(57)【要約】【課題】  確実にホーンとアンビル間のクリアランスを常に一定に保つことができるようにする。【解決手段】  円板状のホーン２とアンビル１５が共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施す回転式超音波シール装置において、ホーン２とアンビル１５を上下に位置させて支える支持フレーム８を、高さ方向の中央部において分断する。該分断部分８Ａに熱膨張体２３を介在させると共に、該熱膨張体２３を、加熱源２４をもってホーン２とアンビル１５の熱膨張の度合いに合わせて加熱、熱膨張せしめるようになしたことを特徴とするホーンとアンビル間のクリアランス調整機構。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のホーンとアンビルが共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施す回転式超音波シール装置において、ホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームを、高さ方向の中央部において分断し、該分断部分に熱膨張体を介在させると共に、該熱膨張体を、加熱源をもってホーンとアンビルの熱膨張の度合いに合わせて加熱、熱膨張せしめるようになしたことを特徴とする回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構。
【請求項２】
熱膨張体が、角柱状の熱膨張体であると共に、加熱源が、該熱膨張体の中心部に埋設した棒状ヒータであり、更に熱膨張体に温度計を設置する一方、ホーンとアンビルの熱膨張の度合いを計るための手段を設けると共に、該手段の結果に基づき加熱源による熱膨張体の加熱を制御する制御部を設けてなる請求項１記載の回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構。
【請求項３】
ホーンとアンビルの熱膨張の度合いを計るための手段が、ホーンとアンビルの夫々の近接位置に設置した放射温度計と、該放射温度計の計測によるホーンとアンビルの温度と、該ホーンとアンビルの熱膨張率とに基づきホーンとアンビルの熱膨張の度合いを算出する演算部とからなる手段である請求項２記載の回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構。
【請求項４】
熱膨張体に、内部を循環する流体流路を形成し、該流体流路内に冷却空気又は冷却水を流通せしめるようになした請求項１、２又は３記載の回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円板状のホーンとアンビルが共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施す回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円板状のホーンとアンビルが共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施す回転式超音波シール装置は、図６乃至図９に示す如き構成である。
【０００３】
図６乃至図９において、１００は回転式超音波シール装置であり、後記超音波振動しながら回転する円板状のホーンと、回転しながら前記ホーンとの間で重合したシート状樹脂材料を加圧する円板状のアンビルと、これらホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームとからなるものである。
【０００４】
１０１は前記ホーンであり、ブースタ１０２及びコンバータ１０３等からなる超音波振動部１０４によって超音波振動するものである。また、前記超音波振動部１０４は筒状のホルダー１０５内に保持され、該ホルダー１０５は、基台１０６に垂直に立設した支持フレーム１０７に、ベアリング１０８をもって回転自在に支承されている。また、前記ホルダー１０５にはプーリ１０９が取着され、該プーリ１０９と図示しない駆動モータの回転軸に取着したプーリとの間にベルトを掛け回し、前記駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。
【０００５】
また、１１０は前記超音波振動部１０４におけるコンバータ１０３に駆動電圧を供給するスリップリングである。また、該スリップリング１１０におけるリング１１１は前記ホルダー１０５に設けられ、ブラシ１１２は支持杆１１３をもって前記基台１０６に支持固定されている。
【０００６】
１１４は前記アンビルであり、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。また、該アンビル１１４は、上下方向に軸心がずれた二つの回転軸１１５、１１６をもって回転せしめられるものであり、前記一方の回転軸１１５は、前記支持フレーム１０７における前記ホルダー１０５よりも上部に、ベアリング１１７をもって回転自在に支承されている。また、該一方の回転軸１１５の一端側にはプーリ１１８が取着され、該プーリ１１８と図示しない駆動モータの回転軸に取着したプーリとの間にベルトを掛け回し、前記駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。
【０００７】
また、アンビル１１４に固着されたもう一方の回転軸１１６は、前記支持フレーム１０７から直角に張り出す支承フレーム１１９にベアリング１２０をもって回転自在に支承されている。そしてまた、前記二つの回転軸１１５、１１６は、これらの間に設けたシュミットカップリング１２１をもって連結されている。また、該シュミットカップリング１２１は、前記回転軸１１５の端部に固着された駆動側ディスク１２１ａと、リンク１２１ｂと、中間ディスク１２１ｃと、リンク１２１ｄと、前記回転軸１１６の端部に固着された従動側ディスク１２１ｅとからなるものであり、駆動側ディスク１２１ａと中間ディスク１２１ｃとがリンク１２１ｂを介して互いに連結され、中間ディスク１２１ｃと従動側ディスク１２１ｅとがリンク１２１ｄを介して互いに連結されている。
【０００８】
そして、二つの原反ロール１２２、１２３の夫々からロール１２４を経て送り出されたシート状樹脂材料１２５、１２６は、重合した状態で前記回転式超音波シール装置１００におけるホーン１０１とアンビル１１４との間に送られ、これらホーン１０１とアンビル１１４とによって送り方向に連続したシールが施されるものである。そして、その後にロール１２７を経て巻き取りロール１２８に巻き取られるものである。
【０００９】
而して、上記装置においてはホーン１０１とアンビル１１４間のクリアランスＬ（図８）を調整し、溶着するシート状樹脂材料１０８、１０９に所定の圧力を付加した状態で超音波振動を伝達して溶着を行うものであり、良好な安定した溶着結果を得るためには該クリアランスＬを常に一定に保ち、均一な圧力を付加することが必要である。
【００１０】
しかしながら、ホーン１０１とアンビル１１４は、超音波振動及び溶着時の負荷によって発熱し、そして、これにより熱膨張してクリアランスＬが変化（縮少）することになる。そして、このようになると良好な溶着結果を得られなくなると共に、過負荷による超音波振動部１０４の不具合が発生することもある。
【００１１】
そしてまた、このような事態に対処するため、従来においても、例えば、図９に示す如く、熱膨張を抑え込むための冷却装置１２９を備えることも行われていた。該冷却装置１２９は、冷却空気噴射ノズル１３０、１３１からホーン１０１とアンビル１１４に夫々冷却空気を吹き付けて発熱を抑えるものである。
【００１２】
しかしながら、斯かる冷却装置１２９では熱膨張を完全に抑え込むことはできず、安定領域で度々のクリアランス調整が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであって、ホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームを、高さ方向の中央部において分断し、該分断部分に熱膨張体を介在させると共に、該熱膨張体を、加熱源をもってホーンとアンビルの熱膨張の度合いに合わせて加熱、熱膨張せしめ、もって確実にホーンとアンビル間のクリアランスを常に一定に保つことができるようになした回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
而して、本発明の要旨とするところは、円板状のホーンとアンビルが共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施す回転式超音波シール装置において、ホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームを、高さ方向の中央部において分断し、該分断部分に熱膨張体を介在させると共に、該熱膨張体を、加熱源をもってホーンとアンビルの熱膨張の度合いに合わせて加熱、熱膨張せしめるようになしたことを特徴とする回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構にある。
【００１５】
また、上記構成において、熱膨張体が、角柱状の熱膨張体であると共に、加熱源が、該熱膨張体の中心部に埋設した棒状ヒータであり、更に熱膨張体に温度計を設置する一方、ホーンとアンビルの熱膨張の度合いを計るための手段を設けると共に、該手段の結果に基づき加熱源による熱膨張体の加熱を制御する制御部を設けるようになしてもよい。
【００１６】
また、上記構成において、ホーンとアンビルの熱膨張の度合いを計るための手段が、ホーンとアンビルの夫々の近接位置に設置した放射温度計と、該放射温度計の計測によるホーンとアンビルの温度と、該ホーンとアンビルの熱膨張率とに基づきホーンとアンビルの熱膨張の度合いを算出する演算部とからなる手段であるようになしてもよい。
【００１７】
また、上記構成において、熱膨張体に、内部を循環する流体流路を形成し、該流体流路内に冷却空気又は冷却水を流通せしめるようになしてもよい
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記の如き構成であり、ホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームを、高さ方向の中央部において分断し、該分断部分に熱膨張体を介在させると共に、該熱膨張体を、加熱源をもってホーンとアンビルの熱膨張の度合いに合わせて加熱、熱膨張せしめるようになしたものであるから、超音波振動及び溶着時の負荷によってホーンとアンビルが発熱し、熱膨張してこれらの間のクリアランスが変化（減少）したときには、その熱膨張の度合いに合わせて加熱源をもって熱膨張体を加熱、熱膨張させることができるものである。したがって、ホーンとアンビルの熱膨張によるこれらの間のクリアランスの減少分を、支持フレームの高さ方向の中央部に介在させた熱膨張体の熱膨張による膨大によって補正し、もって確実にホーンとアンビル間のクリアランスを常に一定に保つことができるものである。
【００１９】
また、熱膨張体に、内部を循環する流体流路を形成し、該流体流路内に冷却空気又は冷却水を流通せしめるようになした場合には、熱膨張体の温度を下げることも可能となり、熱膨張体の温度の上昇と下降を細かくコントロールすることによりホーンとアンビル間のクリアランスを自在に変化させることができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構の概略的構成図である。
【図２】同要部の斜視図である。
【図３】同要部の縦断側面図である。
【図４】同用いる熱膨張体の斜視図である。
【図５】同用いる熱膨張体の他の例の斜視図である。
【図６】従来の回転式超音波シール装置の概略的構成図である。
【図７】同要部の斜視図である。
【図８】同要部の縦断側面図である。
【図９】同冷却装置を備えた例の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図中、１は回転式超音波シール装置におけるホーンとアンビル間のクリアランス調整機構である。また、該回転式超音波シール装置自体は、円板状のホーンとアンビルが共に回転しながら加圧し、重合したシート状樹脂材料に対してその送り方向に連続したシールを施すものであり、前記図６乃至図９に示したものと同様の構成である。
【００２３】
即ち、前記の通り、回転式超音波シール装置自体は、後記超音波振動しながら回転する円板状のホーンと、回転しながら前記ホーンとの間で重合したシート状樹脂材料を加圧する円板状のアンビルと、これらホーンとアンビルを上下に位置させて支える支持フレームとからなるものである。
【００２４】
２は前記ホーンであり、ブースタ３及びコンバータ４等からなる超音波振動部５によって超音波振動するものである。また、前記超音波振動部５は筒状のホルダー６内に保持され、該ホルダー６は、基台７に垂直に立設した支持フレーム８に、ベアリング９をもって回転自在に支承されている。また、前記ホルダー６にはプーリ１０が取着され、該プーリ１０と図示しない駆動モータの回転軸に取着したプーリとの間にベルトを掛け回し、前記駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。
【００２５】
また、１１は前記超音波振動部５におけるコンバータ４に駆動電圧を供給するスリップリングである。また、該スリップリング１１におけるリング１２は、前記ホルダー６に設けられ、ブラシ１３は支持杆１４をもって前記基台７に支持固定されている。
【００２６】
１５は前記アンビルであり、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。また、該アンビル１５は、上下方向に軸心がずれた二つの回転軸１６，１７をもって回転せしめられるものであり、前記一方の回転軸１６は、前記支持フレーム８における前記ホルダー６よりも上部に、ベアリング１８をもって回転自在に支承されている。また、該一方の回転軸１６の一端側にはプーリ１９が取着され、該プーリ１９と図示しない駆動モータの回転軸に取着したプーリとの間にベルトを掛け回し、前記駆動モータによって所定の回転速度で回転するようになされている。
【００２７】
また、アンビル１５に固着されたもう一方の回転軸１７は、前記支持フレーム８から直角に張り出す支承フレーム２０にベアリング２１をもって回転自在に支承されている。そしてまた、前記二つの回転軸１６、１７は、これらの間に設けたシュミットカップリング２２をもって連結されている。また、該シュミットカップリング２２は、前記回転軸１６の端部に固着された駆動側ディスク２２ａと、リンク２２ｂと、中間ディスク２２ｃと、リンク２２ｄと、前記回転軸１７の端部に固着された従動側ディスク２２ｅとからなるものであり、駆動側ディスク２２ａと中間ディスク２２ｃとがリンク２２ｂを介して互いに連結され、中間ディスク２２ｃと従動側ディスク２２ｅとがリンク２２ｄを介して互いに連結されている。
【００２８】
而して、本実施形態に係るホーンとアンビル間のクリアランス調整機構１は、前記回転式超音波シール装置において、前記支持フレーム８を、高さ方向の中央部において分断し、該分断部分８Ａに熱膨張体２３を介在させると共に、該熱膨張体２３を、加熱源２４をもってホーン２とアンビル１５の熱膨張の度合に合わせて加熱、熱膨張せしめるようになしたことを特徴とするものである。
【００２９】
本実施形態によれば、超音波振動及び溶着時の負荷によってホーン２とアンビル１５が発熱し、熱膨張してこれらの間のクリアランスが変化（減少）したときには、その熱膨張の度合いに合わせて加熱源２４をもって熱膨張体２３を加熱、熱膨張させることができるものである。したがって、ホーン２とアンビル１５の熱膨張によるこれらの間のクリアランスの減少分を、支持フレーム８の高さ方向の中央部に介在させた熱膨張体２３の熱膨張による膨大によって補正し、もって確実にホーン２とアンビル１５間のクリアランスを常に一定に保つことができるものである。
【００３０】
また、本実施形態は、上記構成において、熱膨張体２３が、角柱状の熱膨張体であると共に、加熱源２４が、該熱膨張体２３の中心部に埋設した棒状ヒータであり、更に熱膨張体２３に温度計２５を設置する一方、ホーン２とアンビル１５の熱膨張の度合いを計るための手段２６を設けると共に、該手段２６の結果に基づき加熱源２４による熱膨張体２３の加熱を制御する制御部２７を設けてなるものである。
【００３１】
また、前記ホーン２とアンビル１５の熱膨張の度合いを計るための手段２６は、ホーン２とアンビル１５の夫々の近接位置に設置した放射温度計２６Ａ、２６Ａ、と、該放射温度計２６Ａ、２６Ａの計測によるホーン２とアンビル１５の温度と、該ホーン２とアンビル１５の熱膨張率とに基づきホーン２とアンビル１５の熱膨張の度合いを算出する演算部２６Ｂとからなるものである。
【００３２】
また、前記制御部２７は、前記演算部２６Ｂによる結果と、前記熱膨張体２３の熱膨張率と前記加熱源２４の能力とに基づき加熱源２４による加熱の度合いを算出し、その結果に基づき加熱源２４の加熱を制御するものである。
【００３３】
また、前記熱膨張体２３は、図５に示すようにその内部を循環する流体流路２３Ａを形成し、該流体流路２３Ａ内に冷却空気又は冷却水（図示せず。）を流通せしめるようになしてもよい。
【００３４】
このようになした場合には、熱膨張体２３の温度を下げることも可能となり、熱膨張体２３の温度の上昇と下降を細かくコントロールすることによりホーン２とアンビル１５間のクリアランスを自在に変化させることができるようになるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ホーンとアンビル間のクリアランス調整機構
２  円板状のホーン
５  超音波振動部
６  筒状のホルダー
８  支持フレーム
８Ａ  支持フレームの分断部分
１０  プーリ
１１  スリップリング
１５  円板状のアンビル
１６、１７  回転軸
１９  プーリ
２０  支承フレーム
２２  シュミットカップリング
２３  熱膨張体
２４  加熱源
２５  温度計
２６  ホーンとアンビルの熱膨張の度合いを計るための手段
２６Ａ、２６Ａ  放射温度計
２６Ｂ  演算部
２７  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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