JPH0957853A - 超音波シール装置の制御方法及び制御装置 - Google Patents

超音波シール装置の制御方法及び制御装置

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JPH0957853A
JPH0957853A JP21169295A JP21169295A JPH0957853A JP H0957853 A JPH0957853 A JP H0957853A JP 21169295 A JP21169295 A JP 21169295A JP 21169295 A JP21169295 A JP 21169295A JP H0957853 A JPH0957853 A JP H0957853A
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JP
Japan
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ultrasonic
rotary drum
laminated body
clearance
sealing device
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Masao Oe
雅雄 大江
Koji Nakahara
孝治 中原
Tamotsu Yamane
保 山根
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層体の表層部を接着する超音波シール装置
の制御方法及び制御装置に関し、シールを自動化し、不
良を解消し、高品質の製品を供給する。 【解決手段】 回転ドラム２には積層体１が巻かれ、ス
キマＳ部に連続的に供給される。コンバータ６、ソリッ
ドブースター５、と一体的に構成されたホーン４により
積層体１の表層部は押圧され超音波により接着される。
サーボモータ１６は図示省略の制御部に制御されて回転
し、ウォーム軸１５、ウォームギア１４を介し、ウォー
ムホイール１３を回転し、ネジ棒１２を左右に移動さ
せ、メカニカルストッパー１１を適正位置に移動させ、
移動部材９のシリンダー１０による位置を固定し、移動
部材９に固定のホーン４のスキマＳを適正間隔にする。
制御部は回転ドラム２の回転数から積層体１の移送速度
を求め、この速度に最も適したスキマＳとなるようにサ
ーボモータ１６を制御するので正確なシールがなされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙おむつ等の積層
体の表層部を接着する超音波シール装置の制御方法及び
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の超音波シール装置の側面
図を示すもので、このシール装置は回転ドラム２に巻き
付けられて送られる紙おむつ等の積層体１が、超音波シ
ール装置７に対し、回転ドラム２の水平位置に来た時に
対向する超音波シール装置７からの超音波押圧によって
積層体１の表層部がシールされるようになっている。
【０００３】図において、１は連続した帯状材の紙おむ
つ等の積層体、２は積層体１を巻き付けて送る回転ドラ
ム、３は積層体１の方向転換用のアイドルロール、４は
超音波によって積層体１に押圧する超音波シール装置７
の先端部のホーン、５は超音波発生用のソリッドブース
ター、６はコンバーターで、これら５及び６は前記ホー
ン４と一体になって超音波シール装置７を構成してい
る。
【０００４】８は超音波シール装置７を支持する支持フ
レーム、９は支持フレーム８に支持された超音波シール
装置７全体をガイドに沿って移動させる移動部材、１０
は移動部材９を常時回転ドラム２側へ押圧する油圧シリ
ンダー、１１は移動部材９の先端と当接して超音波シー
ル装置７の位置決めをするメカニカルストッパー、１２
は先端にメカニカルストッパー１１を有するネジ棒、１
９はネジ棒１２と噛合っているナット、２０はホーン４
先端と対向する回転ドラム２とのスキマ量を検出するダ
イヤルゲージである。このスキマ量は、図５で示すよう
にスキマ量Ｓは、積層体１の厚さＳ１とホーン４先端ま
でのスキマＳ２との合計である。
【０００５】上記従来の超音波シール装置では、図５に
示すように積層体１の厚さＳ１によって、所定スキマ量
Ｓが選定され、この選定された所定スキマ量Ｓに合わせ
て超音波シール装置７を位置決めするために、ナット１
９を回転させてネジ棒１２の先端に配置されたメカニカ
ルストッパー１１を図の左方向（又は右方向）に移動調
整する。
【０００６】一方、移動部材９は油圧シリンダー１０に
よって、常時、図の右方向に押圧しメカニカルストッパ
ー１１に当接させている。すなわち、スキマ量Ｓを拡げ
たい場合には、ナット１９を回転させてメカニカルスト
ッパー１１を図の左方向へ移動させ、逆に、スキマ量Ｓ
を狭める場合には、ナット１９を逆回転させてメカニカ
ルストッパー１１を図の右方向へ移動させる。そして、
ダイヤルゲージ２０によって所定スキマ量Ｓを確認して
いる。
【０００７】所定スキマ量Ｓが設定された後、回転ドラ
ム２が回転し、積層体１が送られて回転ドラム２の水平
位置に来た時に対向する超音波シール装置７からのホー
ン４による超音波押圧によって積層体１の表層部がシー
ルされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波シール装
置７では、所定スキマ量Ｓが設定された後、回転ドラム
２の回転速度が停止から目標速度まで上昇し、同時に積
層体１の送り速度も上昇するが、超音波シール装置７か
らの超音波押圧力が一定に働くため、積層体１の送り速
度の上昇に対して、所定スキマ量Ｓが追従しないという
問題があった。
【０００９】例えば、積層体１の送り速度が遅い場合に
スキマ量Ｓが小さいと、同じ場所を何回も押圧力が作用
し、積層体１の接着部が破れてしまう問題があり、ま
た、積層体１の送り速度が速い場合にスキマ量Ｓが大き
いと、加圧力が不足し接着が不十分となってしまうと言
う問題があった。
【００１０】本発明は、上記従来技術の問題を解消する
ため、積層体の送り速度に見合った最適スキマ量に自動
的に調整し、積層体表層部のシールが適正で、高品質の
積層体を作り出すことができる、超音波シール装置の制
御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、（１）回転ドラムに巻き付けら
れて送られる積層体の表層部を超音波押圧ホーンで押圧
し、同表層部を接着する超音波シール装置の制御方法で
あって、前記回転ドラムの回転数を検出し；同回転数か
ら前記積層体の移送速度を検出し；同移送速度に応じて
前記回転ドラムと前記超音波押圧ホーン先端部との間の
最適スキマ量を設定し；同最適スキマ量に対応する前記
超音波押圧ホーンの位置決めをサーボモータによって制
御することを特徴とする超音波シール装置の制御方法を
提供する。
【００１２】（２）更に、回転ドラムに巻き付けて送ら
れる積層体の表層部を押圧して接着する超音波押圧ホー
ンと、同超音波押圧ホーンの先端部と前記回転ドラムと
の初期スキマ量を設定する位置決め装置とからなり、同
位置決め装置を移動して前記スキマ量を制御する超音波
シール装置の制御装置であって、前記位置決め装置を移
動させるサーボモータと；前記回転ドラムの回転数を検
出するドラム回転数検出器と；前記サーボモータの回転
数を検出するサーボモータ回転数検出器と；前記ドラム
回転数検出器からの信号を入力し、前記回転ドラムの回
転数から前記積層体の移送速度を算出し、同移送速度に
よって前記回転ドラムと前記超音波押圧ホーン先端部と
の最適スキマ量を設定すると共に、前記サーボモータ回
転数検出器の信号を参照して前記位置決め装置が最適ス
キマ量となるように前記サーボモータを制御する制御部
とを具備してなることを特徴とする超音波シール装置の
制御装置も提供する。
【００１３】本発明は前述のような制御方法及び制御装
置であり、その（１）の制御方法では、回転ドラムの回
転数から、同回転ドラムに巻き付けられて移送される積
層体の移送速度を検出し、同移送速度に対応して、その
速度にふさわしい回転ドラムと超音波押圧ホーン先端部
との最適スキマ量が設定される。そして、設定されたス
キマ量の調整はサーボモータを所定回転数（又は回転
角）作動し、この回転を直線運動に変換して超音波押圧
と回転ドラム間のスキマ量を調整し、スキマ量に見合っ
た超音波押圧ホーンの初期位置決めが行われる。この直
線運動は、例えば、サーボモータの回転をウォームギア
及びウォームホイールを介して直線状の移動に変換し、
メカニカルストッパーを所定の位置に移動すればよい。
【００１４】最適スキマ量になったスキマ部に積層体が
送られて、回転ドラムの水平位置に来た時に、対向する
超音波シール装置の押圧ホーンからの超音波押圧によっ
て積層体の表層部がシールされる。
【００１５】このように、本発明の制御方法は積層体の
移送速度に応じてスキマ量が設定されているので、シー
ル不良や、接着部の破損を起こすことが解消され、適正
なシールが行われる。
【００１６】（２）の制御装置においては、（１）の方
法を実施する装置として、制御部において、ドラム回転
数検出器からの回転ドラムの回転数から回転ドラムに巻
き付けられて移送される積層体の移送速度を検出し、同
移送速度に対応してその速度にふさわしい回転ドラムと
超音波押圧ホーン先端部との最適スキマ量が設定され
る。制御部ではサーボモータ回転数検出器の信号を参照
して位置決め装置を移動させて前述の最適スキマ量とな
るようにサーボモータを回転させる。サーボモータの回
転数は超音波ホーンと回転ドラム間の移動を行う位置決
め装置へ伝えられ、位置決め装置は超音波押圧ホーンの
位置を設定し、回転ドラムとの間の最適スキマ量となる
ように移動する。この位置決め装置は、例えば、ウォー
ムギア及びウォームホイールを介してメカニカルストッ
パーを移動させ、スキマ量に見合った超音波押圧ホーン
の位置決めを行うようにすれば良い。
【００１７】最適スキマ量になったスキマ部に積層体が
送られて、回転ドラムの水平位置に来た時に、対向する
超音波押圧ホーンからの超音波押圧によって積層体の表
層部がシールされる。
【００１８】このように、本発明の制御装置は積層体の
移送速度に応じて最適のスキマ量が設定されるように超
音波シール装置を制御するので、シール不良や、接着部
の破損を起こすことが解消され、適正なシールが行われ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る超音波シール装置の側面図、図２は図
１のＸ−Ｘ矢視部分断面図、図３は図１におけるサーボ
モータの回転数検出部の詳細な説明図である。これらの
図において、符号１乃至１２は図８の従来装置と同一部
分であるため、そのまま引用し、詳しい説明は省略する
が、本発明の特徴となるところは符号１３乃至１８の部
分であり、これらの部分を中心に説明する。
【００２０】図１、図２において１３はウォームギア１
４と噛み合ったウォームホイールで、その回転によって
ネジ棒１２を図の左方向（又は右方向）へ移動させる。
１５はウォームギア１４に連結されたウォーム軸、１６
はサーボモータで、前述のようにウォーム軸１５と連結
されたウォームギア１４及びウォームホイール１３を介
して、ネジ棒１２を図の左方向（又は右方向）へ移動さ
せる。１７は図３に示すようにサーボモータ１６の軸に
取着された突起部を有するセンサープレートで、１８は
センサープレート１７の突起部の近接位置を検出する近
接スイッチである。
【００２１】このような実施の形態に係る超音波シール
装置では、回転ドラム２が回転すると、同回転ドラム２
に巻き付けられた積層体１がスキマＳを通過する際に、
超音波シール装置７先端のホーン４から超音波押圧が働
き、積層体１の表層部がシールされ、アイドルロール３
を経て次工程へ送られる。表層部のシールとは、本実施
の形態においては積層体１のシール部分に飾りや模様を
付すために押圧するものである。このためのスキマＳの
調整方法が本発明の特徴とする点で、以下詳細に説明す
る。
【００２２】図２は、ウォームアップギア１４と、ウォ
ームホイール１３と、ネジ棒１２の関係を示しており、
ウォームギア１４の回転によってウォームホイール１３
を介してネジ棒１２先端のメカニカルストッパー１１が
２点鎖線のように移動される。
【００２３】図３は、サーボモータ１６に連結されたウ
ォーム軸１５に取着されたセンサープレート１７が、ち
ょうど近接スイッチ１８の位置にあり初期設定位置とな
っている。サーボモータ１６の回転は図示省略の制御部
によって制御されるが、この位置からサーボモータ１６
が回転を始めると、１回転によってメカニカルストッパ
ー１１が進む移動量が計算されているので、制御部にお
いてサーボモータ１６の回転数及び回転角によって、メ
カニカルストッパー１１の移動量、すなわち、スキマ量
Ｓを調整するようにサーボモータ１６を制御することが
できる。
【００２４】図４は積層体を示す図で、（ａ）図は側面
図、（ｂ）図は平面図である。図５は超音波シール装置
のホーン４と積層体間のスキマ部分を示す説明図、図６
は速度及びスキマＳの関係を示すグラフである。
【００２５】本実施の形態に係る超音波シール装置は、
まず、回転ドラム２の回転数を図示省略の回転数検出器
で検出し、図示しない制御部へ入力し、この回転数より
同回転ドラム２に巻き付けられた積層体１の移送速度を
検出し、この移送速度に対応する最適なスキマＳを設定
する。
【００２６】設定されたスキマＳの調整は、制御部から
の信号によりサーボモータ１６を作動させ、ウォーム軸
１５を回転してウォームギア１４及びウォームホイール
１３を介してネジ棒１２先端のメカニカルストッパー１
１が左方向（又は右方向）に調整される。この調整は後
述するように近接スイッチ１８からの信号を制御部に入
力し、サーボモータ６の回転数によってメカニカルスト
ッパー１１の位置を決める。
【００２７】メカニカルストッパー１１の位置が決まる
と、このメカニカルストッパー１１に対向する移動部材
９の先端が、常時、当接されるようにシリンダー１０に
よって図の右方向に押圧されているので、支持フレーム
８に支持された超音波シール装置７の位置が決まり、ホ
ーン４と回転ドラム２間のスキマＳが調整されることに
なる。
【００２８】スキマＳの調整は、制御部に図６（ａ），
（ｂ）に示す特性を保持させておき、この特性に従っ
て、積層体１の移送速度が目標速度になるまで時々刻々
と連続的に繰り返され、積層体１の移送速度に最適なス
キマＳになるようにメカニカルストッパー１１の位置を
制御する。図６に示す特性は、（ａ）が時間と積層体１
の速度の関係を示し、このような積層体１の速度に対
し、（ｂ）のようにスキマ量を調整する。（ｂ）に示す
スキマ量は移送速度が速くなるにつれてスキマ量を狭く
し、移送速度が一定の場合にはその速度に適した所定の
スキマ量を維持し、移送速度が遅くなるにつれてスキマ
量を広く設定することを示している。
【００２９】このスキマＳの調整において、スキマ量Ｓ
と積層体１の厚さとの関係は図５に示すが、図５は、ホ
ーン４先端と回転ドラム２に巻き付けられた積層体１と
のスキマ関係を示したもので、Ｓはホーン４先端と回転
ドラム２外面とのスキマ、Ｓ１は積層体１の厚み、Ｓ２
はホーン４先端と積層体１外面とのスキマである。前述
のように、本発明の実施の形態に係る超音波シール装置
の制御方法においては、このＳが最適になるようにホー
ン４の位置を自動的に設定するものである。
【００３０】図４は、積層体１のシール部分１Ａ及び１
Ｂに矩形状の模様３０，３１が打刻されている様子を示
している。この打刻によって積層体１の表層部が接着シ
ールされるもので、図１の回転ドラム２の表面に矩形状
模様の凸部が設けられており、積層体１がスキマＳを通
過する際に、ホーン４の先端が積層体１に押圧されて出
来る模様で、この部分が接着シールされている。
【００３１】図７は本発明の超音波シール装置の制御方
法のフローチャートである。その概要を説明すると、ま
ず、Ｓ１において、回転ドラム１の回転数を検出し、こ
の回転数から積層体の速度を検出する。次に、Ｓ２にお
いて、この検出した積層体１の速度に対応した最適のス
キマ量Ｓを設定する。Ｓ３ではこの設定したスキマ量Ｓ
に応じてサーボモータ１６を駆動し、このスキマ量Ｓと
なるようにメカニカルストッパー１１の位置を移動し、
Ｓ４において積層体がスキマ量Ｓに対応する目標速度に
なったか否かチェックし、目標速度にならなければ、Ｓ
１に戻り、同じステップを繰り返す。目標速度になれ
ば、次のＳ５へ進む。
【００３２】Ｓ５では定速運転を行い、Ｓ６において、
定速から減速開始か否か調べ、定速であればＳ５で定速
を維持し、減速開始であれば次のＳ７，Ｓ８，Ｓ９で前
述のＳ１，Ｓ２，Ｓ３と同様の作動を行い、Ｓ１０にお
いて減速終了か否かをチェックする。減速が継続してい
ればＳ７へ戻り、再度同じステップを繰り返す。減速が
終了すれば制御を終了する。
【００３３】以上の通り本発明の実施の形態において
は、図示省略の制御部において積層体１の移送速度に応
じて、最適なスキマ量Ｓをサーボモータ１６によって制
御しているので、積層体１のシール不良が解消され、積
層体１の接着部の破損が防止される効果がある。
【００３４】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明
は、積層体の巻かれている回転ドラムの回転数を検出
し、この回転数から積層体の移送速度を求め、この移送
速度に応じて回転ドラムと超音波押圧ホーンとの間の最
適スキマ量を設定し、このスキマ量になるように超音波
押圧ホーンの位置決めをサーボモータによって制御する
制御方法、更に、超音波押圧ホーンの初期位置を設定す
る位置決め装置を移動させるサーボモータ、ドラム回転
数検出器、サーボモータ回転数検出器及びドラム回転数
検出器とサーボモータ回転数検出器からの信号を入力
し、位置決め装置を移動させるサーボモータを制御する
制御部とを備えた制御装置を特徴とするので次のような
効果を奏する。
【００３５】（１）積層体のシール不良が解消されると
共に、積層体の接着部の破損が防止される効果がある。
【００３６】（２）また、シール不良等の解消により、
製品の歩留りが向上し、高品質の製品を安定的に供給で
きるので、超音波シール装置の生産性を一段と高める効
果を奏する。
【００３７】（３）このような制御装置により、超音波
シール装置の制御が自動化され、超音波押圧ホーンの位
置決めが正確になされるようになり、産業上極めて有益
なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る超音波シール装置
の側面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】図１におけるサーボモータの回転数検出部の詳
細な側面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る超音波シール装置
に適用される積層体で、（ａ）はその側面図、（ｂ）は
平面図である。
【図５】図１及び従来の超音波シール装置におけるホー
ンと積層体間のスキマ部分の説明図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る超音波シール装置
の制御方法における速度とスキマの関係を示す図で、
（ａ）は時間と積層体速度との関係、（ｂ）は時間とス
キマの関係をそれぞれ示す。
【図７】本発明の実施の一形態に係る超音波シール装置
の制御方法のフローチャートである。
【図８】従来の超音波シール装置の側面図である。
【符号の説明】
１ 積層体 ２ 回転ドラム ４ ホーン ５ ソリッドブースター ６ コンバータ ８ 支持フレーム ９ 移動部材 １０ シリンダー １１ メカニカルストッパー １２ ネジ棒 １３ ウォームホイール １４ ウォームギア １５ ウォーム軸 １６ サーボモータ １７ センサプレート １８ 近接センサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転ドラムに巻き付けられて送られる積
    層体の表層部を超音波押圧ホーンで押圧し、同表層部を
    接着する超音波シール装置の制御方法であって、前記回
    転ドラムの回転数を検出し；同回転数から前記積層体の
    移送速度を検出し；同移送速度に応じて前記回転ドラム
    と前記超音波押圧ホーン先端部との間の最適スキマ量を
    設定し；同最適スキマ量に対応する前記超音波押圧ホー
    ンの位置決めをサーボモータによって制御することを特
    徴とする超音波シール装置の制御方法。
  2. 【請求項２】 回転ドラムに巻き付けられて送られる積
    層体の表層部を押圧して接着する超音波押圧ホーンと、
    同超音波押圧ホーンの先端部と前記回転ドラムとの初期
    スキマ量を設定する位置決め装置とからなり、同位置決
    め装置を移動して前記スキマ量を制御する超音波シール
    装置の制御装置であって、前記位置決め装置を移動させ
    るサーボモータと；前記回転ドラムの回転数を検出する
    ドラム回転数検出器と；前記サーボモータの回転数を検
    出するサーボモータ回転数検出器と；前記ドラム回転数
    検出器からの信号を入力し、前記回転ドラムの回転数か
    ら前記積層体の移送速度を算出し、同移送速度によって
    前記回転ドラムと前記超音波押圧ホーン先端部との最適
    スキマ量を設定すると共に、前記サーボモータ回転数検
    出器の信号を参照して前記位置決め装置が最適スキマ量
    となるように前記サーボモータを制御する制御部とを具
    備してなることを特徴とする超音波シール装置の制御装
    置。
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