JP4475414B2 - シート接合装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばプラスチックフィルム等の二つのシートの重ね合わせ部分を接合するシート接合装置に関する。
従来、シートロールから巻戻した先行シート後尾に新しいシートロールから巻戻した新シートを接合する接合装置において、先行シートの後端部を第一横枠で保持し、第二横枠沿いに外方の待機位置よりテープリールを走らせて第二横枠のテープ吸着面にシート幅長さの粘着テープを敷いて吸着保持し、この粘着テープの粘着面の一部が上流側にはみ出た状態になるように先行シートの後端部を押付け接着した後、新シートを、第三横枠で粘着テープの粘着面の一部が上流側にはみ出た部分に押付け接着して接着位置よりも下流側で横切断し、先行シートと新シートの粘着テープを接着していない面に別の粘着テープを押付け接着するものがある。ところが、このシート接合装置のように粘着テープを用いてシートを接着すると、屑になったシートを再製する際に、シートの接合に用いた粘着テープの基材やゲル状になった粘着剤が原料に混入し、それが再製されたシートの品質を低下させる原因となる。
また、従来、シート幅が狭い場合のシート接合装置として、先行シートの後端部と新シートの先端部との重ね合わせ部分を超音波ホーンにより溶着する超音波接合装置を用いたものがある。この超音波接合装置は、ホーン本体をその軸線方向に超音波振動させながらホーン本体の先端面を、硬い裏受け面上に準備されたシートの重ね合わせ部分の表面に押し当てると共にシート幅方向に移動させることにより接合を行う。しかし、シートの縁にホーン先端が引っかかってシートの縁部を損傷し易く、シートが薄い場合はシートの縁部に皺を生じたり縁部がめくれたりして接合不良を生じることが多い。更に超音波振動子の縦振動を円板状のホーン本体の半径方向の振動に変換し、ホーン本体の周面を裏受け面上のシートに押圧させながらホーン本体をホーン軸周りに回転させることによりシートの接合を行う連続超音波接合装置もあるが、ホーン本体が円板状である場合、大きい押付け力を必要とし、接合速度が遅く、適正な寸法形状のホーン本体を得ることが難しいなど改良の余地があった。
特公昭６３−１３８１８号公報 特公平１−４１９８１号公報
本発明は、屑になったシートを再製する際に、シートの接合に使用した粘着テープの粘着剤や基材が原料中に混入する恐れをなくすると共に、先行シートの後端部と新シートの先端部とを接合不良が生じないように確実に比較的短時間で接合できるようにすることを課題としている。
本発明では、シートロールから巻戻した先行シートの後端部と、新しいシートロールから巻戻した新シートの先端部とを裏受け面上で重ね合わせて保持し、その重ね合わせ部分の表面に、前記裏受け面へ向けた超音波ホーンのホーン本体の先端を押し当てると共に該超ホーン本体を振動させながらシート幅方向に移動させることにより、前記新シートの先端部と前記先行シートの後端部とを接合するシート接合装置において、前記超音波ホーンを前記重ね合わせ部分に沿ってシート幅方向に往復移動させることができる移送機構と、前記超音波ホーンを前記裏受け面に向けて進出後退させることができる進退機構と、前記ホーン本体先端が、前記重ね合せ部分上に設定した第１接合開始点にその上方から進出した後、前記超音波ホーンが、前記重ね合せ部分の片方の縁上に又は片方の縁付近に設定した第１接合終了点に向けて移動を開始して、前記重ね合せ部分の第１接合開始点から第１接合終了点までの部分が接合され、次いで前記ホーン本体の先端が前記重ね合せ部分の表面から後退した後、前記超音波ホーンが移動方向を反転して、前記第１接合開始点と同一位置又は第１接合開始点の近くに設定された前記重ね合せ部分上の第２接合開始点の上方まで移動し、次いで前記ホーン本体先端が第２接合開始点に進出した後、前記超音波ホーンが、重ね合せ部分のもう片方の縁上に又はもう片方の縁付近に設定した第２接合終了点に向けて移動を開始して、前記重ね合せ部分の第２接合開始点から第２接合終了点までの部分が接合されるように前記超音波ホーン並びに前記移送機構及び前記進退機構を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ホーン本体の先端を二つのシートの重ね合せ部分上の第１接合開始点、第２接合開始点に上方から進出させた後、シートの片方の縁又はもう片方の縁に向けて超音波ホーンの移動を開始するので、超音波ホーンのホーン本体先端がシートの縁に引っ掛かってシートが損傷したり、シートの縁部に皺が生じたり、先行シートの後端部と新シートの先端部とがシート幅方向にずれたりせず、しかもホーン本体の縦振動が直接的に接合部分に作用するので、シートの溶着に要するエネルギーは小さくて済み、シートが幅の広いものであっても比較的短時間で確実に接合できる。そして接合用の粘着テープの粘着剤や基材がシートの原料中に混入する恐れがないので、屑になったシートを再製する際に都合がよい。
超音波ホーンが自動的に接合動作をするようにし、また制御装置の設定部の設定を変えるだけでシート幅の変更に簡単に対応できるようにした。
図１は本発明の一実施例に係るシート接合装置の説明図、図２は同じく概略側面図である。先行シートＳ１の後端部と新シートＳ２の先端部とを裏受け面１上で重ね合わせて保持し、その重ね合わせ部分Ｓｐの表面Ｓｆに、裏受け面１へ向けた超音波ホーン２のホーン本体２ａの先端を押し当てると共に該超ホーン本体２ａを振動させながらシート幅方向に移動させることにより、新シートＳ２の先端部と先行シートＳ１の後端部とを接合するものであり、超音波ホーン２を新シートＳ２の先端部と先行シートＳ１の後端部との重ね合わせ部分Ｓｐに沿って往復移動させることができる移送機構３と、超音波ホーン２を裏受け面１に向けて進出後退させることができる進退機構４と、超音波ホーン２並びに移送機構３及び進退機構４の制御装置５とを備えている。
制御装置５は、ホーン本体２ａの先端が、重ね合せ部分Ｓｐ上に設定した第１接合開始点Ｐｓ１にその上方から進出した後、超音波ホーン２が、重ね合せ部分の片方の縁Ｅ１上に設定した第１接合終了点Ｐ１に向けて移動を開始して、重ね合せ部分の第１接合開始点Ｐｓ１から第１接合終了点Ｐ１までの部分が接合され、次いでホーン本体２ａの先端が重ね合せ部分の表面Ｓｆから後退した後、超音波ホーンが２移動方向を反転して、第１接合開始点Ｐｓ１と同一位置に設定した、重ね合せ部分上の第２接合開始点Ｐｓ２の上方まで移動し、次いでホーン本体２ａの先端が第２接合開始点に進出した後、超音波ホーン２が、重ね合せ部分のもう片方の縁Ｅ２に設定した第２接合終了点Ｐ２に向けて移動を開始して、重ね合せ部分の第２接合開始点Ｐｓ２から第２接合終了点Ｐ２までの部分が接合されるように超音波ホーン２並びに移送機構３及び進退機構４を制御する。
この実施例では先行シートＳ１及び新シートＳ２は夫々帯状のプラスチックフィルムである。先行シートＳ１は、例えば巻戻し装置に装着した旧シートロールからスリッター付き巻取装置への搬送経路に巻戻して旧シートロールから切り離してあり、新シートＳは、旧シートロールに替えて巻戻し装置に装着した新しい原反ロールに接続している。
超音波ホーン２はそれ自体公知のもので、ホーン本体２ａに接合された超音波振動発生器２ｂを有し、この超音波振動発生器２ｂを作動させるとホーン本体２ａがその長手中心軸線方向に振動するようになっている。
裏受け面１は、シート幅方向に伸長した鋼鉄製の第１横枠６に設けてある。裏受け面１の上に先行シートＳ１を吸着して保持するための手段として、図示しない公知の多数の吸着孔が裏受け面１に分散してシート全幅に対応するように設けてあり、その吸着孔は、空気を第１横枠６内に吸い込むことにより、必要なときにシートＳ１を吸着保持することができる。
移送機構３は、先行シートＳ１の走行経路を挟んで第１横枠６の反対側に配置されてシート幅方向に伸長した第２横枠７沿いに移動可能に設けた移送台８と、移送台８を第２横枠７沿いに往復移動することができる往復駆動装置９とからなる。
第１横枠６及び第２横枠７は、先行シートＳ１と新シートＳ２の重ね合わせ部分Ｓｐを挟んで保持する図２に示した夫々の接合位置と、夫々の接合位置から互いに反対方向に退避した位置に移動できるようになっている。
移送台８は第２横枠７に設けたレール１０にスライド可能に装着してあり、往復駆動装置９は、第２横枠７の両端付近に取付けたプーリ１１、１２と、両端を夫々移送台８に連結すると共にプーリ１１、１２に掛けたベルト１３と、プーリ１１を回転駆動する、逆転駆動可能なモータ１４とからなる。
モータ１４は、その起動停止、回転方向及び回転速度を制御するためのインバータ部１４ａを備えており、このインバータ部１４ａに制御装置５から起動信号ｍｓと回転方向指令信号ｍｄとを受けると共に、速度設定部１４ｂから速度指令信号ｍｖを受けて、回転方向指令信号ｍｄに応じた回転方向に、速度指令信号ｍｖに応じた速度で回転駆動することができる。
進退機構４は、移送台８に設けた、ホーン本体２ａの軸線方向に平行なレール１５と、このレール１５にスライド可能に装着した可動体１６と、可動体１６をレール１５に沿って押し引きするアクチュエータ１７とからなる。
重ね合わせ部分Ｓｐの表面Ｓｆに対する超音波ホーン２のホーン本体２ａ先端の押付け力のばらつきを小さくして安定した接合が行われるようにするために、アクチュエータ１７の出力ロッド１７ａと可動体１６との間にコイルバネ１８を介在させて、アクチュエータ１７により可動台１６を押すとき、その推力がコイルバネ１８を通じて弾力的に可動体１６に伝わるようにしてある。
アクチュエータ１７はこの実施例の場合空圧シリンダ装置であり、このアクチュエータ１７には圧力調整弁１９で所定圧力に調節された圧縮空気が電磁切替弁２０を経て供給されるようになっており、電磁切替弁２０は、制御装置５から電圧信号ｓｖを受けたときは超音波ホーン２が進出し、また制御装置５から電圧信号ｓｖを受けないときは超音波ホーン２が後退するようにアクチュエータ１７に供給される圧縮空気の通路を切り替える。
図１において超音波ホーン２は待機位置Ｐ０に待機した状態にある。この実施例では超音波ホーン２の待機位置Ｐ０は第１接合開始点Ｐｓ１の真上に設定してあり、シートＳ１、Ｓ２の幅方向における中心位置も待機位置Ｐ０と同じ位置に設定してある。また第１接合終了点Ｐ１はシートＳ１、Ｓ２の重ね合わせ部分の片方の縁Ｅ１の上に設定してあり、超音波ホーン２がシートＳ１、Ｓ２の重ね合せ部分のもう片方の縁Ｅ２へ向かうときの第２接合開始点Ｐｓ２と第１接合開始点Ｐｓ１とが同じ位置に設定してある。また第２の接合終了点Ｐ２は、シートＳ１、Ｓ２の重ね合わせ部分のもう片方の縁Ｅ２の上に設定してある。
制御装置５は、入力装置２１よりシート幅Ｗを入力して設定することができ、またモータ１４の回転に応じてパルス信号を発生するロータリエンコーダ２２から刻々パルス信号ｓ６が入力されるので、このパルス信号を計数回路で計数することにより超音波ホーン２の現在位置を、待機位置Ｐ０から現在位置までの移動距離Ｌｄとして刻々検出することができ、また第１接合開始点Ｐｓ１から第１接合終了点Ｐ１までの移動距離（Ｗ／２）、及び第２接合開始点Ｐｓ２から第２接合終了点Ｐ２までの移動距離（−Ｗ／２）を夫々算出して記憶することができるようにしてある。ました超音波ホーンの現在位置ＬｄＳと、待機位置Ｐ０から第１接合開始点Ｐｓ１、第１接合終了点Ｐ１、第２接合開始点Ｐｓ２、第２接合終了点Ｐ２までの夫々記憶した距離とを比較して両者が等しくなったとき超音波ホーンが２夫々の位置にあることを検知する。そして接合開始信号を受けたとき、超音波ホーン２を進出させるための電圧信号ｓ５を電磁切替弁２０に出力することにより、超音波ホーン２が進出するように進退機構３を作動させることができるように構成してある。
また制御装置５は、起動信号ｍｓと正転の回転方向指令信号ｍｄをインバータ部１４ａに出力することができ、進退機構３の作動により超音波ホーン２が進出したとき、超音波ホーン２のホーン本体２ａを振動させるための作動信号ｓｈを超音波振動発生器２ｂに出すように構成してある。
上述のように構成されたシート接合装置により接合を行うには、先行シートＳ１の後端部と新シートＳ２の先端部とを裏受け面１の上に重ね合わせ、第１横枠６と第２横枠７とで挟んで保持した後、制御装置５に始動信号を与えて作動させる。そうすると、ホーン本体２ａの先端が重ね合せ部分Ｓｐ上の第１接合開始点Ｐｓ１に向けて上方から進出すると共に超音波ホーン２のホーン本体２ａが適当な時期に振動を開始する。その後、超音波ホーン２が第１接合開始点Ｐｓ１から重ね合せ部分の片方の縁Ｅ１に向けて移動を開始し、先行シートＳ１と新シートＳ２の重ね合せ部分が第１接合開始点Ｐｓ１から片方の縁Ｅ１まで接合される。その後、ホーン本体２ａの先端が重ね合せ部分Ｓｐから後退すると共に超音波ホーン２が移動方向を反転して第２接合開始点Ｐｓ２（Ｐｓ１）まで移動し、次いでホーン本体２ａの先端が重ね合せ部分に向けて進出した後、超音波ホーン２が重ね合せ部分のもう片方の縁Ｅ２に向けて移動を開始し、先行シートＳ１と新シートＳ２の重ね合せ部分が第２接合開始点Ｐｓ２から反対側の縁Ｅ２まで接合される。
この実施例ではシートの中央付近で接合を開始することにより超音波ホーン側のシートが幅方向にずれにくくなるので、シートが厚みの薄いものであっても適正に接合することができる。
本発明によれば、必要に応じて、超音波ホーンが片方の縁へ向けて移動する際の第１接合開始点と、超音波ホーンがもう片方へ向けて移動する際の第２接合開始点とが一致しなくともよく、第１接合開始点の近くに第２接合開始点を設定してもよい。また第１接合開始点がシートの幅方向における中心に位置しない場合や、超音波ホーンの待機位置を第１接合開始点の真上に設定しない場合もあり得る。また第１接合終了点を先行シートと新シートの重ね合せ部分の片方の縁の近くに設定してもよく、また第２接合終了点を先行シートと新シートの重ね合せ部分のもう片方の縁の近くに設定してもよい。
本発明の一実施例に係るシート接合装置の説明図である。 本発明の一実施例に係るシート接合装置の概略側面図である。
符号の説明
Ｐｓ１ 第１接合開始点
Ｐｓ２ 第２接合開始点
Ｐ１ 第１接合終了点
Ｐ２ 第２接合終了点
Ｓ１ 先行シート
Ｓ２ 新シート
Ｓｐ 重ね合せ部分
１ 裏受け面
２ 超音波ホーン
２ａ ホーン本体
２ｂ 超音波発信器
３ 移送機構
４ 進退機構
５ 制御装置
６ 第１横枠
７ 第２横枠
１４ モータ
１７ アクチュエータ
２０ 電磁切換え弁

Claims (1)

  1. シートロールから巻戻した先行シートの後端部と、新しいシートロールから巻戻した新シートの先端部とを裏受け面上で重ね合わせて保持し、その重ね合わせ部分の表面に、前記裏受け面へ向けた超音波ホーンのホーン本体の先端を押し当てると共に該超ホーン本体を振動させながらシート幅方向に移動させることにより、前記新シートの先端部と前記先行シートの後端部とを接合するシート接合装置において、前記超音波ホーンを前記重ね合わせ部分に沿ってシート幅方向に往復移動させることができる移送機構と、前記超音波ホーンを前記裏受け面に向けて進出後退させることができる進退機構と、前記ホーン本体先端が、前記重ね合せ部分上に設定した第１接合開始点にその上方から進出した後、前記超音波ホーンが、前記重ね合せ部分の片方の縁上に又は片方の縁付近に設定した第１接合終了点に向けて移動を開始して、前記重ね合せ部分の第１接合開始点から第１接合終了点までの部分が接合され、次いで前記ホーン本体の先端が前記重ね合せ部分の表面から後退した後、前記超音波ホーンが移動方向を反転して、前記第１接合開始点と同一位置又は第１接合開始点の近くに設定された前記重ね合せ部分上の第２接合開始点の上方まで移動し、次いで前記ホーン本体先端が第２接合開始点に進出した後、前記超音波ホーンが、重ね合せ部分のもう片方の縁上に又はもう片方の縁付近に設定した第２接合終了点に向けて移動を開始して、前記重ね合せ部分の第２接合開始点から第２接合終了点までの部分が接合されるように前記超音波ホーン並びに前記移送機構及び前記進退機構を制御する制御装置とを備えることを特徴とするシート接合装置。
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