(57)【要約】【課題】  製品不良が生じにくい超音波接合をする。【解決手段】  柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、  重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部と対応する超音波ホーンと、  それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を挟持する回転体と、  前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と連動する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動させる超音波ホーン移動装置とを備え、  前記超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して挟持しつつ超音波により接合することを特徴とする。【選択図】  図５Ａ
2013216023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、
重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部に対向する超音波ホーンと、
それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を挟持する回転体と、
前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動させる超音波ホーン移動装置とを備え、
前記超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して挟持しつつ超音波により接合することを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記回転体の外周面に所定の間隔で前記超音波ホーン側へ突出する複数の凸部が設けられ、その凸部の回転軌跡に対応する前記順方向軌跡と、その凸部の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始端側へ戻る復帰方向軌跡を含む前記巡回軌跡に沿って前記超音波ホーンを移動する前記超音波ホーン移動装置を備え、その超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体の凸部と協働して挟持しつつ超音波により接合する請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記復帰方向軌跡は、直線状の軌跡又は前記回転体の外周面から離れる方向に凸となる円弧状の軌跡を含むものである請求項１又は２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記超音波ホーンは、揺動機構によって前記回転体の回転中心と同心的な軸線周りに往路と復路で揺動する支持部に、前記回転体の外周に対し接近・離間する方向に移動可能に支持される一方、前記回転体の外周には、その回転体の回転と前記揺動機構の復路移動との相対移動に従って前記超音波ホーンをその回転体の外周から離間させた後に再び接近させるカムが設けられ、前記超音波ホーンの順方向軌跡は前記揺動機構の往路移動により付与され、前記復帰方向軌跡はその揺動機構の復路移動と前記カムとの組合せにより付与される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、柔軟性及び熱溶着性のある第１及び第２のシート部を重ねた状態で超音波により接合する超音波接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば使い捨て紙おむつ等の合成樹脂若しくは合成樹脂を含む繊維ないし不織布等のシート同士を接合（シール）するものとして、超音波シール装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２９７７１５号公報
【０００４】
この技術は、超音波ホーンをシート搬送用の回転体の外周面に沿って揺動させる往復軌跡により、回転体と超音波とが同じ方向に移動するときに超音波シールし、再び元に戻って同様の円弧運動を繰り返すものであり、超音波ホーンが固定式のものにくらべてシール時間を稼げる利点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、円弧軌跡で復帰のときに、シートの表面をこすり損傷させたり、商品価値を下げる等のおそれがあった。この発明は、前記の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
この発明は、柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、
重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部に対向する超音波ホーンと、
それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を挟持する回転体と、
前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動する超音波ホーン移動装置とを備え、
前記超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して挟持しつつ超音波により接合することを特徴とする。
【０００７】
これにより、図１及び図２に概念的に示すように、重ね合せたシート部同士を搬送する回転体に臨む超音波ホーンが、回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡でシート部のシールを行い、その順方向軌跡に続いて回転体から離間しつつ元に戻る復帰方向軌跡が付与されるため、図３に示す従来技術の往復円弧軌跡と異なり、超音波ホーンの復帰時にシート部の表面をこする等の不都合が生じにくい。
【０００８】
また、図２のように、回転体に対し接近・離間する際に、図４に示す従来技術で必ず生じる折返し死点ｄ1、ｄ2が生じないようにすることもでき、そうすれば、超音波ホーンをよりスムーズに移動させやすくなる。
【０００９】
実施形態として、前記回転体の外周面に所定の間隔で前記超音波ホーン側へ突出する複数の凸部が設けられ、その凸部の回転軌跡に対応する前記順方向軌跡と、その凸部の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始端側へ戻る復帰方向軌跡を含む前記巡回軌跡に沿って前記超音波ホーンを移動する前記超音波ホーン移動装置を備え、その超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体の凸部と協働して挟持しつつ超音波により接合する。
【００１０】
このような凸部（いわゆるアンビル）と超音波ホーンとの間に重ねられたシート部を挟み込むことで、超音波ホーンの超音波振動がシール箇所に集中的に伝わり、短時間でも良好なシールができる。
【００１１】
また、実施形態として、前記復帰方向軌跡は、直線状の軌跡又は回転体の外周面から離れる方向に凸となる円弧状の軌跡を含むものである。
直線状の軌跡部分を多くすればするほど、超音波ホーンは短い距離で元の位置に帰って、次のシールに備えることができ、また円弧状の軌跡を含むことにより巡回性が向上する。
【００１２】
実施形態として、前記超音波ホーンは、揺動機構によって前記回転体の回転中心と同心的な軸線周りに往路と復路で揺動する支持部に、前記回転体の外周に対し接近・離間する方向に移動可能に支持される一方、前記回転体の外周には、その回転体の回転と前記揺動機構の復路移動との相対移動に従って前記超音波ホーンをその回転体の外周から離間させた後に再び接近させるカムが設けられ、前記超音波ホーンの順方向軌跡は前記揺動機構の往路移動により付与され、前記復帰方向軌跡はその揺動機構の復路移動と前記カムとの組合せにより付与される。
【００１３】
超音波ホーンの移動軌跡を、例えば循環するカム溝で付与することもできるが、超音波ホーンの順方向軌跡を例えばアームの往復円弧運動による円弧軌跡で付与し、復帰方向軌跡は、回転体に設けたカムにより超音波ホーンを回転体から遠ざけるようにすれば、より簡単な構成で超音波ホーンに順方向軌跡及び復帰方向軌跡を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を概念的に示す図。
【図２】その超音波ホーンの巡回軌跡を例示的に説明する図。
【図３】従来例の超音波ホーンの周面軌跡を説明する図。
【図４】その従来の超音波ホーン軌跡で折返し死点を説明する図。
【図５Ａ】本発明の一実施例を簡略に示す正面図。
【図５Ｂ】図５Ａにおけるアンビルとカムの位置関係を簡略に示す図。
【図６】図５Ａの側面図。
【図７Ａ】アンビルロールに取り付けられたカムの例１を示す図。
【図７Ｂ】アンビルロールに取り付けられたカムの例２を示す図。
【図７Ｃ】アンビルロールに取り付けられたカムの例３を示す図。
【図８】超音波ホーンに付与される巡回軌跡の例１を示す図。
【図９】巡回軌跡の例２を示す図。
【図１０】巡回軌跡の別の例３を示す図。
【図１１Ａ】巡回軌跡の例４を示す図。
【図１１Ｂ】巡回軌跡の例５を示す図。
【図１１Ｃ】巡回軌跡の例６を示す図。
【図１１Ｄ】巡回軌跡の例７を示す図。
【図１２】超音波ホーンの揺動範囲とカムの位置関係を示す図。
【図１３】アンビルの表面の突起物の例を示す図。
【図１４】シート状ワークの一例を示す図。
【図１５】シート状ワークの平面図とそれに付与されるシール工程及び切断工程を示す図。
【図１６】別のシート状ワークとそのワークに対するシール工程及び切断工程を示す平面図。
【図１７】超音波ホーンとアンビルによるシール工程を示す図。
【図１８】別の実施例におけるカム部材とカム溝を示す図。
【図１９】図１８のカム溝を用いた超音波ホーンの移動機構を示す正面図。
【図２０】さらに別の実施例における超音波ホーンの移動機構を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５Ａに示す超音波接合（シール）装置は、凸部としてのアンビル２を外周面に備えた回転体としてのアンビルロール１と、アンビルロール１の外周面に対向する超音波ホーン３及び超音波発生装置４を含む超音波ユニット５とを備えている。アンビルロール１はその中心部の回転軸６により、接地面上の支台７により回転可能に支持され、回転体駆動装置としてのモータ８により回転駆動される。超音波ユニット５は、基端が一軸周りに揺動可能なアーム１１に取り付けられた支持部１０により揺動可能に支持される。この例では、アーム１１がアンビルロール１の回転軸６と同心的な軸（軸受）６ｂ（図６）により支台７により揺動可能に支持され、支持部１０を介して超音波ユニット５もアンビルロール１の回転中心と同心的な中心線周りに揺動する。
【００１６】
超音波ユニット５は、支持部１０にアンビルロール１の外周面に対し接近・離間可能に支持され、この例では、直線ガイド（リニヤベアリング）１２が超音波ユニット５を支持部１０に対し所定範囲でスライドさせる。
【００１７】
超音波ユニット５のアンビルロール１に接近する（例えば下降する）方向の移動は、支持部１０に設けられたストッパ１３によって規制され、超音波ホーン３のアンビルロール１に向かう一定限度以上の移動が阻止される。支持部１０には、連接部１４を介してクランク部１５が連結される。クランク部１５はクランク駆動装置としてのモータ１６により中心軸周りに回転駆動され、クランク部１５に偏心して連結された連接部１４を介して、支持部１０、アーム１１を往復円弧運動（振り子運動）させる。
【００１８】
なお、クランク部１５を駆動するモータ１６と、アンビルロール１を駆動するモータ８とは、別個のモータでなく、共通のモータを用い、このモータの駆動をアンビルロール１とクランク部１５とに振り分け、所定の同期をとることもできる。
【００１９】
アンビルロール１の外周から突出して、所定の等間隔で複数（この例では４個）のアンビル２が設けられる。またこれらのアンビル２に対応して、アンビルロール１の外周には複数のカム１８（この例では４個）が、アンビルロール１の外周から突出して設けられる。図５Ｂに概略を示すように、アンビルロール１の外周に固定されたアンビル２に対し、カム１８はアンビル２と干渉することなく、正面視ではアンビル２と重なる（重層される）位置を占め、概念的にはカム１８が手前で、その後ろにアンビルが位置する関係となる。超音波ユニット５には、これらのカム１８に対するカムフォロワ１９が設けられる。カムフォロワ１９は、アンビルロール１の回転に従い、各カム１８に乗り上げ越えることにより支持部１０に対してはアンビルロール１の外周から接近・離間する方向に各カム１８のカム曲線に従って昇降する。
【００２０】
図６は図５の簡略な側面図であり、アンビルロール１は前述のように、両側の支台７に軸６を介して回転可能に支持され、支台７の一方にアーム１０の基端部が軸受６ｂにおいて揺動可能に（所定角度範囲で回動可能に）支持される。このアーム１０の自由端部から、軸６と平行に支持部１０が片持ち状態で延び、その先端側に前述の超音波ユニット５が支持される。アンビルロール１のアンビル２とカム１８とは互いに干渉しない。すなわち、アンビル２はアンビルロール１の外周面の片側から突出し、カム１８はそのロール１の端面に固定されてカム面がそのロール外周から突出し、カムフォロワ１９と接触可能となっている。カムフォロワ１９は、ブラケット２０を介して超音波ホーン３の側面から側方へせり出した位置に設けられる。カムフォロワ１９は、超音波ホーン３のヘッド部とアンビル２との間に挟まれる重なり状態のシート部とは干渉しないようになっている。
【００２１】
カムフォロワ１９がカム１８に乗り上げた状態では、超音波ユニット５が、図６において上向きに上昇し、超音波ユニット５に設けられたストッパ対向部２１が支持部１０に設けられた前述のストッパ１３から離間した状態となる。カムフォロワ１９がカム１８を乗り越えて次のカム１８までの空白部に対応する際は、超音波ユニット５がカム１８の拘束を受けないため、図６において下降するが、その移動限度は支持部１０に設けられたストッパ１３に超音波ユニット５のストッパ対向部２１が当接することにより規制される。このストッパ１３とストッパ対向部２１との一方又は双方にゴム等の弾性部材を設けることができ、それにより当接時の衝撃や異音が軽減される。
【００２２】
なお、後述の接合対象（ワーク）としての重ねられたシート部は、超音波により内部で発熱させられ、熱溶融後に固化する等により接合（シール）されることになるが、その際に超音波ホーン１とアンビル２との間で挟圧される。その圧力（シール圧）を調整する際や、ワークとしてのシート部を取り回す際に、アンビル２を超音波ユニット５から離間させるときには、アンビルロール１の中心軸６を昇降させる。そのために、支台７に近接して昇降シリンダ２２が設けられ、その作動により軸６の軸受部２３を介してアンビルロール１が超音波ユニット５に対して接近・離間させられる。
【００２３】
図７Ａ〜Ｃは、カム１８の一例を示すもので、板状をなし、その外縁にカム面２４が形成され、アンビルロール１の端面に、ボルト孔及び図示しないボルト等の締結手段により固定されている。この例のカム面２４はアンビルロール１の外周面から突出して前述の超音波ユニット５側のカムフォロワ１９がこれに接触するが、全体としては扁平な台形状に似ており、図中右側から上って（傾斜カム面２４ａ）、その後ほぼ横に延び（頂部カム面２４ｂ）、その後下る（傾斜カム面２４ｃ）。頂部カム面２４ｂは直線的に形成されても、アンビルロール１の外側に向かって凸となる円弧状面で形成されてもよいが、この例ではアンビルロール１の外方に向かってやや凹となる曲率の小さい円弧状の曲面とされる。
【００２４】
カムフォロワ１９がアンビルロール１の外周の円弧に沿ってアーム１１により移動し、これに対し頂部カム面２４ｂが凹状に形成されることにより、後述するように、カムフォロワ１９の軌跡がほぼ直線的なものになる。また、傾斜カム面２４ａ、２４ｃも直線状若しくは外側に凸、若しくは逆向きの凹となるように形成することができ、この例ではアンビルロール１に対し緩く凹となる曲線とされた例が示されている。このようなカム１８よりカムフォロワ１９に与えられる移動と、揺動するアーム１１によりカムフォロワ１９に与えられる円弧運動との合成により、図８に示すように、カムフォロワ１９（ひいては超音波ホーン３）の移動軌跡が付与され、図中右からアンビルロール１の中心を中心とする円弧に沿う順方向軌跡Ａと、この順方向軌跡Ａに続いて元の位置に復帰する復帰方向軌跡Ｂとが付与され、順方向軌跡Ａと復帰方向軌跡Ｂとの接続部分は円弧状のコーナー部分とすることが可能であり、また、復帰方向軌跡Ｂの大半又は中間部分は直線状軌跡、その両側を傾斜状の軌跡とすることができる。
【００２５】
図９は、順方向軌跡Ａが図８と同様で、復帰方向軌跡Ｂ1が大半を直線部分で占め、折返し部分が比較的大きな円弧状のコーナー部となる例である。図１０は順方向軌跡Ａがその端部で折り返し、同じ円弧に沿って一定量復帰したのち、上昇して直線状部分に至り、また下降して円弧状部分に接続する復帰方向軌跡Ｂ2とされる。この例では、順方向軌跡Ａの両端でカムフォロワ（超音波ホーン）の動きが瞬間的にゼロとなる死点が生じる。図８〜図１０に示したいずれの軌跡においても、順方向と復帰方向で必ず別の軌跡を通るという意味で、超音波ホーンは巡回軌跡をとって移動するということができる。
【００２６】
また、図１１Ａに示すように、順方向軌跡Ａに対してこれと同じように外方に膨出する（凸となる）円弧状形態の復帰方向軌跡Ｂ3とすることもできる。この場合は、図７Ｂや図７Ｃに示すように、頂部カム面２４ｂを直線状ないしは外側に凸となる緩い円弧状とすればよい。さらに図１１Ｂは、順方向軌跡Ａがアンビルロール１の外周面に沿った円弧状軌跡とされ、両側が曲率の大きなコーナー部とされ、復帰方向軌跡Ｂ4が順方向軌跡Ａより曲率が大きい（曲率半径が短い）円弧状面とされる。
【００２７】
また、図１１Ｃは、順方向軌跡Ａがアンビルロール１の外周面に沿った円弧状軌跡とされ、両端が折返し点（死点）ａ1、ａ2とされ、復帰方向軌跡Ｂ5は、折返し点ａ1から上昇する傾斜面ｂ2、平坦面又は上に凸となる円弧状面で形成される頂部面ｂ3、頂部面ｂ3から下降する傾斜面ｂ1を経て折返し点ａ1に至る巡回軌跡を示している。ここで、ｂ2、ｂ3、ｂ1が順方向軌跡Ａの円弧状面より曲率の大きい（曲率半径が短い）ひとつの円弧状面とされてもよいし、ｂ2、ｂ1はいずれもほぼ直線的な対称傾斜面、ｂ3が順方向軌跡Ａの円弧状面に対してそれより曲率が大きい若しくは小さい又は曲率が同じ円弧状面とされてもよい。復帰方向軌跡Ｂ5において、ａ2で折り返した後、一定距離は順方向軌跡Ａと同じ軌跡を戻り、途中からｂ2を上昇し、頂部面ｂ3からｂ1を経て順方向軌跡Ａに合流して一定距離戻った後、ａ1で折り返すようにしてもよい。さらに図１１Ｄのように、順方向軌跡Ａと復帰方向軌跡Ｂ6からなる、折返し点ａ1、ａ2が生じる巡回軌跡を超音波ホーン３に付与し、かつ超音波ホーン３がアンビルロール１の外周から離間を開始する点と終了する点を、折返し点ａ1、ａ2に実質上一致させることができる。つまり超音波ホーン３が順方向軌跡の終端ａ2を折り返すときと同期にして、超音波ホーン３がアンビルロール１からの離間を開始するということである。
【００２８】
なお、図７Ｃのカム１８は、図１１Ａ〜図１１Ｃの巡回軌跡を与えるカム１８の一例を示している。このカム１８の一端から例えば傾斜面２４ａ、頂部面２４ｂ、傾斜面２４ｃとされ、これがアンビルロール１の外周円弧より曲率の大きなひとつの円弧状面とされてもよく、あるいは傾斜面２４ａ、２４ｃが直線状の面であり、頂部面２４ｂがアンビルロール１の外周円弧に対してそれより曲率が大きい若しくは小さい又は同程度の円弧状面で構成されてもよい。さらに、傾斜面２４ａ、２４ｃが外側に凸又は凹となる円弧状面、頂部面２４ｂが外側に凸となる上記のような円弧状面とされ、それら２４ａ〜２４ｃが滑らかに連続する形態でもよい。
【００２９】
いずれにしても、図７Ｃのようなカム１８のカム面２４であれば、頂上部２４ｂが直線的な平坦面の場合（図７Ｂ）を含んで、超音波ホーン１の復帰方向軌跡Ｂ、Ｂ1〜Ｂ5は、順方向軌跡Ａに対し、アンビルロール１の外周面から外側へ離間するような円弧状面となり、例えば図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに対応するようなものとなる。
【００３０】
図１２は揺動アーム１１により与えられる超音波ホーン３の往復円弧軌跡の両端Ｐ1、Ｐ2と、カム１８との相対的な位置関係を示す。基本的に、超音波ホーン３とカムフォロワ１９は一体であり、超音波ホーン３（カムフォロワ１９）の順方向（図の反時計方向の）移動では、アンビルロール１が超音波ホーン３と同方向に回転するため、アンビルロール１に固定されたカム１８も同方向（図の反時計方向）に回転移動し、超音波ホーン３が揺動端Ｐ2（順方向軌跡の端）から元に戻ろうとする近傍で、反時計方向に周回するカム１８に、カムフォロワ１９が乗り上げ、超音波ホーン３がアンビルロール１の外周（アンビル２の表面）から離れる方向に移動しつつ揺動端（復帰方向軌跡の終端）Ｐ1に復帰する。
【００３１】
ここで図１２（Ａ）に示すように、超音波ホーン３が揺動端Ｐ2に至ったときに、同方向に回転するアンビルロール１に固定されたカム１８の先端Ｃ1もＰ2に至るとすれば、超音波ホーン３の復帰移動の開始とほぼ同時にカムフォロワ１９がカム１８に乗り上がる。この場合は例えば図１１Ｄに示すような順方向軌跡Ａ、復帰方向軌跡Ｂ6による超音波ホーン３の巡回軌跡とすることができる。
また図１２（Ｂ）に示すように、超音波ホーン３が図の反時計方向の揺動端（順方向軌跡の終端）Ｐ2に達した時に、同方向に移動するカムの先端Ｃ1がそのＰ2に達しない位置関係（−ｙの遅れ・後行）であると、超音波ホーン３がＰ1からＰ2に至りそこで折り返してＰ1に戻る途中で、時計方向へ周回するカム１８にカムフォロワ１９が乗り上って、超音波ホーン３がアンビルロール１の外周面から離間を始める。この場合は図１０、図１１Ｃに示すような巡回軌跡を超音波ホーン３に付与されることができる。
【００３２】
他方、図１２（Ｃ）に示すように、超音波ホーン３が反時計方向の揺動端（順方向軌跡の終端）Ｐ2に達する前に、同じく反時計方向に移動（周回）するカム１８が超音波ホーン３のカムフォロワ１９を追い越すように、カム１８と超音波ホーン３の位置関係を定めることもできる。前述のように、超音波ホーン３の順方向軌跡において、アンビルロール１（これに固定されたカム１８）は等速で回転（周回）するのに対し、これと同方向に移動する超音波ホーン３は、順方向軌跡の中間で速度が最大となり、揺動端Ｐ2に接近するほど速度が小さくなる（遅くなる）。そのため、揺動端Ｐ2の手前でカム１８の先端Ｃ1が超音波ホーン３のカムフォロワ１８を追い越し、Ｐ2の位置ではカム１８の先端Ｃ1がカムフォロワ１８の中心に対し、＋ｙだけ先行する場合が生じる。この場合は、超音波ホーン３が順方向の揺動端Ｐ2に至る前に、カム１８の先端Ｃ1がカムフォロワ１９に達してその下に入り込み、カムフォロワ１９を持ち上げるため、超音波ホーン３は揺動端Ｐ2の手前でアンビルロール１（アンビル２）の外周面から離間を開始し、離間しつつＰ2を基準にターンして、Ｐ1への復帰方向軌跡をたどることなる。これにより、例えば図８、図９、図１１Ａ，図１１Ｂの巡回軌跡をカムフォロワ１９を介して超音波ホーン３に与えることができる。
【００３３】
図１３に示すように、アンビル２の表面には、シールパターンを構成するための突起群２ａが二列形成され、（Ａ）は一方に広がった形態、（Ｂ）は平行な形態であり、後述するように、重ね合せのシート状ワーク２６に、そのシールパターンが付与される。シート状ワーク２６は、例えば図１４に示すように、第１のシート部２７と第２のシート部２８の間に吸水部材２９が横断するように所定の間隔で貼り付けられたものが二つ折りに折り畳まれ、このようなシート状ワーク２６が図５のアンビルロール１に搬送ロール３０を介して供給され、超音波ホーン３とアンビル２によりシールされた後のシート状ワーク２６が、搬送ロール３１を介して下流工程（切断工程等）へ送られることとなる。図１５はその状態を示しており、２つのシート部２７，２８にまたがって吸水部材２９が貼り付けられ、２つ折りにされた後、超音波で接合（溶着）されて２本のシール部３２が所定の間隔で形成され、その各２本のシール部３２の間の切断線３３で切断されてシート状ワーク２６が個々の製品又は中間製品３４に分離されることとなる。
【００３４】
なお、シート状ワークの形態としては、例えば図１６に示すように、シート部３５に吸水部材３６が貼り付けられた状態でその間に開口３７が形成されたものを二つ折りにしたシート状ワーク３８でもよく、この場合でも所定の間隔で超音波による２本のシール線３２が形成され、この間の切断線３３で切断されて個々の製品又は中間製品３９となる。図１３（Ａ）又は（Ｂ）の突起群２ａが平行か若しくは広がっているかで、図１５や図１６のシール線３２が異なるが、広がったシール線であると腰の部分に傾斜が付けられることとなる。図１７において、そのようなシート状ワーク２６又は３８をアンビルロール１に供給して、超音波ホーン３とアンビル２の突起群２ａとの間で重ね合せ状態のシート部同士を挟持し、超音波ホーン３から付与される振動エネルギーにより重ね合せシート部が超音波振動による熱で溶融してシールされる。
【００３５】
アンビル２の外周面はアンビルロール１の中心線を中心とする円弧に沿ってほぼ形成される。また、アンビルロール１の回転速度と超音波ホーン３の移動速度とは近似するが、超音波ホーン３の往復円弧運動における速度はサインカーブ的に基端で遅く（又はゼロ）、中間で早く、終端でまた遅く（又はゼロ）なる。従って、等速運動するアンビル２に対して超音波ホーン３は揺動範囲で相対的に移動し、シート状ワーク２６の表面をある程度移動しながら、２本の突起群２ａにそれぞれシート状ワーク２６を押し付け接合（シール）することとなる。
【００３６】
そのシール動作は、図８〜図１１に示した超音波ホーン３の軌跡（カムフォロワ１９の軌跡）における円弧状の順方向軌跡Ａでこれを行い、シール後、図５のアーム１１の逆揺動により、図８〜図１１において、順方向軌跡Ａとは異なる復帰方向軌跡Ｂ、Ｂ1〜Ｂ5を経て元に戻る。このとき、超音波ホーン３はアンビルロール１の外周面から離間するように変位するため、超音波ホーン３の先端がシート状ワーク３８を擦りつつ戻ることが回避されやすくなる。また図８、図９、図１１Ａ、図１１Ｂの巡回軌跡を超音波ホーン３に付与すれば、順方向軌跡Ａの始まりと終わりでその移動の死点が生じないため、超音波ホーン３がよりスムーズに移動できる。他方、図１０や図１１Ｃの巡回軌跡Ｂ2、Ｂ5を超音波ホーン３に付与すれば、順方向軌跡Ａにおいて移動速度がゼロになる瞬間（死点）が生じるが、超音波ホーン３のリフト量を、シート状ワーク２６又は３８との接触を避け得る必要最小限に設定して、超音波ホーン３の巡回軌跡をより単純にすることができる。
【００３７】
超音波ホーン３の順方向行程は揺動アーム１１で付与し、復帰行程はアンビルロール１に固定したカム１８で付与する以外にも、別の方法・形態がある。一例として、図１８に示すように、固定的なカム部材４０が設けられ、このカム部材４０に超音波ホーン３に付与したい巡回軌跡に対応するカム溝４１が形成され、このカム溝４１に超音波ホーン３側のカムフォロワ４２が係合する。そして、図１９に示すように、超音波ユニット５が支持部１０においてクランク部１５の回転により連接部１４を介して揺動されると、カムフォロワ４２がそのカム溝４１を巡回することにより、超音波ホーン３に直接的に移動軌跡を付与できる。このカム溝４２による軌跡は、図８〜図１１に対応するものが形成できる。図１８の例では、アンビルロール１の外周面に沿った円弧状の順方向軌跡Ａ、これに続く直線状部分（又は外側に凸となる円弧状部分）を主体とする復帰方向軌跡Ｂが付与され、それらの間が滑らかに連なる折返し部ないしコーナー部とされる。
【００３８】
揺動アーム１１をクランク１５等により揺動させる前提も必ずしも必須ではない。例えば、図２０に示すように、支持部１０が固定的な部材に設けられた直線状または円弧状その他の固定ガイド４３に往復移動（スライド）可能に支持され、この支持部１０に超音波ユニット５がアンビルロール１の外周面に対し接近・離間可能に支持され、支持部１０がクランク部１５により往復動される。これを前提とすると揺動アーム１１は必要ない。そして、固定的なカム部材４０に形成されたカム溝４１に対し、超音波ユニット５側のカムフォロワ４２が係合することにより、図１８及び図１９に示した例と同様な軌跡を超音波ホーン３に付与することができる。
【００３９】
以上、いくつかの実施例を説明したが、本発明はそれらの記載に限定して解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  アンビルロール（回転体）
２  アンビル（凸部）
３  超音波ホーン
４  超音波発生装置
５  超音波ユニット
１０  支持部
１１  揺動アーム
１２  リニヤガイド
１３  ストッパ
１４  連接部
１５  クランク部
１８  カム
１９  カムフォロワ
２４  カム面
２６、３８  シート状ワーク
２７  第１のシート部
２８  第２のシート部
２９、３６  吸水部材
３２  シール線
３３  切断線
４０  カム部材
４１  カム溝
４２  カムフォロワ
【図１】
2013216023.tif 000003
【図２】
2013216023.tif 000004
【図３】
2013216023.tif 000005
【図４】
2013216023.tif 000006
【図５Ａ】
2013216023.tif 000007
【図５Ｂ】
2013216023.tif 000008
【図６】
2013216023.tif 000009
【図７Ａ】
2013216023.tif 000010
【図７Ｂ】
2013216023.tif 000011
【図７Ｃ】
2013216023.tif 000012
【図８】
2013216023.tif 000013
【図９】
2013216023.tif 000014
【図１０】
2013216023.tif 000015
【図１１Ａ】
2013216023.tif 000016
【図１１Ｂ】
2013216023.tif 000017
【図１１Ｃ】
2013216023.tif 000018
【図１１Ｄ】
2013216023.tif 000019
【図１２】
2013216023.tif 000020
【図１３】
2013216023.tif 000021
【図１４】
2013216023.tif 000022
【図１５】
2013216023.tif 000023
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年5月17日(2012.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、柔軟性及び熱溶着性のある第１及び第２のシート部を重ねた状態で超音波により接合する超音波接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば使い捨て紙おむつ等の合成樹脂若しくは合成樹脂を含む繊維ないし不織布等のシート同士を接合（シール）するものとして、超音波シール装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２９７７１５号公報
【０００４】
この技術は、超音波ホーンをシート搬送用の回転体の外周面に沿って揺動させる往復軌跡により、回転体と超音波ホーンとが同じ方向に移動するときに超音波シールし、再び元に戻って同様の円弧運動を繰り返すものであり、超音波ホーンが固定式のものにくらべてシール時間を稼げる利点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、円弧軌跡で復帰のときに、シートの表面をこすり損傷させたり、商品価値を下げる等のおそれがあった。この発明は、前記の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
この発明は、柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、
重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部に対向する超音波ホーンと、
それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を挟持する回転体と、
前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動する超音波ホーン移動装置とを備え、
前記超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して挟持しつつ超音波により接合することを特徴とする。
【０００７】
これにより、図１及び図２に概念的に示すように、重ね合せたシート部同士を搬送する回転体に臨む超音波ホーンが、回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡でシート部のシールを行い、その順方向軌跡に続いて回転体から離間しつつ元に戻る復帰方向軌跡が付与されるため、図３に示す従来技術の往復円弧軌跡と異なり、超音波ホーンの復帰時にシート部の表面をこする等の不都合が生じにくい。
【０００８】
また、図２のように、回転体に対し接近・離間する際に、図４に示す従来技術で必ず生じる折返し死点ｄ1、ｄ2が生じないようにすることもでき、そうすれば、超音波ホーンをよりスムーズに移動させやすくなる。
【０００９】
実施形態として、前記回転体の外周面に所定の間隔で前記超音波ホーン側へ突出する複数の凸部が設けられ、その凸部の回転軌跡に対応する前記順方向軌跡と、その凸部の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始端側へ戻る復帰方向軌跡を含む前記巡回軌跡に沿って前記超音波ホーンを移動する前記超音波ホーン移動装置を備え、その超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体の凸部と協働して挟持しつつ超音波により接合する。
【００１０】
このような凸部（いわゆるアンビル）と超音波ホーンとの間に重ねられたシート部を挟み込むことで、超音波ホーンの超音波振動がシール箇所に集中的に伝わり、短時間でも良好なシールができる。
【００１１】
また、実施形態として、前記復帰方向軌跡は、直線状の軌跡又は回転体の外周面から離れる方向に凸となる円弧状の軌跡を含むものである。
直線状の軌跡部分を多くすればするほど、超音波ホーンは短い距離で元の位置に帰って、次のシールに備えることができ、また円弧状の軌跡を含むことにより巡回性が向上する。
【００１２】
実施形態として、前記超音波ホーンは、揺動機構によって前記回転体の回転中心と同心的な軸線周りに往路と復路で揺動する支持部に、前記回転体の外周に対し接近・離間する方向に移動可能に支持される一方、前記回転体の外周には、その回転体の回転と前記揺動機構の復路移動との相対移動に従って前記超音波ホーンをその回転体の外周から離間させた後に再び接近させるカムが設けられ、前記超音波ホーンの順方向軌跡は前記揺動機構の往路移動により付与され、前記復帰方向軌跡はその揺動機構の復路移動と前記カムとの組合せにより付与される。
【００１３】
超音波ホーンの移動軌跡を、例えば循環するカム溝で付与することもできるが、超音波ホーンの順方向軌跡を例えばアームの往復円弧運動による円弧軌跡で付与し、復帰方向軌跡は、回転体に設けたカムにより超音波ホーンを回転体から遠ざけるようにすれば、より簡単な構成で超音波ホーンに順方向軌跡及び復帰方向軌跡を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を概念的に示す図。
【図２】その超音波ホーンの巡回軌跡を例示的に説明する図。
【図３】従来例の超音波ホーンの周面軌跡を説明する図。
【図４】その従来の超音波ホーン軌跡で折返し死点を説明する図。
【図５Ａ】本発明の一実施例を簡略に示す正面図。
【図５Ｂ】図５Ａにおけるアンビルとカムの位置関係を簡略に示す図。
【図６】図５Ａの側面図。
【図７Ａ】アンビルロールに取り付けられたカムの例１を示す図。
【図７Ｂ】アンビルロールに取り付けられたカムの例２を示す図。
【図７Ｃ】アンビルロールに取り付けられたカムの例３を示す図。
【図８】超音波ホーンに付与される巡回軌跡の例１を示す図。
【図９】巡回軌跡の例２を示す図。
【図１０】巡回軌跡の例３を示す図。
【図１１Ａ】巡回軌跡の例４を示す図。
【図１１Ｂ】巡回軌跡の例５を示す図。
【図１１Ｃ】巡回軌跡の例６を示す図。
【図１１Ｄ】巡回軌跡の例７を示す図。
【図１２】超音波ホーンの揺動範囲とカムの位置関係を示す図。
【図１３】アンビルの表面の突起物の例を示す図。
【図１４】シート状ワークの一例を示す図。
【図１５】シート状ワークの平面図とそれに付与されるシール工程及び切断工程を示す図。
【図１６】別のシート状ワークとそのワークに対するシール工程及び切断工程を示す平面図。
【図１７】超音波ホーンとアンビルによるシール工程を示す図。
【図１８】別の実施例におけるカム部材とカム溝を示す図。
【図１９】図１８のカム溝を用いた超音波ホーンの移動機構を示す正面図。
【図２０】さらに別の実施例における超音波ホーンの移動機構を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５Ａに示す超音波接合（シール）装置は、凸部としてのアンビル２を外周面に備えた回転体としてのアンビルロール１と、アンビルロール１の外周面に対向する超音波ホーン３及び超音波発生装置４を含む超音波ユニット５とを備えている。アンビルロール１はその中心部の回転軸６により、接地面上の支台７により回転可能に支持され、回転体駆動装置としてのモータ８により回転駆動される。超音波ユニット５は、基端が一軸周りに揺動可能な揺動アーム１１に取り付けられた支持部１０により揺動可能に支持される。この例では、アーム１１がアンビルロール１の回転軸６と同心的な軸（軸受）６ｂ（図６）により支台７により揺動可能に支持され、支持部１０を介して超音波ユニット５もアンビルロール１の回転中心と同心的な中心線周りに揺動する。
【００１６】
超音波ユニット５は、支持部１０にアンビルロール１の外周面に対し接近・離間可能に支持され、この例では、リニヤガイド（リニヤベアリング）１２が超音波ユニット５を支持部１０に対し所定範囲でスライドさせる。
【００１７】
超音波ユニット５のアンビルロール１に接近する（例えば下降する）方向の移動は、支持部１０に設けられたストッパ１３によって規制され、超音波ホーン３のアンビルロール１に向かう一定限度以上の移動が阻止される。支持部１０には、連接部１４を介してクランク部１５が連結される。クランク部１５はクランク駆動装置としてのモータ１６により中心軸周りに回転駆動され、クランク部１５に偏心して連結された連接部１４を介して、支持部１０、アーム１１を往復円弧運動（振り子運動）させる。
【００１８】
なお、クランク部１５を駆動するモータ１６と、アンビルロール１を駆動するモータ８とは、別個のモータでなく、共通のモータを用い、このモータの駆動をアンビルロール１とクランク部１５とに振り分け、所定の同期をとることもできる。
【００１９】
アンビルロール１の外周から突出して、所定の等間隔で複数（この例では４個）のアンビル２が設けられる。またこれらのアンビル２に対応して、アンビルロール１の外周には複数のカム１８（この例では４個）が、アンビルロール１の外周から突出して設けられる。図５Ｂに概略を示すように、アンビルロール１の外周に固定されたアンビル２に対し、カム１８はアンビル２と干渉することなく、正面視ではアンビル２と重なる（重層される）位置を占め、概念的にはカム１８が手前で、その後ろにアンビルが位置する関係となる。超音波ユニット５には、これらのカム１８に対するカムフォロワ１９が設けられる。カムフォロワ１９は、アンビルロール１の回転に従い、各カム１８に乗り上げ越えることにより支持部１０に対してはアンビルロール１の外周から接近・離間する方向に各カム１８のカム曲線に従って昇降する。
【００２０】
図６は図５Ａの簡略な側面図であり、アンビルロール１は前述のように、両側の支台７に軸６を介して回転可能に支持され、支台７の一方にアーム１１の基端部が軸受６ｂにおいて揺動可能に（所定角度範囲で回動可能に）支持される。このアーム１１の自由端部から、軸６と平行に支持部１０が片持ち状態で延び、その先端側に前述の超音波ユニット５が支持される。アンビルロール１のアンビル２とカム１８とは互いに干渉しない。すなわち、アンビル２はアンビルロール１の外周面の片側から突出し、カム１８はそのロール１の端面に固定されてカム面がそのロール外周から突出し、カムフォロワ１９と接触可能となっている。カムフォロワ１９は、ブラケット２０を介して超音波ホーン３の側面から側方へせり出した位置に設けられる。カムフォロワ１９は、超音波ホーン３のヘッド部とアンビル２との間に挟まれる重なり状態のシート部とは干渉しないようになっている。
【００２１】
カムフォロワ１９がカム１８に乗り上げた状態では、超音波ユニット５が、図６において上向きに上昇し、超音波ユニット５に設けられたストッパ対向部２１が支持部１０に設けられた前述のストッパ１３から離間した状態となる。カムフォロワ１９がカム１８を乗り越えて次のカム１８までの空白部に対応する際は、超音波ユニット５がカム１８の拘束を受けないため、図６において下降するが、その移動限度は支持部１０に設けられたストッパ１３に超音波ユニット５のストッパ対向部２１が当接することにより規制される。このストッパ１３とストッパ対向部２１との一方又は双方にゴム等の弾性部材を設けることができ、それにより当接時の衝撃や異音が軽減される。
【００２２】
なお、後述の接合対象（ワーク）としての重ねられたシート部は、超音波により内部で発熱させられ、熱溶融後に固化する等により接合（シール）されることになるが、その際に超音波ホーン３とアンビル２との間で挟圧される。その圧力（シール圧）を調整する際や、ワークとしてのシート部を取り回す際に、アンビル２を超音波ユニット５から離間させるときには、アンビルロール１の回転軸６を昇降させる。そのために、支台７に近接して昇降シリンダ２２が設けられ、その作動により回転軸６の軸受部２３を介してアンビルロール１が超音波ユニット５に対して接近・離間させられる。
【００２３】
図７Ａ〜Ｃは、カム１８の一例を示すもので、板状をなし、その外縁にカム面２４が形成され、アンビルロール１の端面に、ボルト孔２５及び図示しないボルト等の締結手段により固定されている。この例のカム面２４はアンビルロール１の外周面から突出して前述の超音波ユニット５側のカムフォロワ１９がこれに接触するが、全体としては扁平な台形状に似ており、図中右側から上って（傾斜カム面２４ａ）、その後ほぼ横に延び（頂部カム面２４ｂ）、その後下る（傾斜カム面２４ｃ）。頂部カム面２４ｂは直線的に形成されても、アンビルロール１の外側に向かって凸となる円弧状面で形成されてもよいが、この例ではアンビルロール１の外方に向かってやや凹となる曲率の小さい円弧状の曲面とされる。
【００２４】
カムフォロワ１９がアンビルロール１の外周の円弧に沿ってアーム１１により移動し、これに対し頂部カム面２４ｂが凹状に形成されることにより、後述するように、カムフォロワ１９の軌跡がほぼ直線的なものになる。また、傾斜カム面２４ａ、２４ｃも直線状若しくは外側に凸、若しくは逆向きの凹となるように形成することができ、この例ではアンビルロール１に対し緩く凹となる曲線とされた例が示されている。このようなカム１８によりカムフォロワ１９に与えられる移動と、揺動するアーム１１によりカムフォロワ１９に与えられる円弧運動との合成により、図８に示すように、カムフォロワ１９（ひいては超音波ホーン３）の移動軌跡が付与され、図中右からアンビルロール１の中心を中心とする円弧に沿う順方向軌跡Ａと、この順方向軌跡Ａに続いて元の位置に復帰する復帰方向軌跡Ｂとが付与され、順方向軌跡Ａと復帰方向軌跡Ｂとの接続部分は円弧状のコーナー部分とすることが可能であり、また、復帰方向軌跡Ｂの大半又は中間部分は直線状軌跡、その両側を傾斜状の軌跡とすることができる。
【００２５】
図９は、順方向軌跡Ａが図８と同様で、復帰方向軌跡Ｂ1が大半を直線部分で占め、折返し部分が比較的大きな円弧状のコーナー部となる例である。図１０は順方向軌跡Ａがその端部で折り返し、同じ円弧に沿って一定量復帰したのち、上昇して直線状部分に至り、また下降して円弧状部分に接続する復帰方向軌跡Ｂ2とされる。この例では、順方向軌跡Ａの両端でカムフォロワ（超音波ホーン）の動きが瞬間的にゼロとなる死点が生じる。図８〜図１０に示したいずれの軌跡においても、順方向と復帰方向で必ず別の軌跡を通るという意味で、超音波ホーンは巡回軌跡をとって移動するということができる。
【００２６】
また、図１１Ａに示すように、順方向軌跡Ａに対してこれと同じように外方に膨出する（凸となる）円弧状形態の復帰方向軌跡Ｂ3とすることもできる。この場合は、図７Ｂや図７Ｃに示すように、頂部カム面２４ｂを直線状ないしは外側に凸となる緩い円弧状とすればよい。さらに図１１Ｂは、順方向軌跡Ａがアンビルロール１の外周面に沿った円弧状軌跡とされ、両側が曲率の大きなコーナー部とされ、復帰方向軌跡Ｂ4が順方向軌跡Ａより曲率が大きい（曲率半径が短い）円弧状面とされる。
【００２７】
また、図１１Ｃは、順方向軌跡Ａがアンビルロール１の外周面に沿った円弧状軌跡とされ、両端が折返し点（死点）ａ1、ａ2とされ、復帰方向軌跡Ｂ5は、折返し点ａ2から上昇する傾斜面ｂ2、平坦面又は上に凸となる円弧状面で形成される頂部面ｂ3、頂部面ｂ3から下降する傾斜面ｂ1を経て折返し点ａ1に至る巡回軌跡を示している。ここで、ｂ2、ｂ3、ｂ1が順方向軌跡Ａの円弧状面より曲率の大きい（曲率半径が短い）ひとつの円弧状面とされてもよいし、ｂ2、ｂ1はいずれもほぼ直線的な対称傾斜面、ｂ3が順方向軌跡Ａの円弧状面に対してそれより曲率が大きい若しくは小さい又は曲率が同じ円弧状面とされてもよい。復帰方向軌跡Ｂ5において、ａ2で折り返した後、一定距離は順方向軌跡Ａと同じ軌跡を戻り、途中からｂ2を上昇し、頂部面ｂ3からｂ1を経て順方向軌跡Ａに合流して一定距離戻った後、ａ1で折り返すようにしてもよい。さらに図１１Ｄのように、順方向軌跡Ａと復帰方向軌跡Ｂ6からなる、折返し点ａ1、ａ2が生じる巡回軌跡を超音波ホーン３に付与し、かつ超音波ホーン３がアンビルロール１の外周から離間を開始する点と終了する点を、折返し点ａ1、ａ2に実質上一致させることができる。つまり超音波ホーン３が順方向軌跡の終端ａ2を折り返すときと同期にして、超音波ホーン３がアンビルロール１からの離間を開始するということである。
【００２８】
なお、図７Ｃのカム１８は、図１１Ａ〜図１１Ｃの巡回軌跡を与えるカム１８の一例を示している。このカム１８の一端から例えば傾斜面２４ａ、頂部面２４ｂ、傾斜面２４ｃとされ、これがアンビルロール１の外周円弧より曲率の大きなひとつの円弧状面とされてもよく、あるいは傾斜面２４ａ、２４ｃが直線状の面であり、頂部面２４ｂがアンビルロール１の外周円弧に対してそれより曲率が大きい若しくは小さい又は同程度の円弧状面で構成されてもよい。さらに、傾斜面２４ａ、２４ｃが外側に凸又は凹となる円弧状面、頂部面２４ｂが外側に凸となる上記のような円弧状面とされ、それら２４ａ〜２４ｃが滑らかに連続する形態でもよい。
【００２９】
いずれにしても、図７Ｃのようなカム１８のカム面２４であれば、頂上部２４ｂが直線的な平坦面の場合（図７Ｂ）を含んで、超音波ホーン１の復帰方向軌跡Ｂは、順方向軌跡Ａに対し、アンビルロール１の外周面から外側へ離間するような円弧状面となり、例えば図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄに対応するようなものとなる。
【００３０】
図１２は揺動アーム１１により与えられる超音波ホーン３の往復円弧軌跡の両端Ｐ1、Ｐ2と、カム１８との相対的な位置関係を示す。基本的に、超音波ホーン３とカムフォロワ１９は一体であり、超音波ホーン３（カムフォロワ１９）の順方向（図の反時計方向の）移動では、アンビルロール１が超音波ホーン３と同方向に回転するため、アンビルロール１に固定されたカム１８も同方向（図の反時計方向）に回転移動し、超音波ホーン３が揺動端Ｐ2（順方向軌跡の端）から元に戻ろうとする近傍で、反時計方向に周回するカム１８に、カムフォロワ１９が乗り上げ、超音波ホーン３がアンビルロール１の外周（アンビル２の表面）から離れる方向に移動しつつ揺動端（復帰方向軌跡の終端）Ｐ1に復帰する。
【００３１】
ここで図１２（Ａ）に示すように、超音波ホーン３が揺動端Ｐ2に至ったときに、同方向に回転するアンビルロール１に固定されたカム１８の先端Ｃ1もＰ2に至るとすれば、超音波ホーン３の復帰移動の開始とほぼ同時にカムフォロワ１９がカム１８に乗り上がる。この場合は例えば図１１Ｄに示すような順方向軌跡Ａ、復帰方向軌跡Ｂ6による超音波ホーン３の巡回軌跡とすることができる。
また図１２（Ｂ）に示すように、超音波ホーン３が図の反時計方向の揺動端（順方向軌跡の終端）Ｐ2に達した時に、同方向に移動するカムの先端Ｃ1がそのＰ2に達しない位置関係（−ｙの遅れ・後行）であると、超音波ホーン３がＰ1からＰ2に至りそこで折り返してＰ1に戻る途中で、時計方向へ周回するカム１８にカムフォロワ１９が乗り上って、超音波ホーン３がアンビルロール１の外周面から離間を始める。この場合は図１０、図１１Ｃに示すような巡回軌跡を超音波ホーン３に付与されることができる。
【００３２】
他方、図１２（Ｃ）に示すように、超音波ホーン３が反時計方向の揺動端（順方向軌跡の終端）Ｐ2に達する前に、同じく反時計方向に移動（周回）するカム１８が超音波ホーン３のカムフォロワ１９を追い越すように、カム１８と超音波ホーン３の位置関係を定めることもできる。前述のように、超音波ホーン３の順方向軌跡において、アンビルロール１（これに固定されたカム１８）は等速で回転（周回）するのに対し、これと同方向に移動する超音波ホーン３は、順方向軌跡の中間で速度が最大となり、揺動端Ｐ2に接近するほど速度が小さくなる（遅くなる）。そのため、揺動端Ｐ2の手前でカム１８の先端Ｃ1が超音波ホーン３のカムフォロワ１９を追い越し、Ｐ2の位置ではカム１８の先端Ｃ1がカムフォロワ１９の中心に対し、＋ｙだけ先行する場合が生じる。この場合は、超音波ホーン３が順方向の揺動端Ｐ2に至る前に、カム１８の先端Ｃ1がカムフォロワ１９に達してその下に入り込み、カムフォロワ１９を持ち上げるため、超音波ホーン３は揺動端Ｐ2の手前でアンビルロール１（アンビル２）の外周面から離間を開始し、離間しつつＰ2を基準にターンして、Ｐ1への復帰方向軌跡をたどることなる。これにより、例えば図８、図９、図１１Ａ，図１１Ｂの巡回軌跡をカムフォロワ１９を介して超音波ホーン３に与えることができる。
【００３３】
図１３に示すように、アンビル２の表面には、シールパターンを構成するための突起群２ａが二列形成され、（Ａ）は一方に広がった形態、（Ｂ）は平行な形態であり、後述するように、重ね合せのシート状ワーク２６に、そのシールパターンが付与される。シート状ワーク２６は、例えば図１４に示すように、第１のシート部２７と第２のシート部２８の間に吸水部材２９が横断するように所定の間隔で貼り付けられたものが二つ折りに折り畳まれ、このようなシート状ワーク２６が図５のアンビルロール１に搬送ロール３０を介して供給され、超音波ホーン３とアンビル２によりシールされた後のシート状ワーク２６が、搬送ロール３１を介して下流工程（切断工程等）へ送られることとなる。図１５はその状態を示しており、２つのシート部２７，２８にまたがって吸水部材２９が貼り付けられ、２つ折りにされた後、超音波で接合（溶着）されて２本のシール部３２が所定の間隔で形成され、その各２本のシール部３２の間の切断線３３で切断されてシート状ワーク２６が個々の製品又は中間製品３４に分離されることとなる。
【００３４】
なお、シート状ワークの形態としては、例えば図１６に示すように、シート部３５に吸水部材３６が貼り付けられた状態でその間に開口３７が形成されたものを二つ折りにしたシート状ワーク３８でもよく、この場合でも所定の間隔で超音波による２本のシール線３２が形成され、この間の切断線３３で切断されて個々の製品又は中間製品３９となる。図１３（Ａ）又は（Ｂ）の突起群２ａが平行か若しくは広がっているかで、図１５や図１６のシール線３２が異なるが、広がったシール線であると腰の部分に傾斜が付けられることとなる。図１７において、そのようなシート状ワーク２６又は３８をアンビルロール１に供給して、超音波ホーン３とアンビル２の突起群２ａとの間で重ね合せ状態のシート部同士を挟持し、超音波ホーン３から付与される振動エネルギーにより重ね合せシート部が超音波振動による熱で溶融してシールされる。
【００３５】
アンビル２の外周面はアンビルロール１の中心線を中心とする円弧に沿ってほぼ形成される。また、アンビルロール１の回転速度と超音波ホーン３の移動速度とは近似するが、超音波ホーン３の往復円弧運動における速度はサインカーブ的に基端で遅く（又はゼロ）、中間で早く、終端でまた遅く（又はゼロ）なる。従って、等速運動するアンビル２に対して超音波ホーン３は揺動範囲で相対的に移動し、シート状ワーク２６の表面をある程度移動しながら、２本の突起群２ａにそれぞれシート状ワーク２６を押し付け接合（シール）することとなる。
【００３６】
そのシール動作は、図８〜図１１Ｃに示した超音波ホーン３の軌跡（カムフォロワ１９の軌跡）における円弧状の順方向軌跡Ａでこれを行い、シール後、図５のアーム１１の逆揺動により、図８〜図１１において、順方向軌跡Ａとは異なる復帰方向軌跡Ｂ、Ｂ1〜Ｂ6を経て元に戻る。このとき、超音波ホーン３はアンビルロール１の外周面から離間するように変位するため、超音波ホーン３の先端がシート状ワーク３８を擦りつつ戻ることが回避されやすくなる。また図８、図９、図１１Ａ、図１１Ｂの巡回軌跡を超音波ホーン３に付与すれば、順方向軌跡Ａの始まりと終わりでその移動の死点が生じないため、超音波ホーン３がよりスムーズに移動できる。他方、図１０や図１１Ｃ、図１１Ｄの巡回軌跡Ｂ2、Ｂ5を超音波ホーン３に付与すれば、順方向軌跡Ａにおいて移動速度がゼロになる瞬間（死点）が生じるが、超音波ホーン３のリフト量を、シート状ワーク２６又は３８との接触を避け得る必要最小限に設定して、超音波ホーン３の巡回軌跡をより単純にすることができる。
【００３７】
超音波ホーン３の順方向行程は揺動アーム１１で付与し、復帰行程はアンビルロール１に固定したカム１８で付与する以外にも、別の方法・形態がある。一例として、図１８に示すように、固定的なカム部材４０が設けられ、このカム部材４０に超音波ホーン３に付与したい巡回軌跡に対応するカム溝４１が形成され、このカム溝４１に超音波ホーン３側のカムフォロワ４２が係合する。そして、図１９に示すように、超音波ユニット５が支持部１０においてクランク部１５の回転により連接部１４を介して揺動されると、カムフォロワ４２がそのカム溝４１を巡回することにより、超音波ホーン３に直接的に移動軌跡を付与できる。このカム溝４１による軌跡は、図８〜図１１に対応するものが形成できる。図１８の例では、アンビルロール１の外周面に沿った円弧状の順方向軌跡Ａ、これに続く直線状部分（又は外側に凸となる円弧状部分）を主体とする復帰方向軌跡Ｂが付与され、それらの間が滑らかに連なる折返し部ないしコーナー部とされる。
【００３８】
揺動アーム１１をクランク１５等により揺動させる前提も必ずしも必須ではない。例えば、図２０に示すように、支持部１０が固定的な部材に設けられた直線状または円弧状その他の固定ガイド４３に往復移動（スライド）可能に支持され、この支持部１０に超音波ユニット５がアンビルロール１の外周面に対し接近・離間可能に支持され、支持部１０がクランク部１５により往復動される。これを前提とすると揺動アーム１１は必要ない。そして、固定的なカム部材４０に形成されたカム溝４１に対し、超音波ユニット５側のカムフォロワ４２が係合することにより、図１８及び図１９に示した例と同様な軌跡を超音波ホーン３に付与することができる。
【００３９】
以上、いくつかの実施例を説明したが、本発明はそれらの記載に限定して解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  アンビルロール（回転体）
２  アンビル（凸部）
３  超音波ホーン
４  超音波発生装置
５  超音波ユニット
１０  支持部
１１  揺動アーム
１２  リニヤガイド
１３  ストッパ
１４  連接部
１５  クランク部
１８  カム
１９  カムフォロワ
２４  カム面
２６、３８  シート状ワーク
２７  第１のシート部
２８  第２のシート部
２９、３６  吸水部材
３２  シール線
３３  切断線
４０  カム部材
４１  カム溝
４２  カムフォロワ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ａ】
2013216023.tif 000029
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｂ】
2013216023.tif 000030
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｃ】
2013216023.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、
重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部に対向する超音波ホーンと、
それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を扶持する回転体と、
前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動させる超音波ホーン移動装置とを備え、
前記超音波ホーンの前記順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して扶持しつつ超音波により接合するとともに、
前記超音波ホーンは、揺動機構によって前記回転体の回転中心と同心的な軸線周りに往路と復路で揺動する支持部に、前記回転体の外周に対し接近・離間する方向に移動可能に支持される一方、前記回転体の外周には、その回転体の回転と前記揺動機構の復路移動との相対移動に従って前記超音波ホーンをその回転体の外周から離間させた後に再び接近させるカムが設けられ、前記超音波ホーンの前記順方向軌跡は前記揺動機構の往路移動により付与され、前記復帰方向軌跡はその揺動機構の復路移動と前記カムとの組合せにより付与されることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記回転体の外周面に所定の間隔で前記超音波ホーン側へ突出する複数の凸部が設けられ、その凸部の回転軌跡に対応する前記順方向軌跡と、その凸部の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始端側へ戻る復帰方向軌跡を含む前記巡回軌跡に沿って前記超音波ホーンを移動する前記超音波ホーン移動装置を備え、その超音波ホーンの順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体の凸部と協働して扶持しつつ超音波により接合する請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記復帰方向軌跡は、直線状の軌跡又は前記回転体の外周面から離れる方向に凸となる円弧状の軌跡を含むものである請求項１又は２に記載の超音波接合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明は、柔軟性及び熱溶着性のある第１のシート部と第２のシート部とを重ねた状態で超音波により接合する装置であって、
重ねた状態の第１のシート部と第２のシート部に対向する超音波ホーンと、
それら第１及び第２のシート部を搬送するとともに、前記超音波ホーンとの間で両シート部を挟持する回転体と、
前記超音波ホーンを、前記回転体の回転軌跡と対応する順方向軌跡と、その順方向軌跡の端部に続いて前記回転体の回転軌跡から離間しつつ前記順方向軌跡の始点側へ戻る復帰方向軌跡とを含む巡回軌跡に沿って移動する超音波ホーン移動装置とを備え、
前記超音波ホーンの前記順方向軌跡において第１及び第２のシート部を前記回転体と協働して扶持しつつ超音波により接合するとともに、
前記超音波ホーンは、揺動機構によって前記回転体の回転中心と同心的な軸線周りに往路と復路で揺動する支持部に、前記回転体の外周に対し接近・離間する方向に移動可能に支持される一方、前記回転体の外周には、その回転体の回転と前記揺動機構の復路移動との相対移動に従って前記超音波ホーンをその回転体の外周から離間させた後に再び接近させるカムが設けられ、前記超音波ホーンの前記順方向軌跡は前記揺動機構の往路移動により付与され、前記復帰方向軌跡はその揺動機構の復路移動と前記カムとの組合せにより付与されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】