JP5556061B2 - High frequency dielectric heating welding apparatus and high frequency dielectric heating welding method - Google Patents
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Description
本発明は、プラスチックフィルムなどの溶着対象物を一対の電極で挟み、高周波誘電加熱によりシールする高周波誘電加熱溶着装置及び高周波誘電加熱溶着方法に関する。 The present invention relates to a high-frequency dielectric heating welding apparatus and a high-frequency dielectric heating welding method in which a welding object such as a plastic film is sandwiched between a pair of electrodes and sealed by high-frequency dielectric heating .
高周波誘電加熱溶着は、塩化ビニル等の誘電体損失が大きい物質に対して、高周波電界を与え、内部から生じた発熱を利用して溶着する方法である。
この高周波誘電加熱溶着に関しては、その改良技術が種々提案されている。
例えば、二枚のプラスチック部材を重ね合わせ、溶着したい部分を一対の電極で挟み、これら電極に高周波電圧を加えることで、高周波誘電加熱により溶着する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この技術によれば、一対の電極で挟まれた部分を溶着できる。
The high-frequency dielectric heating welding is a method in which a high-frequency electric field is applied to a substance having a large dielectric loss such as vinyl chloride and the heat generated from the inside is used for welding.
Various techniques for improving the high frequency dielectric heating welding have been proposed.
For example, a technique has been proposed in which two plastic members are overlapped, a portion to be welded is sandwiched between a pair of electrodes, and a high frequency voltage is applied to these electrodes to weld by high frequency dielectric heating (see, for example, Patent Document 1). .) According to this technique, a portion sandwiched between a pair of electrodes can be welded.
ところが、特許文献1に記載の技術は、電極の表面が平坦なため、それら電極間に生じる電界が、電極のエッジに集中してしまっていた。このため、電極で挟まれた部分のうち、そのエッジの近傍では溶着されるものの、それ以外の箇所では溶着されないか溶着が非常に弱くなっていた。
そこで、こうした溶着の偏りをなくすための技術が提案されている。例えば、図15に示すように、上下に配置された一対の電極110、120のうち、上側電極110の底面と下側電極120の上面に、それぞれ複数の突起部111、121を所定の間隔で形成し、上側電極110の突起部111と下側電極120の突起部121が正対するように各電極110、120を配置したものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この技術によれば、電極の表面が平坦な場合に比べて電界の生じる箇所が多くなるため、溶着の偏りを低減することができる。
However, in the technique described in Patent Document 1, since the surfaces of the electrodes are flat, the electric field generated between the electrodes is concentrated on the edges of the electrodes. For this reason, although it welded in the vicinity of the edge among the parts pinched | interposed by the electrode, it was not welded in the other location, or welding was very weak.
Therefore, a technique for eliminating such uneven welding has been proposed. For example, as shown in FIG. 15, a plurality of
しかしながら、上述した特許文献2に記載の技術においては、次のような問題があった。
上側電極110と下側電極120との間に発生する電界は、同図に示すように、突起部111のエッジと突起部121のエッジが正対する各間でのみ発生し、それ以外の部分では発生しない。このため、電界の発生した部分では溶着が強くなるものの、電界の発生しなかった部分では溶着されないか溶着が弱くなっていた。つまり、溶着の強い箇所と弱い箇所が交互に形成されてしまい、ムラのある溶着となっていた。
特に、容量の大きい液体を内容物とする包装体では、溶着部分の幅(シール幅)を広くするが、少しでも溶着ムラがあると、溶着の弱い部分が決壊し、内容物が漏洩する可能性があった。このため、溶着ムラをなくすとともに、溶着を強固にする技術の提案が求められていた。
However, the technique described in
As shown in the figure, the electric field generated between the upper electrode 110 and the lower electrode 120 is generated only between the edges of the
In particular, in a package that contains a large volume of liquid as the contents, the width of the welded portion (seal width) is widened. However, if there is even uneven welding, the weakly welded portion may break down and the contents may leak. There was sex. For this reason, there has been a demand for a proposal of a technique for eliminating welding unevenness and strengthening welding.
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、溶着ムラをなくして、強固な溶着を実現可能とする高周波誘電加熱溶着装置及び高周波誘電加熱溶着方法の提供を目的とする。 The present invention has been considered in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-frequency dielectric heating welding apparatus and a high-frequency dielectric heating welding method that can realize strong welding by eliminating welding unevenness.
この目的を達成するため、本発明の高周波誘電溶着装置は、角柱形状に形成された第一電極と、角柱形状に形成された第二電極と、第一電極及び/又は第二電極を所定方向に動かすための押圧用シリンダと、高周波電圧を出力する高周波発振器とを有し、第一電極と第二電極が、それぞれ対向する面に複数の凸部を有し、凸部は、直線状の稜線部を有する山形に形成されるとともに、稜線部が平行に並ぶように対向面上に複数形成されており、第一電極に形成された複数の凸部と第二電極に形成された複数の凸部がそれぞれ正対しない状態で、第一電極と第二電極が配置され、押圧用シリンダを駆動して第一電極と第二電極を近づける方向に動かして、溶着対象物を第一電極と第二電極で挟み、高周波発振器から出力された高周波電圧を第一電極及び第二電極に印加し、押圧用シリンダを駆動して溶着対象物を第一電極と第二電極で押圧し、所定時間後、押圧用シリンダを駆動して、第一電極と第二電極を溶着対象物から離間させることにより、溶着対象物を溶着する構成としてある。 In order to achieve this object, the high frequency dielectric welding apparatus of the present invention includes a first electrode formed in a prismatic shape, a second electrode formed in a prismatic shape, and a first electrode and / or a second electrode in a predetermined direction. A pressing cylinder and a high-frequency oscillator that outputs a high-frequency voltage, the first electrode and the second electrode each have a plurality of convex portions on opposite surfaces, and the convex portions are linear It is formed in a mountain shape having a ridge line part, and a plurality of ridge line parts are formed on the opposing surface so as to be arranged in parallel, and a plurality of convex parts formed on the first electrode and a plurality of formed on the second electrode The first electrode and the second electrode are arranged in a state where the convex portions do not face each other, and the pressing cylinder is driven to move the first electrode and the second electrode closer to each other so that the object to be welded is moved to the first electrode. The high-frequency voltage output from the high-frequency oscillator is sandwiched between the second electrodes and the first The electrode is applied to the electrode and the second electrode, the pressing cylinder is driven to press the object to be welded with the first electrode and the second electrode, and after a predetermined time, the pressing cylinder is driven to supply the first electrode and the second electrode. By separating the welding object from the welding object, the welding object is welded.
また、本発明の高周波誘電加熱溶着方法は、角柱形状に形成された第一電極と角柱形状に形成された第二電極とを対向して配置するとともに、第一電極の対向面に形成された凸部と第二電極の対向面に形成された凸部が、直線状の稜線部を有する山形に形成されるとともに、稜線部が平行に並ぶように対向面上に複数形成されており、第一電極の対向面に形成された複数の凸部と第二電極の対向面に形成された複数の凸部がそれぞれ正対しない状態で、第一電極と第二電極とを配置し、第一電極と第二電極との間に溶着対象物を挿入し、挿入された溶着対象物を第一電極と第二電極で挟み、第一電極及び第二電極に高周波電力を印加し、溶着対象物を第一電極と第二電極で押圧し、所定時間後、第一電極と第二電極を溶着対象物から離間させることにより、溶着対象物を溶着する方法としてある。 In addition, the high frequency dielectric heating welding method of the present invention has a first electrode formed in a prismatic shape and a second electrode formed in a prismatic shape facing each other and formed on the opposing surface of the first electrode. The convex portion formed on the opposing surface of the convex portion and the second electrode is formed in a mountain shape having a linear ridge line portion, and a plurality of ridge line portions are formed on the opposing surface so that the ridge line portions are arranged in parallel . The first electrode and the second electrode are arranged in a state where the plurality of convex portions formed on the opposing surface of the one electrode and the plurality of convex portions formed on the opposing surface of the second electrode are not directly opposed to each other, An object to be welded is inserted between the electrode and the second electrode, the inserted object to be welded is sandwiched between the first electrode and the second electrode, high frequency power is applied to the first electrode and the second electrode, and the object to be welded is Is pressed with the first electrode and the second electrode, and after a predetermined time, the first electrode and the second electrode are separated from the object to be welded. It leads to an a method of welding the welding object.
本発明の高周波誘電加熱溶着装置及び高周波誘電加熱溶着方法によれば、第一電極の複数の凸部と第二電極の複数の凸部が、凸部同士正対しないように、第一電極と第二電極が配置されるため、これら電極間に載置された溶着対象物の溶着部分の全体にわたって電界が発生することから、溶着ムラがなくなり、強固な溶着が可能となる。 According to the high frequency dielectric heating welding apparatus and the high frequency dielectric heating welding method of the present invention, the first electrode and the plurality of convex portions of the first electrode and the plurality of convex portions of the second electrode do not face each other. Since the second electrode is disposed, an electric field is generated over the entire welded portion of the object to be welded placed between these electrodes, so that welding unevenness is eliminated and strong welding is possible.
以下、本発明に係る高周波誘電加熱溶着装置及び高周波誘電加熱溶着方法の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a high-frequency dielectric heating welding apparatus and a high-frequency dielectric heating welding method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[高周波誘電加熱溶着装置の実施形態]
まず、本発明の高周波誘電加熱溶着装置の実施形態について、図1を参照して説明する。
同図は、本実施形態の高周波誘電加熱溶着装置の構成を示す模式図である。
[Embodiment of high-frequency dielectric heating welding apparatus ]
First, an embodiment of the high frequency dielectric heating welding apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
The figure is a schematic diagram showing the configuration of the high-frequency dielectric heating welding apparatus of the present embodiment.
図1に示すように、高周波誘電加熱溶着装置1は、高周波発振器10と、整合器20と、第一電極30と、第二電極40と、押圧用シリンダ50とを備えている。
なお、本実施形態においては、第一電極30と第二電極40とを併せて「高周波誘電加熱溶着用電極」という。
As shown in FIG. 1, the high frequency dielectric heating welding apparatus 1 includes a high frequency oscillator 10, a matching unit 20, a
In the present embodiment, the
高周波発振器10は、第一電極30と第二電極40との間に印加される高周波電圧を出力する。
整合器20は、電極30と電極40との間のインピーダンスと高周波発振器10の出力インピーダンスとの整合をとる。
The high frequency oscillator 10 outputs a high frequency voltage applied between the
The matching unit 20 matches the impedance between the
第一電極30は、図2に示すように、角柱形状に形成されており、底面31には、凸部32と、凹部33が形成されている。なお、底面31は、第二電極40に対向する面(対向面)となっている。
凸部32は、第一電極30の基体34から隆起形成された部分である。
この凸部32は、例えば、同図に示すように、山形に形成することができ、さらに稜線部を直線状に形成することができる。
また、凸部32は、複数形成することができる。これら複数の凸部32は、稜線部が平行に並ぶように形成することができる。
As shown in FIG. 2, the
The
For example, as shown in the figure, the
A plurality of
なお、同図においては、凸部32の稜線方向が第一電極30の基体34の長手方向と同じ方向になっている。また、複数の凸部32は、第一電極30の基体34の幅方向に並べて形成されている。
また、同図において、凸部32の数は、六つとなっているが、六つに限るものではなく、任意とすることができる。
In the figure, the ridge line direction of the
Moreover, in the same figure, although the number of the
凹部33は、複数の凸部32の各間に形成された、谷間の部分であって、稜線部に対する縦谷部として形成されている。
なお、同図において、凹部33の数は、五つとなっているが、五つに限るものではなく、凸部32に応じた数とすることができる。
The
In addition, in the same figure, although the number of the recessed
第二電極40は、図3に示すように、角柱形状に形成されており、上面41には、凸部42と、凹部43が形成されている。なお、上面41は、第一電極30に対向する面(対向面)となっている。
凸部42及び凹部43は、第一電極30の凸部32及び凹部33と同様の形状を有している。
As shown in FIG. 3, the
The
なお、同図において、凸部42の数は、七つとなっているが、七つに限るものではなく、任意とすることができる。同様に、同図において、凹部43の数は、六つとなっているが、六つに限るものではなく、凸部42に応じた数とすることができる。
また、第一電極30の有する凸部32の数と、第二電極40の有する凸部42の数は、同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。
In addition, in the same figure, although the number of the
Moreover, the number of the
さらに、複数の凸部32の間隔(ピッチ)と、複数の凸部42の間隔(ピッチ)は、それぞれ任意とすることができる。
ただし、溶着対象物の厚さに応じて、それら凸部32等の間隔を決めることができる。例えば、溶着対象物の厚さが薄いときは、凸部32等の間隔を狭くし、一方、溶着対象物の厚さが厚いときは、凸部32等の間隔を広くすることが望ましい。
また、本実施形態において、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42は、正対しないようにずらして配置することから、凸部32の間隔と凸部42の間隔は、ほぼ同じにすることが望ましい。
Furthermore, the interval (pitch) between the plurality of
However, according to the thickness of the object to be welded, the interval between the
Further, in the present embodiment, the
さらに、図2、図3においては、凸部32及び凸部42の断面形状(又は、凸部32及び凸部42の先端部の形状)を二等辺三角形としてあるが、断面形状(又は先端部の形状)は、二等辺三角形に限るものではなく、例えば、図4(i)〜(iv)に示すように、四角形(同図(i))、五角形(又は六角形、同図(ii))、円形(又は楕円形、同図(iii))、不等辺三角形(鋸歯状、同図(iv))などとすることができる。
なお、同図(i)〜(iv)は、第一電極30の凸部32及び凹部33の形状と第二電極40の凸部42及び凹部43の形状が同じ場合を示している。
Further, in FIGS. 2 and 3, the cross-sectional shape of the
In addition, the same figure (i)-(iv) has shown the case where the shape of the
また、第一電極30の凸部32及び凹部33の形状と第二電極40の凸部42及び凹部43の形状は、図5(i)〜(iii)に示すように形成することができる。
すなわち、同図(i)に示すように、第一電極30の凸部32が三角形状であって斜辺が窪んだ円弧状になっており、凹部33が隣り合う凸部32の各斜辺で形成された円弧状とし、第二電極40の凸部42がふくらんだ円弧状、凹部43がそのふくらんだ円弧に挟まれた谷状とすることができる。
Moreover, the shape of the
That is, as shown in FIG. 5I, the
さらに、同図(ii)に示すように、第一電極30の凸部32が三角形状であって斜辺が窪んだ楕円の円弧状となっており、凹部33が隣り合う凸部32の各斜辺で形成された楕円の円弧状、第二電極40の凸部42がふくらんだ楕円の円弧状、凹部43がそのふくらんだ楕円に挟まれた谷状とすることができる。
また、同図(iii)に示すように、第一電極30の凸部32が四角形状、凹部33が窪んだ五角形状、第二電極40の凸部42が五角形状、凹部43が四角形状とすることができる。
このように、第一電極30の凸部32及び凹部33の形状と第二電極40の凸部42及び凹部43の形状は、それぞれ異なるように形成することもできる。
Further, as shown in FIG. 2 (ii), the
As shown in FIG. 3C, the
Thus, the shape of the
また、第一電極30の凸部32(第二電極40の凸部42)は、図2(図3)においては、底面31(上面41)において幅方向に複数形成されているが、凸部32(凸部42)は、幅方向に複数形成されることに限るものではなく、例えば、図6に示すように、長手方向に複数形成することもできる。さらに、図7に示すように、幅方向と長手方向のそれぞれに対して斜め方向に複数形成することもできる。
Further, in FIG. 2 (FIG. 3), a plurality of
第一電極30と第二電極40は、図8に示すように、溶着対象物を介して、対向する位置に配置される。このとき、第一電極30の複数の凸部32と第二電極40の複数の凸部42は、それら凸部同士が正対しないようにずれた状態で配置される。
As shown in FIG. 8, the
このように配置したときに発生する電界の分布を図9に示す。
同図に示すように、電界は、第一電極30の凸部32の頂部(稜線部)と第二電極40の凸部42の頂部(稜線部)との間に発生する。また、電界は、第一電極30の一つの凸部32から、第二電極40の二つの凸部42に対して発生する(同様に、電界は、第二電極40の一つの凸部42から、第一電極30の二つの凸部32に対して発生する)。さらに、電界は、凸部32と凸部42とを結ぶ線を長辺とする楕円状に広がりをもって発生する。このため、溶着対象物において、第一電極30と第二電極40で挟まれた部分のほとんどで電界が発生することになる。これにより、溶着しようとする箇所の全体で、ほぼ均等に発熱が生じるので、ムラのない溶着を実現できる。
FIG. 9 shows the distribution of the electric field generated when arranged in this way.
As shown in the figure, the electric field is generated between the top portion (ridge line portion) of the
なお、図9に示す電界の分布は、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42が正対しないようにずらして配置したことで実現している。この電界の分布は、図15に示す電極110、120の配置では得られないものである。
つまり、図9に示すように、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42が正対しないようにずらしたことで、第一電極30の一つの凸部32に第二電極40の二つの凸部42が接近するようになり、電界が、凸部32又は凸部42の頂部から斜め方向に発生する。これにより、電界は、溶着対象物の溶着部分の全体で発生させることができる。これに対し、図15に示す場合は、電極110の突起部111のエッジと電極120の突起部121のエッジが正対する箇所でしか電界が発生せず、電界の分布が不均一になる。
このように、本実施形態の高周波誘電加熱溶着装置は、溶着しようとする部分の全体で電界の分布がほぼ均等になるので、ムラのない溶着を実現できる。
The electric field distribution shown in FIG. 9 is realized by arranging the
That is, as shown in FIG. 9, the
As described above, the high-frequency dielectric heating welding apparatus of the present embodiment can achieve uniform welding because the electric field distribution is substantially uniform over the entire portion to be welded.
さらに、図10(i)、(ii)を用いて、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42とのずれの程度と、これにより発生する電界との関係について説明する。
例えば、同図(i)に示すように、第二電極40の凸部42の頂部が第一電極30の凸部32の斜面の中程に対向している場合(第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42が正対した状態を基準として、第二電極40を同図(i)の右方向へ1/4ピッチずらした場合)、これら第二電極40と第一電極30との間には、同図(i)に示す電界が分布する。つまり、溶着対象物のうち第二電極40と第一電極30とで挟まれた部分の全体に電界が発生し、電界の発生していない部分がほとんどなくなる。このことから、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42が正対しないように少しずらしただけでも、電界の不均一が改善され、溶着対象物の溶着部分の全体で発熱が起こり、この部分が溶着される。この点は、図15に示す電界分布と比較しても明らかに異なっていることがわかる。
Furthermore, the relationship between the degree of deviation between the
For example, as shown in FIG. 5I, when the top of the
ただし、発生した電界をさらに詳しく見てみると、電界強度に差が生じている。例えば、図10(i)において、第一電極30における一つの凸部32−1に着目すると、この近くには、第二電極40における二つの凸部(42−1及び42−2)が位置している。ここで、凸部32−1と凸部42−1との距離は、凸部32−1と凸部42−2との距離よりも短い。このため、凸部32−1と凸部42−1との間に発生する電界の強度が強くなり、一方、凸部32−1と凸部42−2との間に発生する電界の強度が弱くなる。そうすると、電界強度の強いとことが溶着が強くなり、一方、電界強度の弱いところが、溶着が弱くなってしまう。
However, when the generated electric field is examined in more detail, there is a difference in electric field strength. For example, in FIG. 10 (i), when attention is paid to one convex part 32-1 in the
これに対し、同図(ii)に示すように、第一電極30の凸部32の頂部が第二電極40の凹部43に対向して配置した場合(第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42が正対した状態を基準として、第二電極40を同図(ii)の右方向へ1/2ピッチずらした場合)、これら第一電極30と第二電極40とで挟まれた部分の全体に電界が発生し、電界の発生していない部分がほとんどなくなる。
また、第一電極30の凸部32−1の頂部と第二電極40の凸部42−1の頂部との距離と、第一電極30の凸部32−1の頂部と第二電極40の凸部42−2の頂部との距離とはほとんど同じになる。このため、凸部32−1と凸部42−1との間で発生する電界の強度と、凸部32−1と凸部42−2との間で発生する電界の強度は、同じになる。これにより、溶着対象物における溶着部分の全体で均一に電界が生じるため、ムラのない強固な溶着が可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 2 (ii), when the top of the
Also, the distance between the top of the convex portion 32-1 of the
これら第一電極30と第二電極40には、図11に示すように、冷却媒体を通すための冷却流路35(45)を穿設することができる。
冷却流路35(45)は、冷却媒体が流入される入口側開口36(46)と、冷却媒体を排出する出口側開口37(47)と、これらを繋ぐ流路部38(48)とを有している。
入口側開口36(46)と出口側開口37(47)は、いずれも電極30(40)の側面又は底面に形成されており、流路部38(48)は、電極30(40)の基体34(44)の内部に形成されている。
As shown in FIG. 11, the
The cooling flow path 35 (45) includes an inlet side opening 36 (46) into which the cooling medium flows, an outlet side opening 37 (47) through which the cooling medium is discharged, and a flow path portion 38 (48) connecting them. Have.
The inlet side opening 36 (46) and the outlet side opening 37 (47) are both formed on the side surface or the bottom surface of the electrode 30 (40), and the flow path portion 38 (48) is the base of the electrode 30 (40). 34 (44).
この冷却流路35(45)に通す冷却媒体には、例えば、水や空気などを用いることができる。
冷却媒体が水の場合、入口側開口36(46)には、水を供給するためのポンプ(図示せず)が接続される。また、冷却媒体が空気の場合、入口側開口36(46)には、空気を供給するためのコンプレッサ(図示せず)が接続される。
さらに、出口側開口37(47)には、排出された水を受けるための貯水タンク(図示せず)、あるいは、出口側開口37(47)からの空気を外部に排出するための排気管(図示せず)を接続することができる。また、出口側開口37(47)には、冷却媒体を再利用するための循環系(図示せず)を接続することもできる。この場合、冷却媒体は、ポンプ又はコンプレッサを介して入口側開口36(46)に再度供給される。
このような構成の冷却流路35(45)に冷却媒体を通すことにより、溶着対象物からの発熱による電極30(40)の劣化や変形を防止できる。
For example, water or air can be used as the cooling medium passing through the cooling flow path 35 (45).
When the cooling medium is water, a pump (not shown) for supplying water is connected to the inlet side opening 36 (46). When the cooling medium is air, a compressor (not shown) for supplying air is connected to the inlet side opening 36 (46).
Further, the outlet side opening 37 (47) has a water storage tank (not shown) for receiving the discharged water, or an exhaust pipe for discharging the air from the outlet side opening 37 (47) to the outside ( (Not shown) can be connected. Further, a circulation system (not shown) for reusing the cooling medium can be connected to the outlet side opening 37 (47). In this case, the cooling medium is supplied again to the inlet side opening 36 (46) via a pump or a compressor.
By passing the cooling medium through the cooling flow path 35 (45) having such a configuration, it is possible to prevent the electrode 30 (40) from being deteriorated or deformed due to heat generated from the object to be welded.
押圧用シリンダ50は、圧縮空気の吸入・排出により、第一電極30及び第二電極40を所定方向(図1においては、上下方向)に動かすための装置である。
この押圧用シリンダ50には、第一電極30を動かす押圧用第一シリンダ51と、第二電極40を動かす押圧用第二シリンダ52がある。
例えば、第一電極30と第二電極40との間に溶着対象物が挿入されている場合において、押圧用シリンダ50を駆動して、それら第一電極30と第二電極40とを近づける方向に動かすと、溶着対象物が挟み込まれ押圧される。これを溶着処理中に行うと、挟まれた箇所の溶着が促進される。
一方、押圧用シリンダ50を駆動して第一電極30と第二電極40とを離間させると、溶着対象物の挿入・排出が可能となる。
The pressing cylinder 50 is a device for moving the
The pressing cylinder 50 includes a pressing
For example, when a welding object is inserted between the
On the other hand, when the pressing cylinder 50 is driven to separate the
なお、押圧用シリンダ50は、本実施形態においては、二つ備えた構成としてあるが、二つに限るものではなく、一つだけ備えた構成とすることもできる。
すなわち、第二電極40は、固定台に載置して固定とし、第一電極30に押圧用シリンダ50を接続して動かすことができるようにすることもできる。
In addition, in this embodiment, although the cylinder 50 for a press is set as the structure provided with two, it is not restricted to two, It can also be set as the structure provided with only one.
That is, the
[高周波誘電加熱溶着方法]
次に、本実施形態の高周波誘電加熱溶着装置の動作(高周波誘電加熱溶着方法)について、図1を参照して説明する。
押圧用第一シリンダ51と押圧用第二シリンダ52とを駆動して、第一電極30と第二電極40とを離間させておく。
[High-frequency dielectric heating welding method]
Next, the operation (high frequency dielectric heating welding method) of the high frequency dielectric heating welding apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
The first
これら第二電極40と第一電極30との間に溶着対象物を挿入する。ここで、溶着対象物のうち溶着しようとする箇所が第二電極40の直上にくるように、溶着対象物をセットする。
セットが完了すると、押圧用第一シリンダ51と押圧用第二シリンダ52とを駆動して、溶着しようとする箇所を、第一電極30と第二電極40で挟む。
このとき、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42は、図1に示すように、互いに正対しない位置となっている。
A welding object is inserted between the
When the setting is completed, the pressing
At this time, the
高周波発振器10を起動して、第一電極30と第二電極40との間に高周波電圧を印加すると、図9に示すように、第一電極30の凸部32と第二電極40の凸部42との間に電界が発生する。これにより、溶着対象物の溶着しようとする箇所では、内部から発熱し、溶着対象物であるプラスチックフィルム同士が溶着する。
When the high-frequency oscillator 10 is activated and a high-frequency voltage is applied between the
発熱が始まると、第一電極30の冷却流路35と第二電極40の冷却流路45に冷却媒体を通して、各電極30、40を冷却する。
また、押圧用第一シリンダ51と押圧用第二シリンダ52とを駆動して、第一電極30と第二電極40とを近づける方向に動かす。これにより、溶着部分は、第一電極30と第二電極40に挟まれながら押圧される。
このとき、溶着対象物は、発熱した部分の粘性が低くなっている。このため、その溶着部分は、第一電極30の凸部32及び凹部33、第二電極40の凸部42及び凹部43の形状に合わせて変形する。
When heat generation starts, the
Further, the first
At this time, the object to be welded has a low viscosity at the portion where heat is generated. Therefore, the welded portion is deformed in accordance with the shapes of the
溶着が完了すると、押圧用第一シリンダ51と押圧用第二シリンダ52とを駆動して、第一電極30と第二電極40とを離間させ、元の位置に戻す。そして、溶着対象物を取り出す。
溶着対象物は、図12に示すように、第一電極30と第二電極40とで挟まれた部分が溶着される。この溶着部分では、図9に示すように電界がほぼ均等に発生するため、溶着部分の全体で発熱が起こり、ムラなく均一な溶着が可能となる。
When the welding is completed, the first
As shown in FIG. 12, the portion to be welded is welded between the
[実施例]
次に、実施例について、説明する。
[Example]
Next, examples will be described.
(実施例1)
溶着対象物として、二層構造のプラスチックフィルムを二枚用意した。
二層構造のうちの一層は、ナイロンで形成されており、厚さは、15μmであった。他の一層は、LDPE(Low-Density Polyethylene:低密度ポリエチレン)で形成されており、厚さは、150μmであった。
このような構造を有するプラスチックフィルムは、一般に、液体洗剤などの内容物が充填されるパウチ容器に用いられている。
Example 1
Two plastic films having a two-layer structure were prepared as objects to be welded.
One layer of the two-layer structure was made of nylon and the thickness was 15 μm. The other layer was made of LDPE (Low-Density Polyethylene) and had a thickness of 150 μm.
The plastic film having such a structure is generally used for a pouch container filled with contents such as a liquid detergent.
高周波誘電加熱溶着装置としては、図1に示す構成を備えた高周波誘電加熱溶着装置1を用意した。
また、第一電極30は、図2に示す形状のもの、第二電極40は、図3に示す形状のものを用意した。
なお、高周波発振器10は、ドレスラー製、出力3kW、周波数40.68MHzであり、整合器20は、アステック製のものを使用した。
As a high-frequency dielectric heating welding apparatus, a high-frequency dielectric heating welding apparatus 1 having the configuration shown in FIG. 1 was prepared.
Further, the
The high-frequency oscillator 10 was made by Dressler, the output was 3 kW, and the frequency was 40.68 MHz, and the matching unit 20 was made by Astec.
二枚のプラスチックフィルムは、ナイロン製の層を外層とし、LDPE製の層を内層として重ね合わせ、これを第一電極30と第二電極40との間に挿入した。このとき、溶着しようとする部分が第一電極30の直下、第二電極40の直上に位置するように、プラスチックフィルムをセットした。
The two plastic films were laminated with the nylon layer as the outer layer and the LDPE layer as the inner layer, and this was inserted between the
前述の高周波誘電加熱溶着方法にしたがって、プラスチックフィルムを溶着した。
溶着条件は、高周波発振器10の出力を150W、シール時間を15秒とした。
その結果、プラスチックフィルムの所望の部分を溶着することができた。特に、溶着した部分は、幅が0.8cm、長さが5cmであったが、その全体で均一に溶着することができた。
A plastic film was welded according to the above-described high frequency dielectric heating welding method.
The welding conditions were 150 W for the output of the high-frequency oscillator 10 and 15 seconds for the sealing time.
As a result, a desired portion of the plastic film could be welded. In particular, the welded portion had a width of 0.8 cm and a length of 5 cm, but could be welded uniformly throughout.
(実施例2)
溶着対象物として、四層構造のプラスチックフィルムを二枚用意した。
四層構造のうちの第一層は、PET(Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)で形成されており、厚さは、12μmであった。第二層と第三層は、ナイロンで形成されており、厚さは、いずれも15μmであった。第四層は、PP(Polypropylene:ポリプロピレン)で形成されており、厚さは、60μmであった。
(Example 2)
Two plastic films having a four-layer structure were prepared as objects to be welded.
The first layer of the four-layer structure is made of PET (Polyethylene Terephthalate) and has a thickness of 12 μm. The second layer and the third layer were made of nylon and both had a thickness of 15 μm. The fourth layer is made of PP (Polypropylene) and has a thickness of 60 μm.
高周波誘電加熱溶着装置としては、実施例1と同様に、図1に示す構成の高周波誘電加熱溶着装置1を用意した。
また、第一電極30は、図2に示す形状のもの、第二電極40は、図3に示す形状のものを用意した。
As a high-frequency dielectric heating welding apparatus, a high-frequency dielectric heating welding apparatus 1 having the configuration shown in FIG.
Further, the
二枚のプラスチックフィルムは、第一層を外層とし、第四層を内層として重ね合わせ、これを第一電極30と第二電極40との間に挿入した。このとき、溶着部分が第一電極30の直下、第二電極40の直上に位置するように、プラスチックフィルムをセットした。
The two plastic films were stacked with the first layer as the outer layer and the fourth layer as the inner layer, and this was inserted between the
前述の高周波誘電加熱溶着方法にしたがって、プラスチックフィルムを溶着した。
溶着条件は、高周波発振器10の出力を120W、シール時間を8秒とした。
その結果、プラスチックフィルムの所望の部分を溶着することができた。特に、溶着した部分は、幅が0.8cm、長さが5cmであったが、その全体で均一に溶着することができた。
A plastic film was welded according to the above-described high frequency dielectric heating welding method.
The welding conditions were such that the output of the high-frequency oscillator 10 was 120 W and the sealing time was 8 seconds.
As a result, a desired portion of the plastic film could be welded. In particular, the welded portion had a width of 0.8 cm and a length of 5 cm, but could be welded uniformly throughout.
以上説明したように、本実施形態の高周波誘電加熱溶着用装置及び高周波誘電加熱溶着方法によれば、第一電極の複数の凸部と第二電極の複数の凸部が正対しない状態で、第一電極と第二電極とを対向配置することで、電極間に挿入された溶着対象物の溶着部分の全体にわたってほぼ均等に電界が発生することから、ムラのない強固な溶着が可能となる。 As described above, according to the high-frequency dielectric heating welding apparatus and the high-frequency dielectric heating welding method of the present embodiment, the plurality of convex portions of the first electrode and the plurality of convex portions of the second electrode do not face each other, By arranging the first electrode and the second electrode so as to face each other, an electric field is generated almost uniformly over the entire welded portion of the object to be welded inserted between the electrodes, so that strong welding without unevenness is possible. .
以上、本発明の高周波誘電加熱溶着用装置及び高周波誘電加熱溶着方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る高周波誘電加熱溶着用装置及び高周波誘電加熱溶着方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、第一電極に形成された複数の凸部の各稜線部(第二電極に形成された複数の凸部の各稜線部)が平面上で平行に並ぶように形成してあるが、平面上に限るものではなく、曲面上で平行に並ぶように各凸部を形成することもできる。
The preferred embodiments of the high-frequency dielectric heating welding apparatus and the high-frequency dielectric heating welding method of the present invention have been described above, but the high-frequency dielectric heating welding apparatus and the high-frequency dielectric heating welding method according to the present invention are limited only to the above-described embodiments. It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the ridge line portions of the plurality of convex portions formed on the first electrode (the ridge line portions of the plurality of convex portions formed on the second electrode) are formed in parallel on the plane. However, it is not limited to a plane, and each convex portion can be formed so as to be arranged in parallel on a curved surface.
また、第一電極の凹部や第二電極の凹部には、図13に示すように、絶縁物39(49)を埋め込むことができる。これにより、電界の分布を変えることなく、溶着対象物の溶着部分の仕上がりを、平面にしたり緩やかな波形にしたりすることができる。
さらに、溶着対象物が長尺のプラスチックフィルムの場合、図14に示すように、そのプラスチックフィルムをフィードさせながら、プラスチックフィルムの所望の箇所を溶着していくようにすることもできる。
Further, as shown in FIG. 13, an insulator 39 (49) can be embedded in the concave portion of the first electrode or the concave portion of the second electrode. Thereby, the finish of the welding part of a welding target object can be made into a plane or a gentle waveform, without changing electric field distribution.
Further, when the object to be welded is a long plastic film, as shown in FIG. 14, it is possible to weld a desired portion of the plastic film while feeding the plastic film.
本発明は、高周波誘電加熱溶着装置に用いる電極を発明の対象としていることから、電極を用いて高周波誘電加熱溶着を行なう装置に利用可能である。 The present invention is applicable to an apparatus for performing high-frequency dielectric heating welding using an electrode because an electrode used in the high-frequency dielectric heating welding apparatus is an object of the invention.
1 高周波誘電加熱溶着装置
10 高周波発振器
30 第一電極
31 底面(対向面)
32 凸部
33 凹部
35 冷却流路
39 絶縁物
40 第二電極
41 上面(対向面)
42 凸部
43 凹部
45 冷却流路
49 絶縁物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency dielectric heating welding apparatus 10
32
42
Claims (8)
前記第一電極と前記第二電極が、それぞれ対向する面に複数の凸部を有し、
前記凸部は、直線状の稜線部を有する山形に形成されるとともに、前記稜線部が平行に並ぶように前記対向面上に複数形成されており、
前記第一電極に形成された複数の凸部と前記第二電極に形成された複数の凸部がそれぞれ正対しない状態で、前記第一電極と前記第二電極が配置され、
前記押圧用シリンダを駆動して前記第一電極と前記第二電極を近づける方向に動かして、溶着対象物を前記第一電極と前記第二電極で挟み、前記高周波発振器から出力された高周波電圧を前記第一電極及び前記第二電極に印加し、前記押圧用シリンダを駆動して前記溶着対象物を前記第一電極と前記第二電極で押圧し、所定時間後、前記押圧用シリンダを駆動して、前記第一電極と前記第二電極を前記溶着対象物から離間させることにより、前記溶着対象物を溶着する
ことを特徴とする高周波誘電加熱溶着装置。 A first electrode formed in a prismatic shape, a second electrode formed in a prismatic shape, a pressing cylinder for moving the first electrode and / or the second electrode in a predetermined direction, and a high-frequency voltage are output. A high-frequency oscillator,
The first electrode and the second electrode each have a plurality of convex portions on opposite surfaces,
The convex portion is formed in a mountain shape having a linear ridge line portion, and a plurality of the ridge line portions are formed on the facing surface so that the ridge line portions are arranged in parallel.
In a state where the plurality of protrusions formed on the first electrode and the plurality of protrusions formed on the second electrode do not face each other, the first electrode and the second electrode are arranged,
The pressing cylinder is driven to move the first electrode and the second electrode closer to each other, the object to be welded is sandwiched between the first electrode and the second electrode, and the high-frequency voltage output from the high-frequency oscillator is Applying to the first electrode and the second electrode, driving the pressing cylinder to press the welding object with the first electrode and the second electrode, and driving the pressing cylinder after a predetermined time. Then, the high frequency dielectric heating welding apparatus is characterized in that the welding target is welded by separating the first electrode and the second electrode from the welding target.
ことを特徴とする請求項1記載の高周波誘電加熱溶着装置。 The high-frequency dielectric heating welding apparatus according to claim 1, wherein the tip of the mountain-shaped convex portion is any one of a polygonal shape, an arc shape, and an elliptical shape .
ことを特徴とする請求項1又は2記載の高周波誘電加熱溶着装置。 The high-frequency dielectric heating welding apparatus according to claim 1 or 2 , wherein a plurality of the convex portions are formed side by side in the width direction or the longitudinal direction of the facing surface .
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高周波誘電加熱溶着装置。 The high frequency dielectric heating welding apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an insulator that fills a space between the plurality of convex portions .
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高周波誘電加熱溶着装置。 The high frequency dielectric heating welding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first electrode and / or the second electrode has a cooling flow path for passing a cooling medium .
前記第一電極と第二電極が、溶着対象物を挟みながら、前記高周波の印加を受けて、前記溶着対象物に対し高周波電界を与える
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高周波誘電加熱溶着装置。 A high-frequency oscillator that outputs a high frequency applied between the first electrode and the second electrode,
The said 1st electrode and a 2nd electrode receive the application of the said high frequency, pinching | interposing a welding target object, and give a high frequency electric field with respect to the said welding target object. High frequency dielectric heating welding equipment.
前記第一電極と前記第二電極との間に溶着対象物を挿入し、Insert a welding object between the first electrode and the second electrode,
挿入された前記溶着対象物を前記第一電極と前記第二電極で挟み、The inserted welding object is sandwiched between the first electrode and the second electrode,
前記第一電極及び前記第二電極に高周波電力を印加し、Applying high frequency power to the first electrode and the second electrode;
前記溶着対象物を前記第一電極と前記第二電極で押圧し、Press the welding object with the first electrode and the second electrode,
所定時間後、前記第一電極と前記第二電極を前記溶着対象物から離間させることにより、前記溶着対象物を溶着するAfter the predetermined time, the welding object is welded by separating the first electrode and the second electrode from the welding object.
ことを特徴とする高周波誘電加熱溶着方法。A high frequency dielectric heating welding method characterized by the above.
このプラスチックフィルムの接着面が、ポリオレフィン系フィルムからなるThe adhesive surface of this plastic film is made of a polyolefin film.
ことを特徴とする請求項7記載の高周波誘電加熱溶着方法。The high-frequency dielectric heating welding method according to claim 7.
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