JP5941870B2

JP5941870B2 - 超音波溶接器

Info

Publication number: JP5941870B2
Application number: JP2013106760A
Authority: JP
Inventors: 俊和望月
Original assignee: Hakko Corp
Current assignee: Hakko Corp
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: JP2014226826A

Description

本発明は、超音波溶接器に関し、特に、片手で把持して操作する手動式の超音波溶接器に関する。

特許文献１に開示されているように、一般に、手動式の超音波溶接器は、上グリップと下グリップの基端部分同士を軸で連結した構造体である。作業者は、上グリップに親指を乗せるように下グリップを他の指に乗せて把持し、上グリップを親指で押し込むことにより、超音波溶接器を操作する。上グリップと下グリップの何れか一方（通常は、下グリップ）の先端部には、溶着金具が設けられる。また、上グリップと下グリップの何れか他方（通常は、上グリップ）には、超音波振動子が設けられる。超音波振動子は、溶着金具との間で被溶着物を挟み込むホーンを有している。さらに、上グリップと下グリップの間には、両グリップの先端部分同士が離れる方向に両グリップを付勢するばねが介装されている。また、このばねの付勢力に抗して上グリップを下グリップに押し込むことにより、超音波振動子のスイッチが接続される構成になっている。

ホーンと溶着金具が被溶着物を挟み込み、スイッチが接続されると、ホーンと溶着金具との間に超音波振動が発生する。この超音波振動により摩擦による被溶着物に発熱が誘発され、被溶着物が接合される。

特開２００４−６６６１０号公報

ところで、上グリップと下グリップが自由状態のときのホーンと溶着金具の開口許容幅の設定は、必ずしも容易ではない。

作業性の観点からは、上記開口許容幅は、できる限り短い方がよい。一回の操作に要するストロークが短くなり、作業者の疲労が軽減されるからである。しかしながら、上記開口許容幅が短い場合には、大型の被溶着物を挟み込みことができなくなり、汎用性が乏しくなる。また、僅かな振動で不随意にホーンと溶着金具が接合する恐れも生じるので、ばねの付勢力を相当強く設定する必要があり、操作時の負荷が増加するので好ましくない。

一方、上記開口許容幅を広く設定すると、汎用性は高くなる。また、ばねの付勢力を低く抑えることも、可能ではある。しかしながら、開口許容幅を広く設定した場合には、被溶着物の種類如何に拘わらず、一回の操作に要するストロークが長くなり、作業者の操作性が低くなる。よって、ばねの付勢力を弱く設定していたとしても、使いにくく、疲れやすい仕様となる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、被溶着物の大きさに応じて操作性を高めることができ、且つ、汎用性を高めることのできる超音波溶接器を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１グリップと、第２グリップと、前記第１グリップと前記第２グリップとを互いに回転可能に連結する軸と、前記第１グリップに設けられる超音波振動子と、前記第２グリップに設けられる溶着金具と、前記超音波振動子に設けられ、前記溶着金具との間で被溶着物を挟み込むホーンと、前記第１グリップと前記第２グリップとの間に介装され、前記溶着金具と前記ホーンとが離反する方向に前記第１グリップと前記第２グリップとを付勢するグリップ付勢ばねと、前記ホーンと前記溶着金具の開口許容幅を規制する規制手段とを備え、前記規制手段は、前記開口許容幅を変更可能に構成されていることを特徴とする超音波溶接器である。

この態様では、第１グリップと第２グリップとは、軸により相対的に開閉可能な状態になっている。また、グリップ付勢ばねの付勢力により、第１グリップの先端部と第２グリップの先端部とは、互いに離れる方向（開く方向）に付勢されている。ここで、本態様では、ホーンと溶着金具の開口許容幅を変更可能に構成されている規制手段を備えているので、厚みの薄い被溶着物を加工する場合には、開口許容幅を狭く設定することができる。よって、作業者は、短いストロークで楽に溶着作業を実行することができる。一方、広い開口許容幅が必要な被溶着物に対しては、開口許容幅を広く変更し、対処することができる。よって、超音波溶接器の汎用性を高めることができる。

本発明の別の態様は、第１グリップと、第２グリップと、前記第１グリップと前記第２グリップとを互いに回転可能に連結する軸と、前記第１グリップに設けられる超音波振動子と、前記第２グリップに設けられる溶着金具と、前記超音波振動子に設けられ、前記溶着金具との間で被溶着物を挟み込むホーンと、前記第１グリップと前記第２グリップとの間に介装され、前記溶着金具と前記ホーンとが離反する方向に前記第１グリップと前記第２グリップとを付勢するグリップ付勢ばねと、前記ホーンと前記溶着金具の開口許容幅を規制する規制手段とを備え、前記規制手段は、前記開口許容幅を調整可能に構成されており、前記規制手段は、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方において、前記軸よりも基端側に設けられ、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか他方に開くねじ孔を有するねじ孔部材と、前記ねじ孔に螺合し、前記第１グリップと前記第２グリップとが開くときに前記第１グリップと前記第２グリップの何れか他方の基端側と当接することにより前記開口許容幅を規制する調整ねじとを備えていることを特徴とする超音波溶接器である。
この態様では、ホーンと溶着金具の開口許容幅を調整可能に規制する規制手段を備えているので、厚みの薄い被溶着物を加工する場合には、開口許容幅を狭く設定することができる。よって、作業者は、短いストロークで楽に溶着作業を実行することができる。一方、広い開口許容幅が必要な被溶着物に対しては、開口許容幅を広く変更し、対処することができる。よって、超音波溶接器の汎用性を高めることができる。加えて、第１グリップと第２グリップの何れか他方の基端側は、軸を挟んでホーン及び溶着金具と反対側で調整ねじと対向する。よって、軸を回転中心として、ホーンと溶着金具が開くと、上記基端側の部分は、調整ねじに向かって接近し、遂には、当接する。この当接により、ホーンと溶着金具の開口許容幅が規定される。従って、調整ねじがねじ孔に螺合しているときの突出量を調整し、上記基端側の部分と調整ねじとが当接する位置を変更することにより、これら調整ねじ、ねじ孔（ないしねじ孔部材）は、ホーンと溶着金具の開口許容幅を調整可能に規制する規制手段の主要素を構成する。このように、本態様では、調整ねじとねじ孔を有するねじ孔部材とにより、簡素な構成で規制手段を構成することができる。

好ましい態様の超音波溶接器において、前記調整ねじと前記ねじ孔部材との間に付勢力を付与する弾性部材をさらに備えている。この態様では、調整ねじが弾性部材の付勢力によって回動が規制されるので、調整ねじが不用意に緩むのを防止することができる。好ましい態様の超音波溶接器において、前記調整ねじと一体化されたノブをさらに備え、前記ノブは、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方に形成された開口から外部に臨んでいる。この態様では、ノブを操作して調整ねじを回すことができるので、操作性が向上する。

好ましい態様の超音波溶接器において、前記開口は、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方の基端部に開口している。この態様では、第１グリップと第２グリップを操作するときに、ノブが邪魔にならない位置で外部に臨むので、不用意にノブが操作されるおそれがなくなるという利点がある。また、第１グリップと第２グリップを把持するときに、利き腕に拘わらず、ノブが邪魔にならなくなる。

好ましい態様の超音波溶接器において、前記弾性部材は、円すいコイルばねである。この態様では、調整ねじを締めて弾性部材が圧縮された場合に、小径側が大径側内に畳み込まれてばね高さが低くなるので、超音波溶接器の小型化に寄与することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ホーンと溶着金具の開口許容幅を調整可能に規定する規制手段を設けているので、開口許容幅を狭く設定することのできる被溶着物が加工対象の場合には、開口許容幅を狭く設定することによって、楽に溶着作業を実行することができる一方、広い開口許容幅が必要な被溶着物に対しては、開口許容幅を広く変更して、対処することができるので、被溶着物の大きさに応じて操作性を高めることができ、且つ、汎用性を高めることができるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の一形態に係る超音波溶接器の使用例を断面で示した図である。図１の超音波溶接器の斜視図である。図１の要部拡大断面図である。図１の超音波溶接器の基端部分を拡大して示す斜視図である。図１の超音波溶接器を本体に装着したときの状態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１及び図２（Ａ）（Ｂ）を参照して、本実施形態に係る超音波溶接器１０は、第１グリップとしての上グリップ２０と第２グリップとしての下グリップ３０とを備えている。これらは、片手で把持可能なハンドルを構成する構造体である。以下の説明では、上グリップ２０、下グリップ３０の一端側を仮に基端側とし、反対側を仮に先端側と称する。

上グリップ２０は、樹脂製のケーシング２１を備えている。ケーシング２１は、内部に超音波振動子２２を内蔵している。超音波振動子２２は、ケーシング２１の内部に固定された取付金具２３を介してケーシング２１の内部に止定されている。超音波振動子２２の給電コード２４は、ケーシング２１の基端部に固定されたゴム製の取付部２５を介して外部に延びている。

超音波振動子２２のホーン２６は、ケーシング２１の先端に形成された開口２７を介して先端部分から下向き（下グリップ側）に露出している。

次に、下グリップ３０は、樹脂製のケーシング３１を備えている。ケーシング３１は、周縁に壁部３２を有する断面形状皿形に形成されている。壁部３２の基端部には、図略の軸受が形成されている。軸受には、金属製の軸４０が固定されている。この軸４０は、上グリップ２０の基端部分に形成されている図略の軸受と相対回転可能に連結されている。よって、上グリップ２０は、下グリップ３０に対し、軸４０を介して回動可能に連結されている。

壁部３２内には、ケーシング３１の底部を覆う金属板３３がビス止めされている。金属板３３の先端部には、上記ホーン２６との間で被溶着物を挟み込む溶着金具３４が立設されている。金属板３３のうち、この溶着金具３４よりも基端側部分は、樹脂製の化粧部材３５で覆われている。

化粧部材３５の中間部分には、前後（先端側と基端側とが対向する方向）に並ぶ２個のスプリングシート３６Ａ、３６Ｂが形成されている。各スプリングシート３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ、化粧部材３５の成型時に一体形成されたボス状の部位である。先端側のスプリングシート３６Ａには、スイッチ操作ばね３７が装着されている。また、基端側のスプリングシート３６Ｂには、グリップ付勢ばね３８が装着されている。各ばね３７、３８は、何れもコイルばねで具体化されている。各スプリングシート３６Ａ、３６Ｂは、対応するコイルばね（スイッチ操作ばね３７、グリップ付勢ばね３８）を押さえる押さえとしての役割を果たす。スイッチ操作ばね３７は、上グリップ２０の中間部分に対向している。上グリップ２０のケーシング２１には、このスイッチ操作ばね３７の上端部と対向する部位に、開口部２８が形成されている。開口部２８には、超音波振動子２２のマイクロスイッチ２９が配置されている。よって上グリップ２０が軸４０回りに押し込まれると、マイクロスイッチ２９がスイッチ操作ばね３７に押圧され、超音波振動子２２が作動するようになっている。グリップ付勢ばね３８は、スイッチ操作ばね３７よりも基端側で、上グリップ２０のケーシング２１の下面に臨んでいる。従って、ケーシング２１は、自由状態において、グリップ付勢ばね３８にまず接触し、弾性的に開いた姿勢が維持されるようになっている。

金属板３３の基端部分は、上記軸４０が固定されている部位よりもさらに基端側で一部が屈曲して段差を形成している。段差は、ケーシング３１の底部との間で空間を形成している。この空間を形成している部位には、ねじ孔３９が形成されている。ねじ孔３９は、軸４０よりも基端側で上グリップ２０の取付金具２３の基端下面に対向して開いている。このように、本実施形態において、金属板３３は、ねじ孔３９が形成されたねじ孔部材の一例でもある。

ねじ孔３９には、調整ねじ５０が下側から螺合している。調整ねじ５０の上端部は、上グリップ２０の取付金具２３の基端下面に臨んでいる。グリップ付勢ばね３８に付勢されている状態において、取付金具２３の基端下面は、調整ねじ５０の上面に当接する。これによって、調整ねじ５０は、開口許容幅Ｌ（上グリップ２０と下グリップ３０とがグリップ付勢ばね３８に付勢されて、ホーン２６と溶着金具３４とが開くときに上限となる間隔）を規定する。調整ねじ５０が下方に退避する方向に回動されると、開口許容幅Ｌ（Ｌｍａｘ）は、図１の実線で示すように、長くなる。一方、調整ねじ５０が上方に突出する方向に回動されると、上グリップ２０の先端部が開く方向に回動するときの開口許容幅Ｌ（Ｌｍｉｎ）は、図１の仮想線で示すように、短くなる。

調整ねじ５０は、ノブ５１を一体に有している。ノブ５１は、円盤状の樹脂製部材であり、外周には、指で操作するための凹部５２が複数個形成されている。

図３を参照して、ノブ５１の裏面（調整ねじ５０が突出している側）には、環状のスプリングシート５３が形成されている。スプリングシート５３は、ノブ５１の成型時に一体形成された溝で具体化されている。スプリングシート５３には、弾性部材としてのコイルばね５４が配置されている。コイルばね５４は、金属板３３とノブ５１との間に介装され、金属板３３とノブ５１との間に付勢力を付与することにより、ねじ孔３９と調整ねじ５０の螺合部分の摩擦力を増大させる。これにより、コイルばね５４は、調整ねじ５０の緩み止めとして機能し、また、ノブ５１が不用意に回動するのを規制する機能を奏する。図示の例では、コイルばね５４は、上端側が小径となる円すい台状の円すいコイルばねである。このため、調整ねじ５０を締めてコイルばね５４が圧縮された場合に、小径側（図示の例では、上端側）が大径側（図示の例では、下端側）内に畳み込まれて、コイルばね５４の高さが低くなる。また、図示の例では、調整ねじ５０の大径側をノブ５１のスプリングシート５３に着座させている。これにより、スプリングシート５３は、コイルばね５４を押さえる押さえとしての役割を果たす。

図４に示すように、下グリップ３０の壁部３２の基端部分における長手方向の端面には、開口５５が形成されている。上記ノブ５１は、この開口５５から一部を露出させている。よって、作業者は、開口５５からノブ５１を操作して、調整ねじ５０を回動させることができる。開口５５の上方には、インディケータとして機能する複数の突起５６が突設されている。各突起５６は、左右に並んでいる。これら突起５６は、開口許容幅Ｌとノブ５１の回動方向とに対応して、ひとつずつ、一方から他方へ順に高低が変更されている。例えば、ノブ５１の回動方向が、調整ねじ５０を上方に突出させる方向（図４の例では、右側から左側の方向）において、各突起５６は、上流から下流側に向けてひとつずつ高くなっている。これにより、作業者は、インディケータとしての突起５６を見ながら、開口許容幅Ｌを調整することができる。

次に、図５を参照して、上述のような超音波溶接器１０は、制御用の本体６０と併用される。本体６０は、ケーシング６１を有している。ケーシング６１は、平たい略直方体の外観を呈している。ケーシング６１の内部には、超音波溶接器１０の超音波振動子２２を制御する制御基板が内蔵されている。超音波振動子２２は、給電コード２４を介して制御基板に接続されている。また、ケーシング６１の上部には、ホルダ６２が一体形成されている。ホルダ６２は、超音波溶接器１０の下グリップ３０を受ける載置部６３と、載置部の端部に形成される半円弧型のフード部６４とを有している。作業者は、超音波溶接器１０の先端部分をフード部６４に向けて挿入することにより、超音波溶接器１０は、図５に示すように、載置部６３上に載置される。このとき、超音波振動子２２のマイクロスイッチ２９は、遮断された状態が維持されるよう、各部の諸元が設定されている。また、ホルダ６２に載置されている超音波溶接器１０を片手で把持することにより、作業者は、容易に超音波溶接器１０をホルダ６２から取り外し、溶着作業を行うことができる。なお、図５において、６５は、電源スイッチ、６６は、表示用ＬＥＤである。

図１を参照して、以上の構成では、溶着作業時において、作業者は、上グリップ２０に親指を乗せるように下グリップ３０を他の指に乗せて把持し、上グリップ２０を親指で押し込むことにより、超音波溶接器１０を操作する。

本実施形態においては、規制手段の主要素を構成する調整ねじ５０を設けている。そのため、図１に示したように、開口許容幅Ｌを例えば、ＬｍｉｎからＬｍａｘの間で調整することができるので、厚みの異なる種々の被溶着物を挟み込むことが可能となる。従って、本実施形態では、厚みの薄い被溶着物を加工する場合には、開口許容幅Ｌを狭く設定することができる。よって、作業者は、短いストロークで楽に溶着作業を実行することができる。一方、広い開口許容幅Ｌが必要な被溶着物に対しては、開口許容幅Ｌを広く変更し、対処することができる。よって、超音波溶接器１０の汎用性を高めることができる。

また、上記規制手段は、下グリップ３０において、軸４０よりも基端側に設けられ、上グリップ２０に開くねじ孔３９を有するねじ孔部材としての金属板３３と、ねじ孔３９に螺合して、軸４０よりも基端側で上グリップ２０の取付金具２３に臨み、且つ、上グリップ２０と下グリップ３０とが開くときに、上グリップ２０の取付金具２３（基端側の部分の具体例）と当接することにより開口許容幅Ｌを規制する調整ねじ５０とを備えている。このため本実施形態では、上グリップ２０の取付金具２３は、軸４０を挟んでホーン２６及び溶着金具３４と反対側で調整ねじ５０と対向する。よって、軸４０を回転中心として、ホーン２６と溶着金具３４が開くと、取付金具２３は、調整ねじ５０に向かって接近し、遂には、当接する。この当接により、ホーン２６と溶着金具３４の開口許容幅Ｌが規制される。従って、調整ねじ５０がねじ孔３９に螺合しているときの突出量を調整し、取付金具２３と調整ねじ５０とが当接する位置を変更することにより、これら調整ねじ５０、ねじ孔３９（ないし金属板３３）は、ホーン２６と溶着金具３４の開口許容幅Ｌを調整可能に規制する規制手段の主要素を構成する。このように、本態様では、調整ねじ５０とねじ孔３９を有する金属板３３とにより、簡素な構成で規制手段を構成することができる。

また、本実施形態は、調整ねじ５０とねじ孔３９が形成されている金属板３３（ねじ孔部材）との間に、付勢力を付与する弾性部材としてのコイルばね５４をさらに備えている。このため本実施形態では、調整ねじ５０が弾性部材の付勢力によって回動が規制されるので、調整ねじ５０が不用意に緩むのを防止することができる。

また、本実施形態は、調整ねじ５０と一体化されたノブ５１をさらに備え、ノブ５１は、下グリップ３０に形成された開口５５から外部に臨んでいる。このため本実施形態では、ノブ５１を操作して調整ねじ５０を回すことができるので、操作性が向上する。

また、本実施形態において、開口５５は、上グリップ２０と下グリップ３０の何れか一方の基端部に開口している。このため本実施形態では、上グリップ２０と下グリップ３０を操作するときに、ノブ５１が邪魔にならない位置で外部に臨むので、不用意にノブ５１が操作されるおそれがなくなるという利点がある。また、上グリップ２０と下グリップ３０を把持するときに、利き腕に拘わらず、ノブ５１が邪魔にならなくなる。

また、本実施形態では、弾性部材としてのコイルばね５４は、円すいコイルばねである。このため本実施形態では、調整ねじ５０を締めてコイルばね５４が圧縮された場合に、小径側が大径側内に畳み込まれてばね高さが低くなるので、超音波溶接器１０の小型化に寄与することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、上グリップ２０と下グリップ３０とがグリップ付勢ばねに付勢されて、開口許容幅Ｌを調整可能な調整ねじ５０を下グリップ３０の基端部に設けているので、開口許容幅Ｌを狭く設定することのできる被溶着物が加工対象の場合には、開口許容幅Ｌを狭く設定することによって、楽に溶着作業を実行することができる一方、広い開口許容幅Ｌが必要な被溶着物に対しては、開口許容幅Ｌを広く変更して、対処することができるので、被溶着物の大きさに応じて操作性を高めることができ、且つ、汎用性を高めることができるという顕著な効果を奏する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、溶着金具３４を上グリップ２０に設け、超音波振動子２２を下グリップ３０に設けてもよい。つまり、第１グリップを下グリップ３０とし、第２グリップを上グリップ２０としてもよい。また、グリップ付勢ばね３８は、圧縮コイルばねに限らず、例えば、捩りばねであってもよい。ノブ５１は、円盤型のものに限らす、レバー型のものであつてもよい。開口５５は、基端部に限らず、側部に開口していてもよい。また、ねじ孔３９を上グリップ２０に形成し、調整ねじ５０を上グリップ２０側から下グリップ３０に向けて螺合させてもよい。また、スプリングシート３６Ａ、３６Ｂ、５３は、対応するコイルばね３７、３８、５４を受ける受け座としての機能、すなわち、対応するコイルばね３７、３８、５４を押さえる押さえとしての役割を果たすものであればよい。具体的には、上述した実施形態のように、化粧部材３５またはノブ５１と同一部材で連続的に成型することができる。必ずしも、別部材を設ける必要はない。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。

１０超音波溶接器
２０上グリップ（第１グリップの一例）
２２超音波振動子
２６ホーン
３０下グリップ（第２グリップの一例）
３３金属板（ねじ孔部材の一例）
３４溶着金具
３８グリップ付勢ばね
３９ねじ孔
４０軸
５０調整ねじ
５１ノブ
５４コイルばね（弾性部材の一例）
５５開口
Ｌ開口許容幅

Claims

第１グリップと、
第２グリップと、
前記第１グリップと前記第２グリップとを互いに回転可能に連結する軸と、
前記第１グリップに設けられる超音波振動子と、
前記第２グリップに設けられる溶着金具と、
前記超音波振動子に設けられ、前記溶着金具との間で被溶着物を挟み込むホーンと、
前記第１グリップと前記第２グリップとの間に介装され、前記溶着金具と前記ホーンとが離反する方向に前記第１グリップと前記第２グリップとを付勢するグリップ付勢ばねと、
前記ホーンと前記溶着金具の開口許容幅を規制する規制手段とを備え、
前記規制手段は、前記開口許容幅を変更可能に構成されていることを特徴とする超音波溶接器。
第１グリップと、
第２グリップと、
前記第１グリップと前記第２グリップとを互いに回転可能に連結する軸と、
前記第１グリップに設けられる超音波振動子と、
前記第２グリップに設けられる溶着金具と、
前記超音波振動子に設けられ、前記溶着金具との間で被溶着物を挟み込むホーンと、
前記第１グリップと前記第２グリップとの間に介装され、前記溶着金具と前記ホーンとが離反する方向に前記第１グリップと前記第２グリップとを付勢するグリップ付勢ばねと、
前記ホーンと前記溶着金具の開口許容幅を規制する規制手段とを備え、
前記規制手段は、前記開口許容幅を調整可能に構成されており、
前記規制手段は、
前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方において、前記軸よりも基端側に設けられ、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか他方に開くねじ孔を有するねじ孔部材と、
前記ねじ孔に螺合し、前記第１グリップと前記第２グリップとが開くときに前記第１グリップと前記第２グリップの何れか他方の基端側と当接することにより前記開口許容幅を規制する調整ねじと
を備えていることを特徴とする超音波溶接器。
請求項２記載の超音波溶接器において、
前記調整ねじと前記ねじ孔部材との間に付勢力を付与する弾性部材をさらに備えている
ことを特徴とする超音波溶接器。
請求項２または３に記載の超音波溶接器において、
前記調整ねじと一体化されたノブをさらに備え、
前記ノブは、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方に形成された開口から外部に臨んでいる
ことを特徴とする超音波溶接器。
請求項４記載の超音波溶接器において、
前記開口は、前記第１グリップと前記第２グリップの何れか一方の基端部に開口している
ことを特徴とする超音波溶接器。
請求項３から５の何れか１項に記載の超音波溶接器において、
前記弾性部材は、円すいコイルばねである
ことを特徴とする超音波溶接器。