(57)【要約】【課題】空気圧によって変位する超音波溶着ホーンによって付与される圧力を、高い応答性の下、多段階的に変化させることができる超音波溶着装置を提供する。【解決手段】超音波溶着装置は、超音波溶着ホーン１５と、超音波溶着ホーン１５の動線上に配置されるアンビル１６とを備え、アンビル１６上に配置される溶着対象物１００を溶着する。超音波溶着装置は、圧縮空気を送り出す空気圧源２１と、圧縮空気による圧力によって超音波溶着ホーン１５をアンビル１６に対して相対移動させる空気圧シリンダ１１と、空気圧源２１から分岐する分岐路の各々に設けられる複数の電空レギュレータ２３，２４と、圧縮空気の圧力を調整する電空レギュレータ２３，２４を切り換える第１方向切換弁２５と、電空レギュレータ２３，２４の設定圧力と、第１方向切換弁２５とを制御する制御装置１２と、を備える。【選択図】図１
2016107309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波溶着ホーンと、前記超音波溶着ホーンの動線上に配置されるアンビルとを備え、前記アンビル上に配置される溶着対象物を溶着する超音波溶着装置であって、
圧縮空気を送り出す空気圧源と、
圧縮空気による圧力によって前記超音波溶着ホーンを前記アンビルに対して相対移動させるアクチュエータと、
前記空気圧源から分岐する分岐路の各々に設けられる複数の電空レギュレータと、
圧縮空気の圧力を調整する前記電空レギュレータを切り換える切換部と、
前記電空レギュレータの設定圧力と、前記切換部とを制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする超音波溶着装置。
【請求項２】
前記電空レギュレータは排気口を備え、
前記制御装置は、前記電空レギュレータの排気を行うとともに、前記電空レギュレータを切り換える
請求項１に記載の超音波溶着装置。
【請求項３】
前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによって圧力調整された圧縮空気によって溶着対象物を押圧する１乃至複数の工程と、他方の前記電空レギュレータによって圧力調整された圧縮空気によって溶着対象物を押圧する１乃至複数の工程とからなる全工程のうち、少なくとも一つの工程で、超音波振動を付与する
請求項１又は２に記載の超音波溶着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによる圧力調整により溶着対象物を第１圧力で押さえつける工程と、
他方の前記電空レギュレータによる圧力調整により前記溶着対象物を前記第１圧力よりも小さい第２圧力で押さえつつ当該超音波溶着ホーンによって超音波振動を付与する工程と、を行う
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波溶着装置。
【請求項５】
前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによる圧力調整により溶着対象物を第１圧力で押さえつける工程と、
他方の前記電空レギュレータによる圧力調整により前記溶着対象物を前記第１圧力よりも大きい第２圧力で押さえつつ当該超音波溶着ホーンによって超音波振動を付与する工程と、を行う
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動を溶着対象物に付与することによって溶着対象物の接合を行う超音波溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波溶着は、複数の溶着対象物に圧力を付与しながら超音波振動を加えることによって、複数の溶着対象物が互いに接触する接触面を摩擦熱により溶融させて接合する方法である。超音波溶着にあたっては、溶着対象物の材料等に応じて、超音波振動の振幅や溶着時間の他、溶着対象物に付与する圧力も適切に制御する必要がある。例えば、特許文献１には、超音波溶着ホーンをサーボモータで変位させる超音波溶着装置が記載されている。この超音波溶着装置は、溶着対象物の溶け込み深さを所望の値にするために、溶着対象物に与える圧力を検知して、検知結果に基づきサーボモータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーボモータを用いた超音波溶着装置は、高い応答性の下、多段階的に圧力を変化させることができるが、最大圧力が限られるため、溶着可能な対象物の範囲が狭められる。一方、溶着対象物を高圧で押圧することができる超音波溶着装置として、空気圧によって超音波溶着ホーンを変位させる装置が知られている。この種の装置は、空圧回路内の空気圧を変化させて超音波溶着ホーンを変位させるために、サーボモータを用いた超音波溶着装置よりも応答性が低い。このため、空気圧を利用する超音波溶着装置では、高い応答性が求められる制御となると、これを実行することが困難であった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気圧によって変位する超音波溶着ホーンによって付与される圧力を、高い応答性の下、多段階的に変化させることができる超音波溶着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する超音波溶着装置は、超音波溶着ホーンと、前記超音波溶着ホーンの動線上に配置されるアンビルとを備え、前記アンビル上に配置される溶着対象物を溶着する超音波溶着装置であって、圧縮空気を送り出す空気圧源と、圧縮空気による圧力によって前記超音波溶着ホーンを前記アンビルに対して相対移動させるアクチュエータと、前記空気圧源から分岐する分岐路の各々に設けられる複数の電空レギュレータと、圧縮空気の圧力を調整する前記電空レギュレータを切り換える切換部と、前記電空レギュレータの設定圧力と、前記切換部とを制御する制御装置と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
上記構成では、複数の電空レギュレータを、空気圧源及びアクチュエータの間に並列に設け、それらの切り換えを制御装置によって制御することによって、多段階的に圧力を変化させる際の応答性を高めることができる。
【０００８】
この超音波溶着装置について、前記電空レギュレータは排気口を備え、前記制御装置は、前記電空レギュレータの排気を行うとともに、前記電空レギュレータを切り換えることが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、電空レギュレータの排気口から排気することによって、次の工程に速やかに移行することが可能となるので、多段階的に圧力を変化させる際の応答性を高めることができる。
【００１０】
この超音波溶着装置について、前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによって圧力調整された圧縮空気によって溶着対象物を押圧する１乃至複数の工程と、他方の前記電空レギュレータによって圧力調整された圧縮空気によって溶着対象物を押圧する１乃至複数の工程とからなる全工程のうち、少なくとも一つの工程で、超音波振動を付与することが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、溶着対象物を押圧する圧力を多段階的に変化させる全工程の少なくとも一つが、超音波を発振するのに適した圧力で押圧する工程となるように制御される。このため、高い応答性の下、超音波を発振するのに適した圧力よりも大きい圧力での押圧や、超音波を発振するのに適した圧力よりも小さい圧力での押圧が可能となる。
【００１２】
この超音波溶着装置について、前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによる圧力調整により溶着対象物を第１圧力で押さえつける工程と、他方の前記電空レギュレータによる圧力調整により前記溶着対象物を前記第１圧力よりも小さい第２圧力で押さえつつ当該超音波溶着ホーンによって超音波振動を付与する工程と、を行うことが好ましい。
【００１３】
超音波振動の付与を開始する圧力が大きすぎると、適切に超音波溶着を行うことができない。上記構成では、超音波を発振するときの圧力よりも高い圧力での押圧が必要な場合でも、相対的に高い第１圧力で溶着対象物を押圧した直後に、相対的に低い第２圧力で押圧しながら超音波を発振することができる。また、第１圧力から第２圧力への移行にかかる時間も短くすることができる。
【００１４】
この超音波溶着装置について、前記制御装置は、一方の前記電空レギュレータによる圧力調整により溶着対象物を第１圧力で押さえつける工程と、他方の前記電空レギュレータによる圧力調整により前記溶着対象物を前記第１圧力よりも大きい第２圧力で押さえつつ当該超音波溶着ホーンによって超音波振動を付与する工程と、を行うことが好ましい。
【００１５】
超音波振動の付与を開始する圧力が小さすぎると、適切に超音波溶着を行うことができない。上記構成では、超音波を発振するときの圧力よりも低い圧力での押圧が必要な場合でも、相対的に低い第１圧力で溶着対象物を押圧した後に、相対的に高い第２圧力で押圧しながら超音波を発振することができる。また、第１圧力から第２圧力への移行にかかる時間も短くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる超音波溶着装置によれば、空気圧によって変位する超音波溶着ホーンによって付与される圧力を、高い応答性の下、多段階的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる超音波溶着装置の一実施形態について、超音波溶着装置の構成を示す概略図。
【図２】同実施形態の圧力制御機構の構成を示す概略図。
【図３】同実施形態における第１電空レギュレータによって圧縮空気が供給される際の圧力制御機構を示す概略図。
【図４】同実施形態における第２電空レギュレータによって圧縮空気が供給される際の圧力制御機構を示す概略図。
【図５】同実施形態における空気圧シリンダが復動する際の圧力制御機構の概略図。
【図６】同実施形態の超音波溶着装置の溶着対象物の一例であって、当該溶着対象物一部の断面を示す図。
【図７】同実施形態における超音波溶着の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、超音波溶着装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、超音波溶着装置は、アクチュエータである空気圧シリンダ１１と、空気圧シリンダ１１に加わる空気圧を制御する制御装置１２とを備える。
【００１９】
空気圧シリンダ１１は、複動形のシリンダであって、往動動作及び復動動作が圧縮空気の供給によって行われる。空気圧シリンダ１１は、シリンダ１３と、シリンダ１３内を往動及び復動するロッド１４とを備えている。ロッド１４の先端には、超音波振動を溶着対象物に伝える超音波溶着ホーン１５が固定されている。
【００２０】
制御装置１２は、図示しない発振器に電気的に接続され、発振器を所定の条件で作動させる。発振器からの電気信号は、振動子によって機械的振動に変換され、超音波溶着ホーン１５を、予め定められた振幅、周波数で振動させる。
【００２１】
超音波溶着ホーン１５の動線Ｌ上には、支持台としてのアンビル１６が設けられている。アンビル１６上であって、超音波溶着ホーン１５の動線Ｌ、又は動線Ｌの延長線上には、溶着対象物１００が載置される。
【００２２】
制御装置１２は、圧力制御機構２０を介して、空気圧シリンダ１１に圧縮空気を供給する。圧力制御機構２０は、空気圧源２１、第１電空レギュレータ２３、第２電空レギュレータ２４を備える。第１電空レギュレータ２３、及び第２電空レギュレータ２４は、制御装置１２によって２次側の圧力が設定される。
【００２３】
また、圧力制御機構２０は、第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４を切り替える第１方向切換弁２５と、空気圧シリンダ１１の動作を制御する第２方向切換弁２６とを備える。第１方向切換弁２５及び第２方向切換弁２６は、電磁弁であって、制御装置１２によって制御される。
【００２４】
次に、図２に従って圧力制御機構２０の構成について詳述する。空気圧源２１から延びる圧縮空気供給路２２は、２つの分岐路３０，３１に分岐する。分岐路３０，３１の各々には、第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４が設けられている。なお、分岐路３０，３１の手前に、フィルタ２７を設けてもよい。
【００２５】
第１電空レギュレータ２３は、制御装置１２からの指令によって２次側の設定圧力ＰＳ１が設定される。第１電空レギュレータ２３に設定圧力ＰＳ１が設定され、第１電空レギュレータ２３を介して圧縮空気が供給されることによって、空気圧シリンダ１１によって溶着対象物１００に対し第１圧力Ｐ１の押圧力が付与される。また、第１電空レギュレータ２３は、第１電空レギュレータ２３内を排気する排気口３３を有する。排気口３３は、制御装置１２によって開閉される。
【００２６】
第２電空レギュレータ２４は、制御装置１２からの指令によって２次側の設定圧力ＰＳ２が設定される。第２電空レギュレータ２４に設定圧力ＰＳ２が設定され、第２電空レギュレータ２４を介して圧縮空気が供給されることによって、空気圧シリンダ１１によって溶着対象物１００に対し第２圧力Ｐ２の押圧力が付与される。また、第１電空レギュレータ２３は、第２電空レギュレータ２４内を排気する排気口３４を有する。排気口３４は、制御装置１２による制御によって開閉される。
【００２７】
第１方向切換弁２５は、例えばシングルソレノイド形の２位置弁であって、空気の流れ方向が限定されないユニバーサル弁である。第１方向切換弁２５は、ソレノイド２５Ｓに通電しない非通電状態において、第２電空レギュレータ２４と空気圧シリンダ１１側とを接続する。また第１方向切換弁２５は、ソレノイド２５Ｓの通電状態において、第１電空レギュレータ２３と空気圧シリンダ１１側とを接続する。なお、第１方向切換弁２５は、第１電空レギュレータ２３と第２電空レギュレータ２４とを切り換えることができる弁であればよい。例えば、第１方向切換弁２５は、５つのポートを有する２位置弁であってもよく、空気圧源２１から空気圧シリンダ１１側への空気の供給を停止する中立位置を含む３位置弁であってもよい。
【００２８】
第２方向切換弁２６は、例えば、シングルソレノイド形の５ポート２位置弁であって、圧縮空気の流れ方向が限定されないユニバーサル弁である。第２方向切換弁２６の入力ポート２６Ｐは、第１方向切換弁２５に接続する圧縮空気供給路３５に接続している。また、空気圧シリンダ１１に接続するシリンダ接続ポート２６Ａ，２６Ｂは、シリンダ１３の第１空気供給室１３Ａと第２空気供給室１３Ｂとにそれぞれ接続されている。
【００２９】
第２方向切換弁２６は、ソレノイド２６Ｓに通電しない非通電状態において、入力ポート２６Ｐと第１シリンダ接続ポート２６Ａとを連通し、第２シリンダ接続ポート２６Ｂと排気ポート２６Ｒと接続する。これにより、空気圧源２１から圧縮空気が供給されると、空気圧シリンダ１１の第１空気供給室１３Ａに圧縮空気が供給され、第２空気供給室１３Ｂ内の空気は第２方向切換弁２６を介して排気される。その結果、ロッド１４が往動して、超音波溶着ホーン１５をアンビル１６に接近させる。
【００３０】
第２方向切換弁２６は、ソレノイド２６Ｓに通電する通電状態において、排気ポート２６Ｒと第１シリンダ接続ポート２６Ａとを連通し、入力ポート２６Ｐと第２シリンダ接続ポート２６Ｂとを連通する。これにより、空気圧源２１から圧縮空気が供給されると、第２空気供給室１３Ｂに圧縮空気が供給され、第１空気供給室１３Ａ内の空気は第２方向切換弁２６を介して排気される。その結果、ロッド１４が復動して、超音波溶着ホーン１５がアンビル１６に対して離間する方向に移動する。
【００３１】
次に、図３〜図５に従って、圧力制御機構２０の基本的な動作について説明する。
図３に示すように、第１電空レギュレータ２３を通じた圧縮空気の供給が行われる際は、第１方向切換弁２５は通電され、第２方向切換弁２６は非通電とされる。通電状態の第１方向切換弁２５により、第２電空レギュレータ２４が設けられた分岐路３１は閉鎖される。また、第１電空レギュレータ２３の２次側圧力は、設定圧力ＰＳ１に調整される。また非通電状態の第２方向切換弁２６により、圧縮空気供給路３５と空気圧シリンダ１１の第１空気供給室１３Ａが接続される。第２空気供給室１３Ｂは、第２方向切換弁２６の排気ポート２６Ｒと接続される。その結果、空気圧源２１から供給された圧縮空気は、第１電空レギュレータ２３、第１方向切換弁２５、第２方向切換弁２６を介して第１空気供給室１３Ａに供給され、第２空気供給室１３Ｂは排気されてロッド１４が往動する。また、第１電空レギュレータ２３の２次側圧力が設定圧力ＰＳ１に調整されるため、アンビル１６上の溶着対象物１００は、第１圧力Ｐ１で押圧される。
【００３２】
図４に示すように、第１電空レギュレータ２３を通じた圧縮空気の供給から、第２電空レギュレータ２４を通じた圧縮空気の供給に切り換える際は、第１電空レギュレータ２３から急速排気させる。これにより、第１電空レギュレータ２３の下流から、第１空気供給室１３Ａ内の圧縮空気の一部が排気される。また、第１方向切換弁２５及び第２方向切換弁２６は非通電とされる。非通電状態の第１方向切換弁２５により、第１電空レギュレータ２３が設けられた分岐路３０は閉鎖され、第２電空レギュレータ２４の２次側圧力が第２設定圧力ＰＳ２に調整される。
【００３３】
このとき、第２方向切換弁２６は非通電状態が維持されるので、超音波溶着ホーン１５によって積層体１０１の押圧が継続されるが、溶着対象物１００に加わる圧力は、第２圧力Ｐ２となる。
【００３４】
また、積層体１０１に加わる圧力が第２圧力Ｐ２に維持されている間、または、第１圧力Ｐ１に維持されている間に、超音波溶着ホーン１５から超音波振動が発振される。超音波振動を発振する間の圧力は、溶着対象物１００の材料や、所望される溶着強度等に応じて、適宜変更する。
【００３５】
さらに、溶着対象物１００によっては、超音波振動を発振する前に予め押圧が必要な場合や、超音波振動の発振が終了した後も、加圧を続けて溶着強度を高める場合がある。従って、溶着対象物１００に応じて、溶着対象物１００に付与する圧力を多段階的に変更する。例えば、第１圧力Ｐ１での押圧と、第２圧力Ｐ２での押圧の後にも、押圧の必要がある場合には、第２電空レギュレータ２４から急速排気するとともに、第１電空レギュレータ２３に新たな設定圧力ＰＳ１を設定する。
【００３６】
図５に示すように、ロッド１４を復動させる際には、第１方向切換弁２５が非通電とされ、第２方向切換弁２６が通電される。その結果、空気圧シリンダ１１の第１空気供給室１３Ａの圧縮空気は、第２方向切換弁２６を介して排出され、第２電空レギュレータ２４を通過した圧縮空気は、第２空気供給室１３Ｂに供給される。これにより、空気圧シリンダ１１のロッド１４は復動し、超音波溶着ホーン１５は、溶着対象物１００から離れる。
【００３７】
このように、電空レギュレータ２３，２４を用いて、溶着対象物１００に付与する圧力を変更するため、第１圧力Ｐ１から第２圧力Ｐ２への移行、および第２圧力Ｐ２から第１圧力Ｐ１への移行にかかる時間を短縮し、応答性を高めることができる。また、１対の電空レギュレータ２３，２４を用いて、溶着対象物１００に付与する圧力を多段階的に変化させているため、３つ以上のレギュレータを用いる圧力制御機構２０に比べ、装置の複雑化を抑制できる。また、細かい圧力制御が可能となるため、超音波溶着ホーン１５の負荷を抑制するような制御も可能となる。
【００３８】
溶着対象物１００に付与される圧力を変化させる際の応答性が低いと、圧力の移行に時間がかかり、超音波の発振時間を超えてしまう。超音波の発振時間が長くなると、溶着対象物に破損等の悪影響を及ぼすため、発振時間を長くすることは好ましくない。このため、圧力を変化させる際の応答性が高められれば、好適な発振時間内に圧力を多段階的に変更することができる。
【００３９】
また、超音波の発振時間内に溶着対象物１００を多段階的に押圧することが要請される場合もあるが、溶着対象物１００を異なる圧力で多段階的に押圧する工程の一部において、超音波を発振することが要請される場合もある。超音波を発振するとき、溶着対象物１００に対する圧力が大きすぎると、適切な振幅が発生せず、超音波溶着ホーン１５にも負荷がかかる。また、溶着対象物１００に対する圧力が小さすぎる場合には、適正な加圧が与えられず溶着できない。このため、超音波を発振するときに、適切な摩擦力が発生するような圧力で溶着対象物１００を押圧する必要があるが、上記のように応答性が高められた超音波溶着装置においては、溶着対象物１００を多段階的に押圧する工程の中で、一瞬だけ超音波溶着に好適な圧力とすることもできる。このため、超音波の発振時間が相対的に短く、溶着対象物１００の押圧時間が相対的に長い場合でも、溶着対象物１００に応じた細かい制御を行うことができる。
【００４０】
次に、図６及び図７を参照して、超音波溶着装置全体の動作の一例について説明する。まず図６を参照して、超音波溶着装置の溶着対象とする溶着対象物１００の一例を示すが、超音波溶着装置の溶着対象物はこれに限定されるものではない。例えば、溶着対象物１００は、熱可塑性樹脂を含む繊維質材である。即ち、繊維自体が熱可塑性樹脂であってもよいし、熱可塑性を有さない繊維と熱可塑性樹脂とを含むものであってもよい。繊維質材は、繊維等を、圧縮や接合等により成形したものや、不織布、織布等である。
【００４１】
図６では、６枚のシート状の溶着対象物１００を積層した積層体１０１を超音波溶着の対象としている。超音波溶着が完了した溶着対象物１００は、溶着対象物１００を接合した溶着部１０２が、超音波振動がその下層の溶着対象物１００まで伝播するような厚みまで圧縮され、各シートは、超音波溶着によって互いに接合されている。なお、超音波溶着と同時、又は超音波溶着が完了すると、積層体１０１は、カッター等によって所定の形状に切断される。
【００４２】
次に図７を参照して、超音波溶着の手順について説明する。まず超音波溶着ホーン１５がアンビル１６上の積層体１０１を押圧しない非押圧位置にある状態で、アンビル１６上に積層体１０１をセットする。
【００４３】
超音波溶着を開始するための条件が成立すると、制御装置１２は、第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４に対し、圧力を指示する（ステップＳ１）。即ち、第１電空レギュレータ２３に設定圧力ＰＳ１を指示し、第２電空レギュレータ２４に設定圧力ＰＳ２を指示する。なお、ここでは、第１電空レギュレータ２３の設定圧力ＰＳ１は、第２電空レギュレータ２４の設定圧力ＰＳ２よりも大きい。
【００４４】
さらに、制御装置１２は、空気圧源２１を作動させるとともに、第１方向切換弁２５を通電状態として、第１電空レギュレータ２３を作動させる（ステップＳ２）。またこのとき、第２方向切換弁２６を非通電状態として、空気圧シリンダ１１のロッド１４を往動させる。これにより、ロッド１４の先端に設けられた超音波溶着ホーン１５によって積層体１０１の溶着部１０２に第１圧力Ｐ１の押圧力が加えられる。なお、この第１圧力Ｐ１は、積層体１０１の溶着部１０２を圧縮するための圧力である。
【００４５】
超音波溶着ホーン１５によって押圧されることで、溶着部１０２は、超音波溶着に適した厚さに調整される。第１圧力Ｐ１の押圧は、所定時間継続される。
次に、制御装置１２は、第１電空レギュレータ２３の排気口３３を開いて、急速排気を行うとともに、第１方向切換弁２５を非通電状態として、第２電空レギュレータ２４に切り換える（ステップＳ３）。これにより、第１電空レギュレータ２３から第１方向切換弁２５までの圧縮空気の一部が排気口３３から急速に排出される。また、積層体１０１の溶着部１０２が第２圧力Ｐ２で押圧される。この第２圧力Ｐ２は、積層体１０１を構成する各シートの間に適切な摩擦力を発生させて超音波溶着するための圧力である。また制御装置１２は、第２電空レギュレータ２４を作動するタイミングとほぼ同じタイミングで発振器を作動させ、超音波溶着ホーン１５を介して積層体１０１に超音波振動を付与する。
【００４６】
即ち、積層体１０１を第１圧力Ｐ１で押圧すると、溶着対象物１００の間の摩擦が不足する等して、十分に樹脂が溶融しない。これに対し、積層体１０１を、第１圧力Ｐ１よりも小さい第２圧力Ｐ２で押圧すると、接触面の間の摩擦が適切に行われ、接触面内において均一に樹脂が溶融する。また、積層体１０１の厚みは予め調整されているので、５つの接合部での熱可塑性樹脂の溶け込み深さ等がほぼ同じとなる。このため、上層の接合部では樹脂が十分に溶けているものの下層の接合部での樹脂の溶融が不足するような状態が抑制される。
【００４７】
そして、制御装置１２は、第１電空レギュレータ２３に対し、新たな設定圧力ＰＳ１を指示する（ステップＳ４）。この設定圧力ＰＳ１は、ステップＳ１で設定した圧力と同じでもよいし、異なるものであってもよい。このとき、超音波溶着ホーン１５から超音波は発振されていてもよいし、発振されていなくてもよい。ここでは、所望の溶着強度を得るために、超音波溶着ホーン１５は、超音波の発振が停止された状態で押圧力を付与している。
【００４８】
また、制御装置１２は、第２電空レギュレータ２４の排気口３４を開いて急速排気するとともに、第１方向切換弁２５を通電状態として、第１電空レギュレータ２３に切り換える（ステップＳ５）。これにより、超音波溶着ホーン１５によって積層体１０１の溶着部１０２に第１圧力Ｐ１の押圧力が加えられる。
【００４９】
制御装置１２は、第２電空レギュレータ２４に新たな設定圧力ＰＳ２を指示する（ステップＳ６）。この設定圧力ＰＳ２は、ステップＳ１で設定した圧力と同じでもよいし、異なるものであってもよい。以降、必要に応じて、ステップＳ３〜ステップＳ６を繰り返す。
【００５０】
そして、制御装置１２は、超音波溶着を終了すると、第２方向切換弁２６を制御して、ロッド１４を復動させ、超音波溶着ホーン１５を積層体１０１から離間させる。
なお、上記した超音波溶着の手順では、相対的に大きい第１圧力Ｐ１で溶着対象物を押圧してから相対的に小さい第２圧力Ｐ２で押圧したが、要求される溶着強度、溶け込み深さ、形状の転写の必要性等によっては、相対的に小さい第１圧力で溶着対象物を押圧してから相対的に大きい第２圧力で押圧してもよい。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態にかかる超音波溶着装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４を、空気圧源２１と空気圧シリンダ１１との間に並列に設け、それらの切り換えを制御装置１２によって制御することによって、多段階的に圧力を変化させる際の応答性を高めることができる。
【００５２】
（２）第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４を切り換える際に、それらの排気口３３，３４から急速排気することによって、次の工程に速やかに移行することが可能となる。このため、多段階的に圧力を変化させる際の応答性を高めることができる。
【００５３】
（３）制御装置１２による制御によって、溶着対象物１００を押圧する圧力を多段階的に変化させる全工程の少なくとも一つが、超音波を発振するのに適した圧力で押圧する工程となる。このため、高い応答性の下、超音波を発振するのに適した圧力よりも大きい圧力での押圧や、超音波を発振するのに適した圧力よりも小さい圧力での押圧が可能となる。
【００５４】
（４）超音波振動の付与を開始する圧力が大きすぎると、適切に超音波溶着を行うことができない。上記超音波溶着装置では、超音波を発振するときの圧力よりも高い圧力での押圧が必要な場合でも、相対的に高い第１圧力で溶着対象物を押圧した後に、相対的に低い第２圧力で押圧しながら超音波を発振することができる。このため、溶着可能な対象物の範囲を拡大することができる。
【００５５】
（５）超音波振動の付与を開始する圧力が小さすぎると、適切に超音波溶着を行うことができない。上記超音波溶着装置では、超音波を発振するときの圧力よりも低い圧力での押圧が必要な場合でも、相対的に低い第１圧力で溶着対象物を押圧した後に、相対的に高い第２圧力で押圧しながら超音波を発振することができる。このため、溶着可能な対象物の範囲を拡大することができる。
【００５６】
（他の実施の形態）
なお、上記実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記実施形態では、複数の溶着対象物が繊維質材である場合について説明したが、複数の溶着対象物のうち少なくとも一つが繊維質材であって、それ以外の溶着対象物が繊維質材以外の材料からなるものであってもよい。例えば、上層の溶着対象物が繊維質材であって、下層の溶着対象物が繊維質材よりも硬質で剛性を有する樹脂成型品であってもよい。また、溶着対象物は、繊維質材に限られず、熱可塑性を有するものであればよい。例えば、一対又は複数対の樹脂成型品であってもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、第１電空レギュレータ２３及び第２電空レギュレータ２４に排気口３３，３４を設けたが、空気圧シリンダ１１を排気する排気機構を別に設けてもよい。
・上記実施形態では、超音波溶着ホーン１５を移動させるアクチュエータを、複動形の空気圧シリンダとしたが、単動形にしてもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、圧力制御機構２０に１対の電空レギュレータを設けたが、空気圧源２１から３つ以上の複数の分岐路を分岐させ、その分岐路の各々に電空レギュレータを設けてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１１…アクチュエータとしての空気圧シリンダ、１２…制御装置、１５…超音波溶着ホーン、１６…アンビル、２３…第１電空レギュレータ、２４…第２電空レギュレータ、３３，３４…排気口、１００…溶着対象物、Ｌ…動線。
【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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