(57)【要約】【課題】  面振れの発生を防止することができるテープカートリッジ用リールの溶着方法を提供することを課題とする。【解決手段】  一方のフランジ部３３が一体となったリールハブ３２に、溶着リブ３５ｂを介して下リール３５を超音波ホーン１３で加圧しつつ超音波振動させて溶着リブ３５ｂを溶融して溶着するテープカートリッジ用リールの溶着方法であって、リールハブ３２と下リール３５とが、溶着リブ３５ｂでのみ接している間に超音波ホーン１３の溶着動作を停止することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のフランジが一体となったリールハブに、溶着リブを介して他方のフランジを超音波ホーンで加圧しつつ超音波振動させることで前記溶着リブを溶融して溶着するテープカートリッジ用リールの溶着方法であって、
前記リールハブと前記他方のフランジとが、前記溶着リブでのみ接している間に前記超音波ホーンの溶着動作を停止することを特徴とするテープカートリッジ用リールの溶着方法。
【請求項２】
前記超音波ホーンの加圧を解除し、または、超音波振動を停止することで前記超音波ホーンの溶着動作を停止することを特徴とする請求項１に記載のテープカートリッジ用リールの溶着方法。
【請求項３】
前記リールハブの端面と前記他方のフランジの内面との間に５〜５０μｍの間隔を残して前記超音波ホーンの溶着動作を停止することを特徴とする請求項１に記載のテープカートリッジ用リールの溶着方法。
【請求項４】
前記超音波ホーンの溶着動作の停止前に、前記超音波ホーンの振幅および／または前記他方のフランジに対する加圧力を溶着開始時より小さくすることを特徴とする請求項１に記載のテープカートリッジ用リールの溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープカートリッジ用リールの溶着方法に関し、詳しくは、超音波振動を利用して、一方のフランジが一体となったリールハブに他方のフランジを溶着するテープカートリッジ用リールの溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンピュータやビデオテープ等の記録媒体として使用される磁気テープカートリッジには、磁気テープを巻き取るリールが内蔵されている。このリールは、一方のフランジが一体となったリールハブと、他方のフランジとが、超音波溶着により固着されることにより形成されている。
【０００３】
ところで、近年、情報記録の高密度化が進み、ドライブ内でのテープ走行位置の精度が要求されており、これに伴い、磁気テープを精度良く巻き取るためのガイドとして機能する前記リールのフランジは、一方のフランジと他方のフランジの平行度が一定以上の精度を要求されるようになってきている。そのため、従来、両フランジの平行度が一定になるように、面振れを防止して溶着するため、規制リブを有する磁気テープカートリッジ用リール（以下、適宜、「テープリール」という。）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４は、従来のテープリールの溶着方法を説明する断面図である。なお、上リール１０１は、磁気テープカートリッジに組み上げられた時に上側になるリールであるが、溶着方法を説明する図４においては、下側に図示している。
図４（ａ）に示すように、テープリール１００は、上リール１０１に下リール１０２が超音波溶着により固着されて構成される。
【０００５】
上リール１０１は、磁気テープが巻回される有底円筒状をなしたリールハブ１０３と、このリールハブ１０３の上端外周（図における下端）から径方向に張り出したフランジ部１０４とから構成される。リールハブ１０３とフランジ部１０４とは、合成樹脂により一体成形されている。
リールハブ１０３の外周面近傍の底面には円環溝状の溶着部１０３ａが形成されており、溶着部１０３ａの外周側は、下リール１０２が当接される規制リブ１０３ｂが形成されている。
【０００６】
下リール１０２は、中心部に開口１０２ａを有する円盤状をなしており、前記上リール１０１の溶着部１０３ａに対向する部位に、断面略三角形状の溶着リブ１０２ｂが突設されている。また、開口１０２ａの縁部には、溶着リブ１０２ｂと反対向きに突設するように環状リブ１０２ｃが設けられている。環状リブ１０２ｃは、超音波ホーン１０５が当接されて、超音波の振動を受けるとともに、溶着リブ１０２ｂに圧力を与えることができるようになっている。
【０００７】
そして、このように構成されるテープリール１００の組み付け時における溶着は、例えば、次のようにして行なわれる。
図４（ａ）に示すように、リールハブ１０３上に下リール１０２を載置し、上方から超音波ホーン１０５の円環状の先端面１０５ａで、下リール１０２の環状リブ１０２ｃを超音波加振しつつ溶着リブ１０２ｂを押圧する。そうすると、図４（ｂ）に示すように、溶着リブ１０２ｂを溶融させてリールハブ１０３の溶着部１０３ａに溶着することができる。また同時に、溶着リブ１０２ｂの溶融による高さの低下に伴って、下リール１０２がリールハブ１０３の規制リブ１０３ｂに当接することで位置決めされて、この状態で溶着を終了する。
【特許文献１】特開２０００−１７３２２９号公報（請求項１、段落００２０〜００２３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の溶着方法では、超音波ホーン１０５の加圧力、振幅、溶着時間を設定し、その設定条件で一律に加工していたとともに、機械的な応答遅れもあるため、規制リブ１０３ｂに下リール１０２が当接した瞬間に超音波ホーン１０５の動作を停止させるように制御することは困難であった。
【０００９】
一方、前記したテープリール１００は、超音波ホーン１０５が当接される環状リブ１０２ｃと下リール１０２が当接される規制リブ１０３ｂの位置が、円周方向にずれている。そのため、従来の溶着方法のように超音波ホーン１０５の制御が困難であると、下リール１０２がリールハブ１０３の規制リブ１０３ｂに当接した後、さらに、超音波ホーン１０５が環状リブ１０２ｃを押圧するおそれがあった。
【００１０】
そして、このように加圧を継続すると、図４（ｃ）に示すように、規制リブ１０３ｂを支点として下リール１０２の外周側が持ち上がって変形して、下リール１０２の面振れが発生するという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、面振れの発生を防止することができるテープカートリッジ用リールの溶着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明では、一方のフランジが一体となったリールハブに、溶着リブを介して他方のフランジを超音波ホーンで加圧しつつ超音波振動させることで前記溶着リブを溶融して溶着するテープカートリッジ用リールの溶着方法であって、
前記リールハブと前記他方のフランジとが、前記溶着リブでのみ接している間に前記超音波ホーンの溶着動作を停止することを特徴とする。
【００１３】
このように、リールハブと他方のフランジが溶着リブでのみ接している間に、超音波ホーンの溶着動作を停止することで、他方のフランジがリールハブの端面に当接した状態で、超音波ホーンの溶着動作を継続して生じる変形を確実に防止することができ、他方のフランジの面振れを防止することができる。また、実際は、超音波ホーンの溶着動作を停止した後も、溶着リブの溶融状態は継続することがあるが、フランジとリールハブとは溶着リブでのみ接しているので、加圧解除後の溶融によって、他方のフランジの内面とリールハブの端面が当接することで生じる変形を防止できる。
なお、溶着動作を停止する態様としては、超音波ホーンの加圧を解除する方法や超音波振動を停止する方法が挙げられる。
【００１４】
また、前記リールハブの端面と前記他方のフランジの内面との間に５〜５０μｍの間隔を残して前記超音波ホーンの溶着動作を停止することが望ましい。
間隔が５μｍ未満であると、超音波ホーンの溶着動作の停止後の溶着リブの溶融により他方のフランジの内面とリールハブの端面が当接することで生じる変形のおそれがある一方で、間隔が５０μｍ以上であると、リールハブとフランジとの間に隙間が形成され、リールハブにテープを巻回したときに、テープが入り込むおそれがあるからである。
【００１５】
さらに、本発明は、前記超音波ホーンの溶着動作の停止前に、前記超音波ホーンの振幅および／または前記他方のフランジに対する加圧力を溶着開始時より小さくすることを特徴とする。
【００１６】
このように、超音波ホーンの発振器電源の振幅を二段階に切り替えて制御することで、溶着開始時は高いエネルギで効率よく溶着リブを溶融させるとともに、溶着終了前はエネルギを低くして、溶着リブの粘度を高くし、他方のフランジの位置制御を容易にすることができる。
また、超音波ホーンの他方のフランジに対する加圧力を二段階に切り替えて制御することで、溶着開始時は高いエネルギで効率よく溶着リブを加圧するとともに、溶着終了前は加圧力を低くして、他方のフランジの位置制御を容易にすることができる。
そのため、製品毎のバラツキがなく、精度の高いテープカートリッジ用リールを製作することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このようなテープカートリッジ用リールの溶着方法によれば、フランジの変形がなく、面振れを防止したテープカートリッジ用リールを製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に用いる超音波溶着機の構成を示す図である。
超音波溶着機１は、基台１０に一体に設けられた支柱１１に垂設されたエアシリンダ１２と、エアシリンダ１２に連動する超音波ホーン部１３と、超音波ホーン部１３の下方に配設され、テープリール３０が載置される受け台１４とを備えている。
【００１９】
エアシリンダ１２は、エアシリンダ本体１２ａとエアシリンダ本体１２ａの下部から突出するプランジャ１２ｂとから構成されており、このプランジャ１２ｂの下端にロードセル１５および昇降フレーム１６を介して、超音波ホーン部１３が設けられている。
【００２０】
超音波ホーン部１３は、超音波を発生して下リール３５と上リール３１を振動させて摩擦熱により溶着させるものであり、コンバータ１３ａと、ブースタ１３ｂと、下リール３５に当接するホーン１３ｃとから構成されている。ホーン１３ｃは、テープリール３０の環状リブ３５ｃ（図３参照）と当接する直径を有している。昇降フレーム１６は、支柱１１の内側に設けたリニアガイド１７に沿って昇降可能に移動できるようになっており、また、ホーン１３ｃの先端面１３ｄの位置を検出するためにリニアエンコーダ１８を備えている。
【００２１】
図２は、本実施の形態における溶着方法を説明する図である。
受け台１４は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上リール３１のフランジ面を支持して溶着時の荷重を受ける有底円筒状の座面１４ａと、座面１４ａの筒内に内挿され、テープリール３０のリールハブ３２の底面部３２ａと嵌合して位置決めをする位置決め筒１４ｂと、これらを一体に結合するボルト１４ｃとから構成されている。
受け台１４の上には、後記する上リール３１を載置して、この上リール３１に下リール３５を嵌合した状態で、超音波ホーン部１３を下降させ、加圧しながら超音波振動を付与することで、両リール３１，３５間に摩擦熱を発生させて溶着する。なお、溶着方法の詳細については後記する。
【００２２】
以上の構成を有する超音波溶着機１は、図１で示すように、制御部２０によって、エアシリンダ１２および超音波ホーン部１３を駆動制御する。
エアシリンダ１２に対して、制御部２０は、スタートスイッチ２１の入力により、ロードセル１５でエアシリンダ１２による荷重を監視しながら、エア供給源２２から供給されるエアの空気圧（加圧力）を圧力調整器２３で調整しつつ、ソレノイドバルブ２４を開閉制御することで駆動制御する。
【００２３】
ソレノイドバルブ２４がオンされることで、エアシリンダ１２のプランジャ１２ｂはエアシリンダ本体１２ａから突出して、昇降フレーム１６を介して、超音波ホーン部１３が下降する。また、ソレノイドバルブ２４がオフされることで、エアシリンダ１２のプランジャ１２ｂはエアシリンダ本体１２ａ内に没入して、昇降フレーム１６を介して、超音波ホーン部１３が上昇する。
【００２４】
なお、制御部２０は、ロードセル１５で検出する荷重により、ホーン１３ｃの先端面１３ｄが下リール３５の環状リブ３５ｃに当接したと判断したら、リニアエンコーダ１８を初期値０にリセットする。このとき、ホーン１３ｃの先端面１３ｄが初期位置にあるとされる。
【００２５】
一方、超音波ホーン部１３に対して、制御部２０は、スタートスイッチ２１の入力により、リニアエンコーダ１８を介してホーン１３ｃの先端面１３ｄの位置を監視しながら、発振器電源２５を起動させて、かつ、振幅調整器２６でその周波数を調整して駆動制御する。そして、制御部２０は、リニアエンコーダ１８で先端面１３ｄが初期位置から所定位置まで移動したと判断すると、発振器電源２５を切って超音波ホーン部１３の発振を停止するとともに、ソレノイドバルブ２４をオフすることで、ホーン１３ｃを上昇して下リール３５から離間する。
【００２６】
次に、図３を参照して、テープリール３０の構成について説明する。図３は、テープリールの分解斜視図である。
図３に示すように、テープリール３０は、上リール３１と下リール３５とが溶着されて構成されている。なお、上リール３１は、磁気テープカートリッジに組み上げられた時に上側になるリールであるが、図３においては、他の図と合わせるため、下側に図示している。
【００２７】
上リール３１は、磁気テープが巻回される有底円筒状をなしたリールハブ３２と、リールハブ３２の上端外周から径方向に張り出したフランジ部３３とから構成されている。リールハブ３２とフランジ部３３とは、合成樹脂により一体成形されている。リールハブ３２の底面部３２ａの外周面近傍には円環溝状の溶着部３２ｂが形成されており、溶着部３２ｂの外周縁部には、底面部３２ａより低めに突設される規制リブ３２ｃが形成されている（図２参照）。
【００２８】
下リール３５は、前記した底面部３２ａが挿通される円形の開口３５ａがその中心に形成された円盤状をなしている。下リール３５は、前記上リール３１の溶着部３２ｂに対向する部位に、断面略三角形状の溶着リブ３５ｂがほぼ全周にわたって突設されている。また、開口３５ａの縁部には、溶着リブ３５ｂと反対向きに突出する環状リブ３５ｃが形成されている。環状リブ３５ｃは、超音波ホーン部１３のホーン１３ｃを当接されて、超音波の振動を受けるとともに、溶着部３２ｂに圧力を与えることができるようになっている。なお、下リール３５は、特許請求の範囲の「他方のフランジ」に相当し、前記した上リール３１のフランジ部３３は、「一方のフランジ」に相当する。
【００２９】
以上の構成を有する超音波溶着機１を用いて、本実施の形態に係るテープリール３０の溶着方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、作業員が上リール３１を位置決め筒１４ｂに外嵌して、座面１４ａの上に載置する。さらに、溶着部３２ｂに溶着リブ３５ｂが当接するように、リールハブ３２に下リール３５の開口３５ａを嵌合して載置する。
【００３０】
次に、図１に示すように、制御部２０は、スタートスイッチ２１の入力により、ソレノイドバルブ２４をオンすることで、エアシリンダ１２のプランジャ１２ｂを突出させて、超音波ホーン部１３を下降させる。そして、制御部２０は、ロードセル１５でエアシリンダ１２の荷重を監視しながら、ホーン１３ｃの先端面１３ｄが下リール３５の環状リブ３５ｃに当接したか否かを判断する。
【００３１】
制御部２０は、ホーン１３ｃの先端面１３ｄが下リール３５の環状リブ３５ｃに当接したと判断したら、リニアエンコーダ１８を初期値０にリセットする。このとき、ホーン１３ｃが初期位置にあるとされる。また、同時に、発振器電源２５を起動して、ホーン１３ｃで下リール３５を超音波加振させつつ、下リール３５を加圧して、溶着リブ３５ｂを溶着部３２ｂに擦れ合うことで溶融させて溶着部３２ｂに溶着させる。
【００３２】
そして、ホーン１３ｃの先端面１３ｄを、初期位置から予め入力されている所定位置まで下降させる。先端面１３ｄが所定位置に到達すると（図２（ｂ）の状態）、そのことを制御部２０がリニアエンコーダ１８によって判断し、発振器電源２５を切って発振を停止して超音波ホーン部１３の溶着動作を停止する。その後、ソレノイドバルブ２４をオフすることで、ホーン１３ｃを上昇して下リール３５から離間する。なお、超音波ホーン部１３の溶着動作を停止する態様として、ホーン１３ｃの発振を停止する代わりに、ホーン１３ｃの加圧を解除してもよいし、ホーン１３ｃの発振を停止し、なおかつ、ホーン１３ｃの加圧を解除するようにしてもよい。
【００３３】
なお、前記所定位置に到達したとき、下リール３５の内面３５ｄと規制リブ３２ｃの下端面３２ｄ（端面）の間には間隔ｄがあり、つまり、下リール３５とリールハブ３２とは溶着リブ３５ｂのみで接した状態となるように設定されている。そして、所定位置に到達したか否かを判断するにあたっては、リニアエンコーダ１８で監視するホーン１３ｃの先端面１３ｄの位置から算出する移動距離で判断することができる。
【００３４】
また、間隔ｄは、５〜５０μｍであることが望ましい。間隔ｄが５μｍ未満であると、加圧解除後の溶着リブ３５ｂの溶融により下リール３５の内面３５ｄとリールハブ３２の下端面３２ｄが当接することで変形を生じるおそれがある一方で、間隔ｄが５０μｍより大きいと、リールハブ３２にテープを巻回したときに、リールハブ３２と下リール３５との間に形成される隙間にテープが入り込むおそれがあるからである。
【００３５】
その後、図２（ｃ）に示すように、溶着リブ３５ｂの溶融によって下リール３５がリールハブ３２に接近し、下リール３５がリールハブ３２の規制リブ３２ｃに当接することで位置決めされて、溶着を終了する。
【００３６】
本実施形態に係る溶着方法によれば、下リール３５が規制リブ３２ｃに当接した後、ホーン１３ｃの先端面１３ｄがさらに下リール３５を加圧することがないので、規制リブ３２ｃを支点として下リール３５の外周側が持ち上がって変形するようなことがなく、下リール３５の面振れを防止することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように実施することもできる。
例えば、本実施形態では、加工開始から加工終了まで圧力調整器２３の空気圧（加圧力）および振幅調整器２６の周波数（振幅）を一定に設定していたが、ホーン１３ｃの先端面１３ｄが所定位置に到達して溶着動作を停止する前に、空気圧（加圧力）または周波数を初期設定値より低い設定値に切り替えるように制御してもよい。
溶着を終了する前にホーン１３ｃの加圧力を低くすることで、他方のフランジの一制御を容易にすることができる。また、溶着を終了する前にホーン１３ｃの振幅を低くすることで、溶着リブの粘度を低い状態から高くして、他方のフランジの位置制御を容易にすることができる。
【００３８】
例えば、本実施形態では、エアシリンダで超音波ホーン部１３を移動させたが、ステッピングモータまたはサーボモータ等を用いて移動させるものであってもよい。サーボモータを用いるとより精密に移動を制御することができる。
【００３９】
本実施形態では、溶着リブ３５ｂを下リール３５側に形成したが、溶着リブは上リール３１側に形成するものであってもよい。また、本実施形態では、規制リブ３２ｃを上リール３１側に形成したが、規制リブは下リール３５側に形成するものであってもよいし、規制リブを設けない構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に用いる超音波溶着機の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における溶着方法を説明する図である。
【図３】テープリールの分解斜視図である。
【図４】従来のテープリールの溶着方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      超音波溶着機
１０    基台
１１    支柱
１２    エアシリンダ
１２ａ  エアシリンダ本体
１２ｂ  プランジャ
１３    超音波ホーン部
１３ａ  コンバータ
１３ｂ  ブースタ
１３ｃ  ホーン
１３ｄ  先端面
３０    テープリール
３１    上リール
３２    リールハブ
３２    規制リブ
３２ａ  底面部
３２ｂ  溶着部
３２ｃ  規制リブ
３２ｄ  下端面
３３    フランジ部
３５    下リール
３５ａ  開口
３５ｂ  溶着リブ
３５ｃ  環状リブ
３５ｄ  内面
【図１】
2005251272.tif 000003
【図２】
2005251272.tif 000004
【図３】
2005251272.tif 000005
【図４】
2005251272.tif 000006