JPH072231A - 超音波シール装置 - Google Patents

超音波シール装置

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JPH072231A
JPH072231A JP6049084A JP4908494A JPH072231A JP H072231 A JPH072231 A JP H072231A JP 6049084 A JP6049084 A JP 6049084A JP 4908494 A JP4908494 A JP 4908494A JP H072231 A JPH072231 A JP H072231A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の装置よりもかなり小さな寸法からな
り、細長いシールジョイントを製作できる超音波シール
装置を提供することにある。 【構成】 本発明は、駆動ユニット（１）、細長いシー
ル用表面（８）を持つホーン（７）、１つまたはそれ以
上の反作用体（９）からなる、コンパクト化した構造寸
法の超音波シール装置に関する。装置の長さは半波長か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、A.C.電流源に連結され
る駆動ユニットとホーンとを有する超音波シール装置に
係る。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波シール装置は、通常、コン
バータ、ブースタおよびホーンから構成されている。コ
ンバータにより、電気振動は機械振動に変換される。ま
た、装置を機械的に固定し振幅を増幅するのにブースタ
が用いられている。ホーンでは、さらに振幅の増幅が行
なわれ、所望のシール表面が形成される。しかしなが
ら、こうした従来より汎用されている周知性能の超音波
シール装置は比較的大型で嵩張る欠点がある。実用面か
らは、占有スペースを大幅に小さくできる超音波シール
装置が必要とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】使切り廃棄タイプのパ
ッケージを取り扱うパッケージ業界では、熱可塑性プラ
スチックのラミネート材または熱可塑性単独材料をシー
ルするのが一般的である。これらシールは通常では熱を
用いて行なわれ、またラミネート材がアルミニウムホイ
ルを含む場合には誘導熱が使われる。しかし、できれば
超音波シールを使用することが望ましい。この超音波シ
ール法は金属ホイル付きのラミネート材を必要としない
ためである。しかし、従来の超音波シール装置はあまり
に大きすぎ場所を取る欠点のあることが判明している。
【０００４】小型化した超音波シール装置は既に生産さ
れているが、これらの装置は回転対称原理を応用したも
のであり、従って、スポットシールしかできない。先に
指摘したパッケージ業界の用途では、適当な長さの横断
シール、すなわち細長いシールが必要とされている。
【０００５】本発明の目的は、従来の装置よりもかなり
小さな大きさで、細長いシールジョイントを行うことの
できる超音波シール装置を提供することにある。
【０００６】この目的およびその他の目的は、ホーンと
ともに半波長を形成する１つまたはそれ以上の反作用体
を備えた超音波シール装置により達成される。本発明の
好ましい実施例は、特許請求の範囲に明記された特徴を
備えている。以下、添付図面に沿って本発明に係る装置
の好ましい一実施例につき詳細に説明する。
【０００７】
【実施例】充填機械において超音波シール作業を行うた
めには、シール表面全体にわたり振動振幅を一定に保
ち、横方向の継ぎ目またはジョイントの全長にわたり均
一な信頼性に富むシールが形成することのできるコンパ
クトなシール装置が必要とされる。
【０００８】図１は、本発明に係る超音波シール装置の
原理を示している。このシール装置はコンパクトな構造
になっており、シール表面全体にわたり能率よく均一な
シール作業を行なえるように構成されている。装置は、
振動を発生する従来形式の駆動ユニット１を備えてい
る。好ましい実施例では、駆動ユニットは、間に伝導性
金属シート３を挟んだ圧電セラミック板２から構成され
ている。これら伝導性金属シートは、ニッケルまたはベ
リリウム銅から製造することが好ましい。さらに、駆動
ユニット１はカウンタウェイト４を備え、これら構造全
体はクランプボルト１０を用いて装置に装着されてい
る。
【０００９】これとは別に、磁気ひずみ駆動ユニットを
使用することもできる。駆動ユニット１はA.C.電流供給
源（図示せず）に接続される。
【００１０】駆動ユニット１の下側の面は装置の節平面
５を構成している。この箇所で装置は機械的に固定され
る。これに伴い、僅かに傾斜した縁６は固定縁として機
能し、この縁を用いて装置を固定することができる。節
平面にある程度残留する振動を補償するために、装置は
弾性的に動けるよう固定しておく必要がある。
【００１１】節平面５の下側には、振幅の増幅を行なう
ホーン７が配置されている。ホーン７により装置は所望
のシール用表面８を備えることになる。ホーン７は、シ
ール用表面８に向けてテーパの付いた形状にしておく必
要がある。この形状は、例えば、節平面５の最大表面部
からシール用表面８に至る湾曲した側面１１（図４）を
ホーンに成形することで得られる。これとは別に、この
形状は、指数状すなわち指数形状または懸垂形状により
形成することもできる。シール用表面８は、パッケージ
ブランクに所望の横方向シールを形成できるよう細長い
ものが好ましい。シール用表面８には、材料に対し実際
の加熱の行なわれる１つまたはそれ以上の溝を設けてお
くのがよい。あるいは、バックアップ表面（図示せず）
に溝を設けておき、シール用表面８は平滑にしておくこ
ともできる。その他の方法として、シール用表面８を互
いに分離した幅の狭い２つの平行なシール用表面８に分
割しておくこともできる。固定用の縁６と同様に、ホー
ン７は軽金属または軽合金、好ましくはアルミニウムか
ら製作することができる。尚、チタンなどのその他の金
属を用いることもできる。
【００１２】装置は、さらに、駆動ユニットを取り囲む
反作用質量部、いわゆる反作用体９を備えている。これ
ら反作用体９も軽金属、好ましくはアルミから製作され
ている。従って、ホーン７、固定用の縁６および反作用
体９を１つのブロックで構成することができる。この方
法とは異なり、これら構成要素を個別に製作しておき、
後で組み立てることもできる。反作用体９は様々な形態
のものにできるが、できるだけ大きくしておく必要があ
る。図２による好ましい実施例では、反作用体には駆動
ユニット１に面して緩やかな曲面が形成されている。反
作用体は、図３に示すように、駆動ユニット１に面して
同じような曲面を設けた指数状の形態に作ることがで
き、また図４に示すような湾曲側面１２を備えることも
できる。反作用体９は、駆動ユニット１の全部を取り囲
む完全に連続した固まりとして、またはその一部を取り
囲むものとして製作することができる。
【００１３】ホーン７の形態と反作用体９の構造を適宜
組み合わすことで、周波数チャンバ付近に他の共振周波
数が生じることがなく構成エレメントに障害の及ばな
い、できるだけ一定した共振周波数を得るようにする。
【００１４】図１から図３による前述した超音波シール
装置によれば、シール用表面８の長さに相当する細長い
シールが得られる。さらに長いシール用表面８を必要と
する場合、本発明による複数の超音波シール装置を接続
して延長することもできる。あるいは、長尺の装置を製
作することもできる。長尺の装置の場合は、発生する横
振動を補償するためにホーン７にはスリットを設けてお
く必要がある。しかしながら、長いホーン７を用いると
シール用表面８での振幅が均一でなくなり、不均一なシ
ールとなる恐れがある。
【００１５】本発明に係る装置の駆動ユニット１をA.C.
電流供給源（図示せず）に連結した場合、圧電セラミッ
クパック２は供給電圧を機械的なひずみに変換し、この
ひずみエネルギーはホーン７に供給されて振動が始ま
る。ホーン７が振動しだすと反作用力（反作用振動）が
生じ、この力は反作用体９により吸収される。その結
果、これらの振動の途中に節平面５が形成される。原理
的には、節平面は装置の固定縁６が構成している。
【００１６】図５は装置の振動の振幅を表わしている。
装置は中央に節平面５の位置する半波長共振器を構成
し、振幅は節平面の内で零に等しい。従って、装置は全
長が波長の長さの２分の１に相当している。装置寸法
は、共有節平面５が装置の各地点に生ずるように選択さ
れている。また反作用体９は、好ましくない振動が生じ
ないように構成しなくてはならない。
【００１７】前述したことから明らかなように、本発明
によれば、細長い均一なシールを製作できるコンパクト
なユニットを構成した超音波シール装置が得られる。本
発明は前述した事柄および図示のものに限定されるわけ
ではなく、発明の精神および特許請求の範囲に逸脱する
ことなく様々な修正を加えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、超音波シール装置を示す概略図。
【図２】本発明に係る装置の一実施例を示す概略図。
【図３】本発明に係る装置の別の実施例を示す概略図。
【図４】本発明に係る装置の他の実施例を示す概略図。
【図５】装置の振動の振幅を示す原理図。
【符号の説明】
１ 駆動ユニット ２ 圧電気セラミック板 ３ 伝導性金属シート ４ カウンタウェイト ５ 節平面 ６ 僅かに傾斜した縁 ７ ホーン ８ シール用表面 ９ 反作用体 １０ クランプボルト １１ 湾曲した側面 １２ 湾曲した側面

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 A.C.電流供給源に連結される駆動ユニッ
    ト（１）と、ホーン（７）とを有する超音波シール装置
    にして、当該装置は、さらに、ホーン（７）とともに半
    波長を形成する１つまたはそれ以上の反作用体（９）を
    備えていることを特徴とする超音波シール装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された装置において、駆
    動ユニット（１）は圧電セラミック板（２）を有するこ
    とを特徴とする超音波シール装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載された装置において、駆
    動ユニット（１）は磁気ひずみ駆動ユニットから構成さ
    れていることを特徴とする超音波シール装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載された装置において、ホ
    ーン（７）は細長いシール表面（８）を備えていること
    を特徴とする超音波シール装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載された装置において、ホ
    ーン（７）は、節平面（５）における最大面積部からシ
    ール表面（８）にかけて湾曲した側面（１１）を備えて
    いることを特徴とする超音波シール装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載された装置において、ホ
    ーン（７）は指数または指数状の形態をしていることを
    特徴とする超音波シール装置。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載された装置において、ホ
    ーン（７）は懸垂面（catenoid) の形態をしていること
    を特徴とする超音波シール装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載された装置において、反
    作用体（９）は駆動ユニット（１）を取り囲むように配
    置されていることを特徴とする超音波シール装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載された装置において、反
    作用体（９）は湾曲した側面（１２）を備えていること
    を特徴とする超音波シール装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載された装置において、
    反作用体（９）は、駆動ユニット（１）に向けて幾分窪
    んだほぼ平行六面体の形態をしていることを特徴とする
    超音波シール装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載された装置において、
    反作用体（９）は、駆動ユニット（１）に向けて幾分窪
    んだ指数形態をしていることを特徴とする超音波シール
    装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載された装置において、
    節平面（５）は、反作用体（９）とホーン（７）の間の
    領域に形成されていることを特徴とする超音波シール装
    置。
  13. 【請求項１３】 請求項１０に記載された装置におい
    て、節平面（５）は、機械的固定点を構成していること
    を特徴とする超音波シール装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１に記載された装置において、
    ホーン（７）と反作用体（９）は軽金属から構成されて
    いることを特徴とする超音波シール装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載された装置におい
    て、軽金属がアルミニウムであることを特徴とする超音
    波シール装置。
JP04908494A 1993-03-19 1994-03-18 超音波シール装置 Expired - Lifetime JP3647058B2 (ja)

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