JPS62273833A - 超音波プラスチツクウエルダ−用ホ−ン - Google Patents

超音波プラスチツクウエルダ−用ホ−ン

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JPS62273833A
JPS62273833A JP11873386A JP11873386A JPS62273833A JP S62273833 A JPS62273833 A JP S62273833A JP 11873386 A JP11873386 A JP 11873386A JP 11873386 A JP11873386 A JP 11873386A JP S62273833 A JPS62273833 A JP S62273833A
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JP
Japan
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slots
horn
tool horn
slits
input
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Eiji Mori
森 栄司
Takashi Nakajima
孝 中島
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Seidensha Electronics Co Ltd
Original Assignee
Seidensha Electronics Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8145General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチックの溶着に使用する超音波プラスチ
ックウエルダー用ホーンに関する。
〔従来の技術〕
プラスチックの超音波による溶着は、接着剤カ不要であ
り、溶着速度が早く、溶着面がきれいに仕上る等、多く
の特徴を有し、工業製品から食品包装に至るまで多方面
に利用されている。
このような溶着に使用する超音波プラスチックウエルダ
ーは第5図ないし第7図に示すように、所定周波数の振
動を発生する振動子1と、振動子1に固定されて振動を
伝達する固定ホーン2と、固定ホーン2の先端に取付け
た板状、直方体状又は円柱状の工具ホーン3を具えてい
る。この超音波プラスチックウエルダーで現在使用され
ている周波数は20 KHzを主流に15KH2〜40
KH2程度であるが、溶着面の仕上りや精度の向上及び
新材料や異種材料との強固な接合等の要望を達成するた
め、また騒音低減等の点からも一層高い周波数の使用が
検討され、使用周波数は60 KHz〜7Q KHz更
にはそれ以上へと高周波化される傾向にある。
しかし、工具ホーン3には、その先端面即ち出力価端面
で同相で均一な振動振幅を得るために、超音波の入出力
方向に直角に加振波長λの174以下の等しい間隔で配
置され工具ホーン3の側面間を貫通し入出力方向に細長
く伸びる複数のスロット4が形成しであるが、使用する
周波数が高くなるに従って、各スロット4の間隔を狭く
する必要があり、工具ホーン3の寸法が同じであればス
ロット4の本数を増加することになる。
スロット4の増加に伴なって、第5図に示すように、振
動子1直下の柱部6 (liI接するスロット4の間)
と両端の柱部6とでは振動の立ち上りの時間差(スロッ
ト4本で250μ日)が大きくなり、1秒以下で操作が
終了するプラスチック溶着では大きな問題となる。又、
橋部7(スロット4の両端と工具ホーン3の入出力端面
との間)はλ/8程度の狭い間隔になっているので、ス
ロット4が増加するほど工具ホーン3の振動子1直下か
ら両端側へのエネルギー補給が困難となり、出力側端面
で振動振幅が不均一になる等して、溶着むらの原因とな
る。
更に、第7図のような円柱状の工具ホーン3では出力側
端面での同相で均一な振動振幅を得る為に、工具ホーン
3の入力側端面の中心に1本の振動子1を取付け、しか
も工具ホーン3の直径上のスロット4で分割された円周
距離は共に2λ/3以下とする必要があり、工具ホーン
3の大きさに制限があった。
又、周波数が高くなるほど、直径の大きな振動子1の作
製が困難になるので、1本の振動子1からの入力電力が
小さくなる問題もあった。
このようなスリットの増加に伴なう問題を解決するため
に、第6図に図示するように、各スロット4で分割され
た柱部6に固定ホーン2及び小電力の振動子1を夫々1
本づつ取付けたウェルダーが提案されている。しかし、
この場合にはスロット4の増加に応じて振動子1の数が
増加するので装置が高価になり、更に多数本の振動子1
及び固定ホーン2の工具ホーン3への取付けが困難であ
り、場合によってはホーンを加圧装置に取付けるために
第5図のように従来から固定ホーン2に設けていたフラ
ンジ8の形成が無理になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、使用周波数の高周波化により工具ホーンのス
ロット本数が増加しても、振動子の数を必要電力に応じ
て任意に調整でき、しかも工具ホーンの出力側端面で同
相で均一な振動振幅を得ることができる、超音波プラス
チックウエルダー用ホーンを提供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の超音波プラスチックウエルダー用ホーンは複数
の振動子に夫々一端を取付けた複数の固定ホーンと、複
数の固定ホーンの他端に取付けた工具ホーンとからなり
、この工具ホーンは超音波の入出力方向に対して直角方
向に等しい間隔で配置され入出力方向に細長く伸びる工
具ホーンを貫通して形成された複数のスロットと、全ス
ロット中で対称的な位置にある少なくとも一つのスロッ
トの長さ方向両端からスロットよりも細い幅で入出力方
向に伸び工具ホーンを貫通するスリットとを具えており
、複数の固定ホーンを工具ホーンの入力側端面に上記ス
リットを挾んで対称的に取付けだものである。
〔実施例〕
第1図は本発明の超音波プラスチックウエルダー用ホー
ンの一具体例であり、板状の工具ホーン3aには超音波
の入出力方向に対して直角方向(板の幅方向)に等しい
間隔で配置され入出力方向に細長く延長させて形成され
た5本のスロット4が工具ホーン3aを厚さ方向に貫通
して設けである。各スロット4間の柱部6の距離d は
約λ/4以下であり、スロット4両端の橋部7の距離d
2は約λ/8になっている。又、2番目と4番目のスロ
ット4には、その両端からスロット4よりも細い幅で入
出力方向に伸びたスリット5が橋部7に貫通して形成し
である。このスリットの長さはλ/16程度、従ってス
リット5先端と工具ホーン3の入出力側端面との距@a
は約λ/16が好ましく、スリット5の横幅はスロット
4より狭ければ特に制限はない。
工具ホーン3aの入力側端面上には上記スリット5を挾
んで対称的な位置に3本の固定ホーン2が固定してあり
、各固定ホーン2の上端には夫々振動子1が取付けであ
る。固定ホーン2には7ランジ8が形成してあり、加圧
装置(図示せず)にホーン全体を取付けられるようにな
っている。
スリットの本数と配置はこの具体例に限定されるもので
はなく、入力電力に応じて必要な振動子の本数に合せて
決めることができる。例えば、第2図はスリット5の配
置を変えた別の具体例であり、板状の工具ホーン3bG
こ5本のスロット4が形成してあり、中央のスロット4
の長さ方向両端にのみスリット5を形成しである。この
場合には、スリット5を中心に2本の固定ホーン2を対
称的に取付ければ良く、固定ホーン2及び振動子の本数
が最も少ない例である。
第3図は長尺の板状の工具ホーンを湾曲し両端を結合し
た円環状の工具ホーン3Cであり、その内外側面を直径
線上で貫通した12本のスロット4のうち一つおきに6
本のスロット4の長さ方向両端にスリット5を形成しで
ある。固定ホーン2−(力 は工具ホーン3の入力側端面のスリット5で分割された
部分の中央に、即ちスリット5を有しないスロット4の
直上に夫々取付けである。この円環状の工具ホーン3C
でもスリット5の数を2本以上何本にでも調整できるの
で、先に説明した如くスロット4で分割された円周距離
が2λ/3以下という制限があっても、スロット4とス
リット5の数を増やすことによっていくらでも大きい半
径の工具ホーン3Cを作製できる。
第4図は長尺で且つ奥行がある直方体状の工具ホーン3
dの例であり、横側面に5本及び縦側面に3本のスロッ
ト4が貫通して形成してあり、縦横夫々中央のスロット
4の長さ方向両端にスリット5が各側面を貫通して穿設
しである0従って、従来ならば各スロット4により分割
された部分毎に24本の固定ホーンを取付ける必要があ
ったが、スリット5で分割された部分毎に4本の固定ホ
ーン2を取付ければ良い。
尚、第1図のように固定ホーン2に形成したフランジ8
で加圧装置に取付けることが寸法的又は強度的に無理な
場合には、工具ホーンの外側面に溝を設け、この溝に嵌
合する突起を有する半円状又はコ字状等の工具ホーンの
外形に対応する形状の取付金具を用いて工具ホーンを締
付けて保持し、加圧装置に取付けることも可能である。
〔作用〕
固定ホーン2を介して各振動子1から工具ホーン3aの
スリット5で分割された部分毎に伝えられた振動は、ス
リット5で分割された部分毎に出力側に伝達され、しか
も各スリット5の間には少なくとも1本のスロット4が
設けであるので、振動子1の本数を最小限度に抑えても
同相で均一な振動振幅が固定ホーン3aの出力側端面か
ら得られる。又、使用される振動子の共振周波が多少違
っていても、工具ホーン3を含めた合成の共振周波数は
一つとなり単一共振となるので一台の発振機で駆動する
ことも出来る。発振機の数も最大振動子数から最小一台
迄と小出力、中出力、大出力のものを選択して対応させ
ることが出来る。但し複数の発振機で駆動するときは各
振動子で同相の電圧(電流)で駆動するようにしないと
同相均一な振動が出力面で得られない0 〔発明の効果〕 本発明によれば、使用周波数の高周波化により工具ホー
ンのスロット本数が増加しても、その内の任意の本数の
スロットの長さ方向両端に細長いスリットを形成するこ
とにより、スリットにより分割された部分毎に同数の振
動子を固定ホーンを介して取付ければ良いので、振動子
の数を必要電力に応じて任意に調整でき、しかも工具ホ
ーンの出力側端面で同相で均一な振動振幅を得ることが
できる。
従って、60 KHz帯の高い周波数でも200W近い
出力の振動系を構成でき、アクリル樹脂の大面積の溶着
でも透明度が改善でき、従来炭化発泡してしまった軟質
塩ビの溶着が可能になり、粉末飛散の問題な(PBTの
多点同時かしめが可能になる等超音波プラスチックウエ
ルダーの応用範囲を多くの分野に拡大できる予期せぬ効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波プラスチックウエルダー用ホー
ンの一具体例であり、(a)はその正面図及び(b)は
(a)のエーエ線に沿って一部を切り欠いた側面図であ
る。第2図はスリットの配置を変更した本発明の別の具
体例の正面図である。第3図は本発明の別の具体例で円
環状工具ホーンの入力側端面での平面図であり、第4図
は本発明の更に別の具体例で直方体状工具ホーンの入力
側端面での平面図である。第5図及び第6図は従来の板
状工具ホーンを具えた超音波プラスチックウエルダー用
ホーンの正面図である。第7図は従来の円柱状工具ホー
ンを具えたホーンであって、(a)はその正面図及び(
b)はその工具ホーンの入力側端面での平面図である。 1・・振動子 2・・固定ホーン 3.3as 3bs 3c、 aa −・工具ホーン4
・・スロット 5・・スリット 6・・柱部7・・橋部
 8・・フランジ 第1図 (a)(b) 第2図 第3図 bスリット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の振動子に夫々一端を取付けた複数の固定ホ
    ーンと、複数の固定ホーンの他端に取付けた工具ホーン
    とからなり、工具ホーンは超音波の入出力方向に対して
    直角方向に等しい間隔で配置され入出力方向に細長く伸
    び該工具ホーンを貫通して形成された複数のスロットと
    、全スロット中の対称的な位置にある少なくとも一つの
    スロットの長さ方向両端からスロットよりも細い幅で入
    出力方向に伸び該工具ホーンを貫通するスリットとを具
    え、複数の固定ホーンを工具ホーンの入力側端面に上記
    スリットを挾んで対称的に取付けた超音波プラスチック
    ウエルダー用ホーン。
JP11873386A 1986-05-23 1986-05-23 超音波プラスチツクウエルダ−用ホ−ン Granted JPS62273833A (ja)

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JPH0422422B2 JPH0422422B2 (ja) 1992-04-17

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828156A (en) * 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
US11584090B2 (en) * 2019-03-05 2023-02-21 Samsung Display Co., Ltd. Apparatus for manufacturing display device and method of manufacturing display device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828156A (en) * 1996-10-23 1998-10-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic apparatus
US11584090B2 (en) * 2019-03-05 2023-02-21 Samsung Display Co., Ltd. Apparatus for manufacturing display device and method of manufacturing display device

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