JPH11170404A - 超音波融着装置 - Google Patents

超音波融着装置

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JPH11170404A
JPH11170404A JP9352311A JP35231197A JPH11170404A JP H11170404 A JPH11170404 A JP H11170404A JP 9352311 A JP9352311 A JP 9352311A JP 35231197 A JP35231197 A JP 35231197A JP H11170404 A JPH11170404 A JP H11170404A
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JP
Japan
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vibrator
film
receiving member
fusion
film material
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JP9352311A
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English (en)
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Yukinori Sawada
幸典 澤田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コストが安価で，生産コストが安価であ
り，更に融着品質が安定し，融着速度の高速化を図るこ
とができる，超音波融着装置を提供すること。 【解決手段】 フィルム状材２１を長手方向に移送する
フィルム状材移送手段の駆動源３１とテーブル駆動手段
によって往復運動する振動子２８と振動子受け部材３０
とを固定したテーブル２４とを有し，駆動源３１に対し
テーブル駆動手段は接続され，フィルム状材移送手段に
連動してテーブル駆動手段が駆動されるよう構成され，
テーブル２４が往復運動を行うことにより，振動子２８
及び振動受け部材３０とが長手方向に対して直角方向に
フィルム状材２１を超音波融着するよう構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，複数枚積層した樹脂フィルム等
のフィルム状材を超音波を用いて互いに融着させる超音
波融着装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】後述する図４に示すごとく，コイル状に巻
かれたフィルム状材２１を二つ折りにして積層状態とな
し，該積層状態にあるフィルム状材２１を長手方向に対
して直角方向に融着し，融着部２１１を形成して積層フ
ィルム２１０となす場合に使用する超音波融着装置が従
来知られている。図９，図１０に示すごとく，上記超音
波融着装置は，積層状態にあるフィルム状材２１を順次
かつ連続的に融着することができる。
【０００３】図９，図１０に示すごとく，上記超音波融
着装置９は，コンバータ９１により振動するホーン９２
と，シリンダ９３によりフィルム状材２１を加圧するホ
ーン受け部材９５とを有し，両者は共にステージ９６に
おいてロボット９７により一体的に速度ベクトルＶ１及
び速度ベクトルＶ２で移動可能となるよう構成されてい
る。
【０００４】上記超音波融着装置９において，上記フィ
ルム状材２１が速度ベクトルＶ１で移送される。ロボッ
ト９７の基台部９７２に対して可動部９７１を速度ベク
トルＶ１でフィルム状材２１の移送方向と同方向に移動
させる。これと同時に可動部９７１に対してステージ９
６を速度ベクトルＶ２で移動させる。なお，上記移送方
向はフィルム状材２１の長手方向と一致する。また，速
度ベクトルＶ２の方向は長手方向に対して直角となる直
角方向と一致する（長手方向，直角方向については図４
参照）。これにより，フィルム状材２１，ホーン９２及
びホーン受け部９５が速度ベクトルＶ１で同期する。こ
のため，速度ベクトルＶ２でフィルム状材２１を直角方
向に超音波融着することができる。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記装置には
以下に示す問題点がある。ロボット９７には速度ベクト
ルＶ１で可動部９７１を駆動させるための駆動源と速度
ベクトルＶ２でステージ９６を駆動させるための駆動源
とが必要である。つまり，ロボット９７には駆動源が２
セット必要となるため，設備コストが高価となるおそれ
がある。
【０００６】また，ロボット９７の２セットの駆動源と
は別に，フィルム状材２１の移送手段を駆動する駆動源
が設置される為，フィルム状材２１の速度と可動部９７
１の速度とが確実に速度ベクトルＶ１となるようにフィ
ルム状材１２の速度検出装置を設置し，この速度検出装
置と連動した同期制御装置を可動部９７１に設置する必
要がある。このため，設備コストが高くなるおそれがあ
る。
【０００７】また，ロボット９７の移動時に振動等が発
生するため，この振動等により融着強度・融着寸法等が
影響され，融着品質が低下する恐れがある。また，上記
理由により融着速度を高速化することが困難である。よ
って，生産能力を高めることができず，生産コストが高
くなる恐れがある。
【０００８】本発明は，かかる問題点に鑑み，設備コス
トが安価で，生産コストが安価であり，更に融着品質が
安定し，融着速度の高速化を図ることができる，超音波
融着装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，複数枚積層した
フィルム状材を該フィルム状材の長手方向に速度ベクト
ルＶ１で移送させるフィルム状材移送手段と，該フィル
ム状移送手段を駆動する駆動源と，上記長手方向に対し
て角度αを維持しつつテーブル駆動手段によって速度ベ
クトルＶ３で往復運動を行うよう構成されたテーブルと
を有し，また，上記テーブルには振動子と振動子受け部
材とが固定され，かつ上記振動子と上記振動子受け部材
とは対向するように配置されると共に両者の間には上記
フィルム状材が配置され，更に，上記振動子と上記振動
子受け部材との少なくともいずれか一方は上記フィルム
状材の表面に対して垂直方向に移動可能となるように構
成された超音波融着装置であって，上記駆動源に対し上
記テーブル駆動手段は連結手段を介して接続されてな
り，上記フィルム状材移送手段に連動して上記テーブル
駆動手段が駆動されるよう構成され，更に，上記テーブ
ルが速度ベクトルＶ３で往復運動を行うことにより，上
記振動子及び上記振動受け部材とが速度ベクトルＶ２で
上記長手方向に対して直角方向に上記フィルム状材を超
音波融着するよう構成されていることを特徴とする超音
波融着装置にある。
【００１０】本発明にかかる超音波融着装置において，
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，αとの間には図３に示すごとき関係
が成立することが好ましい。なお，同図においてＶ１〜
Ｖ３はベクトルであるため，式中の演算はベクトルの演
算法則に従う。
【００１１】本発明にかかる超音波融着装置において，
フィルム状材は速度ベクトルＶ１で移送される。ここに
フィルム状材は該フィルム状材の長手方向に移送される
ことから，Ｖ１の方向と長手方向とは一致する。また，
テーブルは速度ベクトルＶ３で往復運動を行うよう構成
されている。ここにテーブルは長手方向に対して角度α
を維持しつつ往復運動を行うように構成されていること
から，Ｖ３とＶ１との間の角度はαとなる。
【００１２】また，テーブルに固定された振動子及び振
動子受け部材はフィルム状材を該フィルム状材の長手方
向に対し直角方向に融着するよう構成されている。更
に，両者は速度ベクトルＶ２でフィルム状材を融着する
よう構成されていることからＶ１とＶ２とは直行する。
以上により，上記の関係を満たすように超音波融着装置
を構成することにより，本発明にかかる効果を確実に得
ることができる。
【００１３】また，上記振動子及び振動子受け部材は上
記フィルム状材の融着を行う部分である。つまり，振動
子により生じる超音波にてフィルム状材は軟化，溶融さ
れ，振動子及び振動子受け部材とによる圧縮により軟化
したフィルム状材が接合されることとなる。なお，上記
圧縮は，振動子または振動子受け部材の少なくとも一方
がフィルム状材の表面に対して垂直方向に移動すること
により行うことができる。
【００１４】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかる超音波融着装置においては，テーブルに振
動子及び振動子受け部材が固定されてなり，フィルム状
材移送手段の駆動源に対しテーブル駆動手段は連結手段
を介して接続されてなり，フィルム状材移送手段に連動
してテーブル駆動手段が駆動されるよう構成されてい
る。このため，１台の駆動源によりフィルム状材，テー
ブルの双方を移送及び駆動させることができる。このた
め，従来３台必要であった駆動源を１台で済ませること
ができるため，その分設備コストを安価とすることがで
きる。
【００１５】また，従来技術においては，フィルム状材
の速度と振動子及び振動子受け部材との速度を同期させ
るために同期制御装置等を設ける必要があったが，本発
明においては不要である。よって，その分設備コストを
安価とすることができる。
【００１６】また，本発明においては，振動子及び振動
子受け部材が固定されたテーブルが速度ベクトルＶ３で
往復運動を行うことにより，振動子及び振動受け部材が
速度ベクトルＶ２で長手方向に対して直角方向にフィル
ム状材を超音波融着するよう構成されている。
【００１７】これにより，本発明にかかる超音波融着装
置は，振動子と振動子受け部材とが１セットの駆動手段
により一方向（速度ベクトルＶ３の方向）に移動するこ
とによりフィルム状材を融着することができるため，移
動に伴って発生する振動等の影響を小さくすることがで
きる。このため，融着強度及び融着寸法等への影響を軽
減することができ，融着品質を高めることができる。更
に，融着速度をより速めることができる。
【００１８】これにより，本発明にかかる超音波融着装
置を用いることにより，融着にかかる不良率を低減する
ことができ，融着の稼働率を高めることができる。ま
た，高速化を図ることができるため，生産能力を増大さ
せることができ，よって設備台数を少なくすることがで
きる。即ち，本発明にかかる超音波融着装置の利用によ
り設備コストそのものの低減効果も含めて総合的に生産
コストを低くすることができる。
【００１９】以上のように，本発明によれば，設備コス
トが安価で，生産コストが安価であり，更に融着品質が
安定し，融着速度の高速化を図ることができる，超音波
融着装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態例 本発明の実施形態例にかかる超音波融着装置につき，図
１〜図８を用いて説明する。図１，図２に示すごとく，
本例の超音波融着装置１は，積層したフィルム状材２１
を該フィルム状材２１の長手方向に速度ベクトルＶ１で
移送させるフィルム状材移送手段と，該フィルム状移送
手段を駆動する駆動源３１であるモータと，上記長手方
向に対して角度αを維持しつつテーブル駆動手段によっ
て速度ベクトルＶ３で往復運動を行うよう構成されたテ
ーブル２４とを有する。なお，上記フィルム状材移送手
段とは後述する駆動ローラ３９であり，テーブル駆動手
段とはカム４１，カムフォロア４５である。
【００２１】また，上記テーブル２４には振動子２８と
振動子受け部材３０とが固定され，かつ上記振動子２８
と上記振動子受け部材３０とは対向するように配置され
ると共に両者の間には上記フィルム状材２１が配置され
ている。更に，上記振動子２８と上記振動子受け部材３
０との少なくともいずれか一方は上記フィルム状材２１
の表面に対して垂直方向に移動可能となるように構成さ
れている。
【００２２】また，上記駆動源３１に対し上記テーブル
駆動手段は連結手段を介して接続されてなり，上記フィ
ルム状材移送手段に連動して上記テーブル駆動手段が駆
動されるよう構成されている。更に，上記テーブル２４
が速度ベクトルＶ３で往復運動を行うことにより，上記
振動子２８及び上記振動受け部材３０とが速度ベクトル
Ｖ２で上記長手方向に対して直角方向に上記フィルム状
材２１を超音波融着するよう構成されている。なお，上
記連結手段とは伝達軸３４である。
【００２３】以下詳細に説明する。なお，図２は本発明
にかかる超音波融着装置の右側面図であり，同図におけ
るＡ方向から見た図面が図１となる。図４は，本例にか
かる超音波融着装置１で融着されるフィルム状材２１で
あり，コイル状に巻かれたフィルム状材２１を二つ折り
にして積層状態となし，該積層状態にあるフィルム状材
２１を本例にかかる超音波融着装置に導入し，長手方向
に対して直角方向にこれを融着し，融着部２１１を形成
して積層フィルム２１０となす。上記フィルム状材２１
は幅８３ｍｍ，厚さ０．０２５ｍｍのポリエチレンフィ
ルムである。そして，幅４１．５ｍｍに二つ折りにされ
二枚重ねた状態で超音波融着装置１に導入される。
【００２４】上記駆動源３１はモータよりなる。上記駆
動源３１は軸受け３２及び３３に支持された伝達軸３４
及びかさ歯車３５，３８を介して軸受け３６，３７に支
持された駆動ローラ３９を回転させる。この駆動ローラ
３９がフィルム状材移送手段であり，該駆動ローラ３９
及び後述する押えローラー４０によりフィルム状材２１
は長手方向に速度ベクトルＶ１で連続的に移送されるこ
ととなる。上記押さえローラ４０は図１，図２において
図示を略したバネ等を用いてフィルム状材２１を上記駆
動ローラ３９に対し押し付けるように構成されている。
【００２５】上記フィルム状材２１の移送方向となる長
手方向に対して４５度の方向となるように機台２２上に
一対のＬＭガイド２３が設けてある。上記機台２２の上
にはテーブル２４が固定され，該テーブル２４はフィル
ム状材移送手段の駆動源３１にて駆動されるカム４１に
より往復運動するよう構成されている。上記往復運動の
速度ベクトルはフイルム状材２１の移送速度，速度ベク
トルＶ１の ２倍の大きさを持った速度ベクトルＶ３で
ある。上記テーブル２４上記フィルム状材２１と同期し
て往復運動する。
【００２６】上記伝達軸３４に伝達された回転はかさ歯
車４２及び４３を介してカム４１を回転させるように構
成されている。更に，上記カム４１は，ギヤボックス４
４に対してＬＭガイド４７によりカムフォロア４５が固
定されたスライダ４６を揺動可能とするよう構成されて
いる。また，ギアボックス４４に固定されたラック５０
に対してスライダ４６にピン５１が固定されている。ま
た，上記ピン５１に回転自在に嵌合されたピニオン４８
を挟んで噛み合わせたラック４９がテーブル２４に固定
されている。これにより，カム４１，スライダ４６，ピ
ン５１，ピニオン４８及びラック４９を介して伝達軸３
４の回転がテーブル２４の往復運動へと変換される。
【００２７】上記テーブル２４の上部には４本の脚２５
を介してプレート２６が固定されている。上記プレート
２６には図示しない電源により機械的振動エネルギーを
発生するためのコンバータ２７が固定されている。上記
コンバータ２７にフィルム状材２１の表面を加振するた
めの振動振幅を増幅するよう構成された振動子２８が固
定されている。
【００２８】一方，テーブル２４には，振動子２８に対
してフィルム状材２１を挟んで対向した状態で，エアシ
リンダ２９により上下方向に移動可能に構成した振動子
受け部材３０が固定されている。また，上記テーブル２
４には，カムフォロア４５をカム４１に押し付ける状態
でバネ５２が取付けられている。
【００２９】以上の構成において，振動子２８を振動さ
せた状態で，振動子受け部材３０を上昇させ，モータ３
１を駆動する。これにより，テーブル２４の往路（図１
において図面左から右に向かってテーブルが進行する場
合である）においては，振動子２８と振動子受け部材３
０がフィルム状材２１に対して相対的にフィルム状材２
１の移動方向に対して直角方向にのみ移動することがで
きる。そして，振動子２８によりフィルム状材２１には
超音波が付与され，振動子受け部材３０により軟化した
フィルム状材が圧縮され，超音波溶着されることとな
る。
【００３０】また，テーブル２４の復路（図１において
図面右から左に向かってテーブルが進行する場合であ
る）においては，シリンダ２９により振動子受け部材３
０が下げられる。この動作の連続繰り返しによりフィル
ム状材２１は連続的に移送されながら長手方向に対して
直角方向に融着されることとなる。
【００３１】なお，本例にかかる超音波融着装置１にお
いて，αは４５度，Ｖ３の大きさはＶ１の２1/2 倍であ
り，この値を図３にかかる二つの式に代入すると，双方
共にＶ１＝Ｖ２となって，図３にかかる式が成立するこ
とが分かる。
【００３２】また，本例における超音波融着装置１にお
ける振動子受け部材３０は，テーブル２４に固定された
ガイド５３に対して摺動自在に嵌合され，シリンダ２９
によって上下に移動する。振動子受け部材３０のフィル
ム状材２１との接触面はフィルム状材２１の直角方向に
対してＲ形状になっており，フィルム状材２１がひっか
かりにくくしてある。また，振動子受け部材３０のＲ形
状はフィルム状材２１の直角方向に対してズレないよう
にシリンダ２９によって回転方向が規制されている。
【００３３】コンバータ２７から発振される振動振幅は
ブースター５４，振動子２８を介して，振動子２８のフ
ィルム状材２１との接触面に増幅伝達され，その接触面
の長方形の長手方向がフィルム状材２１の直角方向と一
致するように，ブースター５４の節部（無振動部）でプ
レート２６に固定してある。
【００３４】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例にかかる超音波融着装置１においては，フィル
ム状材移送手段の駆動源３１に対しテーブル駆動手段は
連結手段を介して接続されてなり，フィルム状材移送手
段に連動してテーブル駆動手段が駆動されるよう構成さ
れている。このため，１台の駆動源３１によりフィルム
状材２１，テーブル２４の双方を移送及び駆動させるこ
とができる。このため，従来３台必要であった駆動源を
１台で済ませることができるため，その分設備コストを
安価とすることができる。
【００３５】また，本例においては，上記かさ歯車３
５，３８，４２，４３，ラック４９，５０，ピニオン４
８のバックラッシ抜き調整及びバネ５２によるガタ抜き
効果により，上記フィルム状材２１とテーブル２４固定
された振動子２８及び振動子受け部材３０との間の同期
は半永久的に確保されることとなる。このため，モータ
の回転変数の影響を受けることなく安定した状態での融
着を行うことができる。
【００３６】また，上記ラッシ抜き調整及びガタ抜き効
果により，フィルム状材２１の速度と振動子２８及び振
動子受け部３０材との速度を同期させるための同期制御
装置が不要である。よって，その分設備コストを安価と
することができる。
【００３７】なお，上記バックラッシ抜き調整とは，か
さ歯車３５，３８，４２，４３は互いのかさ歯車を軸方
向に移動させ，ラック４９，５０，ピニオン４８はラッ
ク同士の距離を調整して回転に必要な最小限のバックラ
ッシに調整することである。また，ガタ抜き効果とは，
上記バックラッシ抜き調整により調整され残ったバック
ラッシをバネの一定押付力によって常に片側によせてお
く効果のことである。
【００３８】また，本例においては，振動子２８及び振
動子受け部材３０が固定されたテーブル２４が速度ベク
トルＶ３で往復運動を行うことにより，両者が速度ベク
トルＶ２で長手方向に対して直角方向にフィルム状材２
１を超音波融着するよう構成されている。
【００３９】つまり，振動子２８と振動子受け部材３０
とが一方向（速度ベクトルＶ３の方向）に移動すること
によりフィルム状材２１を融着することができるため，
移動に伴って発生する振動等の影響を小さくすることが
できる。このため，融着強度及び融着寸法等への影響を
軽減することができ，融着品質を高めることができる。
更に，融着速度をより速めることができる。
【００４０】よって，本例にかかる超音波融着装置１を
用いることにより，融着にかかる不良率を低減すること
ができ，融着の稼働率を高めることができる。また，高
速化を図ることができるため，生産能力を増大させるこ
とができ，よって設備台数を少なくすることができる。
即ち，超音波融着装置１の利用により設備コストそのも
のの低減効果も含めて総合的に生産コストを低くするこ
とができる。
【００４１】従って，本例によれば，設備コストが安価
で，生産コストが安価であり，更に融着品質が安定し，
融着速度の高速化を図ることができる，超音波融着装置
を提供することができる。
【００４２】なお，本例にかかる超音波融着装置１の振
動子２８及び振動子受け部材３０の形態として図５〜図
８にかかる四例を挙げることができる。即ち，振動子２
８及び振動子受け部材３０にはそれぞれ回転型及び固定
型とがあり，それらを適宜組合わせることができる。図
５には回転型の振動子２８及び振動子受け部材３０を記
載した。図６には回転型の振動子２８及び固定型の振動
子受け部材３０を記載した。図７には固定型の振動子２
８及び回転型の振動子受け部材３０を記載した。図８に
は固定型の振動子２８及び振動子受け部材３０を記載し
た。
【００４３】図５〜図７にかかる形態の振動子２８及び
振動子受け部材３０においては，振動子２８または振動
子受け部材３０が回転することにより，この外周にフィ
ルム状材が同期して移動し，すべりが発生しない為，蛇
行が少なく移動の直進性がよいという利点がある。
【００４４】しかしながら，フィルム状材２１の厚みが
０．０５ｍｍ未満となった場合には，振動子２８及び振
動子受け部材３０の回転により両者の常に冷えた部位が
フィルム状材２１に対して接触し放熱が生じることによ
り，また両者の微小な回転ゆれが影響を与えることによ
り，充分な融着が行われないおそれがある。よって，フ
ィルム状材２１の厚みが０．０５ｍｍ未満である場合に
は，図８に示すごとき，固定型の振動子２８及び振動子
受け部材３０を使用することが好ましい。
【００４５】なお，本例においては一枚のフィルム状材
を二つ折りにして重ねた状態となしたものを導入して融
着させた。勿論，異なる二枚のフィルム状材を別々に供
給して重ねて融着させることもできる。更に，本例にお
いては，振動子受け部材３０を上下に移動可能な構造と
したが，振動子２８が上下に移動可能な構造とすること
もできる。更に両者が上下に移動可能な構造とすること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例にかかる，超音波融着装置の平面
図。
【図２】実施形態例にかかる，超音波融着装置の側面
図。
【図３】実施形態例にかかる，超音波融着装置の要部説
明図。
【図４】実施形態例にかかる，フィルム状材の説明図。
【図５】実施形態例にかかる，回転型の振動子及び振動
子受け部材の説明図。
【図６】実施形態例にかかる，回転型の振動子及び固定
型の振動子受け部材の説明図。
【図７】実施形態例にかかる，固定型の振動子及び回転
型の振動子受け部材の説明図。
【図８】実施形態例にかかる，固定型の振動子及び振動
子受け部材の説明図。
【図９】従来技術にかかる，超音波融着装置の平面図。
【図１０】従来技術にかかる，超音波融着装置の側面
図。
【符号の説明】 １．．．超音波融着装置， ２１．．．フィルム状材， ２４．．．テーブル， ２８．．．振動子， ３０．．．振動子受け部材， ３１．．．駆動源，

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数枚積層したフィルム状材を該フィル
    ム状材の長手方向に速度ベクトルＶ１で移送させるフィ
    ルム状材移送手段と，該フィルム状移送手段を駆動する
    駆動源と，上記長手方向に対して角度αを維持しつつテ
    ーブル駆動手段によって速度ベクトルＶ３で往復運動を
    行うよう構成されたテーブルとを有し， また，上記テ
    ーブルには振動子と振動子受け部材とが固定され，かつ
    上記振動子と上記振動子受け部材とは対向するように配
    置されると共に両者の間には上記フィルム状材が配置さ
    れ，更に，上記振動子と上記振動子受け部材との少なく
    ともいずれか一方は上記フィルム状材の表面に対して垂
    直方向に移動可能となるように構成された超音波融着装
    置であって，上記駆動源に対し上記テーブル駆動手段は
    連結手段を介して接続されてなり，上記フィルム状材移
    送手段に連動して上記テーブル駆動手段が駆動されるよ
    う構成され，更に，上記テーブルが速度ベクトルＶ３で
    往復運動を行うことにより，上記振動子及び上記振動受
    け部材とが速度ベクトルＶ２で上記長手方向に対して直
    角方向に上記フィルム状材を超音波融着するよう構成さ
    れていることを特徴とする超音波融着装置。
JP9352311A 1997-12-04 1997-12-04 超音波融着装置 Pending JPH11170404A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1704986A2 (en) * 2005-03-23 2006-09-27 Jentschmann AG Zürich Method for manufacturing a seam connection between two textile sheet formations and ultrasonic welding device
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