JPS6224256B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6224256B2
JPS6224256B2 JP4852183A JP4852183A JPS6224256B2 JP S6224256 B2 JPS6224256 B2 JP S6224256B2 JP 4852183 A JP4852183 A JP 4852183A JP 4852183 A JP4852183 A JP 4852183A JP S6224256 B2 JPS6224256 B2 JP S6224256B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
longitudinal vibration
longitudinal
resonator
excitation
Prior art date
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Expired
Application number
JP4852183A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59174317A (ja
Inventor
Eiji Mori
Sadayuki Ueha
Yoneo Tsuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seidensha Electronics Co Ltd
Original Assignee
Seidensha Electronics Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Seidensha Electronics Co Ltd filed Critical Seidensha Electronics Co Ltd
Priority to JP4852183A priority Critical patent/JPS59174317A/ja
Publication of JPS59174317A publication Critical patent/JPS59174317A/ja
Publication of JPS6224256B2 publication Critical patent/JPS6224256B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B3/02Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving a change of amplitude
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチツクの超音波溶着機用工具ホ
ーンに関する。
超音波プラスチツク溶着機でプラスチツクの溶
着加工を行なう場合、その工具ホーンのプラスチ
ツクと接する面(加工面)が同位相の縦振動を行
なうようにすることが、工具ホーンの加工能率を
最もよくできる。
第1図aは最も単純な柱状の縦振動体10から
なる工具ホーンを示したもので、一端面の加振面
11に超音波振動子を結合して縦振動を与え、他
端面をプラスチツクに圧接して溶着加工を行なう
加工面12としたものである。縦振動体10に加
振面11から与えられる縦振動の波長は、縦振動
体10の材料を伝搬する音速を使用超音波の周波
数で除した値に相当するが、縦振動体10の長さ
lは一般に1/2波長の長さが用いられる。幅wが
1/4波長以下であれば加工面12での振動変位分
布は第1図bの1に示すように均一になるが、幅
wが1/4波長を超し1/2波長に近づくに従つてその
振動変位分布は、第1図bの2に示すように幅方
向の中央部と両端で大きさが異なるようになり、
1/2波長に近ずく程その差が大きくなる。このこ
とはプラスチツクを溶着する場合、溶着部分の均
一な溶着ができなくなり、工具ホーン製作上の一
つの制約になつている。なお縦振動体10の厚さ
はdは幅wより小さい長さとする。
長尺の溶着面を得るには、現在第2図aに示す
ような工具ホーンが用いられている。この工具ホ
ーン14は矩形板状で長手方向の一端面を加振面
11、他端面を加工面12とし、加工面12と加
振面11との間の側面に複数条のスリツト13を
設けて加工面12での振動変位を均一ならしめる
ようにしたものである。しかし加工面12での振
動変位の分布は、実際には第2図bに2で示すよ
うに、均一化されていないことが多いが、プラス
チツクを均一に溶着させることが出来る範囲に振
動変位差を縮めて使用しているのが現状である。
このスリツト13の長さや幅、スリツト間の間隔
などは経験や試行錯誤によつて変えているので、
労力の無駄や経済的損失が多いだけでなく、完全
に使用できない不良品を作ることさえある。
本発明は上記問題をなくし、所望の性能を有す
る工具ホーンを容易確実に提供できるようにする
ことを目的とするものである。
この目的を達するために本発明は、2次モード
以上の整数モードでたわみ共振を生ずる角棒の振
動の同位相腹点(ループ点)に、複数個の柱状の
縦振動共振体の一端をそれぞれ角棒に直角に接続
し、縦振動共振体の他端部を連結し、角棒の縦振
動共振体接続部の反対側の側面を加振点とし、縦
振動共振体の連結された他端面を加工面とした超
音波溶着機用工具ホーンを構成したものである。
第3図aに示すように一端の加振面18が小さ
く加振面18に近い部分で横振を広くし、次いで
他端面の加工面12の近くで更に横幅を大きくし
た柱状の縦振動共振体15を考える。この縦振動
共振体とは、加振面18に加えられた縦波のみを
加工面12に伝搬し、加工面12において振動変
位が均一で、且つ同相の状態を維持できるものと
する。従つてこの縦振動共振体15を一単位と考
え、これを複数個横に一列に並べたものを作り、
各縦振動共振体15の加振面18を同相で同一駆
動力で駆動してやれば、各縦振動共振体15の加
工面12は同相で同一振動変位で振動する。第3
図bはこの縦振動共振体15を横に三個接続した
例であつて、第3図cに示すように、各縦振動共
振体15が接続された加工面12の振動変位は平
坦となる。
この場合各縦振動共振体15の加振面18を同
相、同変位で駆動する駆動力を有する駆動装置が
必要となる。超音波プラスチツク溶着機の場合、
加工種類が異なる毎に、加工に適した工具ホーン
を取換え使用している現状にあるので、この様に
複数多点を同時に駆動するよりも一点駆動を行な
う方が溶着機の使用上便利である。
そこで本発明は角棒のたわみ振動を利用して複
数の縦振動共振体を同時に同相、同変位で駆動す
るようにしたものである。
第4図aは角棒16を2次モードの振動変位曲
線3で示す振動でたわみ共振する長さとしたも
の、第4図bは、角棒17を3次モードの振動変
位曲線4で示す振動でたわみ共振する長さとした
ものである。図中の5は振動の腹(ループ)点、
6は節(ノード)点を示す。
この角棒16のたわみ振動の各腹点に相当する
角棒16の側面に第3図の縦振動共振体15の加
振面18を、角棒16に直角にそれぞれ接続し、
縦振動共振体15の他端を接続して連続せしめた
のが第5図であり、角棒17に同様にして三個の
縦振動共振体を接続したのが第6図である。
このようにすると、これら角棒16,17の縦
振動共振体接続部の反対側の側面を加振点20と
し、角棒16,17においてそれぞれ一つの加振
点20を加振し、角棒16,17にたわみ共振を
生ぜしめれば、各縦振動共振体15を同時に、同
相、同変位で縦振動させることができ、従つて加
工面12を同相同変位で振動させることができ
る。また加振点20と逆相関係にある加振点20
の中間点19を一点駆動してもよい。実際の使用
に当つては、加工面12でプラスチツクを圧しな
がら行なうので、棒16,17がたわまないよう
に、この静加圧を加えるために、駆動は第5図で
は片側の加振点20を、また第6図では中央の加
振点20により行なう。
第5図、第6図は本発明による工具ホーンの理
論的説明であるが、第5図、第6図に示す工具ホ
ーンの縦振動共振体15は各段状部7,8の前後
で断面積が不連続的に変化しているので、この中
を通る縦波の速度と力が、段状部7,8で急激に
変化し、段状部7,8の内側角部で応力破壊が生
ず恐れがある。この問題をなくすようにした一実
施例を第7図に示す。第7図に示すように段状部
7,8を凹曲線としホーン状とすることにより、
加振点20から加工面12をみた時の音響インピ
ーダンスの急変をさけることができる。
縦振動共振体15を角棒16,17に接続する
に当つて、縦振動共振体15の加振面18を、角
棒16,17の振動の腹点5の側面に線接続する
のが理想的である。しかし実用上はこのようなこ
とは実現できないので、縦振動共振体15に対し
たわみ振動をしている角棒16,17の回転運動
による影響を少なくするため、可能な限り細くす
る必要から、第8図に示すように腹点振幅の約8
割程度までの幅に押える必要がある。これ以上の
幅にすると、加工面12において振動変位が平坦
でなくなり、更に振動の方向も加工面に垂直な成
分以外に斜め方向の成分も含まれてくるようにな
る。一方、加工面12では連続的に同一の位相と
変位が要求されるので、幅が広く必要となる。か
くして各縦振動共振体15を加工面12側で連続
せしめるため、連続せしめる方向の幅を加工面1
2側に行くに従つて広げたものである。
以上述べたように本発明は、たわみ振動をさせ
る角棒と縦振動させる縦振動共振体とを結合する
という従来にない考え方により、一点駆動でも使
用でき同一位相と変位を有する長尺の加工帯を形
成できる工具ホーンを能率的に自由に設計製作し
提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは従来の最も単純な形状の工具ホーン
の斜視図、第1図bは第1図aの工具ホーンの加
工面の振動変位分布を示す図、第2図aは従来の
長尺の溶着面を得るための工具ホーンの一例の斜
視図、第2図bは第2図aの工具ホーンの加工面
の振動変位分布を示す図、第3図aは本発明工具
ホーンを構成する縦振動共振体の一例の斜視図、
第3図bは第3図aの縦振動共振体を三個横に一
列に接続した状態の側面図、第3図cは第3図b
の縦振動共振体の加工面の振動変位分布を示す
図、第4図a,bはそれぞれ本発明工具ホーンを
構成する角棒の例を示した側面図、第5図は本発
明工具ホーンの一実施例の側面図、第6図は本発
明工具ホーンの他の実施例の側面図、第7図は本
発明工具ホーンの更に他の実施例の側面図、第8
図は本発明工具ホーンの縦振動共振体と角棒との
接続幅を説明するための図である。 1,2……振動変位分布、3,4……振動変位
曲線、5……振動の腹点、6……振動の節点、1
0……縦振動体、11,18……加振面、12…
…加工面、13……スリツト、14……工具ホー
ン、15……縦振動共振体、16,17……角
棒、19,20……加振点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 2次モード以上の整数モードでたわみ共振を
    生ずる角棒の振動の同位相腹点に、複数個の柱状
    の縦振動共振体の一端をそれぞれ角棒に直角に接
    続し、縦振動共振体の他端部を互に連結し、角棒
    の縦振動共振体接続部の反対側の側面を加振点と
    し、縦振動共振体の連結された他端面を加工面と
    した超音波溶着機用工具ホーン。
JP4852183A 1983-03-22 1983-03-22 超音波溶着機用工具ホ−ン Granted JPS59174317A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4852183A JPS59174317A (ja) 1983-03-22 1983-03-22 超音波溶着機用工具ホ−ン

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JP4852183A JPS59174317A (ja) 1983-03-22 1983-03-22 超音波溶着機用工具ホ−ン

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Publication Number Publication Date
JPS59174317A JPS59174317A (ja) 1984-10-02
JPS6224256B2 true JPS6224256B2 (ja) 1987-05-27

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ID=12805655

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