(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製チューブ（２１）の溶着部(２２)を超音波横振動により成形する溶着部成形装置（１１）のホーン（１２）の溶着凸部（１４）およびアンビル（１６）の押圧凸部（１７）に近接して、前記チューブ（２１）を挟持する方向に移動自在に設けられた一対の押さえ駒体（２）の突出先端片（４）を位置させ、該突出先端片（４）のチューブ（２１）に押圧される先端面に、摩擦係数が小さくなる表面処理を施すとともに、前記両押さえ駒体（２）に、前記溶着部成形装置（１１）による前記溶着部（２２）の成形を可能にするが、前記チューブ（２１）の溶着部（２２）に隣接した裾部を偏平に押し潰した姿勢に保持し、かつ前記溶着部成形装置（１１）から伝達される超音波振動エネルギーにより、前記チューブ（２１）にクラックを発生させない押圧力（Ｆ）を、前記チューブ（２１）を挟持する方向に付与したチューブの裾押さえ装置。
【請求項２】
押さえ駒体（２）に対する押圧力（Ｆ）を、該押さえ駒体（２）に組付けられたスプリング（１０）により付与する請求項１に記載のチューブの裾押さえ装置。
【請求項３】
押さえ駒体（２）の突出先端片（４）を、チューブ（２１)の幅方向に細分化し、各細分化された前記突出先端片（４）のそれぞれに等しい押圧力（Ｆ）を付与する請求項１または２に記載のチューブの裾押さえ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、合成樹脂製チューブの溶着部を、超音波振動エネルギーを利用して溶着成形する際におけるチューブの裾押さえ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
母材がポリエチレン、ポリプロピレン等からなる単層または多層チューブ、あるいは内部にアルミニウム箔、紙シート等を設けたラミネートチューブ等の合成樹脂製チューブにおいて、内容物を充填した後、その底部である溶着部を溶着シールする手段としては、従来、熱溶着、高周波溶着、ホットエアー溶着、超音波溶着等の溶着手法が知られている。
【０００３】
これらの溶着手法の内、超音波溶着手法が、成形される溶着部の溶着強度、シール性の高さ、成形できる溶着部の外観形状の多様性、成形された溶着部の外観体裁の良さ、溶着部付近のチューブ部分に対する溶着処理の悪影響の少なさ、そして生産性の高さ等の理由により優れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この超音波溶着手法は、溶着部だけに偏平に押し潰すための押圧力を作用させ、この押圧力が作用している溶着部だけが加熱するので、この溶着部に隣接して偏平に押し潰されたチューブ部分に加熱による軟化がなく、このため溶着部に隣接したチューブ部分の偏平な押し潰し変形に対する反力としての弾力により、成形中の溶着部の端縁に延び変形が発生し、この延び変形により、成形された溶着部に外観不良が発生したり、部分破断が発生すると云う問題があった。
【０００５】
また、チューブが、アルミ箔を使用したラミネートチューブである場合には、チューブの溶着部に加えられる超音波振動エネルギーが、そのままチューブの本体側に伝達され、伸縮変形能力の小さいアルミ箔に一定間隔で横線状のクラックが発生すると云う問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、溶着時における超音波のチューブ本体側に対する悪影響をなくすことを技術的課題とし、もって良好で円滑な超音波溶着を達成するのを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため本発明は、
超音波横振動を利用した溶着部成形装置による合成樹脂製チューブの溶着部の溶着成形が可能で、溶着部成形装置から伝達される超音波横振動エネルギーにより、チューブにクラックを発生させない押圧力Ｆで、溶着部に隣接したチューブの裾部を、先端面の摩擦係数を小さくした突出先端片を有する押さえ駒体により偏平に押し潰した姿勢に保持すること、を特徴とする。
【０００８】
具体的な本発明の構造手段は、
合成樹脂製チューブの溶着部を超音波横振動エネルギーにより成形する溶着部成形装置のホーンの溶着凸部およびアンビルの押圧凸部に近接して、一対の押さえ駒体の突出先端片を位置させること、
突出先端片のチューブに押圧される先端面に摩擦係数が小さくなる表面処理を施すこと、
この突出先端片を有する一対の押さえ駒体は、チューブを挟持する方向に移動自在に設けられていること、
両押さえ駒体に、チューブを挟持する方向に押圧力Ｆを付与すること、
この押圧力Ｆは、溶着部成形装置による溶着部の成形を可能にするが、チューブの溶着部に隣接した裾部を偏平に押し潰した姿勢に保持し、かつ溶着部成形装置から伝達される超音波振動エネルギーにより、チューブにクラックを発生させない強さであること、にある。
【０００９】
押さえ駒体に対する押圧力Ｆを、この押さえ駒体に組付けられたスプリングにより付与するのが良い。
【００１０】
押さえ駒体の突出先端片を、チューブの幅方向に細分化し、各細分化された突出先端片のそれぞれに等しい押圧力Ｆを付与するのが有効である。
【００１２】
【作用】
溶着部成形装置によるチューブの溶着部の溶着成形は、ホーンの先端部の溶着凸部とアンビルの押圧凸部とで、チューブの溶着部を偏平に押し潰して挟持した状態で、ホーンを介して超音波振動を溶着部に与えて、溶着部の押圧状態で面接触した内周面部分を局部的に発熱させ、この発熱により面接触している内周面部分の合成樹脂材料を溶着して達成される。
【００１３】
この溶着部成形装置による溶着部の溶着成形時に、裾押さえ装置の一対の押さえ駒体の突出先端片により、溶着部にチューブ本体側で隣接した裾部を押圧力Ｆで挟持するのであるが、この押圧力Ｆは、溶着部成形装置による溶着部の溶着成形が可能であると共に、溶着部に隣接したチューブの裾部を偏平に押し潰した姿勢に保持することができ、またチューブにクラックを発生させない強さに設定されている。
【００１４】
すなわち、チューブの裾部を押圧することにより、溶着部成形装置から溶着部に与えられた超音波振動エネルギーのチューブ本体側への伝達を抑制することになるので、この抑制作用により、強力な超音波振動エネルギーがチューブ本体側に伝達されることによる、チューブ本体側でのクラック発生を防止する。
【００１５】
しかしながら、押圧力Ｆが強すぎると、溶着部成形装置から溶着部に与えられる超音波振動エネルギーそのものを吸収してしまい、溶着部の溶着強度が低下すると共に、溶着強度にバラツキが生じ、裾部と溶着部との間に傷を生じるので、この押圧力Ｆの強さは、溶着部成形装置による溶着部の溶着成形が可能である程度に止める。
【００１６】
また、溶着部に隣接する裾部を偏平に押し潰した姿勢に保持することにより、溶着成形時に合成樹脂材料が発熱により軟化する溶着部の裾部側端部が、この裾部の円筒状に復帰しようとする弾力により延び変形することがなく、もって溶着部端部の延び変形による外観不良とか破断の発生を無くすことができる。
【００１７】
要するに、溶着部に隣接したチューブの裾部に付与される押圧力Ｆは、その上限が、溶着部成形装置による溶着部の溶着成形が可能である強さであり、またその下限が、チューブ本体側にクラックを発生させないと共に、裾部を偏平に押し潰し姿勢に保持できる強さとなる。
【００１８】
チューブを挟持方向に押圧力Ｆを付与された一対の押さえ駒体は、チューブを挟持する方向に移動自在に設けられているので、この両押さえ駒体を、チューブを挟持する方向に移動、すなわち相互に接近する方向に移動させると、溶着部成形装置のホーンの溶着凸部およびアンビルの押圧凸部に近接して位置する突出先端片は、ホーンの溶着凸部とアンビルの押圧凸部とで挟持されるチューブ部分、すなわち溶着部分に隣接したチューブ部分である裾部を、偏平に押し潰した状態で挟持することになる。
【００１９】
突出先端片を裾部に押圧させた状態で、押さえ駒体は、押圧力Ｆを付与された状態で、チューブを挟持する方向に移動自在となっているので、押さえ駒体の突出先端片は、必ず押圧力Ｆで裾部に押し付けられることになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が実施される溶着部成形装置１１の全体構成を示すもので、溶着部成形装置１１は、電気エネルギーを高周波エネルギーに変換する超音波発振機系１９からのエネルギーをコンバータ２０により機械的エネルギーに変換し、共鳴体であるホーン１２に伝達するように構成している。
【００２１】
チューブ２１の溶着部２２を実際に溶着するのは、ホーン１２と、このホーン１２に対向して配置されたアンビル１６との間に溶着部２２を一定圧力で挟圧しながら、ホーン１２を超音波横振動させることにより達成するのであるが、ホーン１２およびアンビル１６の溶着部２２を直接挟圧する部分には、成形しようとする溶着部２２の形状を設定する、同一形状の溶着凸部１４および押圧凸部１７が凸設されている。
【００２２】
ホーン１２は、上側に取付け部を設けたブロック状の本体部の下に、この本体部の前後幅を漸減した先端部１３を設け、この先端部１３の先端側前後両面に溶着凸部１４を一体に凸設し、全体をチタン合金等の超音波伝達効率が良く、機械強度の優れた金属体により一体成形されている。
【００２３】
先端部１３に一体に凸設された溶着凸部１４は、上方に湾曲した円弧状（図６参照）となっており、この溶着凸部１４の凸設により、先端部１３の先端部分には凹部が形成され、この凹部が、溶着部２２成形時に、この溶着部２２に隣接するチューブ２１部分がホーン１２に不要に接触しないようにする逃げ凹部１５を形成している。
【００２４】
このホーン１２に対向するアンビル１６に形成された押圧凸部１７は、ホーン１２の溶着凸部１４と同じ形状をしており、この押圧凸部１７を突設することにより、チューブ２１との対向面、すなわちホーン１２との対向面には、逃げ凹部１５と対向して凹陥部１８が形成されている。
【００２５】
本発明の裾押さえ装置１は、一対の押さえ駒体２と、この押さえ駒体２を、チューブ２１を挟持する方向に移動自在に保持するガイド枠７とから構成され、このガイド枠７自体が、チューブ２１を挟持する方向に沿って移動可能に設けられている。
【００２６】
押さえ駒体２は、ガイド枠７内にスライド変位自在に保持されるブロック状の本体３と、この本体３の先端から上方に立ち上がって前方（チューブ２１に向かう方向）に突出した突出先端片４（図５参照）とから構成されており、突出先端片４を設けることにより、押さえ駒体２の前面（チューブ２１に対向する面）には凹部５が形成されている。
【００２７】
この押さえ駒体２の突出先端片４は、ホーン１２の逃げ凹部１５、またはアンビル１６の凹陥部１８内に、下方から侵入する形態で位置し、その突出先端面を溶着凸部１４または押圧凸部１７の直下に位置させている。
【００２８】
押さえ駒体２と、この押さえ駒体２を摺動移動自在に保持するガイド枠７との間には、押さえ駒体２の本体３に設けられた穴部６に嵌装された状態で組付けたスプリング１０が配置されており、このスプリング１０は、その弾力により押さえ駒体２に押圧力Ｆを常時付与している。
【００２９】
また、押さえ駒体２の本体３の後端面には、ガイド枠７の後壁部分を突き抜けて突出した支持ボルト８が固定されており、この支持ボルト８には調整ナット９が取付けられているが、この支持ボト８と調整ナットとの組合せは、押さえ駒体２の突出先端片４の、ホーン１２の溶着凸部１４およびアンビル１６の押圧凸部１７からの突出量を調整するためのものである。
【００３０】
なお、ホーン１２の逃げ凹部１５およびアンビル１６の凹陥部１８内に位置した突出先端片４と、ホーン１２およびアンビル１６との間には、一定の隙間ｓが形成されるように設定されているが、この隙間ｓは、ホーン１２およびアンビル１６に対する押さえ駒体２の移動変位代を得ると共に、ホーン１２の超音波振動が押さえ駒体２に直接伝達されるのを防止するためのものである。
【００３１】
裾押さえ装置１は、溶着部成形装置１１のホーン１２およびアンビル１６に対して、両ガイド枠７を、押さえ駒体２の突出先端片４の先端面が、ホーン１２の溶着凸部１４およびアンビル１６の押圧凸部１７よりも突出する位置関係で組付けているので、ホーン１２とアンビル１６とでチューブ２１の溶着部２２を挟持すると、押さえ駒体２は、その突出先端片４の溶着部２２直下の裾部への当接により後退変位するものの、この突出先端片４で裾部を押圧力Ｆで挟持する。
【００３２】
この状態で超音波発振機系１９を作動させて、溶着部成形装置１１による溶着部２２の溶着成形を行うので、溶着部２２の溶着成形は、チューブ２１の裾部を押圧力Ｆで挟持した状態で達成されることになる。
【００３３】
図４に示した実施例は、突出先端片４を本体３部と一体に、チューブ２１の幅方向に細分化し、各細分化された突出先端片４が個々に押圧力Ｆを付与された状態で、移動変位できるようにしたものである。
【００３４】
このように、突出先端片４を個々に押圧力Ｆを付与された状態で細分化することにより、図４に示すように、継ぎ目２３があるために偏平に押し潰したチューブ２１の厚みが、この継ぎ目２３部分で局部的に大きくなる場合であっても、裾部全域に均一に押圧力Ｆを作用させることができ、これにより裾押さえ装置１の機能が効果的に発揮されることになる。
【００３５】
押さえ駒体２の突出先端片４の、実際に裾部に圧接する先端面は、図５に示すように、突出先端片４の上端縁に位置し、０．５Ｒ程度の小さい曲率半径で突出した形状となっており、この突出した先端面を、テフロン系処理等により摩擦係数が小さくなるように表面処理を施しておくことにより、超音波振動エネルギーの吸収程度を小さくした状態で、押圧力Ｆを大きく設定することが可能となる。
【００３６】
なお、押圧力Ｆの具体的な数値は、チューブ２１の成形材料および寸法等に応じて設定するものであるが、一般的な低密度ポリエチレン樹脂単体製のチューブ２１の場合には、押圧力Ｆとしては、２００ｇｆ程度が適当であり、またチューブ２１がアルミ箔を利用したラミネートシート製である場合には、押圧力Ｆとしては、チューブ２１にクラックが発生するのを確実に防止するため、３００ｇｆと強めにするのが良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
チューブの溶着部に隣接した裾部を、摩擦係数の小さい押さえ駒体により、一定の押圧力で偏平に押し潰した状態で溶着部の超音波横振動溶着を達成するので、成形中の溶着部に隣接した裾部に、発熱により軟化した溶着部の端縁部分を引っ張る引っ張り力の発生することがなく、もって超音波溶着成形される溶着部は、延び変形による外観形状不良とか、延びによる破断の全くない、良好な形態および構造で成形されることになる。
【００３８】
溶着部に隣接した裾部を、摩擦係数の小さい押さえ駒体により、チューブ本体側に伝達される超音波横振動エネルギーを抑制する力で押圧しているので、例え延び変形をしないアルミ箔を使用したラミネートチューブであっても、このアルミ箔に横一線のクラックを発生させることなく、溶着部の溶着成形を達成でき、もって超音波横振動エネルギーによるチューブの溶着部の溶着成形を、チューブの構成に制限されることなく、あらゆるチューブに安全に実施することができる。
【００３９】
チューブを挟持する方向に移動自在に設けられた押さえ駒体に、同じくチューブを挟持する方向への押圧力を付与したので、単に押さえ駒体を、溶着部成形装置のホーンおよびアンビルと一緒にチューブに押圧するだけで、この押さえ駒体によりチューブの裾部を一定の押圧力で押圧することができ、もってその取扱い操作がきわめて簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による裾押さえ装置の一実施例を、溶着部成形装置に組付けた全体構成図。
【図２】図１に示した本発明の一実施例の構成を示す、不規則縦断全体側面図。
【図３】図２に示した実施例の、一部破断した全体平面図。
【図４】本発明の裾押さえ装置の他の実施例を示す、一部破断した全体平面図。
【図５】図２に示した実施例の、溶着部成形装置との組付き位置関係を示す、要部拡大縦断面図。
【図６】溶着部成形装置のホーンと、押さえ駒体の突出先端片との組付き位置関係を示す、要部拡大正面図。
【図７】図示実施例で成形されるチューブの異形溶着部の形状を示す部分正面図。
【符号の説明】
１  ；  裾押さえ装置
２  ；  押さえ駒体
３  ；  本体
４  ；  突出先端片
５  ；  凹部
６  ；  穴部
７  ；  ガイド枠
８  ；  支持ボルト
９  ；  調整ナット
１０；  スプリング
１１；  溶着部成形装置
１２；  ホーン
１３；  先端部
１４；  溶着凸部
１５；  逃げ凹部
１６；  アンビル
１７；  押圧凸部
１８；  凹陥部
１９；  超音波発振機系
２０；  コンバータ
２１；  チューブ
２２；  溶着部
２３；  継ぎ目
Ｆ  ；  押圧力
ｓ  ；  隙間
【図１】
0003867281.tif 000002
【図２】
0003867281.tif 000003
【図３】
0003867281.tif 000004
【図４】
0003867281.tif 000005
【図５】
0003867281.tif 000006
【図６】
0003867281.tif 000007
【図７】
0003867281.tif 000008