JP3633910B2

JP3633910B2 - 超音波溶着装置

Info

Publication number: JP3633910B2
Application number: JP2002131203A
Authority: JP
Inventors: 昌人井上
Original assignee: 有限会社井上商店
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP2003320584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に劣るシート材料を確実に溶着することができる超音波溶着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料を溶着する装置として超音波溶着装置が知られている。この超音波溶着装置は、超音波を伝達する工具ホーンと、その工具ホーンに対してシート材料を押圧する押圧ローラとを備えている。溶着される１のシート材料と他のシート材料とは、重畳された状態で工具ホーンと押圧ローラとの間に挟み込みまれる。押圧ローラはコイルバネで工具ホーンに向けて押圧されており、両シートの重畳部分は押圧ローラによって工具ホーンに向けて押圧されつつ、移送される。一方、工具ホーンには超音波発生器で発生した超音波が集中しており、その超音波によって発生する摩擦熱を利用して両シート材料は溶着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記超音波溶着装置では、シート材料の素材によって押圧ローラの押圧力を調節することができなかった。特に近年、環境問題の影響により、シート材料の素材がポリ塩化ビニルからポリエチレンに置き変わりるようになってきた。ポリエチレンはポリ塩化ビニルに比べ耐熱性に劣るものである。よって、ポリエチレンで構成されたシート材料をポリ塩化ビニルで構成されたシート材料の場合と同様の押圧力で押圧した場合には押圧力が強すぎ、除去される溶融部が増えることにより溶着部が弱くなったり、場合によっては溶断されてしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、耐熱性に劣るシート材料であっても確実に溶着することができる超音波溶着装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載の超音波溶着装置は、超音波を伝達する工具ホーンと、その工具ホーンに対してシート材料を押圧する押圧ローラとを有し、前記工具ホーンと押圧ローラとの間に１のシート材料と他のシート材料とを重ね合わせて挟み込み、両シート材料の重畳部分を溶着加工するものであり、前記押圧ローラと一端が連結されたシャフトと、そのシャフトの他端側を収納する収納ケースと、その収納ケースに収納されるシャフトに固着された固着部材と、その固着部材に当接して前記工具ホーンに向けて前記固着部材を押圧する押圧部材とを備え、前記シート材料に対する前記押圧ローラの押圧力を抑制するために、前記工具ホーンと前記押圧ローラとの間に所定の間隙を形成する間隙形成機構を備え、その間隙形成機構は、前記収納ケースに載置された架台と、その架台に螺着され、前記固着部材が押圧されている方向に逆らって、前記固着部材を支持する支持部材とによって構成されている。
【０００６】
この請求項１記載の超音波溶着装置によれば、溶着される１のシート材料と他のシート材料とは、重畳された状態で工具ホーンと押圧ローラとの間に挟み込まれる。両シート材料の重畳部分は押圧ローラによって工具ホーンに向けて押圧されつつ、移送される。一方、工具ホーンには超音波発生器で発生した超音波が集中しており、その超音波によって発生する摩擦熱を利用して両シート材料は溶着される。この際、工具ホーンと押圧ローラとの間には間隙形成機構によって所定の間隙が形成されおり、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は抑制されている。即ち、押圧ローラにはシャフトが連結されており、押圧ローラはシャフトの途中に固着された固着部材を押圧する押圧部材によって、工具ホーンに向けて押圧されている。収納ケースに載置された架台に螺着された支持部材は、押圧部材の押圧方向に逆らった状態にある固着部材に接触し、固着部材に付勢される押圧力を吸収する。よって、押圧部材の押圧力は押圧ローラには伝達されず、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は低減される。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
請求項２記載の超音波溶着装置は、請求項１記載の超音波溶着装置において、前記支持部材は、前記シャフトと平行な方向に往復移動して前記固着部材を支持する。
【００１０】
請求項３記載の超音波溶着装置は、超音波を伝達する工具ホーンと、その工具ホーンに対してシート材料を押圧する押圧ローラとを有し、前記工具ホーンと押圧ローラとの間に１のシート材料と他のシート材料とを重ね合わせて挟み込み、両シート材料の重畳部分を溶着加工するものであり、前記押圧ローラと一端が連結されたシャフトと、そのシャフトの他端側を収納する収納ケースと、その収納ケースに収納されるシャフトに固着された固着部材と、その固着部材に当接して前記工具ホーンに向けて前記固着部材を押圧する押圧部材とを備え、前記シート材料に対する前記押圧ローラの押圧力を抑制するために、前記工具ホーンと前記押圧ローラとの間に所定の間隙を形成する間隙形成機構を備え、その間隙形成機構は、前記収納ケースに立設された立壁と、その立壁と前記固着部材とを締結する締結具とによって構成されている。
【００１１】
請求項３記載の超音波溶着装置によれば、溶着される１のシート材料と他のシート材料とは、重畳された状態で工具ホーンと押圧ローラとの間に挟み込まれる。両シート材料の重畳部分は押圧ローラによって工具ホーンに向けて押圧されつつ、移送される。一方、工具ホーンには超音波発生器で発生した超音波が集中しており、その超音波によって発生する摩擦熱を利用して両シート材料は溶着される。この際、工具ホーンと押圧ローラとの間には間隙形成機構によって所定の間隙が形成されおり、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は抑制されている。即ち、押圧ローラにはシャフトが連結されており、押圧ローラはシャフトの途中に固着された固着部材を押圧する押圧部材によって、工具ホーンに向けて押圧されている。締結具は押圧部材の押圧方向に逆らった状態にある固着部材と収納ケースに立設された立壁とを締結する。よって、押圧部材の押圧力は押圧ローラには伝達されず立壁に吸収され、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は低減される。
【００１２】
請求項４記載の超音波溶着装置は、請求項３記載の超音波溶着装置において、前記立壁には、前記シャフトと平行な方向に延びる小判状の長穴が穿設されている。
【００１３】
請求項４記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項３記載の超音波溶着装置と同様に作用する上、締結部材は立壁に穿設された小判状の長穴のいずれかの位置において固着部材と立壁とを締結する。
【００１４】
請求項５記載の超音波溶着装置は、請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置において、前記シート材料はカーボンを含むポリエチレンで構成されており、前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略１０パーセントから略５０パーセントの範囲に形成する。
【００１５】
請求項６記載の超音波溶着装置は、請求項５記載の超音波溶着装置において、前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略３０パーセントに形成する。
【００１６】
請求項７記載の超音波溶着装置は、請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置において、前記シート材料はアルミを含むポリエチレンで構成されており、前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略５パーセントから略３５パーセントの範囲に形成する。
【００１７】
請求項８記載の超音波溶着装置は、請求項７記載の超音波溶着装置において、前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略２０パーセントに形成する。
【００１８】
請求項９記載の超音波溶着装置は、請求項１から８のいずれかに記載の超音波溶着装置において、前記シート材料には、所定方向に延びる糸目が形成されており、前記押圧ローラは、円筒状の外周面に前記シート材料に当接する突部を有し並列に並べられた２以上の転動体と、その並列に並べられた２以上の転動体の間に形成され、前記糸目を跨ぐための溝部とを備えている。
【００１９】
請求項９載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項１から８のいずれかに記載の超音波溶着装置と同様に作用する上、押圧ローラは、並列に並べられた２以上の転動体の間に形成された溝部において、シート材料上において所定方向に延びる糸目を跨ぎつつ、円筒状の外周面に前記シート材料に当接する突部を有し並列に並べられた２以上の転動体においてシート材料の重畳部を溶着する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例である超音波溶着装置１の斜視図である。超音波溶着装置１は、ポリエチレン（ＰＥ）で構成されたシート材料やポリ塩化ビニルで構成されたシート材料を溶着加工するためのものである。
【００２１】
超音波溶着装置１は、主に、１のシート材料を巻回する第１巻回ローラ３ａと、他のシート材料を巻回する第２巻回ローラ３ｂと、両シート材料の少なくとも一部分を重複させたまま搬送する第１搬送ローラ４と、その第１搬送ローラ４から搬送される両シート材料の重複部分を超音波により溶着加工する工具ホーンユニット５と、工具ホーンユニット５と対峙する位置に配置された押圧ローラユニット６と、その工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６をシート材料の搬送方向と直交する方向にスライドさせる第１レール部材７及び第２レール部材８と、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６で溶着加工されたシート材料を該超音波溶着装置１外へ搬送する第２搬送ローラ９と、その第２搬送ローラ９に当接する自由回転可能な計測ローラ１０ｂと、その計測ローラ１０ｂの回転量に基づいてシート材料の加工長を計測する計測装置１０ａとを備えている。
【００２２】
第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂは、十分な長さのシート材料が巻回されたローラであり、ローラ支持部材１２に回転可能に軸支されている。ローラ支持部材１２は、第１及び第２搬送ローラ４，９と略等しい長さに形成され、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６がスライドする第１レール部材７及び第２レール部材８と平行に配設されている。第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂは、このローラ支持部材１２の軸方向にスライド可能にされているので、第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂをローラ支持部材１２の軸方向に自由に移動させて、その重ね代を自在に調整することができる。
【００２３】
第１搬送ローラ４は、第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂに巻回されるシート材料を、少なくとも一部分を重ねたままの状態で工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６へ搬送するローラである。この第１搬送ローラ４は、図示しない搬送ローラ駆動機構により、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６の搬送方向下流側に設けられた第２搬送ローラ９と同期して回転駆動されるよう構成されている。
【００２４】
この第１搬送ローラ４並びに第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂには、一端に錘１３のついたベルト１４が張架されている。このベルト１４は、その表面に耐摩耗加工が施された合成繊維で構成されている。ベルト１４は、超音波溶着装置１の梁部材１ｂに設けられたベルト支持部材１ｃに支持されつつ先端に錘１３が縣吊されているので、その錘１３の重さによってシート材料を第１搬送ローラ４並びに第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂに押圧して、該シート材料を工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６へ、緊張された状態で搬送できる。尚、ベルト１４に代えて、第１搬送ローラ４を押圧する自由回転可能な固定式のローラを用いても良いが、装置コストや装置の簡略化を考慮すると、ベルト１４を用いるのが好適である。
【００２５】
また、ベルト１４の一端に錘１３を取着して、そのベルト１４と第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂ並びに第１搬送ローラ４との間にシート材料を押圧して搬送したが、この錘１３に代えて、ベルト１４の先端を超音波溶着溶断装置１のテーブル１ａ等に固定して、ベルト１４と第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂ並びに第１搬送ローラ４との間にシート材料を押圧して搬送するようにしても良い。
【００２６】
工具ホーンユニット５は、超音波を伝達する工具ホーン５ａと、その工具ホーン５ａを回転駆動する図示しないホーン駆動装置とを備えている。この工具ホーンユニット５は、第１搬送ローラ４と平行にテーブル１ａの一端部から他端部に配設された第１レール部材７上を移動可能に構成されている。即ち、工具ホーンユニット５は、第１搬送ローラ４によって搬送されるシート材料の搬送方向と直交する方向に移動可能に構成されている。
【００２７】
押圧ローラユニット６は、第１搬送ローラ４によって搬送されたシート材料を、上記した工具ホーン５ａに対して押圧ローラ６ａで押圧するものであり、押圧ローラ６ａと、その押圧ローラ６ａを第１搬送ローラ４によるシート材料の送り動作に応じて回転駆動させる図示しない押圧ローラ駆動装置とを備えている。押圧ローラユニット６は、第１搬送ローラ４と平行にテーブル１ａの一端部から他端部へ架設された梁部材１ｂの一端部から他端部に配設された第２レール部材８上を移動可能に構成されている。即ち、押圧ローラユニット６は、第１搬送ローラ４によって搬送されるシート材料の搬送方向と直交する方向に（工具ホーンユニット５の移動方向と平行に）、移動可能に構成されている。尚、押圧ローラユニット６については、図２及び図３において詳細に説明する。
【００２８】
このように、テーブル１ａに工具ホーンユニット５が配設され、梁部材１ｂに押圧ローラユニット６が吊設されているので、両ユニット５，６を障害物のない空隙とすることができる。よって、２枚のシート材料を任意の所望の位置で重ね合わせて、両ユニット５，６の間に搬送することができる。また、両ユニット５，６は、第１及び第２レール部材７，８上を移動可能に構成されているので、第１及び第２レール部材７，８による両ユニット５，６の移動範囲において、溶着加工を施すことができる。従って、テーブル１ａ及び梁部材１ｂの幅に対して溶着加工を施す位置を広範囲に設定することができるので、大幅のシート材料を省スペースで加工することができる。
【００２９】
なお、本実施例とは逆に、工具ホーンユニット５を梁部材１ｂに設けられた第２レール部材８上を、押圧ローラユニット６をテーブル１ａに設けられた第１レール部材７上を、それぞれ移動可能に構成しても良い。
【００３０】
超音波溶着装置１の一側面には電源スイッチ１６が配設されており、その電源スイッチ１６の上方であって梁部材１ｂの一側面には、操作パネル１７が配設されている。操作パネル１７の表面には、液晶ディスプレイ１７ａと複数のボタン１７ｂとが設けられており、液晶ディスプレイ１７ａの表示に基づいて、これら複数のボタン１７ｂを操作することにより、超音波溶着装置１が駆動制御される。
【００３１】
第２搬送ローラ９は、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６により溶着加工が施されたシート材料を、該超音波溶着装置１外へ搬送するものであり、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６を挟んで、前記した第１搬送ローラ４と平行にシート材料の搬送方向下流側に配設されている。この第２搬送ローラ９は、図示しない搬送ローラ駆動装置によって、第１搬送ローラ４と同期して回転駆動される。この第２搬送ローラ９の上面には、自由回転可能な送りローラ１５が、梁部材１ｂのベルト支持部材１ｃ内に設けられた図示しないバネの付勢力によって押圧されている。よって、第２搬送ローラ９と送りローラ１５との間にシート材料を挟み込んで、シート材料を搬送することができる。
【００３２】
また、第２搬送ローラ９の上面には、その第２搬送ローラ９の回転に応じて回転される自由回転可能な計測ローラ１０ｂが当接されている。計測ローラ１０ｂは、梁部材１ｂに配設された計測装置１０ａと電気的に接続されており、計測ローラ１０ｂの回転量が計測装置１０ａへ伝達され、その伝達された回転量に基づいてシート材料の搬送長さ、即ち加工長が計測される。計測されたシート材料の加工長は、操作パネル１７の液晶ディスプレイ１７ａに表示される。なお、計測ローラ１０ｂは、必ずしも第２搬送ローラ９に押圧する必要はなく、例えば、計測ローラ１０ｂを第１搬送ローラ４に押圧してシート材料の加工長を計測するようにしても良い。
【００３３】
次に、図２及び図３を参照して、上述した押圧ローラユニット６について詳細に説明する。図２は押圧ローラユニット６の内部構成を示した拡大側面図であり、図３は押圧ローラ６ａを示した拡大斜視図である。押圧ローラユニット６は、超音波を伝達する工具ホーンユニット５と対峙する位置に配置され、工具ホーン５ａに対しシート材料を押圧しつつ、移送するためのものである。押圧ローラユニット６は、シート材料の重畳部分の上を転動する押圧ローラ６ａと、その押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａに向けて押圧する押圧機構５０と、その押圧機構５０によって工具ホーン５ａに向けて押圧されている押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離すためのレバー５１と、前記押圧機構５０によって押圧される押圧ローラ５ａの押圧力を調節するために、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に間隙を形成する間隙形成機構５２とによって構成されている。
【００３４】
押圧ローラ６ａは、略コの字型に形成された押圧ローラ支持体５３に回転可能に軸支されている。具体的には、図３に示すように、円筒状の外周面にシート材料に接触する突部５４ａを有し、並列に並べられた２つの転動体５４と、その並列に並べられた２つの転動体５４の間に形成された溝部５５とによって構成されている。転動体５４はシート材料の重畳部分の上を転動し、突部５４ａにおいてシート材料の重畳部分を溶着してゆく。この際、シート材料上の所定方向に沿って形成された糸目５６は、２つの転動体５４の間に形成された溝５５を通過してゆく。よって、転動体５４の突部５４ａが糸目５６に接触することはなく、突部５４ａによって糸目５６が溶断されることを防止することができる。
【００３５】
押圧ローラ６ａを押圧する押圧機構５０は、一端が押圧ローラ支持体５３に連結されたシャフト５７と、そのシャフト５７の他端側を収納する収納ケース５８と、その収納ケース５８に収納されるシャフト５７に固着された固着部材５９と、その固着部材５９に当接して工具ホーン５ａに向けて固着部材５９を押圧するコイルバネ６０とによって構成されている。
【００３６】
シャフト５７は、押圧ローラ６ａを支持するためのものであり、棒状に形成されている。その一端は押圧ローラ支持体５３に連結され、他端は収納ケース５８の上方において解放されている。その収納ケース５８に収納されたシャフト５７の途中に固着された固着部材５９は、コイルバネ６０の一端を着座させるためのものである。固着部材５９は、２つの部材から構成されており、その２つの部材によってシャフト５７を挟み込み、シャフト５７を挟み込んだ状態で締結具６１，６２によって締結されている。固着部材５９に着座させるコイルバネ６０は、押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａに向けて押圧するためのものである。コイルバネ６０は、シャフト５７の他端側に挿嵌されており、一端は固着部材５９に着座して、固着部材５９を工具ホーン５ａに向けて押圧している。
【００３７】
このように、コイルバネ６０がシャフト５７に固着された固着部材５９を工具ホーン５ａに向けて押圧しているので、ローラ支持体５３を介してシャフト５７と連結されている押圧ローラ６ａは、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に挟まれたシート材料を押圧しつつ、移送することができる。
【００３８】
レバー５１は、押圧機構５０によって工具ホーン５ａに向けて押圧されている押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離すためのものである。レバー５１の一端には固着部材５９と締結具６２との間に挟まれたベアリング６３に当接するカム部材６４が連結されている。レバー５１に対し矢印Ａ方向に力を加えると、カム部材６４は起立してゆき、コイルバネ６０の押圧力に逆らって、カム部材６４に当接するベアリング６５は固着部材５９と共に矢印Ｂ方向に移動する。即ち、固着部材５９が矢印Ｂ方向に移動することによって、押圧ローラ６ａも同様に矢印Ｂ方向に移動して、押圧ローラ６ａは工具ホーン５ａから引き離される。こうして、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に溶着するシート材料を容易に挿入することができる。
【００３９】
間隙形成機構５２は、押圧機構５０によって押圧される押圧ローラ５ａの押圧力を調節するためのものである。間隙形成機構５２は収納ケース５８に載置された架台６６と、その架台６６に螺着された支持ボルト６７とによって構成されている。架台６６は矢印Ｃ方向視においてゲート状に形成されており、固着部材５９に対峙するように収納ケースの底壁５８ａに載置されている。支持ボルト６７は架台６６の天井壁に螺着されており、コイルバネ６０に押圧される固着部材５９に、その一端を接触させて固着部材５９を支持するためのものである。
【００４０】
ここで、間隙形成機構５２によって押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に間隙を形成させる場合について説明する。これは実際にシート材料を溶着加工する前に行われるものである。上述したのと同様にレバー５１に対し矢印Ａ方向に力を加え、押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離す。その状態で所望の厚さに形成した平板６８を押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に挿入した後、レバー５１に加えられている力を除去して、平板６８を押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとによって挟持させる。
【００４１】
この状態において、固着部材５９は図２の２点鎖線の位置に配置されることになる。かかる位置にある固着部材５９に接触するように支持ボルト６７を移動させる。支持ボルト６７の一端が固着部材５９に接触すると、再度レバー５１に対して矢印Ａ方向の力を加え、押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離し、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとに挟持されている平板６８が引き抜かれる。こうしてレバー５１にかかけた力を除去した場合であっても、固着部材５９がコイルバネ６０によって工具ホーン５ａに向けて受ける押圧力は、収納ケースの底壁５８ａに載置された架台６６と、その架台６６に螺着され、且つ、その一端が固着部材５９に接触している支持ボルト６７とによって吸収される。よって、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間には依然として平板６８の厚みと略等しい間隙が形成されている。従って、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に挟みこまれるシート材料に対する押圧ローラ６ａの押圧力を軽減することができる。
【００４２】
具体的には、レバー５１に力を加えていない状態において、コイルバネ６０の押圧力がポリ塩化ビニルで構成されたシート材料を溶着するために適した押圧力に設定されている場合において、カーボンを含むポリエチレンで構成さたシート材料を溶着する場合、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間隙をシート材料の重畳部分の厚さの略１０パーセントから略５０パーセントの範囲に形成する。好ましくは押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間隙をシート材料の重畳部分の厚さの略３０パーセントに形成する。かかる場合には、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比較して、耐熱性に劣るカーボンを含むポリエチレンで構成されたシート材料を溶着する場合であっても、押圧ローラ６ａの押圧力は形成された間隙によって弱められているので、押圧力が強すぎてシート材料が溶断されたり、溶着部が弱くなるということを防止でき、確実に両シート材料を溶着することができる。
【００４３】
また、上述したのと同様な状況において、アルミを含むポリエチレンで構成さたシート材料を溶着する場合、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間隙をシート材料の重畳部分の厚さの略５パーセントから略３５パーセントの範囲に形成する。好ましくは押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間隙をシート材料の重畳部分の厚さの略２０パーセントに形成する。かかる場合には、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比較して、耐熱性に劣るアルミを含むポリエチレンで構成されたシート材料を溶着する場合であっても、押圧ローラ６ａの押圧力は間隙によって弱められているので、押圧力が強すぎてシート材料が溶断されたり、溶着部が弱くなるということを防止でき、確実に両シート材料を溶着することができる。
【００４４】
尚、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に所望の間隙を形成するために、上述したような平板６８を利用する代わりに、直接、架台６６に螺着された支持ボルト６７を所定位置まで締め上げ、その端部を固着部材５９に接触させて、固着部材５９に付勢されるコイルバネ６０の押圧力を規制するように構成しても良い。また、所望の高さにおいて固着部材５９と接触させるべく、予め所定の高さに加工された架台を収納ケースの底壁５８ａに載置したり、固着するように構成しても良い。
【００４５】
次に、ポリエチレンで構成されたシート材料を溶着加工するために、その前処理として、上述したような押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に間隙が形成された超音波溶着装置１におけるシート材料の溶着加工動作について説明する。まず、電源スイッチ１６がオンされると、超音波溶着装置１の各部に電源が供給され、動作可能な状態となる。溶着加工に先立って、第１巻回ローラ３ａを一方のローラ支持部材１２に挿入し、第２巻回ローラ３ｂを他方のローラ支持部材１２に挿入する。第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂの下側からそれぞれシート材料を引っぱり出し、所望の重畳分を設けて、第１搬送ローラ４及びベルト１４間、工具ホーン５ａ及び押圧ローラ６ａ間、第２搬送ローラ９並びに送りローラ１５及び計測ローラ１０ｂ間へ通す。第１搬送ローラ４並びに第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂには、一端に錘１３が取着されたベルト１４がかけ渡されており、また、第２搬送ローラ９の上面には、送りローラ１５がバネにより付勢されて押圧されているので、シート材料は第１及び第２巻回ローラ３ａ，３ｂ並びに第２搬送ローラ９間に張設される。
【００４６】
次に、操作パネル１７を操作して、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６を重畳部のある溶着加工位置へ移動する。尚、かかる工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６の移動は、シート材料を第１及び第２搬送ローラ４，９間に張設する前に行うようにしても良い。
【００４７】
更に、操作パネル１７を操作して、搬送ローラ駆動モータの印加電圧を調整し、第１及び第２搬送ローラ４，９の駆動速度を設定すると共に、シート材料の加工長を設定する。本実施例の超音波溶着溶断装置１においては、操作パネル１７で設定された加工長の加工がシート材料に施されると、溶着加工が自動停止するようにされている。なお、加工長の設定は、加工誤差の入力をも可能になっており、溶着加工の自動停止は、かかる加工誤差を加味してなされる。即ち、加工誤差が＋５％に設定されている場合には、設定値＋５％の加工長に達すると溶着加工が自動停止するのである。なお、加工長の設定は必ずしも必要ではない。加工長の設定がなされない場合には、自動停止は行われない。
【００４８】
かかる状態で操作パネル１７のスタートボタンが操作されると、第１及び第２搬送ローラ４，９が同期して回転駆動されると共に、工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６が駆動して、２枚のシート材料重畳部分に溶着加工が施される。シート材料の搬送に伴って、第２搬送ローラ９に当接される計測ローラ１０ｂが回転し、その回転量が計測装置１０ａへ伝達される。計測装置１０ａは、かかる計測ローラ１０ｂの回転量に基づいて、シート材料の加工長を算出し、操作パネル１７の液晶ディスプレイ１７ａへ表示する。かかる加工長が、加工開始前に設定された設定値に達すると、第１及び第２搬送ローラ４，９並びに工具ホーンユニット５及び押圧ローラユニット６の駆動が停止され、溶着加工が終了する。溶着加工の終了後は、２枚のシート材料を、この超音波溶着装置１から取り除いて、溶着加工を終了する。なお、この超音波溶着装置１は、シート材料を溶断する溶断装置として利用することもできる。
【００４９】
次に、図４を参照して上述した押圧ローラユニット６における間隙形成機構５２の第２実施例について説明する。図４は押圧ローラユニット６の内部構成を示した拡大側面図である。尚、上述したのと同様な構成については同様の符号を付し、その説明は省略する。また、レバー５１の一端に連結されているカム部材６４は図示を省略してあるが、上述したのと同様にベアリング６５に当接して固着部材５９を押しあげるように作用する。
【００５０】
第２実施例における間隙形成機構７２は、第１実施例における間隙形成機構５２と同様に、押圧機構５０によって押圧される押圧ローラ５ａの押圧力を調節するためのものである。間隙形成機構７２は収納ケースの底壁５８ａに載置される立壁７０と、その立壁７０と固着部材５９とを締結する締結具６２とによって構成されている。立壁７０は、略平板状に形成されており、その内側には小判状に形成された長穴７１が穿設されている。締結具６２は立壁７０を固着部材５９に固着させるためのものである。締結具６２は立壁７０に穿設された長穴を介して立壁７０と固着部材６１とを締結する。
【００５１】
ここで、間隙形成機構７２によって押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に間隙を形成させる場合について説明する。上述したのと同様にレバー５１に対し矢印Ａ方向に力を加え、押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離す。その状態で所望の厚さに形成した平板６８を押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に挿入した後、レバー５１に加えられている力を除去して、平板６８を押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとによって挟持させる。
【００５２】
この状態において、固着部材５９は図４の２点鎖線の位置に配置されることになる。かかる位置において固着部材５９を固定するために、立壁７０を収納ケースの底壁５８ａに立設させ、立設した立壁７０に穿設されている長穴７１と固着部材５９とが合致する位置で締結具６２によって立壁７０を固着部材５９に締結する。立壁７０が固着部材５９に固着されると、再度レバー５１に対して矢印Ａ方向の力を加え、押圧ローラ６ａを工具ホーン５ａから引き離し、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとに挟持されている平板６８を引き抜く。
【００５３】
こうしてレバー５１にかけた力を除去した場合であっても、固着部材５９がコイルバネ６０によって工具ホーン５ａに向けて受ける押圧力は、収納ケースの底壁５８ａに載置され、且つ、固着部材５９に固着された立壁７０によって吸収される。よって、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間には依然として平板６８の厚みと略等しい間隔が形成される。従って、押圧ローラ６ａと工具ホーン５ａとの間に挟みこまれるシート材料に対する押圧ローラ６ａの押圧力を軽減することができ、耐熱性に劣るシート材料であっても確実に溶着することができる。尚、具体的なシート材料と形成する間隔との関係は上述したのと同様の関係にすることが好ましい。
【００５４】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５５】
上記実施例においては、ローラ式の超音波溶着装置１について、間隙形成機構５２，７２を設ける場合について説明したが、かかる間隙形成機構５２，７２を設ける超音波溶着装置としてはかかるローラ式のものに限られず、ウェルダ式のものに設けても良いことは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の超音波溶着装置によれば、工具ホーンと押圧ローラとの間には、間隙形成機構によって所定の間隙が形成されおり、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は抑制されている。よって、耐熱性に劣るシート材料であっても押圧ローラの押圧力が強すぎるために、溶着部が弱くなったり、溶断されてしまうことを防止することができるという効果がある。
【００５７】
また、収納ケースに載置された架台に螺着された支持部材は、押圧部材の押圧方向に逆らった状態にある固着部材に接触し、固着部材に付勢される押圧力を吸収する。よって、押圧部材の押圧力は押圧ローラには伝達されず、シート材料に対する押圧ローラの押圧力を低減することができるという効果がある。
【００５８】
請求項２記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項１記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、支持部材はシャフトと平行な方向に往復移動して固着部材を支持する。よって、固着部材を支持する位置を支持部材の移動範囲において調節することができる。従って、溶着するシート材料の素材に応じて押圧ローラの押圧力を調節することができるという効果がある。
【００５９】
請求項３記載の超音波溶着溶断装置によれば、工具ホーンと押圧ローラとの間には、間隙形成機構によって所定の間隙が形成されおり、シート材料に対する押圧ローラの押圧力は抑制されている。よって、耐熱性に劣るシート材料であっても押圧ローラの押圧力が強すぎるために、溶着部が弱くなったり、溶断されてしまうことを防止することができるという効果がある。
また、締結具は押圧部材の押圧方向に逆らった状態にある固着部材と収納ケースに立設された立壁とを締結する。よって押圧部材の押圧力は押圧ローラには伝達されず立壁に吸収され、シート材料に対する押圧ローラの押圧力を低減することができるという効果がある。
【００６０】
請求項４記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項３記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、締結部材は立壁に穿設された小判状の長穴のいずれかの位置において固着部材と立壁とを締結する。よって、固着部材を支持する位置を小判状の長穴のいずれかの位置において調節することができる。従って、溶着するシート材料の素材に応じて押圧ローラの押圧力を調節することができるという効果がある。
【００６１】
請求項５記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、間隙形成機構は工具ホーンと押圧ローラとの間隙をカーボンを含むポリエチレンで構成されたシート材料の重畳部分の略１０パーセントから略５０パーセントの範囲に形成する。よって、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比べ耐熱性に劣るカーボンを含むポリエチレンで構成されたシート材料を確実に溶着することができるという効果がある。
【００６２】
請求項６記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項５記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、間隙形成機構は、工具ホーンと押圧ローラとの間隙をシート材料の重畳部分の略３０パーセントに形成する。よって、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比べ耐熱性に劣るカーボンを含むポリエチレンで構成されたシート材料を一層確実に溶着することができるという効果がある。
【００６３】
請求項７記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、間隙形成機構は工具ホーンと押圧ローラとの間隙をアルミを含むポリエチレンで構成されたシート材料の重畳部分の略５パーセントから略３５パーセントの範囲に形成する。よって、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比べ耐熱性に劣るアルミを含むポリエチレンで構成されたシート材料を確実に溶着することができるという効果がある。
【００６４】
請求項８記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項７記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、間隙形成機構は工具ホーンと押圧ローラとの間隙をシート材料の重畳部分の略２０パーセントに形成する。よって、ポリ塩化ビニルで構成されたシート材料に比べ耐熱性に劣るアルミを含むポリエチレンで構成されたシート材料を一層確実に溶着することができるという効果がある。
【００６５】
請求項９記載の超音波溶着溶断装置によれば、請求項１から８のいずれかに記載の超音波溶着装置の奏する効果に加え、押圧ローラは、並列に並べられた２以上の転動体の間に形成された溝部において、シート材料上において所定方向に延びる糸目を跨ぎつつ、転動体においてシート材料の重畳部を溶着する。よって、糸目は転動体によって押圧されることはないので、転動体によって糸目が溶断されシート材料が解れることを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である超音波溶着装置の斜視図である。
【図２】押圧ローラユニットの内部構成を示した拡大側面図である。
【図３】押圧ローラを示した拡大斜視図である。
【図４】第２実施例の間隙形成機構を備えた押圧ローラユニットの内部構成を示した拡大側面図である。
【符号の説明】
１超音波溶着装置
５ａ工具ホーン
６ａ押圧ローラ
５１レバー
５２，７２間隙形成機構
５４転動体
５４ａ突部
５５溝部
５７シャフト
５８収納ケース
５９固着部材
６０コイルバネ（押圧部材）
６２締結具
６６架台
６７支持部材（支持ボルト）
７０立壁
７１長穴

Claims

超音波を伝達する工具ホーンと、その工具ホーンに対してシート材料を押圧する押圧ローラとを有し、前記工具ホーンと押圧ローラとの間に１のシート材料と他のシート材料とを重ね合わせて挟み込み、両シート材料の重畳部分を溶着加工する超音波溶着装置において、
前記押圧ローラと一端が連結されたシャフトと、
そのシャフトの他端側を収納する収納ケースと、
その収納ケースに収納されるシャフトに固着された固着部材と、
その固着部材に当接して前記工具ホーンに向けて前記固着部材を押圧する押圧部材とを備え、
前記シート材料に対する前記押圧ローラの押圧力を抑制するために、前記工具ホーンと前記押圧ローラとの間に所定の間隙を形成する間隙形成機構を備え、
その間隙形成機構は、
前記収納ケースに載置された架台と、
その架台に螺着され、前記固着部材が押圧されている方向に逆らって、前記固着部材を支持する支持部材とによって構成されていることを特徴とする超音波溶着装置。
前記支持部材は、前記シャフトと平行な方向に往復移動して前記固着部材を支持することを特徴とする請求項１に記載の超音波溶着装置。
超音波を伝達する工具ホーンと、その工具ホーンに対してシート材料を押圧する押圧ローラとを有し、前記工具ホーンと押圧ローラとの間に１のシート材料と他のシート材料とを重ね合わせて挟み込み、両シート材料の重畳部分を溶着加工する超音波溶着装置において、
前記押圧ローラと一端が連結されたシャフトと、
そのシャフトの他端側を収納する収納ケースと、
その収納ケースに収納されるシャフトに固着された固着部材と、
その固着部材に当接して前記工具ホーンに向けて前記固着部材を押圧する押圧部材とを備え、
前記シート材料に対する前記押圧ローラの押圧力を抑制するために、前記工具ホーンと前記押圧ローラとの間に所定の間隙を形成する間隙形成機構を備え、
その間隙形成機構は、前記収納ケースに立設された立壁と、
その立壁と前記固着部材とを締結する締結具とによって構成されていることを特徴とする超音波溶着装置。
前記立壁には、前記シャフトと平行な方向に延びる小判状の長穴が穿設されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波溶着装置。
前記シート材料はカーボンを含むポリエチレンで構成されており、
前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略１０パーセントから略５０パーセントの範囲に形成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置。
前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略３０パーセントに形成することを特徴とする請求項５に記載の超音波溶着装置。
前記シート材料はアルミを含むポリエチレンで構成されており、
前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略５パーセントから略３５パーセントの範囲に形成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波溶着装置。
前記間隙形成機構は、前記工具ホーンと押圧ローラとの間隙を前記シート材料の重畳部分の略２０パーセントに形成することを特徴とする請求項７に記載の超音波溶着装置。
前記シート材料には、所定方向に延びる糸目が形成されており、
前記押圧ローラは、円筒状の外周面に前記シート材料に当接する突部を有し並列に並べられた２以上の転動体と、
その並列に並べられた２以上の転動体の間に形成され、前記糸目を跨ぐための溝部とを備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の超音波溶着装置。