその間の係合を有するように構成され得る。ワークピースを用いた、ソノトロードとアンビルとの係合の直前に図３０において、およびワークピースを用いない、アンビルとソノトロードとの直接接触によって図３１において見られ得る、この接触の表面積の増加は、超音波振動の適用の直前にごく小さな変形を引き起こし得、結果的に、２つのワークピースのこのような超音波溶接からのより耐久性のある密封をもたらし得る。また、図３０Ａで見られるように、プラトー面は、好ましくは、ソノトロードとアンビルの境界で移行し得る。移行は、好ましくは０．０３０−０．０４６インチの範囲である、円弧状のコーナーを含み得る。さらに、プラトー面はまた、縁部からおよそ０．０６２のオフセットで始まり、好ましくは１〜２度の範囲で先細りの角度を有して、それらの円弧状のコーナーに向かって先細りになり得る。

ソノトロードとアンビルの両方のためのこれらのエネルギーダイレクタの格子の係合表面は、好ましくは、食品用のセラミックで強化されたテフロン（登録商標）のコーティングでコーティングされ、それによって、超音波溶接プロセスの間に生じる加熱／溶解の結果として、特に折り重なる条件が生じた場合に、係合表面に対する薄いプラスチックフィルムの粘着を防ぐ。エネルギーダイレクタの構成に対するそれらの値が、コーティング後の最終的な寸法を表わすため、これらの部品の機械加工された寸法は、それに対応してより小さく、コーティングの厚みの原因となっている。

より薄いワークピースが溶接の耐久性を劇的に改善するのに利点がある、アンビルとソノトロードの位置合わせは、ソノトロードのプラトーの側面が、繰り返す三次元のパターンにおいてアンビルプラトー（図３１）の側面とかみ合う、エネルギーダイレクタの格子間でのそのような位置合わせを利用し得、これは、超音波溶接の前に又はその間にワークピースの小さな弾性変形を引き起こし得る。ワークピースが、ソノトロードとアンビルとの間で挿入され（図３０）、および適切な振動が、特定のソノトロードの設計によって提供されるとともに、圧力が、アンビルとソノトロードとの間で加えられるとき、三次元の溶接が生じる。三次元の溶接は、従来の超音波の溶接以上に著しく改善された耐久性を示す。アンビルとソノトロードの両方の上で利用されたプラトー面の長さによって、接触の表面積はかなり増加され得る。恐らく、図２９および３１に例証されるよりも多少小さくさえある、比較的小さなプラトー面が使用される場合、接触の表面積は、著しく増加され得、それ故、溶接時間をさらに減少させるように働き得る且つ溶接の質／耐久性をさらに改善するようにも働き得る。

その上にエネルギーダイレクタの格子を有する、上に記載されるソノトロードとアンビルに対する改善は、図２７で見られるソノトロードの係合表面によって最初は内部に示される。格子パターンは、小袋内で密封される特定の製品を市場に出す会社のロゴに類似している滑らかな溶接を局所的に生み出すために、選択的に妨げられ得る。用語「ロゴ（ｌｏｇｏ）」の本明細書での使用が、会社の名前、製品、商標、略語などの任意のグラフィック表示または記号、あるいは目に見えて強調されることが望ましい任意の他の設計または情報を伝えるように意図されることを留意されたい。

図３２は、図２７のロゴ、すなわち、名前「ｒｉｎｃｏ」および隣接する記号の拡大した詳細図を示す。「ｒｉｎｃｏ」のロゴは、いくつかの異なる手法の１つを使用して作られ得る。第１の手法では、アンビルは、妨害なしで、その係合表面全体にわたって分散されるエネルギーダイレクタを有し得る一方で、ソノトロードは、その係合表面のエネルギーダイレクタへと機械加工され、それによって「ｒｉｎｃｏ」と綴られる、複数のロゴ表面を有し得る。代わりに、好ましくは平らであり得るロゴ表面は、ソノトロードの係合表面へと機械加工され得る一方で、アンビルは、その係合表面全体にわたって分散されるエネルギーダイレクタを有し得る。これらの手法のいずれかによって、エネルギーダイレクタ間の係合によってもたらされた、増加した耐久性のある溶接は、薄いフィルムが、２つの側面の各々の上でまだ滑らかであり得る、ロゴ表面に対して近接していたワークピースの領域を除いて、結果的に、連結されたワークピースの両側面上にテクスチャード加工された（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）密封表面をもたらし得る。しかしながら、これらの２つの手法のいずれかによって、ワークピースが、ロゴ「ｒｉｎｃｏ」の綴りを結果的にもたらす領域内で局所的に係合されない且つ一般にそこで密封されないという事実にもかかわらず、いくらかの振動の伝達、およびそれに対応して中に少量の溶解が生じ得、「境界標（ｗｉｔｎｅｓｓｍａｒｋｓ）」と称されるものを生み出す。これらの境界標は、ソノトロードとアンビルの両方の上で十分な深さまでロゴ表面を機械加工することによって除去され得、その結果、ワークピースとの接触はどちらの側面からも生じず、そのため、ロゴの領域において溶解は生じず、最終的に境界標は現われない。ロゴの領域中の小袋において重要な密封は生じないため、エネルギーダイレクタは、一般に、ロゴの外縁を越えて少なくとも２−３ｍｍ延び、漏出を防ぐのに十分な完全性を有している薄いフィルムのワークピースの溶接された結合をもたらす。

別の代替的な手法は、ロゴ表面によってワークピースを故意に密封する工程を含む。図３２において名前「ｒｉｎｃｏ」に文字「ｒ」を介して得た切断図は、図３３で見られるように、ロゴ表面の深さ、およびエネルギーダイレクタの対応する格子に対する変化を例証するために使用される。ソノトロード（２１３）およびアンビル（２１２）の両方は、文字「ｒ」を作り出すために使用され得る、対応するロゴ表面、すなわち、（２１３Ｌｒ）および（２１２Ｌｒ）を有し得、ここで、各ロゴ表面は、より耐久性のある溶接を生み出すために使用される、隣接するエネルギーダイレクタへと移行し得る。密封を生み出す、これらのソノトロードおよびアンビルのロゴ表面の１つの実施形態では、それらは、図３３で見られるように、ソノトロードとアンビルが直接接触している（それらの間にワークピースはない）ときに、ソノトロードのプラトー面とアンビルのプラトー面の両方の間で位置付けられるように、名目上位置付けられるべく構成され得る。ソノトロードの平らなロゴ表面とアンビルの平らなロゴ表面との間の距離は、図３３で見られるように、ソノトロードがアンビルに係合するときに、それらが、各々、薄いフィルムのワークピースと最小限接触し、「ｒｉｎｃｏ」の輪郭を形成する溶解および密封を引き起こすような距離であり得る。これによって結果的に、２つのワークピースの結合のための溶接プロセスで使用されるときに、ロゴ「ｒｉｎｃｏ」は、テクスチャード加工された密封表面の先端部内に差し込まれている。この代替的な手法の第２実施形態では、ソノトロードのロゴ表面およびアンビルのロゴ表面は、図３４で見られるように、ソノトロード（２１３’）およびアンビル（２１２’）が直接接触しているときに、ソノトロードのプラトー面およびアンビルのプラトー面の両方を越えているように、名目上位置付けられるべく構成され得る。そのため、ソノトロードが溶接プロセス中にアンビルに係合するときに、ソノトロード（２１３）上のロゴ表面は、ワークピースを最小限に変形させ、それらを押し込み、ホーン（２１２）のロゴ表面と接触させ、それによって、溶解および密封を引き起こし、「ｒｉｎｃｏ」の輪郭を形成する。しかしながら、この実施形態では、結果的に、「ｒｉｎｃｏ」のロゴは、エネルギーダイレクタによって形成されたテクスチャード加工された密封表面の一側面上の先端部のわずか上に上げられ得る。

提供される例および記載は、単に本発明の好ましい実施形態を例証する。当業者および本発明の開示の利益を有している者は、本発明の範囲内でさらなる実施形態が様々な変更とともに実施され得ることを認識するであろう。他の修飾、置換、省略および変更は、本発明の精神から逸脱することなく、使用される、設計、寸法、材料、または好ましい実施形態の要素および部材の、割合、動作条件、組立順序、あるいは配置または位置付けにおいてなされ得る。

Claims

製袋充填機または予め作られた小袋用の機械の密封ステーションで使用するための、超音波溶接装置であって、前記超音波溶接装置は：
ハウジング；
前記ハウジングの一部にしっかりと固定された平行グリッパー；
前記ハウジングの一部にしっかりと固定された直線レール；
前記直線レールの一部上で摺動可能に収容され、前記平行グリッパーの第１ピストンに接続されるように構成され、アンビルを固定するように構成された、アンビル支持部材；
前記直線レールに対して摺動するように構成され、前記平行グリッパーの第２ピストンに接続されるように構成され、ソノトロードを固定するように構成された、ソノトロード支持部材、を含み、
ここで、前記平行グリッパーの前記第１ピストンおよび前記第２ピストンは、第１のそれぞれの位置から第２のそれぞれの位置への、前記ハウジングに対する、前記アンビル支持部材および前記ソノトロード支持部材のそれぞれの並進を引き起こすように構成され、前記第２のそれぞれの位置への前記アンビル支持部材および前記ソノトロード支持部材の前記それぞれの並進は、集中的な並進を含むことを特徴とする、超音波溶接装置。
前記アンビル支持部材に固定されたアンビル；および
前記ソノトロード支持部材に固定されたソノトロードをさらに含み、
ここで、前記アンビル支持部材および前記ソノトロード支持部材に対する前記アンビルおよび前記ソノトロードのそれぞれの固定は、前記アンビル支持部材および前記ソノトロード支持部材の前記集中的な並進から、前記アンビルの表面と前記ソノトロードの表面との間の係合を引き起こすように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の超音波溶接装置。
前記アンビルは、前記アンビル支持部材に調整可能に固定されることを特徴とする、請求項２に記載の超音波溶接装置。
前記アンビル支持部材に調整可能に固定されている前記アンビルは、前記アンビルに螺合自在に収容され、それにより調整可能である、複数のレベリングフットを含み、螺合自在に収容された取付フットが、各々の複数の取付フットで、ねじによって前記アンビル支持部材に解放可能に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の超音波溶接装置。
前記ソノトロード支持部材に固定された前記ソノトロードは、解放可能な付属品を含み、前記付属品は、固定手段を使用して前記ソノトロード支持部材に固定された、１対のクランプブロックを含むことを特徴とする、請求項２に記載の超音波溶接装置。
前記直線レールに対して摺動するように構成されている前記アンビル支持部材は、
前記アンビル支持部材が、前記直線レール上で摺動するように構成されていること、および
前記アンビル支持部材が、前記直線レール上で摺動するように構成されている、１つ以上のベアリングキャリッジにしっかりと固定されていること、から成る摺動配置の群からの摺動配置であることを特徴とする、請求項１に記載の超音波溶接装置。
前記直線レールに対して摺動するように構成されている前記ソノトロード支持部材は、前記ソノトロード支持部材が、前記直線レール上で摺動するように構成されていること、および
前記ソノトロード支持部材が、前記直線レール上で摺動するように構成されている、１つ以上のベアリングキャリッジにしっかりと固定されていること、から成る摺動配置の群からの摺動配置であることを特徴とする、請求項６に記載の超音波溶接装置。
前記ソノトロードの前記表面に選択的に係合するように構成された前記アンビルの係合表面は、１つのパターンを形成するために第１方向および第２方向において間隔を置かれている、複数のエネルギーダイレクタを含み、ここで、前記複数のエネルギーダイレクタの各々は、長方形のプラトー面を含み、前記長方形のプラトー面の各側面は、角のある側面へと移行することで、各々の前記プラトー面に対して、第１、第２、第３、および第４の角のある側面を作り出すように構成され；各々の前記プラトー面の前記角のある側面の各々は、前記ソノトロードの外縁以外で、隣接するプラトー面の別の側面と接続され；
前記アンビルの前記表面に選択的に係合するように構成された前記ソノトロードの係合表面は、１つのパターンを形成するために第１方向および第２方向において間隔を置かれている、複数のエネルギーダイレクタを含み、ここで、前記複数のエネルギーダイレクタの各々は、長方形のプラトー面を含み、前記長方形のプラトー面の各側面は、角のある側面へと移行することで、各々の前記プラトー面に対して、第１、第２、第３、および第４の角のある側面を作り出すように構成され；各々の前記プラトー面の前記角のある側面の各々は、前記アンビルの外縁以外で、隣接するプラトー面の別の側面と接続され；
および前記ソノトロードの前記エネルギーダイレクタおよび前記アンビルの前記エネルギーダイレクタは、薄いワークピースを超音波で溶接する位置合わせのために構成され、それによって、前記ソノトロードのプラトーの前記側面は、前記第１方向および前記第２方向の両方において、１つのパターンで前記アンビルのプラトーの前記側面とかみ合う、ことを特徴とする、請求項２に記載の超音波溶接装置。
前記ソノトロードおよび前記アンビルのかみ合う複数のエネルギーダイレクタは、前記ソノトロードと前記アンビルとの間の接触の全表面積を増加させるように構成され、それによって、振動を伝達するように構成されることを特徴とする、請求項８に記載の超音波溶接装置。
各々の前記プラトー面に対する前記角のある側面は、前記プラトー面に対して４５度の角度であることを特徴とする、請求項９に記載の超音波溶接装置。
各々の前記プラトー面に対する前記角のある側面の各々は、前記隣接するプラトー面の別の側面と接続され、その間に谷を形成することを特徴とする、請求項９に記載の超音波溶接装置。
各々の前記プラトー面に対する前記角のある側面の各々は、その間に円弧面を有する前記隣接するプラトー面の別の側面と接続され、前記谷を形成することを特徴とする、請求項１１に記載の超音波溶接装置。
各々の前記長方形のプラトー面は、各々の側面が溶接線に対して４５度の角度であるように配向されることを特徴とする、請求項９に記載の超音波溶接装置。
前記ソノトロード上の前記第２方向は、前記ソノトロード上の前記第１方向に対して垂直であり、前記ソノトロードの前記複数のエネルギーダイレクタは、前記第１ソノトロードの方向において規則的に間隔を置かれ、および前記第２ソノトロードの方向において規則的に間隔を置かれ、その上に格子パターンを形成し；
前記アンビル上の前記第２方向は、前記アンビル上の前記第１方向に対して垂直であり、前記アンビルの前記複数のエネルギーダイレクタは、前記第１アンビルの方向において規則的に間隔を置かれ、および前記第２アンビルの方向において規則的に間隔を置かれ、その上に格子パターンを形成することを特徴とする、請求項８に記載の超音波溶接装置。
各々の前記長方形のプラトー面は、一般に平らであることを特徴とする、請求項８に記載の超音波溶接装置。
前記ハウジングに固定されるように構成された、台座のアセンブリをさらに含み、前記台座のアセンブリは、前記超音波溶接装置に対して高さ調整をもたらすための手段を含むことを特徴とする、請求項８に記載の超音波溶接装置。
昇圧器および変換器をさらに含み、ここで、前記ソノトロード支持部材は、前記昇圧器および前記変換器を支持するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項８に記載の超音波溶接装置。