JPS6337923A - 超音波プラスチツク溶着装置 - Google Patents

超音波プラスチツク溶着装置

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JPS6337923A
JPS6337923A JP61181446A JP18144686A JPS6337923A JP S6337923 A JPS6337923 A JP S6337923A JP 61181446 A JP61181446 A JP 61181446A JP 18144686 A JP18144686 A JP 18144686A JP S6337923 A JPS6337923 A JP S6337923A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチックの超音波溶着に用いる超音波プ
ラスチック溶着装置に関する。
〔従来の技術〕
超音波によるプラスチックの溶着は、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。
超音波プラスチック溶着装置は、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とひ具え
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7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ック溶着装置では、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っている。従って、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20KH2で約400〜500 tlmないし60 
K Hzで約135〜170朋と相当長くなり、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った。
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は始める
ために表面のみ薄くなっ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った。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から距離ひ置いた個所を溶着する、いわゆる伝
達溶着ができなかろだ。
〔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
超音波プラスチック溶着装置な提供すること、及び厚手
の繊維、生地又はプラスチックフィルム等のf’l1M
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ッ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ック溶着装置は、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ICとからなり、横棒1aの縦棒側面から
の凸部の縦棒ICに平行な方向の断面積は縦棒IC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IC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ICの片
方の凸部が横棒1aの凸部及び縦棒ICの他の凸部より
も長く且つ端部に向って漸次細く形成しても良いし、第
2図(b)に示すように縦IfsIC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ッ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3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ッ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7ランジ3を若しくは
第1図のように棒状突起4企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とからなっているので6棒の
端面での振幅変成比は1:1であり、直接プラスチック
を溶着させる振幅な得ることは困難である。
本発明の工具ホーン丁は、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41!la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1θは横i1aの凸
部よりも長くすることによって縦棒ICの変成比を高め
、且つ好ましくは縦棒ICの出力側の凸部1eが横棒1
a及び縦t41cの他の凸部よりも長く且つ端部の出力
面1dに向って漸次細くなるようにテーパー(フニカル
、エキスボネンシャル、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。
従って、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でプラスチックの溶着に必要な大
きさの振幅な得ることができ、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T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IC方向にも振動ξc9誘起しく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?与えてこれご溶着できる
〔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
波プラスチッ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11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である。ケース1
0の上側面にはL金具1)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
ようになっている。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っ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が及びその度
対側に指当て13が夫々取付けである。更に、ケース1
0の下側面には、開閉底板16に対向して発振スイッチ
17が取付けてあり、ケース10を握って開閉底板16
を閉じることにより発振スイッチ17が押されてONし
、フード19で接続された高周波発信機から超音波エネ
ルギーが供給されて振動子5が振動な開始するようにな
っている。
溶着作業としては、ケース10を握って両方の指当て1
3に親指と八指し指を当て、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コ閉
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ッチ17
が開閉底板16に押されてONする。発振スイッチ17
のONにより振動子5が発振するので、そのま−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ッ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\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
等により前もって定めておく。
第8図は別の実施例であり、十字形工具ホーン1の横4
111aの入力面1bに横棒1aと直線的に振動子5を
直結した振動系ごプレスに装着したプラスチック溶着装
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2
2がエアシリンダー23とバネ24で上下移動可能に支
持しである。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の表面に対向させである。
〔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。工具ホーンノ縦棒方向の長さは60KHzで52〜
55鴎(ジュラルミン製)及び20 K Hzで130
〜14081mで従来より遥かに小型であり、28KH
z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0 従って、本発明の工具ホーン又は超音波プラスチック溶
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2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
っ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ッ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7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ッ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−yのN音波プラスチック溶着装置の
側面図であり、第8図は同じくプレスタイプの超音波プ
ラスチッ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
・・7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 1
4・・加圧板 16・・開閉底板17・・発振スイッチ
 21・・固定台22・・移動底板 25・・取付具 出願人   精電舎電子工業株式会社 第7図 j8受部 第8図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、超音波プラスチック溶
    着装置。
  2. (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
    スチック溶着装置。
JP61181446A 1986-07-31 1986-07-31 超音波プラスチツク溶着装置 Granted JPS6337923A (ja)

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JPH0426298B2 (ja) 1992-05-07

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