(57)【要約】【課題】昇降駆動手段と共振手段の関係配置を特定して溶着処理品質が優れたコンパクトで操作性の良い超音波溶着装置の提供。【解決手段】  重ね合わせて支持された金属もしくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶着処理を行う超音波溶着装置において、単一波長ホーンの両側縁にダイアフラムを介装してコンバータ及び固定用ホーンを一体的に連設してなる共振手段のホーンに連設されたコンバータを担持する昇降枠の担持部を、前記昇降駆動手段のピストン杆の昇降方向に対して前方に偏倚させて配設して昇降移動可能に構成した超音波溶着装置。【選択図】図２
2005296954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせて支持された金属もしくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶着処理を行う超音波溶着装置において、単一波長ホーンの両側縁にダイアフラムを介装してコンバータ及び固定用ホーンを一体的に連設してなる共振手段のホーンに連設されたコンバータを担持する昇降枠の担持部を、前記昇降駆動手段のピストン杆の昇降方向に対して前方に偏倚させて配設して昇降移動可能に構成した超音波溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わせた金属あるいは樹脂材等の超音波接合可能な部材に超音波振動を付与してそれらの部材を溶着する超音波接合技術の分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置としては、例えば本出願人の先の出願に係る特許文献１の超音波溶接装置の発明が挙げられる（先行発明）。
【０００３】
前記先行発明の要点は、超音波溶接装置において共振手段が単一波長ホーンの両側縁にダイアフラムを介装してコンバータ及び固定用ホーンを一体的に連設し、ダイアフラムの中心開口をホーンの段差部に嵌合させて介装してダイアフラムをホーンとコンバータ及びホーンと固定用ホーンとで挾持するようにするように連結した構成であって、ホーンを加工材方向に付勢するエアシリンダの加圧方向に整列して配設されたものであり、その効果としては、軽量化、コンパクト化が達成され、メンテナンスも容易となる点が挙げられる。
【特許文献１】特開平１１−２５４１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の先行発明によっても、加工材を効果的に超音波溶着処理できる点では支障なく、有用性の高いものであるが、尚、実用上、一層の改善を加えることが望ましい点が見られた。
【０００５】
その課題とする点を例示すると次の如くである。
１．エアシリンダと共振手段の配置関係から安全性やオペレータによる作業性に不便な点がある。
２．エアシリンダと昇降枠の配置から昇降枠上部に自動送り装置等のメカニズムが配置できないという欠点が有った。
３．前記した配置関係のために小型、コンパクト化が困難である。
【０００６】
本出願に係る発明は、前記の如き課題を解決するために創意工夫された改良発明に当たるものである。
【０００７】
本発明によって解決しようとする課題点を挙げると以下の如くである。
【０００８】
本発明が解決しようとする第１の課題点は、オペレータによる操作性が良好で、メンテナンスが容易なものを提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする第２の課題点は、軽量化、コンパクト化、自動機への組み込みが容易に達成できるものを提供することである。
【００１０】
本発明が解決しようとする第３の課題点は、低コストで超音波溶着処理が高品質に実行され、優れた溶着製品を得ることができ、安全性に優れた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による課題解決手段は次の如くである。
(1)  重ね合わせて支持された金属もしくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶着処理を行う超音波溶着装置において、単一波長ホーンの両側縁にダイアフラムを介装してコンバータ及び固定用ホーンを一体的に連設してなる共振手段のホーンに連設されたコンバータを担持する昇降枠の担持部を、前記昇降駆動手段のピストン杆の昇降方向に対して前方に偏倚させて配設して昇降移動可能に構成した超音波溶着装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による特有の効果は次の如くである。
(1)  昇降駆動手段の動作方向に関して側方に偏倚させて共振手段を配設したため、加工材の加圧方向に加えてモーメントが付与され、高品質の超音波溶着処理が達成される。
(2)  共振手段がオペレータ方向に接近し、露呈して配置されるので作業性並びに視認性が向上され、実用的に有効である。
(3)  共振手段が側方に突出して配置されることとなり、オペレータの操作に支障となる邪魔な部品が排除され、軽量、コンパクト化が期待でき、且つ安全性に優れており、自動機への組み込みが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１、図２に示す最良の形態の超音波溶着装置（本装置）１００は、共振手段１０と共振手段１０を昇降移動させる昇降駆動手段２０とを含んでおり、フレーム手段３０上に固設した加工材Ｗに後述するホーン１１を圧接させて超音波振動手段４０によって、加工材Ｗに振動を誘起させて溶着加工を実行するものである。
【００１４】
次に、各手段毎に説明する。
【００１５】
１．フレーム手段３０
基台３１上に設けた一対の竪枠３２に横枠３３を固設し、この横枠３３上で昇降可能に支持された昇降枠３４は、後方のガイド部Ｇを前記竪枠３２に高さ方向に設けたレールＲに摺動移動可能に係合されており、突出した前方の担持部Ｈ間に後述する共振手段１０を担持させている。
【００１６】
２．昇降駆動手段２０
横枠３３上に配設したエアシリンダ２１のピストン杆２２は昇降枠３４に連結されており、このエアシリンダ２１により前記共振手段１０のホーン１１を、基台３１に固設した支持台Ｂ上のアンビルＡに載置された加工材に係合して後述するように超音波溶着を実行しうるものである。
【００１７】
３．共振手段１０
前記共振手段１０は図３〜図５に示すようにホーン１１の両側端が前記担持部Ｈによって最大振巾点において両持ち状に担持されており、ホーン１１の両側の大径部１２の外端は、結合ネジ１３によってコンバータ１４及び固定用ホーン１５に連結すると共に、この大径部１２の外端には、厚みの小さい段差部１２Ａが形成されており、この段差部１２Ａの厚み（Ｘ）よりも厚み（Ｙ）が幾分大となるように形成したダイアフラム１６の中心開口１６Ａを、この段差部１２Ａに嵌合させ、更にコンバータ１４と、等径状の固定用ホーン１５とを、ダイアフラム１６を挾持するようにしてホーン１１の両側縁に一体的に連結している。
【００１８】
ダイアフラム１６には、その厚みの大きい第１のリング１６Ｂと厚みの小さい第２のリング１６Ｃとで挾持され、ボルト１７により一体的に挾着させたものである。
【００１９】
コンバータ１４を昇降枠３４の担持部Ｈ内に固設することによってホーン１１を両持ち状に支持させたものであって、この形態にあっては図３に示すように最大変位Ｎ１、Ｎ２間におけるホーン１１の振動を１波長（Ｌ）となるように設定し、ホーン１１のトップ位置において最大振巾（Ｈ）が得られて振動損失が最小の状態で溶着処理しうるように構成され、更に最大変位Ｎ１、Ｎ２から固定用ホーン１５の側端縁及びコンバータ１４の側端縁までの長さが互いに半波長（Ｌ／２）の距離となるように構成している。
【００２０】
４．配置関係
次に、本装置１００の各部の位置関係について更に詳しく述べる。
【００２１】
即ち、前記共振手段１０は高さ方向に関しては昇降駆動手段２０の下方に位置して、加えて横方向に関しては、前記共振手段１０が前記昇降駆動手段２０に対してオペレータ側である前方に偏倚して位置するように配設されている。
【００２２】
又、加工材Ｗは昇降移動されるホーン１１の下方に位置される。
【００２３】
尚、図１、２中において５０は共振手段１０の前方に配置される操作指令手段であって、主操作ボタン５１、左・右副操作ボタン５２を具備しており、６０は後部上側に視認し易いように配置された表示部である。
【００２４】
５．超音波溶着加工
本装置１００によってアンビルＡ上に載置した加工材Ｗを溶着処理する際には、ホーン１１のトップ１１Ａを加工材Ｗの溶着位置上に臨ませ、超音波振動手段によってコンバータ１４に超音波振動を誘発させ、昇降駆動手段２０によって昇降枠３４をレールＲにガイドＧを係合させた状態で下降させてホーン１１のトップ１１Ａにより加工材Ｗを加圧しつつ超音波振動により発熱させて溶着処理を実施させるものである。
【００２５】
この場合、前記したようにホーン１１は１波長分の長さであり、最大変位Ｎ１、Ｎ２からコンバータ１４及び固定用ホーン１５の外端までの長さは、それぞれ半波長（Ｌ／２）分であるため、結果として振動手段の全長は２波長（２Ｌ）と同等となり、しかもダイアフラム１６は最大振巾点を支持しているが、第１、第２のリング１６Ｂ、１６Ｃには振動が漏れることがなく、又超音波振動を阻害することもなくトップ１１Ａでは超音波振動は効果的に伝達され、高圧で加圧された状態でも溶着状態に差異が生じることなく超音波溶着をなしうるものである。
【００２６】
以上の溶着工程については、先行例で示した内容と格別に異なるところは存しない。
【００２７】
ところで、本装置１００における特徴的な構成の一つは前記した如くに共振手段１０の配置関係である。
【００２８】
即ち、共振手段１０におけるホーン１１は、その両端に連結されたコンバータ１４が昇降枠３４を下向きに付勢しうる昇降駆動手段２０の下方前方に突出した担持部Ｈによって両持ち状に担持されているため、ホーン１１に超音波振動を付与して加工材Ｗを溶着する際にはホーン１１には矢印Ｌ方向（図２）のモーメントが付与されるため加工材Ｗに対して高さ方向のコンポーネントＭ、横方向のコンポーネントＮを複合した加圧力が作用した状態で超音波溶着処理が実行される。
【００２９】
この溶着時間は、加工材の種類や厚みの相違によって異なり、概ね数秒間であるが、この溶着時間にあってホーン１１による前記超音波振動と前記モーメントとが相互に加工材Ｗに作用して均質な溶着結果が得られるものである。
【００３０】
この点は、技術的にモーメントが与えられることによって溶着結果に不具合が生ずるのではないかという一抹の危惧は所見されず、却って高品質の溶着結果が得られたことは実証されている。
【００３１】
又、加えて前記の如く共振手段１０全体がオペレータ側である前方（手前方向）に突出してオペレータの視界を遮るものがない状態に露呈しているために溶着処理の作業性、視認性が大巾に向上することとなり、安全性も含め実用上の利点は少なくないものとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、超音波溶着装置における加工材に超音波振動を供給する共振手段と加工材に加工する昇降手段との関係配置を特定するだけで溶着処理の品質が向上し、実用性が高い装置を提供できるものであって、産業上の利用可能性は優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】超音波溶着装置（本装置）を手動型として利用した場合の正面図。
【図２】本装置を手動型として利用した場合の側面図。
【図３】本装置における共振手段の正面図。
【図４】図３の丸印イの拡大図。
【図５】図３の丸印ロの拡大図。
【符号の説明】
【００３４】
１００          超音波溶着装置（本装置）
１０            共振手段
１１            ホーン
１４            コンバータ
１５            固定用ホーン
１６            ダイアフラム
２０            昇降駆動手段
２２            ピストン杆
３４            昇降枠
Ｈ              担持部
【図１】
2005296954.tif 000003
【図２】
2005296954.tif 000004
【図３】
2005296954.tif 000005
【図４】
2005296954.tif 000006
【図５】
2005296954.tif 000007