JP7307317B2 - Ultrasonic container closing device and ultrasonic container closing method - Google Patents
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Description
本発明は超音波容器閉鎖装置および超音波容器閉鎖方法に関し、より詳しくは、発泡樹脂製の容器本体の周囲に形成されたフランジ部に発泡樹脂製の蓋体を重合させた状態で、上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着して、上記容器本体を上記蓋体で閉鎖するようにした超音波容器閉鎖装置および超音波容器閉鎖方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic container closing device and an ultrasonic container closing method. The present invention relates to an ultrasonic container closing device and an ultrasonic container closing method in which a part and a lid are ultrasonically welded to close the container main body with the lid.
従来、発泡樹脂製の容器本体の周囲に形成されたフランジ部に発泡樹脂製の蓋体を重合させた状態で、上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着して、上記容器本体を上記蓋体で閉鎖する超音波容器閉鎖装置として、超音波振動される超音波ホーンと、該超音波ホーンに超音波振動を付与する超音波発生手段と、上記超音波ホーンに対向して配置された受台と、当該受台と上記超音波ホーンとを接近離隔させる動作機構とを備え、上記超音波ホーンの先端部と受台との間で上記フランジ部と蓋体とを挟持した状態で超音波ホーンを超音波振動させて、該フランジ部と蓋体とを超音波溶着するようにしたものが知られている(特許文献1)。 Conventionally, in a state in which a foamed resin lid body is superimposed on a flange portion formed around a foamed resin container body, the flange portion and the lid body are ultrasonically welded to form the container body as the lid. An ultrasonic container closing device to be closed by the body includes an ultrasonic horn to be ultrasonically vibrated, an ultrasonic wave generating means for imparting ultrasonic vibration to the ultrasonic horn, and a receiver arranged opposite to the ultrasonic horn. and an operating mechanism for moving the cradle and the ultrasonic horn closer to and away from each other. There is known one in which a horn is ultrasonically vibrated to ultrasonically weld the flange portion and the lid (Patent Document 1).
上記超音波容器閉鎖装置においては、上記超音波ホーンの先端部に加圧端面が形成されており、この加圧端面と受台との間で上記フランジ部と蓋体とを挟持する際に、所要の圧力で両者を挟持し、この状態でフランジ部と蓋体とを超音波溶着するようにしているが、安定した所望の密着強度を得ること、換言すれば蓋体をフランジ部から引き剥がして該蓋体を容器本体から開封する際の安定した開封強度の大きさを得ることが困難であった。
すなわち上記フランジ部と蓋体との挟持力が不足すると、発泡樹脂製の容器と蓋との合わせ面の平坦度の精度は高くないため、超音波ホーンの加圧端面と受台とで挟んだ位置以外でも溶着する場合がある。他方、上記フランジ部と蓋体との挟持力が過大となると、フランジ部と蓋体との溶着面積が大きくなって所望の密着強度よりも大きくなって開封時に蓋体やフランジ部を破損させることがある。このようなことから、得られる開封強度の大きさにバラツキが生じ易いため、安定した所要の大きさの開封強度を得られないことがあった。この種の発泡樹脂製の容器と蓋からなる包装形態においては、容器の閉鎖状態を維持しつつも開封時には僅かな開封強度で容易に蓋が剥がれることが要求されており、上記従来の超音波容器閉鎖装置による超音波溶着においては、安定的に所望の開封強度となるよう溶着させることが困難であった。
本発明は上述した事情に鑑み、従来に比較して安定して所要の大きさの開封強度を有する容器を得ることが可能な超音波容器閉鎖装置および超音波容器閉鎖方法を提供するものである。
In the ultrasonic container closing device, a pressurizing end face is formed at the tip of the ultrasonic horn. Both are sandwiched with a required pressure, and the flange and lid are ultrasonically welded in this state. Therefore, it is difficult to obtain a stable opening strength when the lid is unsealed from the container body.
That is, if the holding force between the flange portion and the lid is insufficient, the accuracy of the flatness of the mating surfaces of the container made of foamed resin and the lid is not high. Welding may occur at locations other than the position. On the other hand, if the clamping force between the flange and the lid becomes excessive, the welded area between the flange and the lid increases and the adhesion strength becomes greater than desired, which may damage the lid and the flange when the package is opened. There is For this reason, the degree of unsealing strength obtained tends to vary, and it has been impossible to stably obtain the desired degree of unsealing strength. In the form of packaging consisting of this type of foamed resin container and lid, it is required that the lid can be easily peeled off with a slight opening strength when the container is opened while maintaining the closed state of the container. In ultrasonic welding using a container closing device, it has been difficult to achieve a stable and desired unsealing strength.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ultrasonic container closing device and an ultrasonic container closing method that can stably obtain a container having a required opening strength as compared with conventional methods. .
請求項1の発明は、発泡樹脂製の容器本体の周囲に形成されたフランジ部に発泡樹脂製の蓋体を重合させた状態で、上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着して、上記容器本体を上記蓋体で閉鎖する超音波容器閉鎖装置であって、
超音波振動される超音波ホーンと、該超音波ホーンに超音波振動を付与する超音波発生手段と、上記超音波ホーンに対向して配置された受台と、当該受台と上記超音波ホーンとを接近離隔させる動作機構とを備え、上記超音波ホーンの先端部と受台との間で上記フランジ部と蓋体とを狭持した状態で超音波ホーンを超音波振動させて、該フランジ部と蓋体とを超音波溶着する超音波容器閉鎖装置において、
上記超音波ホーンの先端部を円錐状もしくは角錐状に形成し、該超音波ホーンの先端部を上記フランジ部もしくは蓋体の少なくともいずれか一方に貫通させて、該先端部を上記フランジ部および蓋体に挿入させてから、上記超音波ホーンを超音波振動させることを特徴とするものである。
請求項5の発明は、発泡樹脂製の容器本体の周囲に形成されたフランジ部に発泡樹脂製の蓋体を重合させた状態で、上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着して、上記容器本体を上記蓋体で閉鎖する超音波容器閉鎖方法であって、
先端部を円錐状もしくは角錐状に形成した超音波ホーンの先端部を、上記フランジ部もしくは蓋体のいずれか一方に貫通させ、さらに他方に挿入させてから超音波振動させることにより、上記他方の超音波ホーンの挿入口部で上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着することを特徴とするものである。
According to the invention of
An ultrasonic horn to be ultrasonically vibrated, an ultrasonic wave generating means for applying ultrasonic vibrations to the ultrasonic horn, a pedestal arranged opposite to the ultrasonic horn, the pedestal and the ultrasonic horn The ultrasonic horn is ultrasonically vibrated with the flange portion and the lid body held between the tip portion of the ultrasonic horn and the cradle, and the flange In an ultrasonic container closing device that ultrasonically welds a part and a lid body,
The tip of the ultrasonic horn is formed in a conical or pyramidal shape, the tip of the ultrasonic horn is passed through at least one of the flange and the lid , and the tip is connected to the flange and the lid. It is characterized in that the ultrasonic horn is ultrasonically vibrated after being inserted into the body .
In the invention of
The tip of an ultrasonic horn having a conical or pyramidal tip is passed through one of the flange portion and the lid, and then inserted into the other and then ultrasonically vibrated to vibrate the other. It is characterized in that the flange portion and the cover are ultrasonically welded together at the insertion opening of the ultrasonic horn.
請求項1の発明および請求項5の発明においては、円錐状もしくは角錐状に形成した超音波ホーンの先端部を、重合させた上記フランジ部もしくは蓋体のいずれか一方に貫通させた状態で超音波振動させているので、貫通した超音波ホーンの先端部が重合させた他方に挿入され、その挿入口部に超音波ホーンの先端部が貫通することで押し出された一方の素材が押し込まれ、この状態で超音波ホーンが超音波振動することで、押し込まれた一方の素材が他方の挿入口部に溶着され、環状の溶着部が形成されて上記フランジ部と蓋体とが超音波溶着される。
このように本発明においては、環状の溶着部は超音波ホーンの先端部が上記容器本体のフランジ部もしくは蓋体のいずれか一方を貫通することで得られるので、従来のように溶着位置や溶着面積のバラツキが生じることはなく、したがって一定の安定した開封強度を得ることができる。
In the inventions of
As described above, in the present invention, the annular welded portion is obtained by passing the tip of the ultrasonic horn through either the flange portion of the container body or the lid. There is no variation in the area, and therefore a constant and stable opening strength can be obtained.
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1において、(a)に示すように容器1は平面視で正方形に形成されており、(b)に示すように中央部が方形凹状で開口部周囲にフランジ部2aが形成された容器本体2と、この容器本体2の開口部を覆ってフランジ部2aと重なり合う蓋体3とから構成されている。上記容器本体2と蓋体3は、それぞれ熱溶融性の発泡樹脂(例えば発泡ポリスチレン、発泡倍率10倍)で製造されており、主に納豆を包装する容器として用いられている。
上記容器本体2と蓋体3とはヒンジ部4で繋がっており、蓋体3はヒンジ部4を支点として上方に開放できるようになっている。上記ヒンジ部4の反対側がフランジ部2aと蓋体3との合わせ部5となっており、該合わせ部5の両側2か所の溶着箇所6においてフランジ部2aと蓋体3とが互いに超音波溶着により溶着されるようになっている。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIG. 1, as shown in FIG. 1(a), the
The container body 2 and the
図2は超音波容器閉鎖装置11の側面図で、容器1はバケットコンベヤ12に設けたバケット13によって位置決めされた状態で、該バケットコンベヤ12によって図2の右方から左方に間欠的に搬送されるようになっている。上記容器1の蓋体3は、合わせ部5を搬送方向側方(図示手前)に向けた状態で、蓋閉鎖ガイド14によって閉じられており、上記フランジ部2aと蓋体3を重合させた状態を維持して搬送されるようになっている。
上記容器1の間欠停止位置の所要位置に、上記合わせ部5の溶着箇所6でフランジ部2aと蓋体3を溶着する超音波溶着装置15を設けてある。
FIG. 2 is a side view of the ultrasonic container closing device 11. The
An ultrasonic welding device 15 for welding the
上記超音波溶着装置15は、超音波ホーン17と受台(アンビル)18とを上下に備えており、超音波ホーン17は、超音波発生手段19によって超音波振動が付与されるようになっている。超音波発生手段19は超音波ホーン17を振動させる超音波振動子19Aと、該超音波振動子19Aに電圧を印加する超音波発振器19Bから構成されている。
上記超音波ホーン17は合わせ部5の進路の直上位置に配置してあり、受台18は超音波ホーン17に対向させてその直下位置に配置してある。
上記超音波ホーン17と受台18とは動作機構20によって接近離隔させることができるようになっており、該動作機構20は超音波ホーン17を昇降させる昇降機構21と受台18を昇降させる昇降機構22とから構成されている。これら昇降機構21、22としては、超音波ホーン17や受台18を進退動させるエアシリンダや電動アクチュエータ、リニアスライダー等の往復動装置により構成することができる。特に下方に配置した受台18と昇降機構22とは、バケットコンベヤ12によって容器1を間欠的に搬送させる際に、バケット13の前進作動を阻害することが無いように配慮してある。
このような超音波溶着装置15の構成において、バケットコンベヤ12は超音波ホーン17と受台18の間に、合わせ部5の溶着箇所6が順次位置するようにバケット13を間欠的に移動させるようになっている。
The ultrasonic welding device 15 includes an ultrasonic horn 17 and an anvil 18 on the upper and lower sides. there is The ultrasonic wave generating means 19 comprises an ultrasonic oscillator 19A for vibrating the ultrasonic horn 17 and an ultrasonic oscillator 19B for applying voltage to the ultrasonic oscillator 19A.
The ultrasonic horn 17 is arranged directly above the course of the joining
The ultrasonic horn 17 and the cradle 18 can be moved closer to each other by an operating mechanism 20. The actuating mechanism 20 includes an
In the configuration of the ultrasonic welding device 15 as described above, the
図3に示すように、上記各超音波ホーン17の先端部17aは円錐状もしくは角錐状に形成してあり、上記動作機構20によって超音波ホーン17と受台18とを接近させた際には、超音波ホーン17の先端部17aを重合された上記蓋体3とフランジ部2aとの両方に貫通させることができるようにしてある。
上記超音波ホーン17の先端部17aの頂点は尖らせてあるが、これに限定されるわけではない。頂点の径が1mm以下であれば発泡樹脂製の蓋体3やフランジ部2aを容易に貫通させることができるため、その形状はいかなる形状であってもよいが、耐久性や安全性を考慮すれば半径0.5mm以下の球状とすることが望ましい。
上記受台18はフランジ部2aを水平に保つように平坦に形成されているが、上記蓋体3とフランジ部2aとの両方に超音波ホーン17の先端部17aを貫通させる本実施例においては、フランジ部2aを貫通した超音波ホーン17の先端部17aが受台18に衝突することが無いように、受台18に超音波ホーン17の先端部17aを受け入れる凹部18aを形成してある。
As shown in FIG. 3, the
Although the apex of the
The pedestal 18 is formed flat so as to keep the
以上の構成において、容器1がバケットコンベヤ12によって間欠的に搬送される際には、動作機構20によって超音波ホーン17は上昇端位置に、受台18は下降端位置にそれぞれ保持されている。
この状態からバケットコンベヤ12によって容器1が所定量だけ間欠的に前進されて停止されると、フランジ部2aに重合された蓋体3の合わせ部5の一方の溶着箇所6が、超音波ホーン17と受台18との間に搬入されることになる。
In the above configuration, when the
From this state, when the
この状態となると、動作機構20によって超音波ホーン17が下降されるとともに受台18が上昇され、フランジ部2aの下面が受台18によって支持された状態で、超音波ホーン17の先端部17aが上記蓋体3とフランジ部2aとに順次挿入されて、それぞれを貫通する。
この状態では、フランジ部2aの下面は受台18によって支持されており、また蓋体3の下面は、超音波ホーン17の先端部17aの円錐状もしくは角錐状部分によってフランジ部2aの上面に圧着されている。
In this state, the operating mechanism 20 lowers the ultrasonic horn 17 and raises the pedestal 18. With the lower surface of the
In this state, the lower surface of the
超音波ホーン17の先端部17aと受台18との間で、これらによって上記重合状態のフランジ部2aと蓋体3とが上下から挟み込まれて挟持されると、上記超音波発振器19Bから超音波振動子19Aに電圧が印加され超音波ホーン17に超音波振動が付与されて、超音波ホーン17と受台18とによってフランジ部2aと蓋体3とが溶着箇所6において超音波溶着される。
上記フランジ部2aと蓋体3とが超音波ホーン17によって所要時間超音波振動されると、超音波ホーン17と受台18とが動作機構20によって離隔され、超音波溶着が終了する。
When the superimposed
When the
そして特に本発明においては、上記溶着箇所6は次のようにして形成される。
すなわち蓋体3の溶着箇所6に、蓋体3の表面側から上記超音波ホーン17の先端部17aを突き刺して蓋体3を貫通させると、先端部17aの先端は蓋体3の裏面に突出し、かつ蓋体3の裏面に重ね合わせられているフランジ部2aの表面に差し込まれて該フランジ部2aに挿入孔2bを形成するようになる。
このとき、蓋体3の溶着箇所6の素材(例えば発泡ポリスチレン)は超音波ホーン17の挿入に伴って裏面側に押し出され、先端部17aの先端とともに挿入孔2bに差し込まれることになる。
上記フランジ部2aの挿入孔2bに差し込まれた蓋体3の溶着箇所6の素材は、挿入孔2bの入口部(挿入口部)で先端部17aの周囲に位置すると同時に、先端部17aの円錐面もしくは角錐面によって挿入孔2bの挿入口部を含む内周面に押し付けられるようになる。またこの状態では、蓋体3の裏面は、蓋体3に形成された貫通孔3aの内面が先端部17aの円錐面もしくは角錐面に押圧されるので、フランジ部2aの表面に押し付けられて密着されている。
In particular, according to the present invention, the
That is, when the
At this time, the material (for example, foamed polystyrene) of the welded
The material of the welded
上記超音波ホーン17に超音波振動が付与されると、上記蓋体3の裏面から突出してフランジ部2aの挿入孔2bの挿入口部に位置する溶着箇所6の素材は、フランジ部2aの挿入口部に超音波溶着されて、該フランジ部2aの挿入口部に環状の溶着部Wが形成される。
上記環状の溶着部Wは、超音波ホーン17の先端部17aを貫通させた箇所に形成されるため、溶着部Wの位置がばらつくことはない。また、密着強度は環状の溶着部Wにおける環の大きさに依存し、かつ環の大きさはフランジ部2aの挿入口部における先端部17aの外径もしくは外形寸法により定まることから、先端部17aのテーパ角度tおよびフランジ部2aへの挿入量により密着強度を調節することが可能となる。
そして上記溶着部Wは環状であるため、蓋体3をフランジ部2aから剥がす際は、線状に繋がっている部分を引き裂けばよく、僅かな開封強度で開封することが可能となる。
このように本実施例によれば、上記挿入孔2bの挿入口部に環状の溶着部Wを形成することにより、従来に比較して溶着位置および溶着強度のバラツキを小さくすることができ、これによって一定の安定した開封強度を得ることができる。
When ultrasonic vibration is applied to the ultrasonic horn 17, the material of the welded
Since the ring-shaped welded portion W is formed at a portion where the
Since the welded portion W is ring-shaped, when the
As described above, according to this embodiment, by forming the ring-shaped welded portion W at the insertion opening of the
図4は本発明の第2実施例を示したもので、上記第1実施例の超音波ホーン17においては、その先端部17aが蓋体3とフランジ部2aとを貫通するように設定しているが、第2実施例では超音波ホーン27の円錐状もしくは角錐状の先端部27aは、上記第1実施例の先端部17aよりもテーパ角度tが大きく、蓋体3を貫通してもフランジ部2aは貫通しないように設定してある。したがって本実施例では、上記第1実施例とは異なり、受台28に凹部は形成していない。
その他の構成は第1実施例と同様に構成してある。
上記構成を有する第2実施例においても、第1実施例と同様な作用効果が得られることは明らかである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the ultrasonic horn 17 of the first embodiment, the
Other configurations are similar to those of the first embodiment.
It is clear that the second embodiment having the above configuration can also obtain the same effects as those of the first embodiment.
なお、上記第2実施例の先端部27aのようにテーパ角度tを大きくすると、溶接部Wにおける環を大きくすることができるが、蓋体3の表面に形成される貫通孔3aの入口開口が大きくなり見栄えが悪くなる。
これとは逆に、上記第1実施例の先端部17aのようにテーパ角度tを小さくすると、蓋体3の表面に形成される貫通孔3aの入口開口を小さくすることができるが、溶着部Wにおける環が小さくなる。所要の大きさの環を得るためには、先端部17aを蓋部3とフランジ部2aとに深く差し込む必要があるが、その場合、先端部17aがフランジ部2aを大きく貫通して、フランジ部2aの裏面に押し出されるフランジ部2aの素材による大きな突出部が形成されることになり、この場合も見栄えが悪くなる。
以上の点を考慮すると、先端部17a、27aのテーパ角度tは30度から90度の範囲で選択することが好ましく、特に蓋体3やフランジ部2aの厚さが2~2.5mm程度の場合は、30度から60度の範囲で選択することが好ましい。
また、上記第2実施例のようにフランジ部2aを貫通させない場合には、先端部27aの先端が受台18に近い方が超音波振動時に安定することから、先端部27aはフランジ部2aの厚さの半分を超えて挿入させることが好ましい。
また、第1実施例および第2実施例ともに、溶着に要する時間(フランジ2aと蓋体3に対する超音波の作用時間)は0.01~1secの範囲が好ましく、時間を長くとれば溶着は強く確実になるがその分処理能力は低下するため、より好ましくは0.05~0.5secの範囲とするのが良い。また、第2実施例の場合は、超音波ホーン27を深く差し込む程(受台18に近づく程)短時間で良く、これらの点を考慮することで、先端部27aの挿入量と超音波の作用時間とにより溶着強度を調節することができる。
If the taper angle t is increased as in the
Conversely, if the taper angle t is reduced as in the
Considering the above points, it is preferable to select the taper angle t of the
Further, when the
In both the first embodiment and the second embodiment, the time required for welding (the duration of ultrasonic waves acting on the
さらに上記実施例では上方に超音波ホーン17、27を、下方に受台18、28を配置してあるが、両者を逆に配置してもよいことは勿論である。この場合は少なくとも容器本体17のフランジ部2aに対して超音波ホーン17、27を貫通させることになり、蓋体3の裏面に先端部17a、27aが挿入されて、蓋体3に形成される挿入孔の挿入口部に溶着部Wが形成されることになる。
また上記実施例のように容器1を間欠的に搬送することなく、上記特許文献1に開示されているように、容器1を連続的に搬送しながら超音波溶着することも可能である。すなわち、超音波ホーン17、27および昇降機構21と受台18、28および昇降機構22を、バケットコンベヤ12の移動に追従して移動させるとともに後退させる進退動機構を設けて、超音波ホーン17、27と受台18、28を容器1の移動に追従して移動させるとともに、昇降機構21、22を作動させて互いに接近させるようにし、溶着に必要な時間に見合う距離を容器1の移動に追従させた後、昇降機構21、22を作動させて超音波ホーン17、27と受台18、28とを離隔させ、バケットコンベヤ12の進行方向に逆行するよう後退させて次の溶着動作に移行するようにすればよい。
Furthermore, in the above embodiment, the
Further, instead of intermittently conveying the
1 容器 2 容器本体
2a フランジ部 3 蓋体
4 ヒンジ部 5 合わせ部
6 溶着箇所 11 超音波容器閉鎖装置
15 超音波溶着装置 17 超音波ホーン
18 受台 19 超音波発生手段
20 動作機構 W 溶着部
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
超音波振動される超音波ホーンと、該超音波ホーンに超音波振動を付与する超音波発生手段と、上記超音波ホーンに対向して配置された受台と、当該受台と上記超音波ホーンとを接近離隔させる動作機構とを備え、上記超音波ホーンの先端部と受台との間で上記フランジ部と蓋体とを狭持した状態で超音波ホーンを超音波振動させて、該フランジ部と蓋体とを超音波溶着する超音波容器閉鎖装置において、
上記超音波ホーンの先端部を円錐状もしくは角錐状に形成し、該超音波ホーンの先端部を上記フランジ部もしくは蓋体の少なくともいずれか一方に貫通させて、該先端部を上記フランジ部および蓋体に挿入させてから、上記超音波ホーンを超音波振動させることを特徴とする超音波容器閉鎖装置。 In a state in which a foamed resin lid is superimposed on a flange formed around a foamed resin container body, the flange and the lid are ultrasonically welded to attach the container body to the lid. An ultrasonic container closure device for closing, comprising:
An ultrasonic horn to be ultrasonically vibrated, an ultrasonic wave generating means for applying ultrasonic vibrations to the ultrasonic horn, a pedestal arranged opposite to the ultrasonic horn, the pedestal and the ultrasonic horn The ultrasonic horn is ultrasonically vibrated with the flange portion and the lid body held between the tip portion of the ultrasonic horn and the cradle, and the flange In an ultrasonic container closing device that ultrasonically welds a part and a lid body,
The tip of the ultrasonic horn is formed in a conical or pyramidal shape, the tip of the ultrasonic horn is passed through at least one of the flange and the lid , and the tip is connected to the flange and the lid. An ultrasonic container closing device characterized by ultrasonically vibrating the ultrasonic horn after being inserted into the body .
先端部を円錐状もしくは角錐状に形成した超音波ホーンの先端部を、上記フランジ部もしくは蓋体のいずれか一方に貫通させ、さらに他方に挿入させてから超音波振動させることにより、上記他方の超音波ホーンの挿入口部で上記フランジ部と蓋体とを超音波溶着することを特徴とする超音波容器閉鎖方法。 In a state in which a foamed resin lid is superimposed on a flange formed around a foamed resin container body, the flange and the lid are ultrasonically welded to attach the container body to the lid. An ultrasonic container closure method for closing, comprising:
The tip of an ultrasonic horn having a conical or pyramidal tip is passed through one of the flange portion and the lid, and then inserted into the other and then ultrasonically vibrated to vibrate the other. A method for closing an ultrasonic container, comprising ultrasonically welding the flange portion and the cover body at an insertion opening of an ultrasonic horn.
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