JPH0752904A - チューブの溶着部成形方法とチューブの裾押さえ装置 - Google Patents

チューブの溶着部成形方法とチューブの裾押さえ装置

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JPH0752904A
JPH0752904A JP19814993A JP19814993A JPH0752904A JP H0752904 A JPH0752904 A JP H0752904A JP 19814993 A JP19814993 A JP 19814993A JP 19814993 A JP19814993 A JP 19814993A JP H0752904 A JPH0752904 A JP H0752904A
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welded
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彰 小金沢
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Yoshino Kogyosho Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶着時における超音波のチューブ本体側に対
する悪影響をなくすことを技術的課題とし、もって良好
で円滑な超音波溶着を達成することにある。 【構成】 溶着部成形装置１１による溶着部２２の超音
波溶着が可能で、超音波によるチューブ２１本体側にク
ラックを発生させない押圧力Ｆで、溶着部２２に隣接し
た裾部を偏平に押し潰した姿勢で保持することにより、
成形される溶着部２２端縁の延び変形、破断変形、チュ
ーブ２１本体側のクラック発生等を確実に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂製チューブの
溶着部を、超音波振動エネルギーを利用して溶着成形す
る際におけるチューブの取扱いに関する溶着部成形方法
と、この成形方法に使用するチューブの裾押さえ装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】母材がポリエチレン、ポリプロピレン等
からなる単層または多層チューブ、あるいは内部にアル
ミニウム箔、紙シート等を設けたラミネートチューブ等
の合成樹脂製チューブにおいて、内容物を充填した後、
その底部である溶着部を溶着シールする手段としては、
従来、熱溶着、高周波溶着、ホットエアー溶着、超音波
溶着等の溶着手法が知られている。
【０００３】これらの溶着手法の内、超音波溶着手法
が、成形される溶着部の溶着強度、シール性の高さ、成
形できる溶着部の外観形状の多様性、成形された溶着部
の外観体裁の良さ、溶着部付近のチューブ部分に対する
溶着処理の悪影響の少なさ、そして生産性の高さ等の理
由により優れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この超
音波溶着手法は、溶着部だけに偏平に押し潰すための押
圧力を作用させ、この押圧力が作用している溶着部だけ
が加熱するので、この溶着部に隣接して偏平に押し潰さ
れたチューブ部分に加熱による軟化がなく、このため溶
着部に隣接したチューブ部分の偏平な押し潰し変形に対
する反力としての弾力により、成形中の溶着部の端縁に
延び変形が発生し、この延び変形により、成形された溶
着部に外観不良が発生したり、部分破断が発生すると云
う問題があった。
【０００５】また、チューブが、アルミ箔を使用したラ
ミネートチューブである場合には、チューブの溶着部に
加えられる超音波振動エネルギーが、そのままチューブ
の本体側に伝達され、伸縮変形能力の小さいアルミ箔に
一定間隔で横線状のクラックが発生すると云う問題があ
った。
【０００６】そこで、本発明は、上記した従来技術にお
ける問題点を解消すべく創案されたもので、溶着時にお
ける超音波のチューブ本体側に対する悪影響をなくすこ
とを技術的課題とし、もって良好で円滑な超音波溶着を
達成するのを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
る本発明の方法手段は、超音波振動を利用した溶着部成
形装置による合成樹脂製チューブの溶着部の溶着成形が
可能で、溶着部成形装置から伝達される超音波振動エネ
ルギーにより、チューブにクラックを発生させない押圧
力Ｆで、溶着部に隣接したチューブの裾部を、偏平に押
し潰した姿勢に保持すること、にある。
【０００８】また、上記技術的課題を解決する本発明の
構造手段は、合成樹脂製チューブの溶着部を成形する溶
着部成形装置のホーンの溶着凸部およびアンビルの押圧
凸部に近接して、一対の押さえ駒体の突出先端片を位置
させること、この突出先端片を有する一対の押さえ駒体
は、チューブを挟持する方向に移動自在に設けられてい
ること、両押さえ駒体に、チューブを挟持する方向に押
圧力Ｆを付与すること、この押圧力Ｆは、溶着部成形装
置による溶着部の成形を可能にすると共に、チューブの
溶着部に隣接した裾部を偏平に押し潰した姿勢に保持す
るが、溶着部成形装置から伝達される超音波振動エネル
ギーにより、チューブにクラックを発生させない強さで
あること、にある。
【０００９】押さえ駒体に対する押圧力Ｆを、この押さ
え駒体に組付けられたスプリングにより付与するのが良
い。
【００１０】押さえ駒体の突出先端片を、チューブの幅
方向に細分化し、各細分化された突出先端片のそれぞれ
に等しい押圧力Ｆを付与するのが有効である。
【００１１】押さえ駒体の突出先端片のチューブに押圧
される先端面に、摩擦係数が小さくなる表面処理を施す
のが有利である。
【００１２】
【作用】溶着部成形装置によるチューブの溶着部の溶着
成形は、ホーンの先端部の溶着凸部とアンビルの押圧凸
部とで、チューブの溶着部を偏平に押し潰して挟持した
状態で、ホーンを介して超音波振動を溶着部に与えて、
溶着部の押圧状態で面接触した内周面部分を局部的に発
熱させ、この発熱により面接触している内周面部分の合
成樹脂材料を溶着して達成される。
【００１３】この溶着部成形装置による溶着部の溶着成
形時に、裾押さえ装置の一対の押さえ駒体の突出先端片
により、溶着部にチューブ本体側で隣接した裾部を押圧
力Ｆで挟持するのであるが、この押圧力Ｆは、溶着部成
形装置による溶着部の溶着成形が可能であると共に、溶
着部に隣接したチューブの裾部を偏平に押し潰した姿勢
に保持することができ、またチューブにクラックを発生
させない強さに設定されている。
【００１４】すなわち、チューブの裾部を押圧すること
により、溶着部成形装置から溶着部に与えられた超音波
振動エネルギーのチューブ本体側への伝達を抑制するこ
とになるので、この抑制作用により、強力な超音波振動
エネルギーがチューブ本体側に伝達されることによる、
チューブ本体側でのクラック発生を防止する。
【００１５】しかしながら、押圧力Ｆが強すぎると、溶
着部成形装置から溶着部に与えられる超音波振動エネル
ギーそのものを吸収してしまい、溶着部の溶着強度が低
下すると共に、溶着強度にバラツキが生じ、裾部と溶着
部との間に傷を生じるので、この押圧力Ｆの強さは、溶
着部成形装置による溶着部の溶着成形が可能である程度
に止める。
【００１６】また、溶着部に隣接する裾部を偏平に押し
潰した姿勢に保持することにより、溶着成形時に合成樹
脂材料が発熱により軟化する溶着部の裾部側端部が、こ
の裾部の円筒状に復帰しようとする弾力により延び変形
することがなく、もって溶着部端部の延び変形による外
観不良とか破断の発生を無くすことができる。
【００１７】要するに、溶着部に隣接したチューブの裾
部に付与される押圧力Ｆは、その上限が、溶着部成形装
置による溶着部の溶着成形が可能である強さであり、ま
たその下限が、チューブ本体側にクラックを発生させな
いと共に、裾部を偏平に押し潰し姿勢に保持できる強さ
となる。
【００１８】チューブを挟持方向に押圧力Ｆを付与され
た一対の押さえ駒体は、チューブを挟持する方向に移動
自在に設けられているので、この両押さえ駒体を、チュ
ーブを挟持する方向に移動、すなわち相互に接近する方
向に移動させると、溶着部成形装置のホーンの溶着凸部
およびアンビルの押圧凸部に近接して位置する突出先端
片は、ホーンの溶着凸部とアンビルの押圧凸部とで挟持
されるチューブ部分、すなわち溶着部分に隣接したチュ
ーブ部分である裾部を、偏平に押し潰した状態で挟持す
ることになる。
【００１９】突出先端片を裾部に押圧させた状態で、押
さえ駒体は、押圧力Ｆを付与された状態で、チューブを
挟持する方向に移動自在となっているので、押さえ駒体
の突出先端片は、必ず押圧力Ｆで裾部に押し付けられる
ことになる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明が実施される溶着部成形装
置１１の全体構成を示すもので、溶着部成形装置１１
は、電気エネルギーを高周波エネルギーに変換する超音
波発振機系１９からのエネルギーをコンバータ２０によ
り機械的エネルギーに変換し、共鳴体であるホーン１２
に伝達するように構成している。
【００２１】チューブ２１の溶着部２２を実際に溶着す
るのは、ホーン１２と、このホーン１２に対向して配置
されたアンビル１６との間に溶着部２２を一定圧力で挟
圧しながら、ホーン１２を超音波横振動させることによ
り達成するのであるが、ホーン１２およびアンビル１６
の溶着部２２を直接挟圧する部分には、成形しようとす
る溶着部２２の形状を設定する、同一形状の溶着凸部１
４および押圧凸部１７が凸設されている。
【００２２】ホーン１２は、上側に取付け部を設けたブ
ロック状の本体部の下に、この本体部の前後幅を漸減し
た先端部１３を設け、この先端部１３の先端側前後両面
に溶着凸部４を一体に凸設し、全体をチタン合金等の超
音波伝達効率が良く、機械強度の優れた金属体により一
体成形されている。
【００２３】先端部１３に一体に凸設された溶着凸部１
４は、上方に湾曲した円弧状（図６参照）となってお
り、この溶着凸部１４の凸設により、先端部１３の先端
部分には凹部が形成され、この凹部が、溶着部２２成形
時に、この溶着部２２に隣接するチューブ２１部分がホ
ーン１２に不要に接触しないようにする逃げ凹部１５を
形成している。
【００２４】このホーン１２に対向するアンビル１６に
形成された押圧凸部１７は、ホーン１２の溶着凸部１４
と同じ形状をしており、この押圧凸部１７を突設するこ
とにより、チューブ２１との対向面、すなわちホーン１
２との対向面には、逃げ凹部１５と対向して凹陥部１８
が形成されている。
【００２５】本発明の裾押さえ装置１は、一対の押さえ
駒体２と、この押さえ駒体２を、チューブ２１を挟持す
る方向に移動自在に保持するガイド枠７とから構成さ
れ、このガイド枠７自体が、チューブ２１を挟持する方
向に沿って移動可能に設けられている。
【００２６】押さえ駒体２は、ガイド枠７内にスライド
変位自在に保持されるブロック状の本体３と、この本体
３の先端から上方に立ち上がって前方（チューブ２１に
向かう方向）に突出した突出先端片４（図５参照）とか
ら構成されており、突出先端片４を設けることにより、
押さえ駒体２の前面（チューブ２１に対向する面）には
凹部５が形成されている。
【００２７】この押さえ駒体２の突出先端片４は、ホー
ン１２の逃げ凹部１５、またはアンビル１６の凹陥部１
８内に、下方から侵入する形態で位置し、その突出先端
面を溶着凸部１４または押圧凸部１７の直下に位置させ
ている。
【００２８】押さえ駒体２と、この押さえ駒体２を摺動
移動自在に保持するガイド枠７との間には、押さえ駒体
２の本体３に設けられた穴部６に嵌装された状態で組付
けたスプリング１０が配置されており、このスプリング
１０は、その弾力により押さえ駒体２に押圧力Ｆを常時
付与している。
【００２９】また、押さえ駒体２の本体３の後端面に
は、ガイド枠７の後壁部分を突き抜けて突出した支持ボ
ルト８が固定されており、この支持ボルト８には調整ナ
ット９が取付けられているが、この支持ボト８と調整ナ
ットとの組合せは、押さえ駒体２の突出先端片４の、ホ
ーン１２の溶着凸部１４およびアンビル１６の押圧凸部
１７からの突出量を調整するためのものである。
【００３０】なお、ホーン１２の逃げ凹部１５およびア
ンビル１６の凹陥部１８内に位置した突出先端片４と、
ホーン１２およびアンビル１６との間には、一定の隙間
ｓが形成されるように設定されているが、この隙間ｓ
は、ホーン１２およびアンビル１６に対する押さえ駒体
２の移動変位代を得ると共に、ホーン１２の超音波振動
が押さえ駒体２に直接伝達されるのを防止するためのも
のである。
【００３１】裾押さえ装置１は、溶着部成形装置１１の
ホーン１２およびアンビル１６に対して、両ガイド枠７
を、押さえ駒体２の突出先端片４の先端面が、ホーン１
２の溶着凸部１４およびアンビル１６の押圧凸部１７よ
りも突出する位置関係で組付けているので、ホーン１２
とアンビル１６とでチューブ２１の溶着部２２を挟持す
ると、押さえ駒体２は、その突出先端片４の溶着部２２
直下の裾部への当接により後退変位するものの、この突
出先端片４で裾部を押圧力Ｆで挟持する。
【００３２】この状態で超音波発振機系１９を作動させ
て、溶着部成形装置１１による溶着部２２の溶着成形を
行うので、溶着部２２の溶着成形は、チューブ２１の裾
部を押圧力Ｆで挟持した状態で達成されることになる。
【００３３】図４に示した実施例は、突出先端片４を本
体３部と一体に、チューブ２１の幅方向に細分化し、各
細分化された突出先端片４が個々に押圧力Ｆを付与され
た状態で、移動変位できるようにしたものである。
【００３４】このように、突出先端片４を個々に押圧力
Ｆを付与された状態で細分化することにより、図４に示
すように、継ぎ目２３があるために偏平に押し潰したチ
ューブ２１の厚みが、この継ぎ目２３部分で局部的に大
きくなる場合であっても、裾部全域に均一に押圧力Ｆを
作用させることができ、これにより裾押さえ装置１の機
能が効果的に発揮されることになる。
【００３５】押さえ駒体２の突出先端片４の、実際に裾
部に圧接する先端面は、図５に示すように、突出先端片
４の上端縁に位置し、０．５Ｒ程度の小さい曲率半径で
突出した形状となっており、この突出した先端面を、テ
フロン系処理等により摩擦係数が小さくなるように表面
処理を施しておくことにより、超音波振動エネルギーの
吸収程度を小さくした状態で、押圧力Ｆを大きく設定す
ることが可能となる。
【００３６】なお、押圧力Ｆの具体的な数値は、チュー
ブ２１の成形材料および寸法等に応じて設定するもので
あるが、一般的な低密度ポリエチレン樹脂単体製のチュ
ーブ２１の場合には、押圧力Ｆとしては、２００ｇｆ程
度が適当であり、またチューブ２１がアルミ箔を利用し
たラミネートシート製である場合には、押圧力Ｆとして
は、チューブ２１にクラックが発生するのを確実に防止
するため、３００ｇｆと強めにするのが良い。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、上記した構成となっているの
で、以下に示す効果を奏する。チューブの溶着部に隣接
した裾部を、一定の押圧力で偏平に押し潰した状態で溶
着部の超音波溶着を達成するので、成形中の溶着部に隣
接した裾部に、発熱により軟化した溶着部の端縁部分を
引っ張る引っ張り力の発生することがなく、もって超音
波溶着成形される溶着部は、延び変形による外観形状不
良とか、延びによる破断の全くない、良好な形態および
構造で成形されることになる。
【００３８】溶着部に隣接した裾部を、チューブ本体側
に伝達される超音波振動エネルギーを抑制する力で押圧
しているので、例え延び変形をしないアルミ箔を使用し
たラミネートチューブであっても、このアルミ箔に横一
線のクラックを発生させることなく、溶着部の溶着成形
を達成でき、もって超音波振動エネルギーによるチュー
ブの溶着部の溶着成形を、チューブの構成に制限される
ことなく、あらゆるチューブに安全に実施することがで
きる。
【００３９】チューブを挟持する方向に移動自在に設け
られた押さえ駒体に、同じくチューブを挟持する方向へ
の押圧力を付与したので、単に押さえ駒体を、溶着部成
形装置のホーンおよびアンビルと一緒にチューブに押圧
するだけで、この押さえ駒体によりチューブの裾部を一
定の押圧力で押圧することができ、もってその取扱い操
作がきわめて簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による裾押さえ装置の一実施例を、溶着
部成形装置に組付けた全体構成図。
【図２】図１に示した本発明の一実施例の構成を示す、
不規則縦断全体側面図。
【図３】図２に示した実施例の、一部破断した全体平面
図。
【図４】本発明の裾押さえ装置の他の実施例を示す、一
部破断した全体平面図。
【図５】図２に示した実施例の、溶着部成形装置との組
付き位置関係を示す、要部拡大縦断面図。
【図６】溶着部成形装置のホーンと、押さえ駒体の突出
先端片との組付き位置関係を示す、要部拡大正面図。
【図７】図示実施例で成形されるチューブの異形溶着部
の形状を示す部分正面図。
【符号の説明】
１ ； 裾押さえ装置 ２ ； 押さえ駒体 ３ ； 本体 ４ ； 突出先端片 ５ ； 凹部 ６ ； 穴部 ７ ； ガイド枠 ８ ； 支持ボルト ９ ； 調整ナット １０； スプリング １１； 溶着部成形装置 １２； ホーン １３； 先端部 １４； 溶着凸部 １５； 逃げ凹部 １６； アンビル １７； 押圧凸部 １８； 凹陥部 １９； 超音波発振機系 ２０； コンバータ ２１； チューブ ２２； 溶着部 ２３； 継ぎ目 Ｆ ； 押圧力 ｓ ； 隙間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動を利用した溶着部成形装置(1
    1)による合成樹脂製チューブ(21)の溶着部(22)の溶着成
    形が可能で、前記溶着部成形装置(11)から伝達される超
    音波振動エネルギーにより、前記チューブ(21)にクラッ
    クを発生させない押圧力(F) で、前記溶着部(22)に隣接
    した前記チューブ(21)の裾部を、偏平に押し潰した姿勢
    に保持するチューブの溶着部成形方法。
  2. 【請求項２】 合成樹脂製チューブ(21)の溶着部(22)を
    成形する溶着部成形装置(11)のホーン(12)の溶着凸部(1
    4)およびアンビル(16)の押圧凸部(17)に近接して、前記
    チューブ(21)を挟持する方向に移動自在に設けられた一
    対の押さえ駒体(2) の突出先端片(4) を位置させ、前記
    両押さえ駒体(2) に、前記溶着部成形装置(11)による前
    記溶着部(22)の成形を可能にすると共に、前記チューブ
    (21)の溶着部(22)に隣接した裾部を偏平に押し潰した姿
    勢に保持するが、前記溶着部成形装置(11)から伝達され
    る超音波振動エネルギーにより、前記チューブ(21)にク
    ラックを発生させない押圧力(F) を、前記チューブ(21)
    を挟持する方向に付与したチューブの裾押さえ装置。
  3. 【請求項３】 押さえ駒体(2) に対する押圧力(F) を、
    該押さえ駒体(2) に組付けられたスプリング(10)により
    付与する請求項２に記載のチューブの裾押さえ装置。
  4. 【請求項４】 押さえ駒体(2) の突出先端片(4) を、チ
    ューブ(21)の幅方向に細分化し、各細分化された前記突
    出先端片(4) のそれぞれに等しい押圧力(F)を付与する
    請求項２または３に記載のチューブの裾押さえ装置。
  5. 【請求項５】 押さえ駒体(2) の突出先端片(4) のチュ
    ーブ(21)に押圧される先端面に、摩擦係数が小さくなる
    表面処理を施した請求項２または３または４に記載のチ
    ューブの裾押さえ装置。
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