WO2015111277A1 - 超音波溶着装置 - Google Patents

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WO2015111277A1
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ultrasonic
anvil
welding apparatus
drive source
ultrasonic welding
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山本 広喜
美彦 松本
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ユニ・チャーム株式会社
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    • B29L2031/4878Diapers, napkins

Definitions

  • This invention relates to the ultrasonic welding apparatus which forms a welding part in a sheet
  • An ultrasonic welding apparatus welds a sheet member by applying ultrasonic vibration to a sheet member in which a plurality of films, nonwoven fabrics, and the like are superimposed in a production line for absorbent articles such as disposable diapers. Join.
  • a drum that winds and conveys a sheet member around an outer work surface
  • a first thermal energy application device for example, an anvil
  • thermo energy applying device for example, an ultrasonic horn mounted so as to reciprocate in the lateral direction on the outer work surface of the drum, and the first and second during rotation of the drum
  • the second thermal energy application device (ultrasonic horn or anvil) is reciprocated in the lateral direction by a cam mechanism that uses the rotational force of the drum that conveys the sheet member. It is moved. Therefore, the lateral movement speed and position of the second thermal energy application device are determined by the rotation speed and rotation angle of the drum. Then, for example, when the rotational speed of the drum is increased, the moving speed of the second thermal energy application device is also increased, so the application time of the ultrasonic vibration to the sheet member is shortened, and the welding strength is weakened. It is difficult to weld under desired conditions.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to reduce the influence of the rotational drive of the rotating drum that conveys the sheet member, and to form a desired welded portion on the sheet member. It is to form.
  • a main invention for achieving the above object is an ultrasonic welding apparatus for forming a welded portion on the sheet member by applying ultrasonic vibration to the continuously conveyed sheet member, wherein the sheet member is A rotating drum that conveys the sheet member by being wound around an outer peripheral surface, an ultrasonic horn that generates ultrasonic vibrations, and the ultrasonic horn toward the sheet member that is wound around the rotating drum.
  • An anvil that sandwiches the sheet member in the thickness direction together with the ultrasonic horn when emitting the ultrasonic vibration, a first drive source that rotates the rotating drum, and the ultrasonic horn and the anvil.
  • a second drive source that moves at least one of the first and second drive sources along the rotation axis direction of the rotary drum, and the first drive source and the second drive source are independently controlled.
  • control unit an ultrasonic welding apparatus characterized by having a.
  • the ultrasonic welding apparatus it is possible to reduce the influence of the rotational drive of the rotating drum that conveys the sheet member, and to form a desired welded portion on the sheet member.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams illustrating a base material of a pants-type diaper that is continuously conveyed to an ultrasonic welding apparatus.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the ultrasonic welding apparatus in the first embodiment, and FIG. 2B is an explanatory view of an anvil roller.
  • FIG. 3A is a schematic front view of the ultrasonic welding apparatus, and FIG. 3B is a diagram illustrating the position of the anvil roller with respect to the ultrasonic horn.
  • 4A is a schematic plan view of the ultrasonic unit, and FIG. 4B is a schematic side view of the ultrasonic unit. It is a schematic sectional drawing of a drive unit.
  • 6A is a schematic cross-sectional view around the main shaft at position A in FIG. 5, and FIG.
  • 6B is a schematic cross-sectional view around the main shaft at position B in FIG. 7A to 7C are graphs showing movement speed patterns in the X direction of the anvil roller. It is a graph which shows the pattern of the moving speed of the X direction of an anvil roller. It is a figure explaining the movement distance of the X direction of an anvil roller.
  • 10A and 10B are explanatory views of the ultrasonic welding apparatus in the second embodiment. It is explanatory drawing of the modification of an ultrasonic unit.
  • An ultrasonic welding apparatus for forming a welded portion on the sheet member by applying ultrasonic vibration to the continuously conveyed sheet member, wherein the sheet member is wound around an outer peripheral surface and rotated.
  • a rotating drum that conveys the sheet member; an ultrasonic horn that emits the ultrasonic vibration; and the ultrasonic horn that emits the ultrasonic vibration toward the sheet member wound around the rotating drum.
  • At least one of an anvil that sandwiches the sheet member in the thickness direction together with the sonic horn, a first drive source that rotates the rotating drum, and the rotating horn of the rotating drum.
  • a supersonic wave comprising: a second drive source that moves along a direction; and a control unit that controls the first drive source and the second drive source independently.
  • a welding device According to such an ultrasonic welding apparatus, the ultrasonic horn and the anvil are moved in the direction of the rotation axis independently of the rotation speed and rotation angle of the rotary drum, that is, by reducing the influence of the rotary drive of the rotary drum.
  • the desired welded portion can be formed on the sheet member.
  • the control unit independently controls the first drive source and the second drive source, so that the ultrasonic wave is rotated at a speed independent of the rotational speed of the rotary drum.
  • An ultrasonic welding apparatus wherein at least one of a horn and the anvil is moved along the rotation axis direction.
  • the ultrasonic horn or anvil can be moved in the direction of the rotation axis at a desired speed regardless of the rotational speed of the rotary drum. Therefore, by changing the moving speed along the rotation axis direction of the ultrasonic horn or the anvil, the application time of ultrasonic vibration to the sheet member can also be changed, and a desired welded portion can be formed on the sheet member. Further, even when the rotational speed of the rotating drum changes, the moving speed along the rotational axis direction of the ultrasonic horn or the anvil can be made constant, and a constant welded portion can be formed on the sheet member.
  • the control unit controls the first drive source and the second drive source independently to thereby position the rotation axis direction independent of the rotation angle of the rotary drum.
  • the ultrasonic welding apparatus is characterized in that at least one of the ultrasonic horn and the anvil is positioned. According to such an ultrasonic welding apparatus, the ultrasonic horn and the anvil can be positioned at a desired position in the rotation axis direction regardless of the rotation angle of the rotary drum. Therefore, for example, when the rotational speed of the rotating drum is slow, the ultrasonic horn or anvil can be stopped at a position away from the sheet member, and excessive ultrasonic vibration can be prevented from being applied to the sheet member. A desired welded portion can be formed on the sheet member.
  • the control unit controls the second drive source to move the at least one of the ultrasonic horn and the anvil while moving along the rotational axis direction.
  • the moving distance along the rotation axis direction of at least one of the ultrasonic horn and the anvil is variable.
  • the moving distance of the ultrasonic horn or anvil in the rotation axis direction can be changed according to the length of the welded portion formed on the sheet member. It can suppress that it moves to a rotating shaft direction more than necessary.
  • a plurality of ultrasonic units each including the ultrasonic horn and the anvil that sandwiches the sheet member together with the ultrasonic horn are arranged on the rotating drum, and each ultrasonic unit is provided.
  • the ultrasonic welding apparatus is characterized in that the second drive source is provided, and the control unit independently controls the second drive source of each of the ultrasonic units.
  • the ultrasonic horn or anvil included in each ultrasonic unit is rotated regardless of the moving speed or position along the rotation axis direction of the ultrasonic horn or anvil included in another ultrasonic unit. Since it can be moved in the axial direction, each ultrasonic unit can form a desired welded portion on the sheet member.
  • At least one of the ultrasonic horn and the anvil reciprocates on both sides in the rotation axis direction
  • the control unit is configured to transmit the second drive source of each ultrasonic unit.
  • the moving speed along the direction of the rotation axis of at least one of the ultrasonic horn and the anvil included in each of the ultrasonic units is different between the forward path and the return path.
  • an ultrasonic welding apparatus According to such an ultrasonic welding apparatus, for example, even if the rotational speed of the rotating drum is increased and the time during which the ultrasonic horn and the anvil can hold the sheet member is shortened, the ultrasonic horn and the anvil in the rotation axis direction.
  • a desired welded portion can be formed on the sheet member by increasing the moving speed along one of the forward path and the backward path and slowing the moving speed along the other path.
  • a plurality of ultrasonic units including the ultrasonic horn and the anvil that sandwiches the sheet member together with the ultrasonic horn are arranged on the rotary drum, and the rotation of the rotary drum
  • the ultrasonic welding apparatus wherein the second drive source of the ultrasonic units arranged symmetrically with respect to an axis is a common drive source.
  • the number of second drive sources can be reduced while moving the ultrasonic horn and the anvil in the direction of the rotation axis independently of the rotation speed and rotation angle of the rotary drum. Therefore, the apparatus configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • the rotational force of each rotating shaft is transmitted to a ball screw mechanism by a belt and a pulley, and the ball screw mechanism moves at least one of the ultrasonic horn and the anvil along the rotating shaft direction.
  • An ultrasonic welding apparatus characterized in that According to such an ultrasonic welding apparatus, the output (rotational force) of each second drive source can be converted into a linear moving force along the rotational axis direction of the ultrasonic horn or anvil included in each ultrasonic unit. . Further, compared to a device that moves an ultrasonic horn or anvil in the direction of the rotation axis by a cam mechanism that requires high-precision production, the device can be easily produced by a belt or a pulley.
  • the ultrasonic welding apparatus according to the present invention is installed in, for example, a production line for a pant-type diaper, and both lateral sides of a diaper in which a front body 9 and a back body 10 are overlapped (parts that contact the wearer's flank) Used for welding.
  • the base material 1 of a diaper is the continuous body 2 of the surface sheet which will be located in a wearer's skin side, and the continuous body 3 of the back surface sheet which will be located in the non-skin side, And an absorber 4 disposed therebetween.
  • the absorbers 4 are arranged at every product pitch P1 of the diaper 1 in the conveying direction of the base material 1.
  • the leg periphery opening part 5 is formed between the absorbers 4 adjacent to a conveyance direction,
  • the leg periphery opening part 5 and the crotch part 8 central part of the base material 1 in the X direction orthogonal to a conveyance direction) ) Is provided with an elastic member 6 for imparting stretchability to the leg opening 5.
  • elastic members 7 for imparting stretchability to the periphery of the body are also provided along portions corresponding to the periphery of the base material 1, that is, along both end portions 1 e of the base material 1 in the X direction.
  • the base material 1 in the unfolded state in FIG. 1A is folded in half with the crotch 8 as the folding position and the front body 9 and the back body 10 are overlapped as shown in FIG. 1B, and then sent to the ultrasonic welding apparatus. It is done.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the ultrasonic welding apparatus 20 in the first embodiment
  • FIG. 2B is an explanatory view of the anvil roller 32.
  • the ultrasonic welding device 20 includes an ultrasonic horn 31 that generates ultrasonic vibrations, and an ultrasonic horn 31 that emits ultrasonic vibrations toward the substrate 1 wound around the rotary drum 21 together with the ultrasonic horn 31.
  • An anvil roller 32 (anvil) that sandwiches the substrate 1 in the thickness direction. Then, as shown in FIG. 2A, the base material 1 of the diaper folded in half is wound around the outer peripheral surface of the rotary drum 21 that rotates with the X direction as the rotation axis direction, and is conveyed while being ultrasonic. And the anvil roller 32.
  • the base material 1 As a result, ultrasonic vibration is applied to the base material 1, the base material 1 is melted by generating heat from the inside, and a welded portion 11 is formed on the base material 1.
  • a nonwoven fabric, a woven fabric, a film, or the like made of a heat-welding material such as a thermoplastic resin can be cited.
  • the present invention is not limited thereto, and any material that can be melted and bonded can be used.
  • the welding part 11 is formed in the both sides of a diaper's horizontal direction (conveyance direction of the base material 1), ie, the site
  • the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32 rotate together with the rotating drum 21, and further, in the X direction while the anvil roller 32 rotates with respect to the ultrasonic horn 31. Move back and forth. As a result, a welded portion 11 extending in the longitudinal direction (X direction) of the diaper is formed on the base material 1.
  • the base material 1 has a pair of welded portions 11 arranged in the transport direction at every product pitch P1 of the diaper. Is formed.
  • the base material 1 of the diaper in which the welding part 11 was formed is cut
  • each projection group 321 of the anvil roller 32 has two rows of projections 322 in which the rectangular parallelepiped projections 322 are arranged along the circumferential direction of the anvil roller 32.
  • the same uneven pattern as the protrusion group 321 is formed on the part 11.
  • the protrusion is not limited to the anvil roller 32 side, and the protrusion may be provided on the ultrasonic horn 31 side.
  • 3A is a schematic front view of the ultrasonic welding apparatus 20 (a diagram in which the X direction is a normal direction), and FIG. 3B is a diagram illustrating the position of the anvil roller 32 in the X direction with respect to the ultrasonic horn 31.
  • 4A is a schematic plan view of the ultrasonic unit 30 (a diagram in which the vertical direction is a normal direction), and FIG. 4B is a schematic side view of the ultrasonic unit 30 (a diagram in which the Y direction is a normal direction). is there.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the drive unit 40 (a view in which the Y direction is a normal direction).
  • some hatching which should be shown in a cross-sectional part is abbreviate
  • the ultrasonic welding apparatus 20 includes a rotating drum 21 that transports the base material 1 by winding the base material 1 around the outer peripheral surface of the diaper and rotating the upstream drum 21, and an upstream side that supplies the base material 1 to the rotating drum 21.
  • Ultrasound including a transport roller 22, a downstream transport roller 23 that discharges the substrate 1 from the rotary drum 21, a column 25 that rotates with the rotary drum 21 inside the rotary drum 21, and an ultrasonic horn 31 and an anvil roller 32.
  • the unit 30 includes a drive unit 40 that drives the rotary drum 21 and the ultrasonic unit 30, and a control unit 26 that controls the drive unit 40.
  • each ultrasonic unit 30 is arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rotary drum 21, and each ultrasonic unit 30 rotates together with the rotary drum 21.
  • the interval between the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32 provided in each of the ultrasonic units 30 adjacent to each other in the circumferential direction is the interval at which the weld portion 11 is formed on the base material 1. That is, the ultrasonic unit 30 is arranged so as to be the product pitch P1 of the diaper.
  • the first ultrasonic unit in the rotation direction of the rotary drum 21 (counterclockwise direction in FIG. 3A).
  • 30 (1), the second ultrasonic unit 30 (2), the third ultrasonic unit 30 (3), and the fourth ultrasonic unit 30 (4) are examples of the number of the ultrasonic units 30.
  • the number of the ultrasonic units 30 is not limited to four, and may be other numbers.
  • the column 25 is a substantially rectangular parallelepiped member extending in the X direction, and rotates together with the rotating drum 21 by the rotational force of the main shaft 24 that is the rotating shaft of the rotating drum 24.
  • 3A has a substantially square cross section, and the first to fourth ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) are provided on four side surfaces of the column 25 extending in the X direction.
  • the sound wave horns 31 are fixedly attached.
  • the ultrasonic unit 30 includes an ultrasonic horn 31, an anvil roller 32, a pair of side plates 33, a pair of rotating plates 34, an air cylinder 35, a pair of front pulleys 361, and the like.
  • a belt 362 that is hung, a pair of rear pulleys 371, a belt 372 hung around the belt 372, and a ball screw mechanism 38 are provided.
  • a pair of rotating plates 34 are positioned between the pair of side plates 33, and the ultrasonic horn 31, anvil roller 32, and a pair of front pulleys 361 are positioned between the pair of rotating plates 34.
  • a pair of rear pulleys 371 are located outside.
  • a front shaft S1 that couples the pair of rotating plates 34 is rotatably attached, and an anvil roller 32 and a front pulley 361 are fixedly attached to the front shaft S1.
  • a central shaft S2 that connects the pair of side plates 33 and the pair of rotating plates 34 is rotatably attached, and the front pulley 361 and the rear pulley 371 are fixedly attached to the central shaft S2.
  • a rear pulley 371 is rotatably attached to the outer surface of the side plate 33.
  • the length of the rotary drum 21 in the X direction is shorter than that of the column 25, and the rear portion of the ultrasonic unit 30 in the X direction is exposed from the rotary drum 21.
  • the anvil roller 32 and the rotating plate 34 are located outside the rotating drum 21, while the ultrasonic horn 31 is located inside the rotating drum 21.
  • the outer peripheral surface of the rotating drum 21 is partly cut away, and the ultrasonic horn 31 can be opposed to the anvil roller 32 through the base material 1.
  • the surface of the ultrasonic horn 31 facing the anvil roller 32 extends in the X direction more than the length of the welded portion 11 in the X direction.
  • an air cylinder 35 is provided between an upper connecting plate 341 that connects the pair of rotating plates 34 and a lower connecting plate 331 that connects the pair of side plates 33. Is provided.
  • the air cylinder 35 moves the upper connecting plate 341 up and down, the pair of rotating plates 34 rotate around the central shaft S2. Therefore, the interval between the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32, that is, the clamping pressure of the base material 1 by the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32 can be adjusted.
  • the ultrasonic unit 30 is provided with a ball screw mechanism 38.
  • the ball screw mechanism 38 includes a screw shaft 381, a bearing member 382 that rotatably supports both ends of the screw shaft 381, and a nut member 383.
  • the bearing member 382 is fixed to the column 25.
  • the nut member 383 is screwed into the spiral groove on the outer peripheral surface of the screw shaft 381 via a large number of ball-shaped rolling elements, and as shown in FIG. 4A, the lower connecting plate 331 that connects the pair of side plates 33. It is attached to the rear end in the X direction.
  • a unit-side pulley 461 (described later) is attached to the rear end portion of the screw shaft 381 that protrudes rearward from the bearing member 382 in the X direction. Then, when the unit-side pulley 461 rotates, the screw shaft 381 also rotates, whereby the nut member 383 moves in the X direction. As a result, the lower connecting plate 331 and the anvil roller 32 attached to the nut member 383 move in the X direction. In the ultrasonic unit 30, the ultrasonic horn 31, the screw shaft 381, and the bearing member 382 do not move in the X direction, and other members move in the X direction. Further, if the rotation direction of the screw shaft 381 is reversed, the movement direction of the nut member 383 in the X direction is also reversed, so that the anvil roller 32 can reciprocate in the X direction.
  • the column 25 is provided with a slide rail 251 extending in the X direction, and a slide piece 39 that engages with the slide rail 251 is provided on the lower surface of the pair of side plates 33 provided in the ultrasonic unit 30.
  • the ultrasonic unit 30 (except for some members) moves in the X direction along the slide rail 251.
  • a belt 372 wound around a pair of rear pulleys 371 provided in the ultrasonic unit 30 is attached to a column 25 that does not move in the X direction. Therefore, when the ultrasonic unit 30 reciprocates in the X direction, the pair of rear pulleys 371 are rotated by the belt 372, and thereby the pair of front pulleys 361 and the front shaft S1 are also rotated. Therefore, the anvil roller 32 also moves in the X direction while rotating.
  • the drive unit 40 includes a rotary main motor M (for example, a servo motor) that is a rotational drive source for the rotary drum 21 and the column 25, a motor-side pulley 41, and a spindle-side pulley 42. .
  • the belt b is wound around a motor-side pulley 41 attached to the output shaft of the main motor M and a spindle-side pulley 42 attached to the main shaft 24. Therefore, the rotational force of the main motor M is transmitted to the main shaft 24 via the motor side pulley 41, the belt b, and the main shaft side pulley 42. As a result, the rotating drum 21 and the column 25 rotate.
  • the drive unit 40 includes, for each of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4), rotary unit motors m1 to m4 (for example, servo motors) that are driving sources for moving the anvil roller 32 in the X direction. , Motor side pulleys 431 to 434, shaft rear pulleys 441 to 444, shaft front pulleys 451 to 454, unit side pulleys 461 and 463, and hollow rotary shafts 471 to 474. In FIG. 5, the second and fourth ultrasonic units 30 (2) and 30 (4) and the unit-side pulley are omitted.
  • a motor-side pulley 431 attached to the output shaft of the unit motor m1 of the first ultrasonic unit 30 (1), and a shaft rear pulley 441 attached to the rear end of the hollow rotating shaft 471 in the X direction.
  • a belt b is wound around. Further, the belt b is hung on the shaft front pulley 451 attached to the front end in the X direction of the hollow rotary shaft 471 and the unit side pulley 461 attached to the rear end in the X direction of the screw shaft 381 of the ball screw mechanism 38. It has been turned.
  • the rotational force of the unit motor m1 is transmitted to the hollow rotary shaft 471 via the motor-side pulley 431, the belt b, and the shaft rear pulley 441. And when the hollow rotating shaft 471 rotates, the shaft front pulley 451, the belt b, and the unit side pulley 461 rotate. As a result, when the screw shaft 381 of the ball screw mechanism 38 rotates and the nut member 383 moves in the X direction, the anvil roller 32 and the like also move in the X direction.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view around the main shaft 24 at position A in FIG. 5, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view around the main shaft 24 at position B in FIG. 6A and 6B are cross-sectional views seen from the front side in the X direction, and the positions of the drum 21 and the column 25 are also shown virtually.
  • the hollow rotary shafts 471 to 474 have a multi-axis structure that is concentrically stacked around the main shaft 24.
  • the hollow rotary shaft 471 for the first ultrasonic unit 30 (1) is arranged just outside the main shaft 24, and as shown in FIG.
  • the third ultrasonic unit 30 Three hollow rotary shafts 471, 472, 474 are arranged between the hollow rotary shaft 473 for 30 (3) and the main shaft 24.
  • a bearing member 48 is interposed between the shafts so that the main shaft 24 and the four hollow rotary shafts 471 to 474 can rotate independently of each other.
  • a fixed shaft 49 is provided on the outer periphery of the outermost hollow rotary shaft 473 via a bearing member 48, and this fixed shaft 49 is connected to a member (not shown) standing from the floor of the production line.
  • the ultrasonic welding device 20 is supported.
  • the base material 1 conveyed from the upstream process is supplied to the rotating drum 21 by the upstream conveying roller 22 and conveyed while being wound around the outer peripheral surface of the rotating drum 21.
  • ultrasonic welding is applied from the ultrasonic welding unit 30 to form the welded portion 11.
  • the base material 1 in which the welding part 11 was formed is discharged
  • the anvil roller 32 performs a reciprocating movement in the X direction once while the rotating drum 21 rotates once.
  • the rear end of the ultrasonic horn 31 in the X direction at the bottom point of the rotating drum 21 (position Pa in FIG. 3A), that is, the point where the base material 1 is not wound around the rotating drum 21.
  • the anvil roller 32 is positioned at the top. Thereafter, the anvil roller 32 is advanced, and the anvil roller 32 is positioned at a position (position pb in FIG. 3B) where the anvil roller 32 starts to contact the substrate 1 at the supply position of the base material 1 (position Pb in FIG. 3A). .
  • the anvil roller 32 passes the base material 1 in the vertex (position Pc of FIG. 3A) of the rotating drum 21, and the anvil roller 32 is located in the front end (position pc of FIG. 3B) of the ultrasonic horn 31 in the X direction. Thereafter, the anvil roller 32 is retracted, and the anvil roller 32 is retracted to a position where the anvil roller 32 does not contact the substrate 1 (position pb in FIG. 3B) at the discharge position of the substrate 1 (position Pd in FIG. 3A).
  • the control unit 26 acquires rotation angle information (rotation position information) of the rotary drum 21 so that the anvil roller 32 reciprocates in the X direction, and unit motors m1 to m4 based on the information. Control the drive. As a result, the rotation speed and rotation direction of the unit side pulleys 461 and 463 are controlled, and the movement of the anvil roller 32 in the X direction is controlled.
  • the unit-side pulley 461 circulates around the shaft front pulley 451 by the rotation of the rotary drum 21 and the column 25, and the unit-side pulley 461 also rotates by this rotation. Therefore, the control unit 26 controls the driving of the unit motor m1 in consideration of the rotation of the unit side pulley 461 by circling around the shaft front pulley 451, and the rotation of the unit side pulley 461, and The movement of the anvil roller 32 in the X direction is controlled.
  • the reciprocating movement of the anvil roller 32 in the X direction is not performed by the driving force of the unit motors m1 to m4 but by a cam mechanism using the rotating force of the rotating drum 21.
  • a cam follower that engages with a rib-shaped cam that protrudes from the outer peripheral surface of a stationary drum that does not rotate is attached to the ultrasonic unit 30, and the rotating drum 21 is rotated with respect to the stationary drum.
  • the cam follower is moved following the above and the anvil roller 32 is reciprocated in the X direction.
  • the movement speed and position of the anvil roller 32 in the X direction are determined by the rotation speed and rotation angle of the rotary drum 21.
  • the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction is also increased. If it does so, the anvil roller 32 and the ultrasonic horn 31 will clamp the base material 1, and the time which provides an ultrasonic vibration to the base material 1 will become short. As a result, the base material 1 is not welded or the welding strength of the base material 1 is weakened. On the contrary, when the rotational speed of the rotating drum 21 is lowered, the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction is slowed down, and the ultrasonic vibration is applied to the sheet member 1 excessively. 11 becomes too hard.
  • the ultrasonic welding apparatus 20 of the present embodiment has a main motor M (first drive source) that is a drive source for rotating the rotary drum 21 and an anvil roller 32 in the X direction (the rotation axis of the rotary drum 21).
  • Unit motors m1 to m4 (second drive sources), which are drive sources that are moved along the direction), are individually provided.
  • the control unit 26 controls the driving of the main motor M and the unit motors m1 to m4 independently.
  • control unit 26 controls the rotational speeds of the unit motors m1 to m4 independently of the main motor M, thereby moving the anvil roller 32 at a speed independent of the rotational speed of the rotary drum 21. Move in the direction. Further, the control unit 26 controls the rotational direction of the unit motors m1 to m4 independently of the main motor M, thereby controlling the moving direction of the anvil roller 32 in the X direction, or the unit motors m1 to m4. The anvil roller 32 is moved or stopped in the X direction by controlling the on / off timing of m4. Then, the control unit 26 positions the anvil roller 32 at a position in the X direction independent of the rotation angle of the rotary drum 21.
  • the anvil roller 32 is moved in the X direction while reducing the influence of the rotational driving of the rotating drum 21 regardless of the rotational speed and the rotational angle of the rotating drum 21. be able to. Therefore, the base material 1 can be welded under desired conditions, and the desired welded portion 11 can be formed on the base material 1.
  • the anvil roller 32 is moved in the X direction by the cam mechanism, it is difficult to change the moving speed in the X direction of the anvil roller 32 after the cam mechanism is manufactured.
  • the anvil roller 32 is moved in the X direction by a rotary motor (unit motors m1 to m4). Therefore, even after the device is manufactured, by changing the rotation speed of the unit motors m1 to m4, the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction can be easily changed, and the degree of freedom of change can be increased. .
  • the hollow rotary shafts 471 to 474 that are rotated by the unit motors m1 to m4 of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) are respectively provided. These are multiple shafts arranged around the main shaft 24 that is the rotation shaft of the rotary drum 21 so that they can rotate independently.
  • the rotational force of each of the hollow rotation shafts 471 to 474 is applied to the belt b and the front pulley 451 to the shaft. 454 is transmitted to the ball screw mechanism 38, and the ball screw mechanism 38 moves the anvil roller 32 of each ultrasonic unit 30 in the X direction.
  • the device can be easily manufactured using a belt or a pulley. Further, by making the hollow rotary shafts 471 to 474 into multiple shafts, the apparatus can be made compact and simple.
  • Example 1 are graphs showing patterns of the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction.
  • the horizontal axis of the graph indicates time
  • the vertical axis indicates the position of the anvil roller 32 in the X direction (see FIG. 3B)
  • the inclination of the graph corresponds to the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction.
  • “t (Pb), t (Pc), t (Pd)” shown on the horizontal axis are times when the ultrasonic unit 30 is located at the positions Pb, Pc, Pd shown in FIG. 3A, respectively.
  • 7A is a speed pattern of the anvil roller 32 when the rotation speed of the rotary drum 21 is low
  • FIG. 7B is a speed pattern of the anvil roller 32 when the rotation speed of the rotary drum 21 is higher than that of FIG. 7A.
  • the ultrasonic welding apparatus 20 controls the moving speed and position of the anvil roller 32 in the X direction regardless of the rotating speed and the rotating angle of the rotating drum 21. be able to.
  • the anvil roller 32 is advanced in the X direction on the substrate 1 at a predetermined speed Va, and the ultrasonic unit 30 is the apex of the rotating drum 21. Is reached (before time t (Pc)), the anvil roller 32 is moved forward most past the substrate 1. Then, after the anvil roller 32 is stopped for a predetermined time and the ultrasonic unit 30 passes through the apex of the rotary drum 21, the anvil roller 32 is moved back in the X direction on the base material 1 at a predetermined speed Va. The anvil roller 32 is moved backward relative to the substrate 1 before being discharged.
  • the anvil roller 32 is advanced in the X direction on the base material 1 at the same predetermined speed Va as in FIG. Reaches the apex of the rotating drum 21 (at time t (Pc)), the anvil roller 32 is moved forward most. Then, without stopping the anvil roller 32, the anvil roller 32 is moved backward in the X direction on the base material 1 at a predetermined speed Va, and before the base material 1 is discharged, the anvil roller 32 is moved more than the base material 1.
  • the moving speed along the X direction of the anvil roller 32 is made constant. Can do. Therefore, the welded portion 11 having a certain strength and hardness can be formed on the sheet member 1. 7A, when the rotational speed of the rotary drum 21 is low, the anvil roller 32 passes through the base material 1 before reaching the apex of the rotary drum 21, or the anvil is moved past the base material 1. The roller 32 can be stopped, and excessive ultrasonic vibration can be prevented from being applied to the substrate 1.
  • unit motors m1 to m4 for moving the anvil roller 32 in the X direction are provided for each of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4).
  • the unit motors m1 to m4 of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) are independently controlled. Therefore, the anvil roller included in each of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) regardless of the moving speed or position of the anvil roller 32 included in the other ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) in the X direction. 32 can be moved in the X direction.
  • control unit 26 controls the unit motors m1 to m4 of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) independently when the anvil roller 32 is reciprocated to both sides in the X direction.
  • the moving speed in the X direction of the anvil roller 32 included in each of the ultrasonic units 30 (1) to 30 (4) can be made different between the forward path and the return path. By doing so, even when the rotational speed of the rotary drum 21 is faster than in FIG. 7B and the time during which the ultrasonic unit 30 can apply ultrasonic vibration to the substrate 1 is short, the same as in FIG. 7A and FIG. 7B.
  • the welding part 11 which is intensity
  • the anvil roller 32 in the forward path, the anvil roller 32 is advanced in the X direction on the substrate 1 at the same predetermined speed Va as in FIGS. 7A and 7B, and the ultrasonic unit 30 rotates. After passing the apex of the drum 21 (after time t (Pc)), the anvil roller 32 is moved forward most. Then, on the return path, the anvil roller 32 is retracted in the X direction at a speed Vb faster than the outward path, and the anvil roller 32 is retracted from the base material 1 before the base material 1 is discharged. By doing so, the welding part 11 which is the same intensity
  • the welded portion 11 is formed in one of the forward path and the return path. Therefore, there is no problem even if the return path velocity Vb is increased as shown in FIG. 7C and the ultrasonic vibration is not applied to the sheet member 11 to the extent that the welded portion 11 is formed.
  • the movement speed Va of the anvil roller 32 is the same in the forward path and the backward path as shown in FIG. 7A and FIG. 7B, one of the forward path and the backward path is ultrasonicated by, for example, the air cylinder 35 of the ultrasound unit 30.
  • the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32 By reducing the clamping force of the base material 1 by the horn 31 and the anvil roller 32 so that the welded portion 11 (uneven pattern) is not formed, the ultrasonic horn 31 and the anvil roller 32 on the other of the forward path and the return path It is preferable to increase the holding pressure of the base material 1 to form the welded portion 11. By doing so, it is possible to prevent the concavo-convex pattern from being shifted in the forward path and the return path.
  • Example 2 when the rotational speed of the rotary drum 21 is changed, the moving speed in the X direction of the anvil roller 32 is set to a constant speed so as to form the constant welded portion 11.
  • the present invention is not limited to this. .
  • the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction can be changed, and the desired welded portion 11 is formed on the base material 1. can do.
  • the application time of ultrasonic vibration to the sheet member 1 can be increased, and the welded portion 11 having a high welding strength can be formed.
  • By increasing the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction it is possible to reduce the application time of ultrasonic vibration to the sheet member 1 and to form the soft welded portion 11.
  • FIG. 8 is a graph showing a pattern of the moving speed in the X direction of the anvil roller 32 (forward speed pattern) when the welding strength is changed in accordance with the position of the welding part 11 in the X direction.
  • the control unit 26 can change the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction while the anvil roller 32 moves along the X direction by controlling the driving of the unit motors m1 to m4.
  • the ultrasonic welding apparatus 20 of the present embodiment in the base material 1, it corresponds to the rear end portion in the X direction corresponding to the vicinity of the waist and the vicinity of the legs.
  • the speed Vc at which the anvil roller 32 moves in the X direction at the front end in the X direction can be made slower than the speed Vd at which the anvil roller 32 moves in the X direction at the center in the X direction.
  • a large amount of ultrasonic vibration can be applied to the portion of the base material 1 corresponding to the vicinity of the waistline and the vicinity of the leg, and the welding strength of the welded portion 11 near the waistline and the vicinity of the leg is stronger than that of the center part. can do. That is, it is possible to form welds having different welding strength and hardness depending on the position in the X direction.
  • stacking number of sheets differs with the position of a X direction, or there exists a site
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the movement distance of the anvil roller 32 in the X direction.
  • diapers of a plurality of sizes such as S, M, and L may be manufactured, and the length of the welded portion 11 in the X direction varies depending on the size of the diaper. If the anvil roller 32 is moved in the X direction using the cam mechanism, the movement distance in the X direction of the anvil roller 32 is fixed.
  • the anvil roller 32 extends from the rear end (position pa in FIG. 9) of the ultrasonic horn 31 to the front end (position pc) in the X direction. Must be moved.
  • the anvil roller 32 is moved in the X direction using the unit motors m1 to m4, the ball screw mechanism 38, and the like. Therefore, the movement distance along the X direction of the anvil roller 32 is variable within a range in which the nut member 383 can move in the X direction with respect to the screw shaft 381 provided in the ball screw mechanism 38. Therefore, the movement distance of the anvil roller 32 in the X direction can be changed according to the length of the welding portion 11 in the X direction.
  • an anvil roller when manufacturing a diaper having a large size, an anvil roller is set to a distance L1 from the rear end (position pa) in the X direction of the ultrasonic horn 31 to the front end (position pc) in the X direction.
  • the anvil roller 32 sets a distance L2 from the rear end (position pa) in the X direction of the ultrasonic horn 31 to the front end (position pd) in the X direction.
  • the controller 26 controls the driving of the unit motors m1 to m4 so as to move.
  • the anvil roller 32 will not move more than necessary in the X direction, so the moving speed of the anvil roller 32 is slowed down and ultrasonic vibration is generated. Can be increased, and conversely, the rotational speed of the rotary drum 21 can be increased to increase productivity. Further, by not moving the anvil roller 32 in the X direction more than necessary, deterioration of the drive unit 40 (such as wear of the belt b) can be suppressed and durability can be enhanced. However, it is not limited to this, and the moving distance along the X direction of the anvil roller 32 may be fixed.
  • the circumference of the rotary drum 21 around which the substrate 1 is wound may be configured to be variable, and the ultrasonic unit 30 may be configured to be movable in the radial direction of the rotary drum 21.
  • the circumference of the rotating drum 21 is lengthened, the ultrasonic unit 30 is shifted to the outer side of radial direction, and the welding part 11 of the base material 1 is shown. It is preferable to increase the interval for forming the.
  • the welding part 11 can be formed in the diaper of several sizes with the one ultrasonic welding apparatus 20.
  • FIG. 10 when the ultrasonic unit 30 is moved in the radial direction, the distance between the shaft front pulley 451 attached to the main shaft 24 and the unit side pulley 461 attached to the screw shaft 381 of the ball screw mechanism 38 changes. However, it can be dealt with only by changing the length of the belt b. Therefore, in the ultrasonic welding apparatus 20 of the present embodiment, the ultrasonic unit 30 is easily moved in the radial direction when the size is changed, as compared with an apparatus that moves the anvil roller 32 in the X direction using a cam mechanism. be able to.
  • FIG. 10A and 10B are explanatory views of the ultrasonic welding apparatus 20 in the second embodiment.
  • 10A is a schematic cross-sectional view of the drive unit 40 with the Y direction as the normal direction
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view around the main shaft 24 at position A in FIG. 10A.
  • the anvil roller 32 is positioned at the rear end (position pa in FIG. 3B) of the ultrasonic horn 31 in the X direction, and then the anvil roller 32 moves forward.
  • the anvil roller 32 is positioned at the front end of the ultrasonic horn 31 in the X direction (position pc in FIG.
  • a unit motor (second drive source) that moves the anvil roller 32 provided in each of the ultrasonic units 30 symmetrically arranged with respect to the main shaft 24 of the rotary drum 21 in the X direction is shared.
  • it be a motor (drive source).
  • the anvil roller 32 can be moved in the X direction independently of the rotation speed and rotation angle of the rotary drum 21, and the desired welded portion 11 can be formed on the base material 1.
  • the anvil roller 32 provided in each of the first and third ultrasonic units 30 (1) and 30 (2) is moved in the X direction by a common unit motor m1.
  • a common unit motor m1 As shown in FIG. 10B, two unit-side pulleys 461 and 463 attached to the screw shaft 381 of the ball screw mechanism 38 included in each of the first and third ultrasonic units 30 (1) and 30 (3) are provided.
  • the common belt b is hung around.
  • the anvil roller 32 provided in each of the second and fourth ultrasonic units 30 (2) and 30 (4) is also moved in the X direction by the common unit motor m2.
  • the number of unit motors m1 and m2, shaft rear pulleys 441 and 442, shaft front pulleys 451 and 452, and hollow rotary shafts 471 and 472 are halved compared to the first embodiment. be able to. Therefore, the apparatus configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • the first embodiment changes the moving speed of the anvil roller 32 in the X direction between the forward path and the return path, or moves while the anvil roller 32 moves in the X direction. Changing the speed can be easily performed.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a modification of the ultrasonic unit 30.
  • the anvil roller 32 moves in the X direction with respect to the ultrasonic horn 31 fixed to the column 25 to form the welded portion 11 extending in the X direction, but this is not restrictive.
  • the ultrasonic horn 31 ′ is fixedly attached to a pair of side plates 33 that support the anvil roller 32, and the ultrasonic horn 31 ′ together with the anvil roller 32 is X It may be moved in the direction. In this case, the length in the X direction of the surface of the ultrasonic horn 31 ′ facing the anvil roller 32 can be shortened.
  • the ultrasonic horn may be moved in the X direction with respect to the anvil roller.
  • an anvil roller may be provided inside the rotating drum 21 and an ultrasonic horn may be provided outside, or the ultrasonic horn may be a roller type and the anvil may be a member having a flat surface.
  • the drive source for moving the anvil roller 32 in the X direction is a rotary motor (unit motors m1 to m4), and the rotational force of the rotary motor is transferred to the ball screw mechanism via a pulley or a belt.
  • a cylinder or a direct-acting motor is mounted on the column 25 separately from the drive source for rotating the rotary drum 21 and the anvil roller 32 is moved in the X direction by the linear driving force of the cylinder or the direct-acting motor.
  • a rotary motor (unit motors m1 to m4) may be mounted on the column 25, and the rotational force of the rotary motor may be directly transmitted to the ball screw mechanism 38.
  • the base material 1 of a diaper is mentioned as an example as a sheet
  • the ultrasonic welding apparatus which concerns on this invention is various.
  • a weld portion can be formed on the sheet member.
  • the above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. Further, the present invention can be changed or improved without departing from the gist thereof, and needless to say, the present invention includes equivalents thereof.

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Abstract

 連続して搬送されるシート部材に超音波振動を付与することにより、前記シート部材に溶着部を形成する超音波溶着装置であって、前記シート部材を外周面に巻き付けて回転することにより、前記シート部材を搬送する回転ドラムと、前記超音波振動を発する超音波ホーンと、前記回転ドラムに巻き付けられている前記シート部材に向けて前記超音波ホーンが前記超音波振動を発する際に、前記超音波ホーンと共に前記シート部材をその厚さ方向に挟持するアンビルと、前記回転ドラムを回転させる第1駆動源と、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を、前記回転ドラムの回転軸方向に沿って移動させる第2駆動源と、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御する制御部と、を有することを特徴とする超音波溶着装置である。

Description

超音波溶着装置
 本発明は、シート部材に溶着部を形成する超音波溶着装置に関する。
 超音波溶着装置は、例えば、使い捨ておむつ等の吸収性物品の製造ラインにおいて、フィルムや不織布等が複数枚重ね合わされたシート部材に対して超音波振動を付与することにより、シート部材を溶着して接合する。超音波溶着装置としては、シート部材を外側作業面に巻き付けて搬送するドラムと、ドラムの外側作業面においてドラムの回転方向に対して横方向に延びる第1の熱エネルギー付与装置(例えばアンビル)と、ドラムの外側作業面上を前記横方向に往復移動するように取り付けられた第2の熱エネルギー付与装置(例えば超音波ホーン)とを有し、ドラムの回転中に、第1,第2の熱エネルギー付与装置の間のシート部材に対して超音波振動を付与する装置が提案されている(特許文献1参照)。
特表平10-513128号公報
 しかし、上記特許文献1に記載の超音波溶着装置では、シート部材を搬送するドラムの回転力を利用したカム機構によって、第2の熱エネルギー付与装置(超音波ホーン又はアンビル)を横方向に往復移動させている。そのため、第2の熱エネルギー付与装置の横方向の移動速度や位置は、ドラムの回転速度や回転角度によって決まってしまう。そうすると、例えば、ドラムの回転速度が上がった場合に、第2の熱エネルギー付与装置の移動速度も上がってしまうため、シート部材に対する超音波振動の付与時間が短くなって、溶着強度が弱くなる等、所望の条件で溶着することが難しい。
 本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、シート部材を搬送する回転ドラムの回転駆動の影響を低減させて、所望の溶着部をシート部材に形成することにある。
 上記目的を達成するための主たる発明は、連続して搬送されるシート部材に超音波振動を付与することにより、前記シート部材に溶着部を形成する超音波溶着装置であって、前記シート部材を外周面に巻き付けて回転することにより、前記シート部材を搬送する回転ドラムと、前記超音波振動を発する超音波ホーンと、前記回転ドラムに巻き付けられている前記シート部材に向けて前記超音波ホーンが前記超音波振動を発する際に、前記超音波ホーンと共に前記シート部材をその厚さ方向に挟持するアンビルと、前記回転ドラムを回転させる第1駆動源と、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を、前記回転ドラムの回転軸方向に沿って移動させる第2駆動源と、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御する制御部と、を有することを特徴とする超音波溶着装置である。
 本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
 本発明に係る超音波溶着装置によれば、シート部材を搬送する回転ドラムの回転駆動の影響を低減させて、所望の溶着部をシート部材に形成することができる。
図1A及び図1Bは超音波溶着装置へ連続して搬送されるパンツ型おむつの基材を説明する図である。 図2Aは第1実施形態における超音波溶着装置の概略斜視図であり、図2Bはアンビルローラーの説明図である。 図3Aは超音波溶着装置の概略正面図であり、図3Bは超音波ホーンに対するアンビルローラーの位置を説明する図である。 図4Aは超音波ユニットの概略平面図であり、図4Bは超音波ユニットの概略側面図である。 駆動ユニットの概略断面図である。 図6Aは図5の位置Aにおける主軸周辺の概略断面図であり、図6Bは図5の位置Bにおける主軸周辺の概略断面図である。 図7Aから図7CはアンビルローラーのX方向の移動速度のパターンを示すグラフである。 アンビルローラーのX方向の移動速度のパターンを示すグラフである。 アンビルローラーのX方向の移動距離を説明する図である。 図10A及び図10Bは第2実施形態における超音波溶着装置の説明図である。 超音波ユニットの変形例の説明図である。
 本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
 連続して搬送されるシート部材に超音波振動を付与することにより、前記シート部材に溶着部を形成する超音波溶着装置であって、前記シート部材を外周面に巻き付けて回転することにより、前記シート部材を搬送する回転ドラムと、前記超音波振動を発する超音波ホーンと、前記回転ドラムに巻き付けられている前記シート部材に向けて前記超音波ホーンが前記超音波振動を発する際に、前記超音波ホーンと共に前記シート部材をその厚さ方向に挟持するアンビルと、前記回転ドラムを回転させる第1駆動源と、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を、前記回転ドラムの回転軸方向に沿って移動させる第2駆動源と、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御する制御部と、を有することを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、回転ドラムの回転速度や回転角度から独立させて、即ち、回転ドラムの回転駆動の影響を低減させて、超音波ホーンやアンビルを回転軸方向に移動させることができ、所望の溶着部をシート部材に形成することができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記制御部は、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御することにより、前記回転ドラムの回転速度から独立した速度で、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を前記回転軸方向に沿って移動させることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、回転ドラムの回転速度に係わりなく、超音波ホーンやアンビルを所望の速度で回転軸方向に移動させることができる。従って、超音波ホーンやアンビルの回転軸方向に沿う移動速度を変更することで、シート部材に対する超音波振動の付与時間も変更でき、所望の溶着部をシート部材に形成することができる。また、回転ドラムの回転速度が変わった場合にも、超音波ホーンやアンビルの回転軸方向に沿う移動速度を一定にすることができ、一定の溶着部をシート部材に形成することができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記制御部は、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御することにより、前記回転ドラムの回転角度から独立した前記回転軸方向の位置に、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を位置させることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、回転ドラムの回転角度に係わりなく、回転軸方向の所望の位置に、超音波ホーンやアンビルを位置させることができる。従って、例えば、回転ドラムの回転速度が遅い場合に、超音波ホーンやアンビルをシート部材から離れた位置に停止させることができ、シート部材に過剰に超音波振動が付与されてしまうことを抑制でき、所望の溶着部をシート部材に形成することができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記制御部は、前記第2駆動源を制御することにより、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動中に当該移動の速度を変化させることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、回転軸方向の位置によって溶着強度や硬さの異なる溶着部を形成したり、回転軸方向に沿って溶着し易い部位と溶着し難い部位とが混在するシート部材に対しても一定の溶着部を形成したりすることができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動距離が可変であることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、シート部材に形成する溶着部の長さに応じて、超音波ホーンやアンビルの回転軸方向の移動距離を変更することができ、超音波ホーンやアンビルが必要以上に回転軸方向に移動してしまうことを抑制できる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記超音波ホーンと、当該超音波ホーンと共に前記シート部材を挟持する前記アンビルと、を備える超音波ユニットが、前記回転ドラムに複数配置され、前記超音波ユニット毎に前記第2駆動源が設けられ、前記制御部は、各前記超音波ユニットの前記第2駆動源を独立して制御することを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、他の超音波ユニットが備える超音波ホーンやアンビルの回転軸方向に沿う移動速度や位置に係わりなく、各超音波ユニットが備える超音波ホーンやアンビルを回転軸方向に移動させることができるため、各超音波ユニットが所望の溶着部をシート部材に形成することができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方は前記回転軸方向の両側に往復移動し、前記制御部は、各前記超音波ユニットの前記第2駆動源を独立して制御することにより、各前記超音波ユニットが備える前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動速度を、往路と復路とで異ならせることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、例えば、回転ドラムの回転速度が上がり、超音波ホーンとアンビルとがシート部材を挟持できる時間が短くなっても、超音波ホーンやアンビルの回転軸方向に沿う移動速度を、往路と復路のうちの一方で速め、他方で遅くすることで、所望の溶着部をシート部材に形成することができる。
 かかる超音波溶着装置であって、前記超音波ホーンと、当該超音波ホーンと共に前記シート部材を挟持する前記アンビルと、を備える超音波ユニットが、前記回転ドラムに複数配置され、前記回転ドラムの回転軸に対して対称配置される前記超音波ユニットの前記第2駆動源が共通の駆動源であることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、回転ドラムの回転速度や回転角度から独立させて、超音波ホーンやアンビルを回転軸方向に移動させつつ、第2駆動源の数を減らすことができる。従って、装置構成を簡素化し、低コスト化を図ることができる。
 かかる超音波溶着装置であって、各前記超音波ユニットの前記第2駆動源により回転する回転軸は、それぞれ独立して回転可能なように、前記回転ドラムの回転軸周りに配置された多重軸であり、各前記回転軸の回転力がベルトとプーリとによりボールねじ機構に伝達され、当該ボールねじ機構が前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を前記回転軸方向に沿って移動させることを特徴とする超音波溶着装置である。
 このような超音波溶着装置によれば、各第2駆動源の出力(回転力)を、各超音波ユニットが備える超音波ホーンやアンビルの回転軸方向に沿う直線移動力に変換することができる。また、高精度な製作が要求されるカム機構によって超音波ホーンやアンビルを回転軸方向に移動させる装置に比べ、ベルトやプーリによって容易に装置を製作することができる。
===第1実施形態===
 図1A及び図1Bは、超音波溶着装置へ連続して搬送されるパンツ型おむつの基材1(シート部材)を説明する図である。本発明に係る超音波溶着装置は、例えば、パンツ型おむつの製造ラインに設置され、前身頃9と後身頃10が重ね合わされたおむつの横方向の両側部(着用者の脇腹に当接する部位)を溶着するために使用される。
 図1Aに示すように、おむつの基材1は、着用者の肌側に位置することになる表面シートの連続体2と、非肌側に位置することになる裏面シートの連続体3と、その間に配される吸収体4とを有する。吸収体4は、基材1の搬送方向におむつ1の製品ピッチP1おきに配される。そして、搬送方向に隣り合う吸収体4の間には脚周り開口部5が形成されており、その脚周り開口部5及び股下部8(搬送方向に直交するX方向における基材1の中央部)に沿って、脚周り開口部5に伸縮性を付与するための弾性部材6が設けられている。また、基材1の胴回りに相当する部位、即ち、X方向における基材1の両端部1eに沿っても、胴周りに伸縮性を付与するための弾性部材7が設けられている。そして、図1Aの展開状態の基材1は、図1Bに示すように、股下部8を折り位置として二つ折りされて前身頃9と後身頃10が重ね合わされた後に、超音波溶着装置に送られる。
 図2Aは、第1実施形態における超音波溶着装置20の概略斜視図であり、図2Bは、アンビルローラー32の説明図である。超音波溶着装置20は、超音波振動を発する超音波ホーン31と、回転ドラム21に巻き付けられている基材1に向けて超音波ホーン31が超音波振動を発する際に、超音波ホーン31と共に基材1をその厚さ方向に挟持するアンビルローラー32(アンビル)と、を有する。そして、図2Aに示すように、二つ折りされたおむつの基材1は、X方向を回転軸方向として回転する回転ドラム21の外周面に巻き付けられて搬送されている間に、超音波ホーン31とアンビルローラー32とに挟持される。その結果、基材1に超音波振動が付与され、基材1は内部から発熱することにより溶融し、基材1に溶着部11が形成される。なお、おむつの基材1を構成する表面シートの連続体2や裏面シートの連続体3としては、例えば、熱可塑性樹脂等の熱溶着性素材からなる不織布や織布、フィルム等が挙げられるが、これに限らず、溶融して接合可能な素材であればよい。
 また、おむつの基材1の場合、図1Bに示すように、おむつの横方向(基材1の搬送方向)の両側部、即ち、着用者の脇腹に当接する部位に溶着部11を形成することになる。つまり、おむつの製品ピッチP1おきに溶着部11を形成する必要がある。そのため、超音波溶着装置20の回転ドラム21には、おむつの製品ピッチP1に合わせた間隔おきに、超音波ホーン31とアンビルローラー32とが複数組設けられている。また、第1実施形態の超音波溶着装置20では、超音波ホーン31とアンビルローラー32とが回転ドラム21と共に回転し、更に、超音波ホーン31に対してアンビルローラー32が回転しながらX方向に往復移動する。その結果、基材1には、おむつの縦方向(X方向)に延びた溶着部11が形成される。
 また、図2Bに示すように、アンビルローラー32の外周面では、アンビルローラー32の回転軸方向(基材1の搬送方向)に突起部群321が2列並んでいる。そのため、アンビルローラー32が基材1上をX方向に回転しながら移動すると、図1Bに示すように、基材1には、おむつの製品ピッチP1おきに、搬送方向に並ぶ一対の溶着部11が形成される。溶着部11が形成されたおむつの基材1は、一対の溶着部11の間(図1Bの切断位置1c)にて切断され、おむつの製品毎に分断される。よって、一対の溶着部11はそれぞれ異なるおむつの溶着部11となる。なお、図2Bに示すアンビルローラー32の各突起部群321では、直方体形状の突起322がアンビルローラー32の周方向に沿って並んだ突起322の列が、搬送方向に2列並んでおり、溶着部11には突起部群321と同じ凹凸パターンが形成される。また、アンビルローラー32側に突起を設けるに限らず、超音波ホーン31側に突起を設けてもよい。
<<超音波溶着装置20の構成>>
 図3Aは、超音波溶着装置20の概略正面図(X方向を法線方向とする図)であり、図3Bは、超音波ホーン31に対するアンビルローラー32のX方向の位置を説明する図である。図4Aは、超音波ユニット30の概略平面図(上下方向を法線方向とする図)であり、図4Bは、超音波ユニット30の概略側面図(Y方向を法線方向とする図)である。図5は、駆動ユニット40の概略断面図(Y方向を法線方向とする図)である。なお、図の錯綜を防ぐため、断面部に示すべきハッチングを一部省略している。
 第1実施形態の超音波溶着装置20は、おむつの基材1を外周面に巻き付けて回転することにより基材1を搬送する回転ドラム21と、回転ドラム21に基材1を供給する上流側搬送ローラー22と、回転ドラム21から基材1を排出する下流側搬送ローラー23と、回転ドラム21の内側で回転ドラム21と共に回転するコラム25と、超音波ホーン31やアンビルローラー32を備える超音波ユニット30と、回転ドラム21や超音波ユニット30を駆動させる駆動ユニット40と、駆動ユニット40を制御する制御部26とを有する。
 この実施形態では、図3Aに示すように、回転ドラム21の周方向に沿って4つの超音波ユニット30が等間隔で配置され、各超音波ユニット30は回転ドラム21と共に回転する。なお、周方向に隣り合う超音波ユニット30がそれぞれ備える超音波ホーン31及びアンビルローラー32の間隔(詳しくは回転ドラム21の外周面に沿う間隔)が、基材1に溶着部11を形成する間隔、即ち、おむつの製品ピッチP1となるように、超音波ユニット30が配置されている。以下の説明のため、回転ドラム21の頂点(図3Aの位置Pc)に位置する超音波ユニット30から順に、回転ドラム21の回転方向(図3Aでは反時計回り方向)に、第1超音波ユニット30(1)、第2超音波ユニット30(2)、第3超音波ユニット30(3)、第4超音波ユニット30(4)と呼ぶ。なお、超音波ユニット30の数は4つに限らず、それ以外の数でもよい。
 コラム25は、X方向に延びた略直方体形状の部材であり、回転ドラム24の回転軸である主軸24の回転力によって回転ドラム21と共に回転する。また、図3Aに示すコラム25の断面形状は略正方形状であり、X方向に延びるコラム25の4つの側面に、第1~第4超音波ユニット30(1)~30(4)が備える超音波ホーン31がそれぞれ固定して取り付けられている。
 超音波ユニット30は、図4に示すように、超音波ホーン31と、アンビルローラー32と、一対の側板33と、一対の回動板34と、エアシリンダー35と、一対の前側プーリ361及びそれに掛け回されたベルト362と、一対の後側プーリ371及びそれに掛け回されたベルト372と、ボールねじ機構38とを有する。一対の側板33の間に一対の回動板34が位置し、一対の回動板34の間に、超音波ホーン31、アンビルローラー32、及び、一対の前側プーリ361が位置し、側板33の外側に一対の後側プーリ371が位置している。そして、X方向の前側では、一対の回動板34を連結する前方シャフトS1が回転可能に取り付けられ、その前方シャフトS1にアンビルローラー32及び前側プーリ361が固定して取り付けられている。X方向の中央部では、一対の側板33及び一対の回動板34を連結する中央シャフトS2が回転可能に取り付けられ、その中央シャフトS2に前側プーリ361及び後側プーリ371が固定して取り付けられている。X方向の後側では、側板33の外側面に後側プーリ371が回転可能に取り付けられている。
 なお、図5に示すように、コラム25に比べて回転ドラム21のX方向の長さは短く、超音波ユニット30のX方向の後方部分は回転ドラム21から露出している。また、アンビルローラー32及び回動板34は回転ドラム21の外側に位置するのに対して、超音波ホーン31は回転ドラム21の内側に位置する。但し、回転ドラム21の外周面は一部切り欠かれており、超音波ホーン31は基材1を介してアンビルローラー32と対向可能となっている。また、アンビルローラー32と対向する超音波ホーン31の面は溶着部11のX方向の長さ以上にX方向に延びている。
 また、図4Aに示すように、X方向の後側において、一対の回動板34を連結する上部連結板341と、一対の側板33を連結する下部連結板331との間に、エアシリンダー35が設けられている。エアシリンダー35が上部連結板341を上下に動かすことにより、一対の回動板34は中央シャフトS2を中心に回動する。そのため、超音波ホーン31とアンビルローラー32との間隔、つまり、超音波ホーン31とアンビルローラー32とによる基材1の挟圧力が調整可能となっている。
 また、前述のように、第1実施形態の超音波溶着装置20では、コラム25に固定された超音波ホーン31に対して、アンビルローラー32がX方向に往復移動する。そのため、超音波ユニット30には、ボールねじ機構38が設けられている。ボールねじ機構38は、ねじシャフト381と、ねじシャフト381の両端を回転自在に支持する軸受け部材382と、ナット部材383とを有する。軸受け部材382はコラム25に固定されている。ナット部材383は、ねじシャフト381の外周面の螺旋溝に多数のボール状の転動体を介して螺合しており、図4Aに示すように、一対の側板33を連結する下部連結板331のX方向の後端に取り付けられている。
 そして、軸受け部材382よりもX方向の後側に突出するねじシャフト381の後端部には、ユニット側プーリ461(後述)が取り付けられている。そして、ユニット側プーリ461が回転することにより、ねじシャフト381も回転し、それにより、ナット部材383がX方向に移動する。その結果、ナット部材383に取り付けられている下部連結板331やアンビルローラー32等がX方向に移動する。なお、超音波ユニット30のうち、超音波ホーン31、ねじシャフト381、及び、軸受け部材382はX方向に移動せず、それ以外の部材がX方向に移動する。また、ねじシャフト381の回転方向を逆にすると、ナット部材383のX方向の移動方向も逆となるため、アンビルローラー32はX方向に往復移動可能である。
 また、図4Bに示すように、コラム25にはX方向に延びるスライドレール251が設置され、超音波ユニット30が備える一対の側板33の下面にはスライドレール251に係合するスライド駒39が設けられており、超音波ユニット30(一部の部材を除く)はスライドレール251に沿ってX方向に移動する。また、図示しないが、超音波ユニット30が備える一対の後側プーリ371に掛け回されたベルト372は、X方向に移動しないコラム25に取り付けられている。そのため、超音波ユニット30がX方向に往復移動すると、一対の後側プーリ371がベルト372により回転し、それによって一対の前側プーリ361及び前方シャフトS1も回転する。よって、アンビルローラー32も自転しながらX方向に移動する。
 駆動ユニット40は、図5に示すように、回転ドラム21及びコラム25の回転駆動源である回転式のメインモータM(例えばサーボモータ)と、モータ側プーリ41と、主軸側プーリ42とを有する。そして、メインモータMの出力軸に取り付けられたモータ側プーリ41と、主軸24に取り付けられた主軸側プーリ42とに、ベルトbが掛け回されている。よって、メインモータMの回転力が、モータ側プーリ41、ベルトb、及び、主軸側プーリ42を介して、主軸24に伝達され、その結果、回転ドラム21及びコラム25が回転する。
 また、駆動ユニット40は、超音波ユニット30(1)~30(4)毎に、アンビルローラー32のX方向の移動の駆動源である回転式のユニット用モータm1~m4(例えばサーボモータ)と、モータ側プーリ431~434と、軸後方プーリ441~444と、軸前方プーリ451~454と、ユニット側プーリ461,463と、中空回転軸471~474とを有する。なお、図5では、第2,第4超音波ユニット30(2),30(4)、及び、そのユニット側プーリを省略している。そして、例えば、第1超音波ユニット30(1)のユニット用モータm1の出力軸に取り付けられたモータ側プーリ431と、中空回転軸471のX方向の後端に取り付けられた軸後方プーリ441とに、ベルトbが掛け回されている。また、中空回転軸471のX方向の前端に取り付けられた軸前方プーリ451と、ボールねじ機構38のねじシャフト381のX方向の後端に取り付けられたユニット側プーリ461とに、ベルトbが掛け回されている。よって、ユニット用モータm1の回転力が、モータ側プーリ431、ベルトb、及び、軸後方プーリ441を介して、中空回転軸471に伝達される。そして、中空回転軸471が回転することにより、軸前方プーリ451、ベルトb、及び、ユニット側プーリ461が回転する。その結果、ボールねじ機構38のねじシャフト381が回転してナット部材383がX方向に移動することにより、アンビルローラー32等もX方向に移動する。
 図6Aは、図5の位置Aにおける主軸24周辺の概略断面図であり、図6Bは、図5の位置Bにおける主軸24周辺の概略断面図である。なお、図6A及び図6Bは、X方向の前側から見た断面図であり、ドラム21やコラム25の位置も仮想的に示す。図示するように、中空回転軸471~474は、主軸24の周りに同心状に積層された多重軸構造となっている。具体的には、図6Aに示すように、第1超音波ユニット30(1)用の中空回転軸471は、主軸24の直ぐ外側に配置され、図6Bに示すように、第3超音波ユニット30(3)用の中空回転軸473は、主軸24との間に、3つの中空回転軸471,472,474が配置されている。そして、主軸24と4つの中空回転軸471~474とが互いに独立して回転可能なように、各軸間には軸受け部材48が介装されている。
 なお、各中空回転軸471~474のX方向の両端部に、それぞれ、軸後方プーリ441~444と軸前方プーリ451~454を取り付けるため、内側の中空回転軸471~474ほど、X方向の長さが長くなっている。また、最も外側の中空回転軸473の外周には、軸受け部材48を介して固定軸49が設けられており、この固定軸49が、製造ラインの床部から立設する不図示の部材に連結され、超音波溶着装置20を支持している。
<<アンビルローラー32の駆動>>
 上記構成である超音波溶着装置20において、上流側の工程から搬送されてきた基材1は、上流側搬送ローラー22により回転ドラム21に供給され、回転ドラム21の外周面に巻き付けられながら搬送されている際に、超音波溶着ユニット30から超音波振動が付与されて溶着部11が形成される。そして、溶着部11が形成された基材1は、下流側搬送ローラー23により回転ドラム21から排出され、下流側の工程へと搬送される。
 また、本実施形態の超音波溶着装置20では、回転ドラム21が1回転する間に、アンビルローラー32がX方向の往復移動を1回行うとする。例えば、回転ドラム21の底点(図3Aの位置Pa)、即ち、回転ドラム21に基材1が巻き付けられていない地点において、超音波ホーン31のX方向の後端(図3Bの位置pa)にアンビルローラー32を位置させる。その後、アンビルローラー32を前進させ、基材1の供給位置(図3Aの位置Pb)において、アンビルローラー32が基材1に接触し始める位置(図3Bの位置pb)にアンビルローラー32を位置させる。そして、回転ドラム21の頂点(図3Aの位置Pc)において、アンビルローラー32が基材1を通り越し、超音波ホーン31のX方向の前端(図3Bの位置pc)にアンビルローラー32を位置させる。その後、アンビルローラー32を後退させ、基材1の排出位置(図3Aの位置Pd)において、アンビルローラー32が基材1に接触しない位置(図3Bの位置pb)までアンビルローラー32を後退させる。
 このようにアンビルローラー32をX方向に往復移動させることで、超音波ホーン31とアンビルローラー32との間に基材1を詰まらせることなく、回転ドラム21に対して基材1を供給及び排出することができる。また、上記のようにアンビルローラー32がX方向に往復移動するように、制御部26が、回転ドラム21の回転角度情報(回転位置情報)を取得し、その情報に基づきユニット用モータm1~m4の駆動を制御する。その結果、ユニット側プーリ461,463の回転速度や回転方向等が制御され、アンビルローラー32のX方向の移動が制御される。
 なお、例えば図6Aに示すように、ユニット側プーリ461は、回転ドラム21やコラム25の回転によって、軸前方プーリ451の周りを周回し、この周回によってもユニット側プーリ461は回転する。そのため、制御部26は、ユニット側プーリ461が軸前方プーリ451の周りを周回することにより回転することも考慮して、ユニット用モータm1の駆動を制御し、ユニット側プーリ461の回転、及び、アンビルローラー32のX方向の移動を制御する。
 ここで、仮に、アンビルローラー32のX方向の往復移動を、ユニット用モータm1~m4の駆動力により行うのではなく、回転ドラム21の回転力を利用したカム機構により行うとする。具体的に説明すると、回転しない静止ドラムの外周面から隆起するリブ状のカムに係合するカム従動子を超音波ユニット30に取り付け、静止ドラムに対して回転ドラム21を回転させることにより、カムに倣ってカム従動子を動かし、アンビルローラー32をX方向に往復移動させるとする。この場合、回転ドラム21の回転速度や回転角度によって、アンビルローラー32のX方向の移動速度や位置が決まってしまう。そのため、例えば、おむつの生産速度を上げるために、回転ドラム21の回転速度を上げると、アンビルローラー32のX方向の移動速度も上がってしまう。そうすると、アンビルローラー32と超音波ホーン31とが基材1を挟持して、基材1に超音波振動を付与する時間が短くなってしまう。その結果、基材1が溶着しなかったり、基材1の溶着強度が弱くなったりしてしまう。逆に、回転ドラム21の回転速度を下げた場合、アンビルローラー32のX方向の移動速度が遅くなり、シート部材1に超音波振動が過剰に付与されて、シート部材1が破れたり、溶着部11が硬くなり過ぎたりしてしまう。
 これに対して、本実施形態の超音波溶着装置20は、回転ドラム21を回転させる駆動源であるメインモータM(第1駆動源)と、アンビルローラー32をX方向(回転ドラム21の回転軸方向)に沿って移動させる駆動源であるユニット用モータm1~m4(第2駆動源)とが、個別に設けられている。そして、制御部26が、メインモータMとユニット用モータm1~m4の駆動を独立して制御する。
 具体的には、制御部26は、メインモータMとは独立してユニット用モータm1~m4の回転速度を制御することにより、回転ドラム21の回転速度から独立した速度で、アンビルローラー32をX方向に移動させる。また、制御部26は、メインモータMとは独立して、ユニット用モータm1~m4の回転方向を制御することにより、アンビルローラー32のX方向の移動方向を制御したり、ユニット用モータm1~m4のオンオフのタイミングを制御することにより、アンビルローラー32をX方向に移動させたり停止させたりする。そうして、制御部26は、回転ドラム21の回転角度から独立したX方向の位置に、アンビルローラー32を位置させる。
 このように、本実施形態の超音波溶着装置20では、回転ドラム21の回転速度や回転角度に係わりなく、回転ドラム21の回転駆動の影響を低減させて、アンビルローラー32をX方向に移動させることができる。そのため、所望の条件で基材1を溶着することができ、所望の溶着部11を基材1に形成することができる。
 また、カム機構によりアンビルローラー32をX方向に移動させる場合、カム機構の製作後に、アンビルローラー32のX方向の移動速度を変更することが難しい。これに対して、本実施形態の超音波溶着装置20では、回転式のモータ(ユニット用モータm1~m4)によりアンビルローラー32をX方向に移動させる。そのため、装置の製作後であっても、ユニット用モータm1~m4の回転速度を変更することで、アンビルローラー32のX方向の移動速度を容易に変更でき、また、変更の自由度も高められる。
 また、前述のように、本実施形態の超音波溶着装置20では、各超音波ユニット30(1)~30(4)のユニット用モータm1~m4により回転する中空回転軸471~474は、それぞれ独立して回転可能なように、回転ドラム21の回転軸である主軸24の周りに配置された多重軸であり、各中空回転軸471~474の回転力が、ベルトbと軸前方プーリ451~454とによりボールねじ機構38に伝達され、ボールねじ機構38が各超音波ユニット30のアンビルローラー32をX方向に移動させる。そのため、例えば、高精度な製作が要求されるカム機構によってアンビルローラー32をX方向に移動させる装置に比べて、ベルトやプーリにより容易に装置を製作することができる。また、中空回転軸471~474を多重軸にすることで、装置のコンパクト化、簡素化を図ることができる。
 そして、本実施形態の超音波溶着装置20によれば、以下の実施例を実施することができる。
<<実施例1>>
 図7Aから図7Cは、アンビルローラー32のX方向の移動速度のパターンを示すグラフである。グラフの横軸は時間を示し、縦軸はアンビルローラー32のX方向の位置(図3B参照)を示し、グラフの傾きがアンビルローラー32のX方向の移動速度に相当する。また、横軸に示す「t(Pb),t(Pc),t(Pd)」は、それぞれ超音波ユニット30が図3Aに示す位置Pb,Pc,Pdに位置する時間である。そして、図7Aは回転ドラム21の回転速度が遅い場合のアンビルローラー32の速度パターンであり、図7Bは回転ドラム21の回転速度が図7Aよりも速い場合のアンビルローラー32の速度パターンである。
 回転ドラム21の回転速度が速いほど、超音波ユニット30が、図3Aに示す基材1の供給位置Pbから排出位置Pdまで移動する時間、即ち、アンビルローラー32と超音波ホーン31とが基材1を挟持して基材1に超音波振動を付与できる時間が短くなってしまう。しかし、本実施形態の超音波溶着装置20では、カム機構を利用する場合とは異なり、回転ドラム21の回転速度や回転角度に係わりなく、アンビルローラー32のX方向の移動速度や位置を制御することができる。
 そこで、回転ドラム21の回転速度が遅い場合は、図7Aに示すように、アンビルローラー32を所定の速度Vaで基材1上をX方向に前進させ、超音波ユニット30が回転ドラム21の頂点に達する前に(時間t(Pc)よりも前に)、アンビルローラー32が基材1を通り越して最も前進するようにする。そして、アンビルローラー32を所定の時間停止させ、超音波ユニット30が回転ドラム21の頂点を通過した後に、アンビルローラー32を所定の速度Vaで基材1上をX方向に後退させ、基材1が排出される前に、アンビルローラー32を基材1よりも後退させる。
 一方、回転ドラム21の回転速度が速い場合は、図7Bに示すように、アンビルローラー32を図7Aのときと同じ所定の速度Vaで基材1上をX方向に前進させ、超音波ユニット30が回転ドラム21の頂点に達する時に(時間t(Pc)に)、アンビルローラー32を最も前進させる。そして、アンビルローラー32を停止させることなく、アンビルローラー32を所定の速度Vaで基材1上をX方向に後退させ、基材1が排出される前に、アンビルローラー32を基材1よりも後退させる。
 このように、本実施形態の超音波溶着装置20では、おむつの生産速度に応じて回転ドラム21の回転速度を変更した場合にも、アンビルローラー32のX方向に沿う移動速度を一定にすることができる。従って、一定の強度や硬さである溶着部11をシート部材1に形成することができる。また、図7Aのように回転ドラム21の回転速度が遅い場合には、回転ドラム21の頂点に達する前にアンビルローラー32が基材1を通り越すようにしたり、基材1を通り越した位置でアンビルローラー32が停止するようにしたりすることができ、基材1に対して超音波振動が過剰に付与されてしまうことを抑制できる。
 更に、本実施形態の超音波溶着装置20では、超音波ユニット30(1)~30(4)毎に、アンビルローラー32をX方向に移動させるユニット用モータm1~m4が設けられ、制御部26が、各超音波ユニット30(1)~30(4)のユニット用モータm1~m4を独立して制御する。そのため、他の超音波ユニット30(1)~30(4)が備えるアンビルローラー32のX方向の移動速度や位置に係わりなく、各超音波ユニット30(1)~30(4)が備えるアンビルローラー32をX方向に移動させることができる。
 従って、制御部26は、アンビルローラー32をX方向の両側に往復移動させる際に、各超音波ユニット30(1)~30(4)のユニット用モータm1~m4を独立して制御することにより、各超音波ユニット30(1)~30(4)が備えるアンビルローラー32のX方向の移動速度を、往路と復路とで異ならせることができる。そうすることで、図7Bのときより回転ドラム21の回転速度が速く、超音波ユニット30が基材1に超音波振動を付与できる時間が短い場合にも、図7Aや図7Bのときと同じ強度や硬さである溶着部11を形成することができる。具体的には、図7Cに示すように、往路では、アンビルローラー32を図7A及び図7Bのときと同じ所定の速度Vaで基材1上をX方向に前進させ、超音波ユニット30が回転ドラム21の頂点を通過した後に(時間t(Pc)よりも後に)、アンビルローラー32を最も前進させる。そして、復路では、往路よりも速い速度Vbでアンビルローラー32をX方向に後退させ、基材1が排出される前に、アンビルローラー32を基材1よりも後退させる。そうすることで、往路時に、図7Aや図7Bのときと同じ強度や硬さである溶着部11をシート部材1に形成することができる。なお、復路のアンビルローラー32の移動速度を往路に比べて遅くしてもよい。
 また、往路と復路で凹凸パターンがずれる等の問題が生じるため、一般に、往路と復路の一方で溶着部11が形成される。そのため、図7Cのように復路の速度Vbを速くして、溶着部11が形成される程にシート部材11に超音波振動が付与されなくても問題がない。逆に、図7Aや図7Bのように往路と復路でアンビルローラー32の移動速度Vaが同じ場合には、往路と復路のうちの一方では、例えば、超音波ユニット30のエアシリンダー35により超音波ホーン31とアンビルローラー32とによる基材1の挟圧力を小さくして、溶着部11(凹凸パターン)が形成されないようにし、往路と復路のうちの他方で、超音波ホーン31とアンビルローラー32とによる基材1の挟圧力を大きくして、溶着部11が形成されるようにするとよい。そうすることで、往路と復路で凹凸パターンがずれてしまうことを防止できる。
<<実施例2>>
 実施例1では、回転ドラム21の回転速度が変わる場合に、アンビルローラー32のX方向の移動速度を一定の速度にすることで、一定の溶着部11を形成するとしているが、これに限らない。本実施形態の超音波溶着装置20では、回転ドラム21の回転速度が同じであっても、アンビルローラー32のX方向の移動速度を変えることができ、所望の溶着部11を基材1に形成することができる。例えば、アンビルローラー32のX方向の移動速度を遅くすることで、シート部材1に対する超音波振動の付与時間を増やすことができ、溶着強度の強い溶着部11を形成することができ、逆に、アンビルローラー32のX方向の移動速度を速くすることで、シート部材1に対する超音波振動の付与時間を減らすことができ、柔らかい溶着部11を形成することができる。
<<実施例3>>
 図8は、溶着部11のX方向の位置に応じて溶着強度を変える場合におけるアンビルローラー32のX方向の移動速度のパターン(往路の速度パターン)を示すグラフである。本実施形態の超音波溶着装置20では、回転ドラム21の回転速度から独立した速度でアンビルローラー32をX方向に移動させたり、回転ドラム21の回転角度から独立したX方向の位置にアンビルローラー32を位置させたりすることができる。そのため、制御部26は、ユニット用モータm1~m4の駆動を制御することにより、アンビルローラー32のX方向に沿う移動中に、アンビルローラー32のX方向の移動速度を変化させることができる。
 例えば、おむつにおいて、胴回り付近と脚周り付近の溶着部11の溶着強度を中央部に比べて強くしたいとする。その場合にも、本実施形態の超音波溶着装置20によれば、図8に示すように、基材1のうち、胴回り付近に相当するX方向の後端部、及び、脚回り付近に相当するX方向の前端部をアンビルローラー32がX方向に移動する速度Vcを、X方向の中央部をアンビルローラー32がX方向に移動する速度Vdよりも、遅くすることができる。従って、胴回り付近及び脚周り付近に相当する基材1の部位には超音波振動を多く付与することができ、胴回り付近と脚周り付近の溶着部11の溶着強度を、中央部に比べて強くすることができる。つまり、X方向の位置によって溶着強度や硬さの異なる溶着部を形成することができる。
 また、おむつの基材1では、X方向の位置によってシートの積層枚数が異なったり、弾性部材が介挿されている部位があったりする。即ち、溶着部11のX方向の位置によって、溶着し易い部位と溶着し難い部位とが混在する。この場合も、アンビルローラー32がX方向に移動している間に移動速度を変更することで、基材1を構成する部材に係わりなく、一定に溶着することができる。
<<実施例4>>
 図9は、アンビルローラー32のX方向の移動距離を説明する図である。おむつの製造ラインでは、S、M、L等の複数のサイズのおむつを製造する場合があり、おむつのサイズに応じて溶着部11のX方向の長さが異なる。仮に、カム機構を利用してアンビルローラー32をX方向に移動させるとすると、アンビルローラー32のX方向の移動距離が固定されてしまうため、溶着部11のX方向の長さが短い小さいサイズのおむつを製造する場合にも、大きいサイズのおむつを製造する場合と同様に、超音波ホーン31のX方向の後端(図9の位置pa)からX方向の前端(位置pc)までアンビルローラー32を移動させなければならない。
 これに対して、本実施形態の超音波溶着装置20では、ユニット用モータm1~m4やボールねじ機構38等を利用して、アンビルローラー32をX方向に移動させる。そのため、ボールねじ機構38が備えるねじシャフト381に対してナット部材383がX方向に移動可能な範囲内において、アンビルローラー32のX方向に沿う移動距離が可変である。従って、溶着部11のX方向の長さに応じて、アンビルローラー32のX方向の移動距離を変更することができる。
 そのため、図9に示すように、大きいサイズのおむつを製造する場合には、超音波ホーン31のX方向の後端(位置pa)からX方向の前端(位置pc)までの距離L1をアンビルローラー32が移動し、小さいサイズのおむつを製造する場合には、超音波ホーン31のX方向の後端(位置pa)からX方向の前端の手前(位置pd)までの距離L2をアンビルローラー32が移動するように、制御部26がユニット用モータm1~m4の駆動を制御するようにする。そうすることで、溶着部11のX方向の長さが短い場合には、アンビルローラー32が必要以上にX方向に移動することがなくなるため、アンビルローラー32の移動速度を遅くして超音波振動の付与時間を増やしたり、逆に回転ドラム21の回転速度を上げて生産性を高めたりすることができる。また、アンビルローラー32を必要以上にX方向に移動させないことで、駆動ユニット40の劣化(ベルトbの磨耗等)を抑制し、耐久性を高めることができる。但し、これに限らず、アンビルローラー32のX方向に沿う移動距離を固定にしてもよい。
 また、おむつのサイズが変わると、おむつの製品ピッチも変わり、基材1に溶着部11を形成する間隔も変わる。そのため、基材1を巻き付ける回転ドラム21の周長を可変な構成にし、且つ、超音波ユニット30を回転ドラム21の径方向に移動可能な構成にするとよい。そして、大きいサイズのおむつを製造するときほど、おむつの製品ピッチが長くなるため、回転ドラム21の周長を長くし、超音波ユニット30を径方向の外側にずらし、基材1の溶着部11を形成する間隔を大きくするとよい。そうすることで、1つの超音波溶着装置20で複数のサイズのおむつに溶着部11を形成することができる。また、超音波ユニット30を径方向に移動させると、主軸24に取り付けられた軸前方プーリ451と、ボールねじ機構38のねじシャフト381に取り付けられたユニット側プーリ461と、の間隔が変わってしまうが、ベルトbの長さを変えるだけで対応することができる。そのため、本実施形態の超音波溶着装置20では、カム機構を利用してアンビルローラー32をX方向に移動させる装置に比べて、サイズ変更に伴う超音波ユニット30の径方向の移動を容易に行うことができる。
===第2実施形態===
 図10A及び図10Bは、第2実施形態における超音波溶着装置20の説明図である。図10AはY方向を法線方向とする駆動ユニット40の概略断面図であり、図10Bは図10Aの位置Aにおける主軸24周辺の概略断面図である。例えば、回転ドラム21の底点(図3Aの位置Pa)において、アンビルローラー32が超音波ホーン31のX方向の後端(図3Bの位置pa)に位置し、その後、アンビルローラー32が前進し、回転ドラム21の頂点(図3Aの位置Pc)において、アンビルローラー32が超音波ホーン31のX方向の前端(図3Bの位置pc)に位置し、その後、アンビルローラー32が後退するように、アンビルローラー32をX方向に移動させるとする。この場合、回転ドラム21の回転軸である主軸24に対して対称配置される超音波ユニット30がそれぞれ備えるアンビルローラー32のX方向の移動は逆の動きとなる。
 そこで、第2実施形態では、回転ドラム21の主軸24に対して対称配置される超音波ユニット30がそれぞれ備えるアンビルローラー32をX方向に移動させるユニット用モータ(第2駆動源)を、共通のモータ(駆動源)とする。この場合も、回転ドラム21の回転速度や回転角度から独立させて、アンビルローラー32をX方向に移動させることができ、所望の溶着部11を基材1に形成することができる。
 具体的には、図10Aに示すように、第1,第3超音波ユニット30(1),30(2)がそれぞれ備えるアンビルローラー32を、共通のユニット用モータm1でX方向に移動させる。そして、図10Bに示すように、第1,第3超音波ユニット30(1),30(3)がそれぞれ備えるボールねじ機構38のねじシャフト381に取り付けられた2つのユニット側プーリ461,463に、共通のベルトbを掛け回す。同様に、第2,第4超音波ユニット30(2),30(4)がそれぞれ備えるアンビルローラー32も、共通のユニット用モータm2でX方向に移動させる。そのため、第2実施形態では、第1実施形態に比べて、ユニット用モータm1,m2、軸後方プーリ441,442、軸前方プーリ451,452、中空回転軸471,472の数を、半分にすることができる。従って、装置構成を簡素化でき、低コスト化を図ることができる。
 但し、第2実施形態では、主軸24に対して対称関係にあるアンビルローラー32のX方向の移動速度や位置を考慮する必要がある。そのため、第2実施形態に比べて、第1実施形態の方が、往路と復路とでアンビルローラー32のX方向の移動速度を変えたり、アンビルローラー32がX方向に移動している間に移動速度を変えたりすることを、容易に行うことができる。
 また、主軸24に対して対称関係にある超音波ユニット30にそれぞれ対応する2つのユニット側プーリ461,463に対して、図10Bのようにベルトbを掛け回すと、2つのユニット側プーリ461,463が同じ方向に回転する。そのため、主軸24に対して対称関係にある超音波ユニット30がそれぞれ備えるボールねじ機構38のねじシャフト381の外周面の螺旋溝を逆向きにするとよい。そうすることで、主軸24に対して対称関係にあるアンビルローラー32のX方向の移動を逆の動きにすることができる。
===変形例===
 図11は、超音波ユニット30の変形例を説明する図である。上記実施形態では、コラム25に固定された超音波ホーン31に対してアンビルローラー32がX方向に移動することにより、X方向に延びた溶着部11を形成しているが、これに限らない。例えば、図11に示すように、アンビルローラー32を支持する一対の側板33等に超音波ホーン31’を固定して取り付け、溶着部11の形成時に、アンビルローラー32と共に超音波ホーン31’もX方向に移動させてもよい。この場合、アンビルローラー32と対向する超音波ホーン31’の面のX方向の長さを短くすることができる。また、図示しないが、アンビルローラーに対して超音波ホーンをX方向に移動させてもよい。また、回転ドラム21の内側にアンビルローラーを設け、外側に超音波ホーンを設けてもよいし、超音波ホーンをローラー型にし、アンビルを平坦な面を有する部材にしてもよい。
 また、上記実施形態では、アンビルローラー32をX方向に移動させる駆動源を回転式モータ(ユニット用モータm1~m4)とし、回転式モータの回転力を、プーリやベルト等を介してボールねじ機構38に伝達しているが、これに限らない。例えば、回転ドラム21を回転させる駆動源とは別に、シリンダーや直動式モータをコラム25に搭載し、シリンダーや直動式モータの直線駆動力によって、アンビルローラー32をX方向に移動させてもよい。また、回転式モータ(ユニット用モータm1~m4)をコラム25に搭載し、回転式モータの回転力を直接ボールねじ機構38に伝達してもよい。
 また、上記実施形態では、超音波溶着装置が溶着部を形成するシート部材として、おむつの基材1を例に挙げているが、これに限らず、本発明に係る超音波溶着装置は、種々のシート部材に溶着部を形成することができる。
 以上、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。
1 基材(シート部材)、2 表面シートの連続体、3 裏面シートの連続体、
4 吸収体、5 脚周り開口部、6 弾性部材、7 弾性部材、8 股下部、
9 前身頃、10 後身頃、11 溶着部、20 超音波溶着装置、21 回転ドラム、22 上流側搬送ローラー、23 下流側搬送ローラー、24 主軸(回転軸)、25 コラム、251 スライドレール、26 制御部、30 超音波ユニット、31 超音波ホーン、32 アンビルローラー(アンビル)、33 側板、34 回動板、35 エアシリンダー、361 前側プーリ、362 ベルト、
371 後側プーリ、372 ベルト、38 ボールねじ機構、381 ねじシャフト、382 軸受け部材、383 ナット部材、39 スライド駒、40 駆動ユニット、b ベルト、M メインモータ(第1駆動源)、m1~m4 ユニット用モータ(第2駆動源)、41 モータ側プーリ、42 主軸側プーリ、
431~434 モータ側プーリ(プーリ)、441~444 軸後方プーリ(プーリ)、451~454 軸前方プーリ(プーリ)、461,463 ユニット側プーリ、471~474 中空回転軸(回転軸)、48 軸受け部材、
49 固定軸

Claims (9)

  1.  連続して搬送されるシート部材に超音波振動を付与することにより、前記シート部材に溶着部を形成する超音波溶着装置であって、
     前記シート部材を外周面に巻き付けて回転することにより、前記シート部材を搬送する回転ドラムと、
     前記超音波振動を発する超音波ホーンと、
     前記回転ドラムに巻き付けられている前記シート部材に向けて前記超音波ホーンが前記超音波振動を発する際に、前記超音波ホーンと共に前記シート部材をその厚さ方向に挟持するアンビルと、
     前記回転ドラムを回転させる第1駆動源と、
     前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を、前記回転ドラムの回転軸方向に沿って移動させる第2駆動源と、
     前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御する制御部と、
    を有することを特徴とする超音波溶着装置。
  2.  請求項1に記載の超音波溶着装置であって、
     前記制御部は、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御することにより、前記回転ドラムの回転速度から独立した速度で、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を前記回転軸方向に沿って移動させることを特徴とする超音波溶着装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の超音波溶着装置であって、
     前記制御部は、前記第1駆動源と前記第2駆動源とを独立して制御することにより、前記回転ドラムの回転角度から独立した前記回転軸方向の位置に、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を位置させることを特徴とする超音波溶着装置。
  4.  請求項2又は請求項3に記載の超音波溶着装置であって、
     前記制御部は、前記第2駆動源を制御することにより、前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動中に当該移動の速度を変化させることを特徴とする超音波溶着装置。
  5.  請求項1から請求項4の何れか1項に記載の超音波溶着装置であって、
     前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動距離が可変であることを特徴とする超音波溶着装置。
  6.  請求項1から請求項5の何れか1項に記載の超音波溶着装置であって、
     前記超音波ホーンと、当該超音波ホーンと共に前記シート部材を挟持する前記アンビルと、を備える超音波ユニットが、前記回転ドラムに複数配置され、
     前記超音波ユニット毎に前記第2駆動源が設けられ、
     前記制御部は、各前記超音波ユニットの前記第2駆動源を独立して制御することを特徴とする超音波溶着装置。
  7.  請求項6に記載の超音波溶着装置であって、
     前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方は前記回転軸方向の両側に往復移動し、
     前記制御部は、各前記超音波ユニットの前記第2駆動源を独立して制御することにより、各前記超音波ユニットが備える前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方の前記回転軸方向に沿う移動速度を、往路と復路とで異ならせることを特徴とする超音波溶着装置。
  8.  請求項1から請求項5の何れか1項に記載の超音波溶着装置であって、
     前記超音波ホーンと、当該超音波ホーンと共に前記シート部材を挟持する前記アンビルと、を備える超音波ユニットが、前記回転ドラムに複数配置され、
     前記回転ドラムの回転軸に対して対称配置される前記超音波ユニットの前記第2駆動源が共通の駆動源であることを特徴とする超音波溶着装置。
  9.  請求項6から請求項8の何れか1項に記載の超音波溶着装置であって、
     各前記超音波ユニットの前記第2駆動源により回転する回転軸は、それぞれ独立して回転可能なように、前記回転ドラムの回転軸周りに配置された多重軸であり、
     各前記回転軸の回転力がベルトとプーリとによりボールねじ機構に伝達され、当該ボールねじ機構が前記超音波ホーンと前記アンビルとのうちの少なくとも一方を前記回転軸方向に沿って移動させることを特徴とする超音波溶着装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110091510A (zh) * 2019-05-30 2019-08-06 黄山富田精工制造有限公司 一种超声波焊接装置
CN111774713A (zh) * 2019-04-04 2020-10-16 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种汇流条焊接装置、系统和方法
CN113895038A (zh) * 2020-07-06 2022-01-07 Gdm股份公司 旋转焊接装置及相关方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3299161B1 (en) 2015-05-19 2021-06-23 Zuiko Corporation Stretchable laminate sheet and disposable article of wear
WO2019212767A1 (en) 2018-04-30 2019-11-07 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Energy apparatus and methods of providing energy to an item
US11772332B2 (en) * 2019-05-24 2023-10-03 Zuiko Corporation Web welding system and welding method
JP7170760B2 (ja) * 2021-01-22 2022-11-14 株式会社リブドゥコーポレーション 超音波溶着装置およびサイドシール部形成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10513128A (ja) * 1995-01-31 1998-12-15 キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド 回転シールシステム
JP2001191422A (ja) * 2000-01-07 2001-07-17 Bridgestone Corp タイヤ製造工程における円筒状タイヤ構成部材の接合方法
JP2004298413A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Uni Charm Corp シール装置および前記シール装置を用いたシール方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103747767B (zh) * 2011-08-24 2015-07-22 尤妮佳股份有限公司 超声密封设备和超声密封方法
JP5851297B2 (ja) * 2012-03-22 2016-02-03 ユニ・チャーム株式会社 ウエブに超音波処理を施すための装置および方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10513128A (ja) * 1995-01-31 1998-12-15 キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド 回転シールシステム
JP2001191422A (ja) * 2000-01-07 2001-07-17 Bridgestone Corp タイヤ製造工程における円筒状タイヤ構成部材の接合方法
JP2004298413A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Uni Charm Corp シール装置および前記シール装置を用いたシール方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774713A (zh) * 2019-04-04 2020-10-16 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种汇流条焊接装置、系统和方法
CN110091510A (zh) * 2019-05-30 2019-08-06 黄山富田精工制造有限公司 一种超声波焊接装置
CN110091510B (zh) * 2019-05-30 2024-02-13 黄山富田精工智造股份有限公司 一种超声波焊接装置
CN113895038A (zh) * 2020-07-06 2022-01-07 Gdm股份公司 旋转焊接装置及相关方法

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