(57)【要約】【課題】アンビル、アンビルホルダーの重量、サイズに制約がある自動溶着機等におけるアンビルにおいて、アンビルの振動とホーンの振動とがワークを通して衝突を起こすことがないようにする。【解決手段】アンビル本体２における溶着突起部３の真下に、該溶着突起部３の中央からアンビル本体２の略中心部まで真下に延びる縦スリット５と、該縦スリット５の下端近傍においてこれと十字状に直交する横スリット６とからなるスリット７を設ける。これにより溶着突起部３及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビル本体における溶着突起部の真下に、所定の形状のスリット及び／又は空洞を設け、該溶着突起部及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたことを特徴とする超音波溶着用アンビル。
【請求項２】
前記スリットが、前記溶着突起部の中央からアンビル本体の略中心部まで真下に延びる縦スリットと、該縦スリットの下端近傍においてこれと十字状に直交する横スリットとからなるスリットである請求項１記載の超音波溶着用アンビル。
【請求項３】
前記空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた円形の空洞である請求項１記載の超音波溶着用アンビル。
【請求項４】
前記スリット及び空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた円形の空洞と、前記溶着突起部の中央から前記円形の空洞まで真下に延びる縦スリットと、前記円形の空洞から左右に延びる横スリットである請求項１記載の超音波溶着用アンビル。
【請求項５】
前記スリット及び空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた、底辺の左右から斜辺にかけて僅かな垂直部分を有する略三角形状の空洞と、前記溶着突起部の中央から前記略三角形状の空洞まで真下に延びる縦スリットである請求項１記載の超音波溶着用アンビル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波溶着用アンビルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波によるプラスチックフィルムの溶着原理は、超音波振動するホーンと固定されたアンビルとの間に複数枚のプラスチックフィルムを挟み、ホーンによる超音波振動と共に加圧力を付与することによって起こるプラスチックフィルム間の摩擦熱及びプラスチックフィルムに与えられるひずみ応力が分子鎖間の摩擦熱を引き起こし、溶融することによるものである。
【０００３】
一般的にホーンの振動周波数は２０ｋＨｚから８０ｋＨｚまでが使用され、またその振幅は５０μｍから５μｍが使用される。また、プラスチックフィルムの厚味に応じ、プラスチックフィルムが厚い場合には、加圧、振幅に比例して溶着強度を増すことができる。
【０００４】
而して、一枚の厚味が５０μｍ以下の超極薄のプラスチックフィルム同士を超音波溶着する場合には、ホーンの振動がワークを透過してアンビルの振動を誘起することになる。そしてまた、ホーンの振幅の増加、時間の経過に伴いアンビルの振動にひずみが発生し、その結果、アンビルの振動とホーンの振動とがワークを通して衝突を起こすようになる。そしてこれによりホーンとアンビルの暴れが引き起こされ、溶着の不安定を招くことになる。また更にはコンバーターの破損を招くケースもある。
【０００５】
図１５乃至図１９には従来のアンビル及びホーンとの振動関係を示しており、図において１００はアンビルである。また、該アンビル１００は、その本体１０１の頂部に溶着突起部１０２が設けられ、また該溶着突起部１０２の上面には突条１０３が形成されている。また、１０４はホーンである。
【０００６】
而して、該アンビル１００を用いてホーン１０４との間で一枚の厚味が５０μｍ以下の超極薄のプラスチックフィルム（図示せず。）同士を超音波溶着すると、図１７に示す如く、ホーン１０４の振動がワークを通してアンビル１００の振動を誘起することになるものである。尚、図１７において、Ａは図１６におけるホーン１０４の先端Ａ部分における振動を、またＢは図１６におけるアンビル１００の上端Ｂ部分における振動を示す。
【０００７】
そして、ホーン１０４の振幅の増加、時間の経過に伴い、図１７及びこれを拡大して示す図１８及び図１９に示す如く、アンビル１００の振動にひずみが発生する。そして、図１９に示す如く、アンビル１００の振動とホーン１０４の振動とがワークを通してＳで示す箇所において衝突を起こすようになるものである。
【０００８】
ところで、上記の如きホーンの振動によるアンビルの振動誘起は、通常の超音波溶着機のようにアンビルとアンビルホルダーの重量、サイズを自由に増すことができるものであれば、それらを増すことによって抑制し、対応することができるが、自動溶着機等のアンビルとアンビルホルダーの重量、サイズに制約がある場合には対応が困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明者は、アンビルとアンビルホルダーの重量、サイズに制約がある自動溶着機等のアンビルにおいて、ホーンの振動に誘起されて振動する際における振動のひずみの発生の抑制について鋭意研究した。
【００１０】
そして、斯かる点についての研究において、超音波ホーンとアンビルの振動挙動を考える上で防振設計の理論を参考とした。機械の弾性支持設計において、減衰比を無視すれば、防振設計の効果は機械に作用する力と地盤に伝わる力の比を表す振動伝達率で評価できる。防振設計の理論によれば、機械の加振振動数をｆ、地盤側の固有振動数をｆ０  としたときに、振動数比ｆ／ｆ０  が√２より大きい領域において振動伝達率が１より小さくなり、防振効果があることになる。ここで、機械の加振振動数を超音波ホーンの周波数、地盤側の固有振動数をアンビルの固有振動数とみなすことができる。一般的にはｆ／ｆ０  が√２以上√５以下（超音波周波数４０ｋＨｚにおいてはアンビル周波数に２０ｋＨｚから８ｋＨｚ）を見込んでおけばよい。アンビル側の制約が特になければある程度の重量、サイズでアンビル、アンビルホルダーを構成すれば特に防振設計を意識する必要がない。
【００１１】
しかし、自動溶着機等におけるが如くアンビル、アンビルホルダーの重量、サイズに制約がある場合には、上記防振設計の理論を積極的に取り込まないと防振を実現できない。ところが重量、サイズの制約がある中での防振設計の理論の実現は容易ではない。例えば、ホーンと同様の軸方向の共振を使うのであれば、半波長共振体であっても１／２周波数を狙えばホーンの長さの２倍の寸法が必要となる。また、防振設計を通常の機械製品のように数ヘルツから数１０ヘルツを狙う防振ゴムの採用で実施するのは、弾性率、周波数の大きな違いから難しい。
【００１２】
そこで、本発明者は更に研究し、アンビル本体における溶着突起部の真下に、所定の形状のスリット及び／又は空洞を設け、該溶着突起部及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになすことにより、溶着中のアンビル本体における溶着突起部及びその下側部分に撓み振動が発生し、振動にひずみが生じないことを見出した。そして、これによりアンビル、アンビルホルダーが、制約によってその重量、サイズが小さい場合にあっても防振設計の理論を実現することができ、アンビルの振動とホーンの振動とがワークを通して衝突を起こすことがないようにすることができる超音波溶着用アンビルの実現を見るに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
而して、本発明の要旨とするところは、アンビル本体における溶着突起部の真下に、所定の形状のスリット及び／又は空洞を設け、該溶着突起部及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたことを特徴とする超音波溶着用アンビルにある。
【００１４】
また、上記構成において、前記スリットが、前記溶着突起部の中央からアンビル本体の略中心部まで真下に延びる縦スリットと、該縦スリットの下端近傍においてこれと十字状に直交する横スリットとからなるスリットであってもよい。
【００１５】
また、上記構成において、前記空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた円形の空洞であってもよい。
【００１６】
また、上記構成において、前記スリット及び空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた円形の空洞と、前記溶着突起部の中央から前記円形の空洞まで真下に延びる縦スリットと、前記円形の空洞から左右に延びる横スリットであってもよい。
【００１７】
また、上記構成において、前記スリット及び空洞が、前記溶着突起部の真下におけるアンビル本体の略中心部に設けた、底辺の左右から斜辺にかけて僅かな垂直部分を有する略三角形状の空洞と、前記溶着突起部の中央から前記略三角形状の空洞まで真下に延びる縦スリットであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記の如き構成であり、アンビル本体における溶着突起部の真下に、所定の形状のスリット及び／又は空洞を設け、該溶着突起部及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたものであるから、溶着中のアンビル本体における溶着突起部及びその下側部分に撓み振動が発生し、振動にひずみが生じないようにすることができるものである。したがって、自動溶着機等のアンビル、アンビルホルダーが、制約があってその重量、サイズが小さい場合にあっても防振設計の理論を実現することができ、アンビルの振動とホーンの振動とがワークを通して衝突を起こすことがないようにすることができるものである。よって、ホーンとアンビルの暴れが引き起こされることもなく、溶着の不安定を招くこともないものである。また、コンバーターの破損を招くこともなくなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波溶着用アンビルの斜視図である。
【図２】同軸断面図である。
【図３】同ワークを省略して示した溶着時における状態の断面図である。
【図４】同溶着時における状態の部分拡大断面図である。
【図５】同溶着時における振動方向と大きさを一方向矢印で表した振動ベクトルを示す図である。
【図６】同溶着時におけるホーンの先端部分とアンビルの上端部分との振動状態図である。
【図７】図６における発振前半部分の一部拡大図である。
【図８】図６における発振後半部分の一部拡大図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る超音波溶着用アンビルの軸断面図である。
【図１０】同溶着時における振動方向と大きさを一方向矢印で表した振動ベクトルを示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る超音波溶着用アンビルの軸断面図である。
【図１２】同溶着時における振動方向と大きさを一方向矢印で表した振動ベクトルを示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る超音波溶着用アンビルの軸断面図である。
【図１４】同溶着時における振動方向と大きさを一方向矢印で表した振動ベクトルを示す図である。
【図１５】従来の超音波溶着用アンビルの斜視図である。
【図１６】同ワークを省略して示した溶着時における状態の断面図である。
【図１７】同溶着時におけるホーンの先端部分とアンビルの上端部分との振動状態図である。
【図１８】図１７における発振前半部分の一部拡大図である。
【図１９】図１７における発振後半部分の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図中、１はアンビルであり、該アンビル１は、アンビル、アンビルホルダーの重量、サイズに制約がある自動溶着機等におけるアンビルである。
【００２２】
また、該アンビル１は、その本体２の頂部に溶着突起部３が設けられ、また該溶着突起部３の上面には突条４が形成されている。また、該アンビル１は、その本体２における溶着突起部３の真下に、該溶着突起部３の中央からアンビル本体２の略中心部まで真下に延びる縦スリット５と、該縦スリット５の下端近傍においてこれと十字状に直交する横スリット６とからなるスリット７を設け、該溶着突起部３及びその下側部分がホーンの振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしている。尚、図において、８はホーン、Ｗは溶着するため重ねた、夫々の厚味が５０μｍ以下の超極薄プラスチックフィルム９、１０からなるワークである。
【００２３】
本実施形態によれば、溶着中のアンビル本体２における溶着突起部３及びその下側部分に、図５に示す如き撓み振動が発生するものである。そしてこれにより、図６乃至図８に示す如く、アンビル１における斯かる部分の振動にひずみが生ずることがないものである。したがって、アンビル、アンビルホルダーの重量、サイズに制約がある自動溶着機等におけるアンビル１において、アンビル１の振動とホーン８の振動とがワークＷを通して衝突を起こすことがないものである。尚、図５は振動を一方向で示しているが、実際は往復運動するものであり、また図６乃至図８において、Ａは図３におけるホーン７の先端Ａ部分における振動、Ｂは図３におけるアンビル１の上端Ｂ部分における振動を示すものである。
【００２４】
次に、図９及び図１０に示す本発明の第２実施形態について説明する。
【００２５】
本実施形態と前記第１実施形態とは、前記第１実施形態におけるスリットに代えて、本実施形態において空洞としたことにある。
【００２６】
即ち、本実施形態は、アンビル本体２における溶着突起部３の真下におけるアンビル本体２の略中心部に、円形の空洞１１を設けてなるものである。そして、これにより溶着突起部３及びその下側部分がホーン８の振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたものである。したがって、図１０に示す如き撓み振動が発生し、前記第１実施形態におけると同様にアンビル１の溶着突起部３及びその下側部分の振動にひずみが生ずることがないものである。
【００２７】
次に、図１１及び図１２に示す本発明の第３実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態と前記第１実施形態とは、本実施形態において前記第１実施形態におけるスリットと前記第２実施形態における空洞とを合わせた形態とした点において相違するものである。
【００２９】
即ち、本実施形態は、アンビル本体２における溶着突起部３の真下に、該溶着突起部３の真下におけるアンビル本体２の略中心部に設けた円形の空洞１２と、該溶着突起部３の中央から前記円形の空洞１２まで真下に延びる縦スリット１３と、前記円形の空洞１２から左右に延びる横スリット１４、１５とを設けてなるものである。そして、これにより溶着突起部３及びその下側部分がホーン８の振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたものである。したがって、図１２に示す如き撓み振動が発生し、前記第１実施形態におけると同様にアンビル１の溶着突起部３及びその下側部分の振動にひずみが生ずることがないものである。
【００３０】
次に、図１３及び図１４に示す本発明の第４実施形態について説明する。
【００３１】
本実施形態と前記第１実施形態とは、本実施形態において前記第１実施形態におけるスリットと前記第２実施形態における空洞とを合わせた形態とした点において相違するものである。
【００３２】
即ち、本実施形態は、アンビル本体２における溶着突起部３の真下に、該溶着突起部３の真下におけるアンビル本体２の略中心部に設けた、底辺の左右から斜辺にかけて僅かな垂直部分を有する略三角形状の空洞１６と、該溶着突起部３の中央から前記略三角形状の空洞１６まで真下に延びる縦スリット１７とを設けてなるものである。そして、これにより溶着突起部３及びその下側部分がホーン８の振動ベクトルと略平行した方向に撓み得るようになしたものである。したがって、図１４に示す如き撓み振動が発生し、前記第１実施形態におけると同様にアンビル１の溶着突起部３及びその下側部分の振動にひずみが生ずることがないものである。
【符号の説明】
【００３３】
１  アンビル
２  アンビル本体
３  溶着突起部
４  突条
５  縦スリット
６  横スリット
７  スリット
１１  円形の空洞
１２  円形の空洞
１３  縦スリット
１４、１５  横スリット
１６  略三角形状の空洞
１７  縦スリット
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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