JPH0426298B2 - - Google Patents

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JPH0426298B2
JPH0426298B2 JP61181446A JP18144686A JPH0426298B2 JP H0426298 B2 JPH0426298 B2 JP H0426298B2 JP 61181446 A JP61181446 A JP 61181446A JP 18144686 A JP18144686 A JP 18144686A JP H0426298 B2 JPH0426298 B2 JP H0426298B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチツクの超音波溶着に用いる
超音波プラスチツク溶着装置に関する。
〔従来の技術〕
超音波によるプラスチツクの溶着は、接着剤が
不要で乾燥時間もかからず、溶着速度が早く能率
的であり、強度も仕上がり面も優れているので、
工業製品から食品包装にいたるあらゆる分野で利
用されている。
超音波プラスチツク溶着装置は、その振動系を
図示した第5図に示すように、高周波発信機(図
示せず)に接続されて高周波を超音波振動に変換
する振動子5と、振動子5に直結されて超音波振
動を増幅する固定ホーン(ブースターホーンとも
云う)6と、固定ホーン6に直結され超音波振動
を溶着物8に伝える工具ホーン7とを具えてい
る。そして、工具ホーン7と定盤9又は治具との
間に溶着物8を挾み、固定ホーン6のフランジ3
を介して加圧しながら溶着物8表面に対して垂直
方向の超音波振動を加えて溶着物8を溶着させる
ものである。
このように従来の超音波プラスチツク溶着装置
では、振動系である振動子5、固定ホーン6及び
工具ホーン7が直線的に連結され、これらと振動
系の振動方向も連結方向と同じく直線的で、溶着
物8に対して垂直方向の振動が与えられるように
なつている。従つて、振動子5、固定ホーン6及
び工具ホーン7の振動系全長は、振動周波数20K
Hzで約400〜500mmないし60KHzで約135〜170mmと
相当長くなり、開口部の高さが低く、奥行の長い
箱状の溶着物の内部に振動系を入れ、その底面に
対して垂直方向の超音波振動を加えてこれを溶着
することは不可能であつた。
このような場合には、第6図に示すように、第
5図の振動系を横向きに設置して溶着することが
行なわれているが、工具ホーン7の出力振動方向
が図示するように溶着物8表面に対して平行にな
るので、溶着物8の表面に傷ができたり、厚手の
溶着物の場合は表面から溶け始めるために表面の
み薄くなつて引張強度は達成できても剥離強度が
非常に弱くなる等の欠点があつた。又、工具ホー
ン7の出力振動方向が溶着物8表面に対し平行で
あるから、溶着物8の内部に振動エネルギーを伝
達させて工具ホーン7から距離を置いた個所を溶
着する、いわゆる伝達溶着ができなかつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、工具ホーンでの出力振動方向におけ
る振動系の長さを最小にできるように、振動子で
の振動の方向を工具ホーンで90°変換し充分な振
幅で溶着物に伝達することのできる新規な工具ホ
ーンを用いることにより、箱状の溶着物の内部に
工具ホーンを入れてその底面に対して垂直方向の
超音波振動を加えることができる小型の超音波プ
ラスチツク溶着装置を提供すること、及び厚手の
繊維、生地又はプラスチツクフイルム等の溶着で
引張強度と剥離強度とも充分な強度の得られる、
ホチキス型の超音波プラスチツク溶着装置を提供
することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の超音波プラスチツク溶着装置は、第1
図に示すように、互いに直交する十字形に一体的
に形成された横棒1aと縦棒1cとからなり、横
棒1aの縦棒側面からの凸部の縦棒1cに平行な
方向の断面積は縦棒1cの横棒側面からの凸部の
横棒1aに平行な方向の断面積より大きく、縦棒
1cの前記凸部の横棒側面からの突出長さが横棒
1aの凸部の縦棒側面からの突出よりも長い工具
ホーンと、横棒1aの一端に接続した振動子5と
を具えたことを特徴とする。
工具ホーンは、第2図aに示すように縦棒1c
の片方の凸部が横棒1aの凸部及び縦棒1cの他
の凸部よりも長く且つ端部に向つて漸次細く形成
しても良いし、第2図bに示すように縦棒1cを
相当細く形成すれば必ずしもテーパーを設けなく
ても良い。
この超音波プラスチツク溶着装置の振動系は振
動子5と工具ホーン1との間に固定ホーンを具え
ていないので第5図及び第6図の如く固定ホーン
6にフランジ3を形成することができない。そこ
で、十字形工具ホーン1を含む振動系を超音波プ
ラスチツク溶着装置に支持し又は十字形工具ホー
ン1をプレスの移動底板に固定して加圧するため
の加圧点として、十字形工具ホーン1の縦振動及
び横振動の節点に第3図のようにフランジ3を若
しくは第1図のように棒状突起4を埋め込んだり
又は一体的に削り出して形成する。
〔作用〕
超音波振動の振動方向を90°変換することが可
能なL−L変換体ホーンは既に知られており、1
段又は多段に縦又は横に接続してパワー合成器と
して使用されている。しかし、第4図に示すよう
に、このL−L変換体ホーン2は互いに直交する
ように形成した同一断面積で同一長さの横棒2a
と縦棒2cとからなつているので各棒の端面での
振幅変成比は1:1であり、直接プラスチツクを
溶着させる振幅を得ることは困難である。
本発明の工具ホーン1は、従来のL−L変換体
ホーン2とは異なり、第2図に示すように直交す
る部分における横棒1aの縦棒方向断面積は縦棒
1cの横棒方向断面積より大きくし、縦棒1cの
凸部1eは横棒1aの凸部よりも長くすることに
よつて縦棒1cの変成比を高め、且つ好ましくは
縦棒1cの出力側の凸部1eが横棒1a及び縦棒
1cの他の凸部よりも長く且つ端部の出力面1d
に向つて漸次細くなるようにテーパー(コニカ
ル、エキスポネンシヤル、カテノイダル、フーリ
エ等)をつけて形成することにより、縦棒1cの
出力面1dでの振幅を更に上昇させている。
従つて、本発明の十字形工具ホーン1は、入力
面1bと直交方向の出力面1dでプラスチツクの
溶着に必要な大きさの振幅を得ることができ、第
1図に示すように固定ホーン(ブースターホー
ン)を必要とせずに入力面1bに振動子5を直接
連結して、振動子5の振動の方向に直交する出力
振動方向を有する工具ホーンとして使用すること
ができる。
即ち、第1図において、振動子5で発生した超
音波振動ξは入力面1bから十字形工具ホーン1
の横棒1aに振動ξaとして伝達され、その振動
ξaが工具ホーン1内で直交する縦棒1c方向に
も振動ξcを誘起し(ξa,ξbより拡大されている)
更にその振動ξcは縦棒1cの振動振幅拡大比に
応じて増幅され、出力面1dで所定の振幅ξdが
得られる。このように振動子5で発生した振動は
十字形工具ホーン1内でその方向が90°変換され
しかも増幅されて出力されるので、振動子5及び
工具ホーン1からなる振動系の長さ方向に平行な
溶着物8の表面に対して垂直方向の振動を与えて
これを溶着できる。
〔実施例〕
第7図に一実施例としてホチキス型ハンドタイ
プの超音波プラスチツク溶着装置を示した。
握手部のケース10内に振動子5をホルダー1
1により上下から押えて保持し、その出力面に十
字形工具ホーン1が入力面1bを直接連結して固
定してある。ケース10の上側面にはL金具12
の一端が固定してあり、他端には加圧板14が下
向きに取付けてあり、指当て13を押すことによ
り工具ホーン1の棒状突起4を押圧できるように
なつている。加圧板14は工具ホーン1のいずれ
の面にも触れないように間隙をもつて支持する必
要がある。もし加圧板14が棒状突起4以外の工
具ホーン1本体に触れると、機械的振動騒音を発
生し、摩擦により発熱する等の危険がある。
又、ケース10の下側面には板バネ15で支持
された開閉底板16が設けてあり、開閉底板16
の先端には工具ホーン1の出力面1dと対向して
受部18が及びその反対側に指当て13が夫々取
付けてある。更に、ケース10の下側面には、開
閉底板16に対向して発振スイツチ17が取付け
てあり、ケース10を握つて開閉底板16を閉じ
ることにより発振スイツチ17が押されてON
し、コード19で接続された高周波発振機から超
音波エネルギーが供給されて振動子5が振動を開
始するようになつている。
溶着作業としては、ケース10を握つて両方の
指当て13に親指と人指し指を当て、工具ホーン
1と受部18の間に溶着物8を挿入する。握力を
強め開閉底板16を閉じてゆくと、溶着物8が工
具ホーン1の出力面1dと受部18に挾まれて加
圧され始める頃に発振スイツチ17が開閉底板1
6に押されてONする。発振スイツチ17のON
により振動子5が発振するので、そのまゝ手で加
圧を続けると溶着物8を溶着することができる。
溶着完了に相当する時間にセツトした発振タイマ
ーにより振動子5の振動が停止するが、加圧した
まゝ0.5〜1秒間冷却した方が接着強度が向上し、
仕上り面もきれいである。発振タイマーに設定す
る発振時間は溶着物8の種類等により前もつて定
めておく。
第8図は別の実施例であり、十字形工具ホーン
1の横棒1aの入力面1bに横棒1aと直線的に
振動子5を直結した振動系をプレスに装着したプ
ラスチツク溶着装置である。定盤9に直立して固
定した支柱20の所定の高さに固定台21を固定
し、固定台21には移動底板22がエアシリンダ
ー23とバネ24で上下移動可能に支持してあ
る。この移動底板22に振動子5を水平に載置し
て上記工具ホーン1のフランジ3を取付具25で
固定することにより、工具ホーン1の出力面1d
を定盤9及びその上に置いた溶着物8の表面に対
向させてある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、振動子での振動の方向をこれ
に直結した工具ホーンのみで90°変換し且つ振動
を溶着可能な振幅に増幅して溶着物に伝達するこ
とができるので、出力振動方向における振動系の
長さを最小に、実質的には工具ホーンの縦棒方向
の長さと同一に抑えることができる。工具ホーン
の縦棒方向の長さは60KHzで52〜55mm(ジユラル
ミン製)及び20KHzで130〜140mmで従来より遥か
に小型であり、28KHz程度の小型のものまではハ
ンドタイプの装置を構成でき、20KHz程度の大型
(高出力)のものでもプレスに装着して使用でき
る。
従つて、本発明の工具ホーン又は超音波プラス
チツク溶着装置を用いることにより、開口が狭く
奥行の深い箱状の溶着物の内部に工具ホーンを入
れて、溶着物表面に対して垂直方向の超音波振動
を加えて溶着することができ、いわゆる伝達溶着
も可能である。
特に、溶着物表面に対して平行な振動しか加え
られなかつた従来のこのタイプの溶着装置(第6
図参照)に比較して、本発明装置で得られた溶着
物の剥離強度及び引張強度は大幅に改善され、と
りわけ剥離強度の向上は著しい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波プラスチツク溶着装置
の振動系の側面図である。第2図は本発明に係る
十字形工具ホーンの斜視図であり、第3図はフラ
ンジを具えた十字形工具ホーンの側面図である。
第4図はL−L変換体ホーンの斜視図である。第
5図及び第6図は従来の超音波プラスチツク溶着
装置の振動系の側面図である。第7図は第1図の
振動系を具えたホチキス型ハンドタイプの超音波
プラスチツク溶着装置の側面図であり、第8図は
同じくプレスタイプの超音波プラスチツク溶着装
置の側面図である。 1……十字形工具ホーン、2……L−L変換体
ホーン、3……フランジ、4……棒状突起、5…
…振動子、8……溶着物、9……定盤、10……
ケース、13……指当て、14……加圧板、16
……開閉底板、17……発振スイツチ、21……
固定台、22……移動底板、25……取付具。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 互いに直交する十字形に一体的に形成された
    横棒と縦棒とからなり、横棒の縦棒側面からの凸
    部の縦棒に平行な方向の断面積は縦棒の横棒側面
    からの凸部の横棒に平行な方向の断面積より大き
    く、縦棒の前記凸部の横棒側面からの突出長さが
    横棒の凸部の縦棒側面からの突出よりも長い工具
    ホーンと、横棒の一端に接続した振動子とを具え
    たことを特徴とする、超音波プラスチツク溶着装
    置。 2 縦棒の片方の凸部が横棒及び縦棒の他の凸部
    よりも長く且つ端部に向つて漸次細く形成されて
    いることを特徴とする、特許請求の範囲1項記載
    の超音波プラスチツク溶着装置。
JP61181446A 1986-07-31 1986-07-31 超音波プラスチツク溶着装置 Granted JPS6337923A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61181446A JPS6337923A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 超音波プラスチツク溶着装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61181446A JPS6337923A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 超音波プラスチツク溶着装置

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Publication Number Publication Date
JPS6337923A JPS6337923A (ja) 1988-02-18
JPH0426298B2 true JPH0426298B2 (ja) 1992-05-07

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ID=16100911

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61181446A Granted JPS6337923A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 超音波プラスチツク溶着装置

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Publication number Publication date
JPS6337923A (ja) 1988-02-18

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