JPH07164526A - 振動溶着機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック製品を均一に溶着させることが
でき、瞬時に振動体の振動を停止させて位置精度よくプ
ラスチック製品同士を溶着させることができ、構造が簡
単で、かつ安価に構成できるようにする。 【構成】 クラッチ機構Ｃを、ロータリシリンダ１５
と、ロータリシリンダで動力伝達位置と非動力伝達位置
とに回動させられる上側回動ブラケット１６と、モータ
８によって回転させられる偏心カム９が遊嵌するクラン
クシャフト１０に、第１連結ピン１８で回動可能に取り
付けられた伝達杆１７と、伝達杆に連結ボルト２０で回
動可能に取り付けられ、振動体に、上側回動ブラケット
１６の回動中心上に位置する第３連結ピン２５で回動可
能に取り付けられた下側回動ブラケット１９とで構成
し、第２連結ピンには、上側回動ブラケットが動力伝達
位置に回動したときのみ上側回動ブラケットに設けた長
孔１６ａ内を移動できる頂部２０ｔを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クラッチ機構を動力
伝達状態にして振動体を振動させ、プラスチック製品同
士をこすり合わせることによって発生する摩擦熱でプラ
スチック製品同士を溶着させる振動溶着機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶着機として、一方のプラスチッ
ク製品を回転させることによって発生する摩擦熱でプラ
スチック製品同士を溶着させるもの（スピン型溶着
機）、振動発生を電磁石で行い、プラスチック製品を板
ばねで所定位置に位置決めするもの（電磁石型振動溶着
機）などが提案されている。

【０００３】上述した前者の場合、一方のプラスチック
製品を回転させる構成とすればよいので、モータの動力
で一方のプラスチック製品を回転させることができるた
め、構造が簡単となり、溶着時間を短くすることができ
る。そして、後者の場合、位置精度よく大きなプラスチ
ック製品同士を溶着させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の溶着機は上記の
ように構成されているので、すなわち前者の場合、一方
のプラスチック製品を回転させることによってプラスチ
ック製品同士を溶着させるため、回転する方のプラスチ
ック製品が円筒形状のものに制約されるとともに、回転
中心部分が溶けにくいため、回転中心部分が溶着できな
いという不都合があった。また、後者の場合、位置精度
よくプラスチック製品同士を溶着させる性能を確保する
ために複雑で大型化するとともに、高価になるという不
都合があった。

【０００５】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、プラスチック製品を均一に
溶着させることができ、瞬時に振動体の振動を停止させ
て位置精度よくプラスチック製品同士を溶着させること
ができ、構造が簡単で、かつ安価に構成できる振動溶着
機を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、振動体を振
動させ、プラスチック製品同士をこすり合わせることに
よって発生する摩擦熱でプラスチック製品同士を溶着さ
せる振動溶着機において、振動体に第２動力源の動力を
伝達するクラッチ機構を、第３駆動源と、この第３駆動
源によって動力伝達位置と非動力伝達位置とに回動させ
られる第１回動ブラケットと、第２駆動源によって回転
させられる偏心カムが一端部に遊嵌するクランクシャフ
トの他端部に、一端部を第１連結ピンで回動可能に取り
付けられた伝達杆と、この伝達杆の他端部に一端部を第
２連結ピンで回動可能に取り付けられ、他端部が振動体
に、第１回動ブラケットの回動中心上に位置する第３連
結ピンで回動可能に取り付けられた第２回動ブラケット
とで構成し、第２連結ピンに、第１回動ブラケットが動
力伝達位置に回動したときのみ第１回動ブラケットに設
けた案内部内を移動できる形状の被案内部が設けられ、
第３駆動源で第１回動ブラケットを非動力伝達位置に回
動させてクラッチ機構を非動力伝達状態にすると、第１
回動ブラケットの回動中心と、第２および第３連結ピン
の中心とで形成する平面が、偏心カムの回転中心と第１
連結ピンの中心とで形成する平面から外れて振動体は振
動せず、第３駆動源で第１回動ブラケットを動力伝達位
置に回動させてクラッチ機構を動力伝達状態にすると、
偏心カムの回転中心および第１回動ブラケットの回動中
心と、第１、第２および第３連結ピンの中心とが略同一
平面上に位置して振動体が振動するものである。

【０００７】

【作用】この発明における振動溶着機は、第３駆動源で
第１回動ブラケットを非動力伝達位置に回動させてクラ
ッチ機構を非動力伝達状態（オフ状態）にすると、第１
回動ブラケットの回動中心と、第２および第３連結ピン
の中心とで形成する平面が、偏心カムの回転中心と第１
連結ピンの中心とで形成する平面から外れるので、偏心
カムの回転にかかわらず、振動体が振動しない。そし
て、偏心カムが回転している状態で、第３駆動源で第１
回動ブラケットを動力伝達位置に回動させてクラッチ機
構を動力伝達状態（オン状態）にすると、偏心カムの回
転中心および第１回動ブラケットの回動中心と、第１、
第２および第３連結ピンの中心とが略同一平面上に位置
して振動体が振動する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１はこの発明の一実施例である振動溶着機の非
動作時の一部を破断した正面図、図２は移動テーブルが
下降した動作時の図１に対応する正面図、図３はオフ状
態のクラッチ機構部分の拡大底面図、図４は図３のＡ−
Ａ線による部分断面図、図５はオン状態のクラッチ機構
部分の拡大底面図、図６は図５のＢ−Ｂ線による部分断
面図である。

【０００９】これらの図において、１はテーブルを示
し、上面の中央に一方のプラスチック製品Ｐａを位置決
めする載置部１ａが設けられている。この載置部１ａ
は、コ字状をした部材をねじで取り付けることによって
形成されている。２は支持フレームを示し、円柱状の
左、右支柱２ｌ，２ｒと、この左、右支柱２ｌ，２ｒの
上端部に両端部が固定された天板２ｕとで構成され、テ
ーブル１の上面の左右端部に左、右支柱２ｌ，２ｒの下
端部が固定されている。

【００１０】３は支持フレーム２の左、右支柱２ｌ，２
ｒで上下方向に案内される移動テーブル、４は支持フレ
ーム２の天板２ｕの上面側に取り付けられた第１駆動源
としてのエアーシリンダを示し、このエアーシリンダ４
のロッド４ａの先端部分は、天板２ｕを貫通して移動テ
ーブル３の上端部分に取り付けられている。５Ｆ，５Ｂ
は支持フレーム２の天板２ｕの前後に、下側に向けて取
り付けられた第１保護板、６Ｆ，６Ｂは移動テーブル３
の前後に、下側に向けて取り付けられた第２保護板を示
し、第１保護板５Ｆ，５Ｂの間隔は、第２保護板６Ｆ，
６Ｂおよび後述するクラッチ機構Ｃなどが出入りできる
間隔とされている。

【００１１】７は移動テーブル３の下面に取り付けられ
た上側支持板、８は上側支持板７の上面に取り付けられ
た第２駆動源としてのモータを示し、このモータ８の回
転軸８ａは上側支持板７を貫通して下側に突出してい
る。９はモータ８の回転軸８ａに一体的に形成された偏
心カム、１０はクランクシャフトを示し、このクランク
シャフト１０の一端部はベアリング１１を介して偏心カ
ム９が遊嵌し、他端部は上側支持板７、後述する下側支
持板１２の右端から突出している。

【００１２】１２は上側支持板７の下面に取り付けられ
た下側支持板を示し、モータ８の回転軸８ａの先端部分
を、ベアリング１３を介して支持し、上側支持板７とと
もにクランクシャフト１０を移動可能に保持するもので
ある。１４は上側支持板７の上面に取り付けられた取付
ブロック、１５は取付ブロック１４の上面に取り付けら
れた第３駆動源としてのロータリシリンダを示し、この
ロータリシリンダ１５の回動軸１５ａは取付ブロック１
４に設けた貫通孔１４ａ内に突出している。

【００１３】１６は上側回動ブラケットを示し、ロータ
リシリンダ１５の回動軸１５に、取付ブロック１４の貫
通孔１４ａ内で取り付けられ、図５および図６のクラッ
チ機構Ｃのオン状態で、後述する連結ボルト２０の頂部
２０ｔが左右方向に移動できる案内部としての長孔１６
ａが回動端部に設けられている。１７は伝達杆を示し、
一端部が第１連結ピン１８によってクランクシャフト１
０の他端部に、回動可能に取り付けられている。

【００１４】１９は下側回動ブラケットを示し、一端部
が伝達杆１７の他端部を貫通して螺合する第２連結ピン
としての連結ボルト２０で伝達杆１７に、回動可能に取
り付けられている。そして、連結ボルト２０のフランジ
２０ｆは伝達杆１７の上面に当接し、フランジ２０ｆの
上部に設けられた被案内部としての頂部２０ｔは、クラ
ッチ機構Ｃのオン状態で上側回動ブラケット１６の長孔
１６ａ内を長軸方向に、摺動できるように矩形、例えば
Ｉカット（Ｉ字状に形成）とされている。さらに、下側
回動ブラケット１９の下面部分の連結ボルト２０のねじ
部分は、回り止め処理が施されている。

【００１５】２１Ｌ，２１Ｒは支持ブロックを示し、下
側支持板１２の下面に、左右方向に対向させて取り付け
られている。２２Ｆ，２２Ｂは平行なガイドバーを示
し、両端部分を支持ブロック２１Ａ，２１Ｂに、摺動可
能に支持されている。２３はチャッキング部を示し、支
持ブロック２１Ｌ，２１Ｒの間のガイドバー２２Ｆ，２
２Ｂに固定され、ねじ２３ａを締め付けたり、弛めるこ
とによって他方のプラスチック製品Ｐｂを着脱すること
ができるものである。

【００１６】２４は支持ブロック２１Ｒから右側に突出
したガイドバー２２Ｆ，２２Ｂの端部に固定された連結
ブロックを示し、第１連結ピン１８の中心の延長線上に
中心が位置する第３連結ピン２５によって下側回動ブラ
ケット１９の他端部が回動可能に連結されている。な
お、クラッチ機構Ｃは、ロータリシリンダ１５、上側回
動ブラケット１６、伝達杆１７、第１連結ピン１８、下
側回動ブラケット１９、連結ボルト２０および第３連結
ピン２５で構成されている。

【００１７】そして、振動体は、ガイドバー２２Ｆ，２
２Ｂ、チャッキング部２３および連結ブロック２４で構
成されている。さらに、図３および図４のクラッチ機構
Ｃがオフ状態の場合、伝達杆１７は連結ボルト２０を中
心として、第１連結ピン１８の中心と連結ボルト２０の
中心（ロータリシリンダ１５の回動軸１５ａおよび第３
連結ピン２５の中心）との距離を半径として揺動する。

【００１８】また、図５および図６のクラッチ機構Ｃが
オン状態の場合、モータ８の回転軸８ａ、ロータリシリ
ンダ１５の回動軸１５ａ、第１連結ピン１８、連結ボル
ト２０および第３連結ピン２５の中心が、略同一平面上
に位置する。そして、チャッキング部２３は、載置部１
ａの上方に位置している。

【００１９】次に、動作について説明する。まず、図１
に示す非動作状態において、例えば平板状のプラスチッ
ク製品Ｐａをテーブル１の載置部１ａに載置するととも
に、チャッキング部２３に非溶着部分を挿入し、溶着面
を下側にしてねじ２３ａを締め付けることによってチャ
ッキング部２３にプラスチック製品Ｐｂを取り付ける。
そして、図示を省略した操作部を操作して制御開始状態
にすると、制御部の制御により、まず、モータ８が回転
することによって偏心カム９が回転するので、この偏心
カム９が遊嵌しているクランクシャフト１０が揺動を開
始する。

【００２０】しかし、この状態は、図３に示すように、
回転軸８ａ、ロータリシリンダ１５の回動軸１５ａ、第
１連結ピン１８、連結ボルト２０および第３連結ピン２
５の中心が略同一平面上に位置しないクラッチ機構Ｃの
オフ状態なので、伝達杆１７は、図３および図４に二点
鎖線で示すように、連結ボルト２０を中心にして揺動す
る。次に、このように伝達杆１７が揺動している状態で
ロータリシリンダ１５が動作して上側回動ブラケット１
６を回動させることによって伝達杆１７および下側回動
ブラケット１９を回動させて、図５および図６に示すよ
うに、回転軸８ａ、回動軸１５ａ、第１連結ピン１８、
連結ボルト２０および第３連結ピン２５の中心を略同一
平面上に位置させるので、クラッチ機構Ｃがオン状態に
なる。

【００２１】したがって、偏心カム９およびクランクシ
ャフト１０によってモータ８の回転運動が揺動運動（往
復運動）に変換され、伝達杆１７、第１連結ピン１８、
下側回動ブラケット１９、連結ボルト２０、ガイドバー
２２Ｆ，２２Ｂ、チャッキング部２３、連結ブロック２
４および第３連結ピン２５は、例えば３ｍｍの振幅で揺
動を開始する。そして、エアーシリンダ４が動作状態と
なってロッド４ａが所定圧で突出するので、図２に示す
ように、移動テーブル３は支持フレーム２の左、右支柱
２ｌ，２ｒで案内されてテーブル１の下方側へ移動す
る。

【００２２】このように移動テーブル３がテーブル１の
下方側へ移動すると、プラスチック製品Ｐｂがプラスチ
ック製品Ｐａに所定圧（エアーシリンダ４の駆動圧）で
圧接するので、プラスチック製品Ｐａ，Ｐｂ同士がこす
り合わされて摩擦熱が発生する。この摩擦熱によってプ
ラスチック製品Ｐａ，Ｐｂ同士を溶着させることができ
る時間、例えば３秒〜５秒が経過すると、ロータリシリ
ンダ１５が動作して上側回動ブラケット１６を元の状態
に回動させることによって伝達杆１７および下側回動ブ
ラケット１９を元の状態に回動させて、図３および図４
に示すように、回転軸８ａ、回動軸１５ａおよび第３連
結ピン２５の中心が形成する平面上から連結ボルト２０
の中心を外し、すなわち回転軸８ａ、回動軸１５ａおよ
び第３連結ピン２５の中心が形成する平面と、回動軸１
５ａ、連結ボルト２０および第３連結ピン２５の中心が
形成する平面とが略直交する状態にしてクラッチ機構Ｃ
をオフ状態にするので、伝達杆１７は、図３に二点鎖線
で示すように、連結ボルト２０を中心にして揺動する。

【００２３】したがって、チャッキング部２３は振動し
なくなり、プラスチック製品Ｐｂはプラスチック製品Ｐ
ａに対して精度よく位置決めされた状態で溶着される。
なお、モータ８は、クラッチ機構Ｃをオフさせる過程で
停止させられる。このようにしてプラスチック製品Ｐ
ａ，Ｐｂ同士の溶着が完了すると、ねじ２３ａを弛めて
チャッキング部２３からプラスチック製品Ｐａを抜き出
せる状態にした後、操作部を操作してエアーシリンダ４
を非動作状態にすると、図１に示すように、ロッド４ａ
が元の状態に復帰するので、溶着されたプラスチック製
品Ｐａ，Ｐｂは載置部１ａに残される。したがって、こ
の溶着されたプラスチック製品Ｐａ，Ｐｂを載置部１ａ
から取り除いた後、前述の操作を繰り返すことにより、
プラスチック製品Ｐａ，Ｐｂ同士を順次溶着させること
ができる。

【００２４】上述したように、この発明の一実施例によ
れば、上側、下側回動ブラケット１６，１９および伝達
杆１７を回動させてクラッチ機構Ｃをオン状態にするこ
とにより、モータ８の回転運動を偏心カム９、クランク
シャフト１０、伝達杆１７および下側回動ブラケット１
９などによって揺動運動に変換し、チャッキング部２３
などを振動させる構成としたので、プラスチック製品Ｐ
ａ，Ｐｂの溶着部分を均一に溶着させることができる。

【００２５】そして、上側、下側回動ブラケット１６，
１９および伝達杆１７を復帰させてクラッチ機構Ｃをオ
フ状態にすることにより、モータ８が回転して伝達杆１
７が揺動していても、チャッキング部２３の振動を瞬時
に停止させて位置精度よくプラスチック製品Ｐａ，Ｐｂ
同士を溶着させることができる。さらに、移動テーブル
３をエアーシリンダ４で移動させることができ、偏心カ
ム９をモータ８で回転させることができ、クラッチ機構
Ｃをロータリシリンダ１５、上側回動ブラケット１６、
伝達杆１７、第１連結ピン１８、下側回動ブラケット１
９、連結ボルト２０および第３連結ピン２５で構成でき
るので、構造が簡単で、かつ安価に構成することができ
る。

【００２６】なお、上記した実施例では、第１駆動源を
エアーシリンダ４とし、第２駆動源をモータ８とし、第
３駆動源をロータリシリンダ１５とした例で説明した
が、同様に機能する駆動源であれば、他の駆動源でもよ
いことは言うまでもない。そして、モータ８の回転軸８
ａに一体的に偏心カム９を形成した例で説明したが、偏
心カムを別体構成としてもよいことは言うまでもない。
さらに、振動体をガイドバー２２Ｆ，２２Ｂ、チャッキ
ング部２３、連結ブロック２４で構成した例で説明した
が、チャッキング部を固定したガイドバーに案内させる
構成としたり、クラッチ機構Ｃをテーブル１側に設けて
テーブル１の上に設けた振動体を振動させ、移動テーブ
ル３に、単にチャッキング部を設ける構成としてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第３
駆動源で第１回動ブラケットを非動力伝達位置に回動さ
せてクラッチ機構を非動力伝達状態にすると、第１回動
ブラケットの回動中心と、第２および第３連結ピンの中
心とで形成する平面が、偏心カムの回転中心と第１連結
ピンの中心とで形成する平面から外れて振動体は振動せ
ず、第３駆動源で第１回動ブラケットを動力伝達位置に
回動させてクラッチ機構を動力伝達状態にすると、偏心
カムの回転中心および第１回動ブラケットの回動中心
と、第１、第２および第３連結ピンの中心とが略同一平
面上に位置して振動体が振動する構成としたので、プラ
スチック製品の溶着部分を均一に溶着させることができ
る。

【００２８】そして、第１、第２回動ブラケットおよび
伝達杆を復帰させてクラッチ機構を非動力伝達状態にす
ることにより、伝達杆が揺動していても、振動体の振動
を瞬時に停止させて位置精度よくプラスチック製品同士
を溶着させることができる。さらに、クラッチ機構を第
３駆動源、第１および第２回動ブラケット、伝達杆、第
１〜第３連結ピンで構成でき、第２駆動源をモータとす
ることができるので、構造が簡単で、かつ安価に構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である振動溶着機の非動作
時の一部を破断した正面図である。

【図２】移動テーブルが下降した動作時の図１に対応す
る正面図である。

【図３】オフ状態のクラッチ機構部分の拡大底面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ線による部分断面図である。

【図５】オン状態のクラッチ機構部分の拡大底面図であ
る。

【図６】図５のＢ−Ｂ線による部分断面図である。

【符号の説明】

１ テーブル １ａ 載置部 ２ 支持フレーム ３ 移動テーブル ４ エアーシリンダ ７ 上側支持板 ８ モータ ９ 偏心カム １０ クランクシャフト １２ 下側支持板 １５ ロータリシリンダ １６ 上側回動ブラケット １６ａ 長孔 １７ 伝達杆 １８ 第１連結ピン １９ 下側回動ブラケット ２０ 連結ボルト ２０ｔ 頂部 ２２Ｆ，２２Ｂ ガイドバー ２３ チャッキング部 ２４ 連結ブロック ２５ 第３連結ピン Ｃ クラッチ機構 Ｐａ，Ｐｂ プラスチック製品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動体を振動させ、プラスチック製品同
   士をこすり合わせることによって発生する摩擦熱で前記
   プラスチック製品同士を溶着させる振動溶着機におい
   て、 前記振動体に第２動力源の動力を伝達するクラッチ機構
   を、 第３駆動源と、 この第３駆動源によって動力伝達位置と非動力伝達位置
   とに回動させられる第１回動ブラケットと、 前記第２駆動源によって回転させられる偏心カムが一端
   部に遊嵌するクランクシャフトの他端部に、一端部を第
   １連結ピンで回動可能に取り付けられた伝達杆と、 この伝達杆の他端部に一端部を第２連結ピンで回動可能
   に取り付けられ、他端部が前記振動体に、前記第１回動
   ブラケットの回動中心上に位置する第３連結ピンで回動
   可能に取り付けられた第２回動ブラケットとで構成し、 前記第２連結ピンに、前記第１回動ブラケットが動力伝
   達位置に回動したときのみ前記第１回動ブラケットに設
   けた案内部内を移動できる形状の被案内部が設けられ、 前記第３駆動源で前記第１回動ブラケットを非動力伝達
   位置に回動させて前記クラッチ機構を非動力伝達状態に
   すると、前記第１回動ブラケットの回動中心と、前記第
   ２および第３連結ピンの中心とで形成する平面が、前記
   偏心カムの回転中心と前記第１連結ピンの中心とで形成
   する平面から外れて前記振動体は振動せず、前記第３駆
   動源で前記第１回動ブラケットを動力伝達位置に回動さ
   せて前記クラッチ機構を動力伝達状態にすると、前記偏
   心カムの回転中心および前記第１回動ブラケットの回動
   中心と、前記第１、第２および第３連結ピンの中心とが
   略同一平面上に位置して前記振動体が振動する、 ことを特徴とする振動溶着機。