JPH01316249A - 超音波溶着機用工具ホーン - Google Patents
超音波溶着機用工具ホーンInfo
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- JPH01316249A JPH01316249A JP63057657A JP5765788A JPH01316249A JP H01316249 A JPH01316249 A JP H01316249A JP 63057657 A JP63057657 A JP 63057657A JP 5765788 A JP5765788 A JP 5765788A JP H01316249 A JPH01316249 A JP H01316249A
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 19
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
- B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
-
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- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱可塑性プラスチックに超音波振動を加えて
波着するために用いる超音波溶着機用工具ホーンに関す
る。
波着するために用いる超音波溶着機用工具ホーンに関す
る。
゛〔従来の技術〕
熱可塑性プラスチックを超音波溶着する場合、プラスチ
ックと接せしめられる工具ホーンの面(加工面、放射面
)が同位相でほぼ均一の縦振動変位をなすことが、溶着
を均−璧行なうために必要である。
ックと接せしめられる工具ホーンの面(加工面、放射面
)が同位相でほぼ均一の縦振動変位をなすことが、溶着
を均−璧行なうために必要である。
プラスチックに形成する溶着部の長さが、工具ホーンの
振動の波長の1/4波長以上の長さになると、第11図
に示すように、板形の場合、加振面lから放射面2の方
向に延長するスリット8を横幅lの長さに応じて設けな
いと、放射面2を均一に振動できないことが知られてい
る。この縦幅り。
振動の波長の1/4波長以上の長さになると、第11図
に示すように、板形の場合、加振面lから放射面2の方
向に延長するスリット8を横幅lの長さに応じて設けな
いと、放射面2を均一に振動できないことが知られてい
る。この縦幅り。
スリットの幅8、スリット数、スリット間の幅w1スリ
ット8の両端から加振面1や放射面2までの距離tは、
これを決定するための設計方法がないため、経験的にお
およその寸法に削り出し、振動させて使用周波数の調整
や、振動変位が放射面2で均一となるように試行錯誤的
に削り直しを行なって作っている。この問題を解決する
ために、境界値問題を扱う観点から有限要素法により、
振動モードの解析や、応力分布の解析を行ない多数のモ
デルについて実証し上記の縦幅L1スリットノ幅8、ス
リット数、スリット間の幅w1スリット8の両端から加
振面1や放射面2までの距離を等を決定する方法が特公
昭62−58899号公報にて提案されている。
ット8の両端から加振面1や放射面2までの距離tは、
これを決定するための設計方法がないため、経験的にお
およその寸法に削り出し、振動させて使用周波数の調整
や、振動変位が放射面2で均一となるように試行錯誤的
に削り直しを行なって作っている。この問題を解決する
ために、境界値問題を扱う観点から有限要素法により、
振動モードの解析や、応力分布の解析を行ない多数のモ
デルについて実証し上記の縦幅L1スリットノ幅8、ス
リット数、スリット間の幅w1スリット8の両端から加
振面1や放射面2までの距離を等を決定する方法が特公
昭62−58899号公報にて提案されている。
しかし、このようなスリット8を有する工具では、使用
によりスリット8の両端部から亀裂が発生し、使用でき
なくなることがある。この原因は、この部分に繰返し応
力が集中するためと考えられ、その対策としてスリット
8の両端内面を鎮面仕上げにすることも行なわれている
が、完全な解決に至っていない。
によりスリット8の両端部から亀裂が発生し、使用でき
なくなることがある。この原因は、この部分に繰返し応
力が集中するためと考えられ、その対策としてスリット
8の両端内面を鎮面仕上げにすることも行なわれている
が、完全な解決に至っていない。
又この工具ホーンは共振現象を利用している為、横幅l
は、使用周波数によってとびとびの値をとり、溶着部の
長さ又は形状によって、プラスチックに傷がついたり、
溶着不完全となったりすることがあった。
は、使用周波数によってとびとびの値をとり、溶着部の
長さ又は形状によって、プラスチックに傷がついたり、
溶着不完全となったりすることがあった。
本発明は、スリットがなく従って亀裂の発生を防止でさ
、横幅lも使用周波数に関係なく自由に定めることので
さる工具ホーンを提供することにある。
、横幅lも使用周波数に関係なく自由に定めることので
さる工具ホーンを提供することにある。
本発明による課題を解決するための手段は、使用超音波
振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が1/4波長以
上、厚さが1/6波長以下の板状体であって)加振面が
上記の縦幅及び横幅を有する正面及び背面からみて、中
央が高い左右対称の山形をなし、正面及び背面の、前記
山の裾と放射面との間に、横幅方向に一列に、中央に凸
部と、その左右に凹部が、左右対称に、正面及び背面で
同一に形成されている超音波溶着機用工具ホーン、及び
使用超音波振動の波長で、縦幅が172波長、横幅が1
/4波長以上、厚さが176波長以下の板状体であって
、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面及び背面
からみて、中央とその左右に頂部を有する左右対称の波
形をなし、正面及び背面の、前記波形の谷と放射面との
間に、横幅方向に一列に、前記波形の中央の頂部に対応
する位置に凸部が、前記波形の傾斜部の途中から谷に対
応する位置に凹部が、前記波形の中央の頂部の左右にあ
る頂部に対応する位置に凸部が、順次に前記波形に対応
して左右対称に、正面及び背面で同一に形成されている
超音波溶着機用工具ホーンにある。
振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が1/4波長以
上、厚さが1/6波長以下の板状体であって)加振面が
上記の縦幅及び横幅を有する正面及び背面からみて、中
央が高い左右対称の山形をなし、正面及び背面の、前記
山の裾と放射面との間に、横幅方向に一列に、中央に凸
部と、その左右に凹部が、左右対称に、正面及び背面で
同一に形成されている超音波溶着機用工具ホーン、及び
使用超音波振動の波長で、縦幅が172波長、横幅が1
/4波長以上、厚さが176波長以下の板状体であって
、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面及び背面
からみて、中央とその左右に頂部を有する左右対称の波
形をなし、正面及び背面の、前記波形の谷と放射面との
間に、横幅方向に一列に、前記波形の中央の頂部に対応
する位置に凸部が、前記波形の傾斜部の途中から谷に対
応する位置に凹部が、前記波形の中央の頂部の左右にあ
る頂部に対応する位置に凸部が、順次に前記波形に対応
して左右対称に、正面及び背面で同一に形成されている
超音波溶着機用工具ホーンにある。
本発明は、振動モードの解析を縦幅が172波長、横幅
が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体に限
定して、有限要素法により解析を行ない、多数のシュミ
レーション3行なった。第7図がら第8図に示す振動モ
ードの解析図は、何れも仮状の工具ホーンの加振面の中
央に振動子を結合して振動させた場合の加振点から右半
分の振動モードを示したものである。これらの図におい
て、実線は静止状態を、点線は動作(振動)状態を示し
たものである。第7図はスリットを有しない表面が平ら
な矩形の板からなる工具ホーンを振動させた場合であっ
て、両端(図では右端、以下同じ)で大さく歪むことが
判る。第8図は第1〜3図に示した実施例の振動モード
な示したもので、正面3からみて振動子を結合する部分
を頂部とする左右対称な山形に加振面1を形成し、この
山に対応して正面3及び背面4に同一の、凸部5及び凹
部6を形成すると、放射面2を均一に振動させることが
出来ることを見いだしたものである。第9図は、正面3
及び背面4が平らな板の加振面1に、中央と両端に山な
作りその間に谷を有する波形としたものである。この場
合には、谷に相対する放射面2では振動が殆ど生ぜず、
その両側では大きく振動し、放射面2が均一に振動しな
いことが判る。
が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体に限
定して、有限要素法により解析を行ない、多数のシュミ
レーション3行なった。第7図がら第8図に示す振動モ
ードの解析図は、何れも仮状の工具ホーンの加振面の中
央に振動子を結合して振動させた場合の加振点から右半
分の振動モードを示したものである。これらの図におい
て、実線は静止状態を、点線は動作(振動)状態を示し
たものである。第7図はスリットを有しない表面が平ら
な矩形の板からなる工具ホーンを振動させた場合であっ
て、両端(図では右端、以下同じ)で大さく歪むことが
判る。第8図は第1〜3図に示した実施例の振動モード
な示したもので、正面3からみて振動子を結合する部分
を頂部とする左右対称な山形に加振面1を形成し、この
山に対応して正面3及び背面4に同一の、凸部5及び凹
部6を形成すると、放射面2を均一に振動させることが
出来ることを見いだしたものである。第9図は、正面3
及び背面4が平らな板の加振面1に、中央と両端に山な
作りその間に谷を有する波形としたものである。この場
合には、谷に相対する放射面2では振動が殆ど生ぜず、
その両側では大きく振動し、放射面2が均一に振動しな
いことが判る。
第10図は、第4〜6図に示した実施例の振動モードを
示したもので、正面3及び背面4の、加振面1の中央の
山に対応する部分には、凸部5を、加振面1の両端の山
に対応する部分には凸部7を、加振面1の中央の山の裾
から谷にかけてに対応する部分には凹部6を形成すると
、放射面2が均一に振動することを示すものである。
示したもので、正面3及び背面4の、加振面1の中央の
山に対応する部分には、凸部5を、加振面1の両端の山
に対応する部分には凸部7を、加振面1の中央の山の裾
から谷にかけてに対応する部分には凹部6を形成すると
、放射面2が均一に振動することを示すものである。
実施例1
第1図ないし第3図は、請求項(1)に対応する実施例
な示したものである。使用超音波振動の波長で、縦幅り
が172波長、横幅lが1/4波長以上、厚さTが17
6波長以下の板状体の長平方向に沿う一側面を加振面1
とし、加振面1を、縦幅り及び横幅tfr:’:xする
正面3及び背面4からみて、中央が高い左右対称の山形
に形成しである。正面3及び背面4の、前記用の裾と、
放射面2との間に、横幅!方向に一列に、中央に凸部5
と、その左右に凹部6が、左右対称に正面3及び背面4
で同一に形成されている。凹部6は両端側半分が中央側
よりも深くなっている。この図形は、材質をジュラルミ
ンとし、18.362 KH2で、厚さT45鼎、横幅
1255 止、縦幅L 160.2 Mでシュミレーシ
ョンして得たものである。横幅!及び縦幅りが多少大さ
くても小さくても、同様に加振面2がほぼ均一に振動す
る。
な示したものである。使用超音波振動の波長で、縦幅り
が172波長、横幅lが1/4波長以上、厚さTが17
6波長以下の板状体の長平方向に沿う一側面を加振面1
とし、加振面1を、縦幅り及び横幅tfr:’:xする
正面3及び背面4からみて、中央が高い左右対称の山形
に形成しである。正面3及び背面4の、前記用の裾と、
放射面2との間に、横幅!方向に一列に、中央に凸部5
と、その左右に凹部6が、左右対称に正面3及び背面4
で同一に形成されている。凹部6は両端側半分が中央側
よりも深くなっている。この図形は、材質をジュラルミ
ンとし、18.362 KH2で、厚さT45鼎、横幅
1255 止、縦幅L 160.2 Mでシュミレーシ
ョンして得たものである。横幅!及び縦幅りが多少大さ
くても小さくても、同様に加振面2がほぼ均一に振動す
る。
実施例2
第4図ないし第6図は請求項(2)に対応する実施例3
示したものである。縦幅りが172波長、横幅lが1/
4波長以上、厚さTが176波長以下の板状体の長平方
向に沿う一側面を加振面1とし、加振面1を、縦幅り及
び横幅tを有する正面3及び背面4からみて、中央とそ
の左右に頂部を有する左右対称の波形に形成しである。
示したものである。縦幅りが172波長、横幅lが1/
4波長以上、厚さTが176波長以下の板状体の長平方
向に沿う一側面を加振面1とし、加振面1を、縦幅り及
び横幅tを有する正面3及び背面4からみて、中央とそ
の左右に頂部を有する左右対称の波形に形成しである。
正面3及び背面4の、前記波形の谷と放射面2との間に
、横幅方向に一列に、前記波形の中央の頂部に対応する
位置に凸部5を、前記波形の傾斜部の途中から谷に対応
する位置に凹部6を、前記波形の中央の頂部の左右にあ
る頂部に対応する位置に凸部7を、順次に前記波形に対
応して左右対称に、正面3及び背面4で同一に形成され
ている。左右両端の凸部7は中央側半分が外側半分より
ちゃ〈低くなっている。この図形は、材質をジュラルミ
ンとし、使用周波数18.360 KHzで、厚さT4
0mfl、縦幅L152mm 、横幅1400 ”でシ
ュミレーションして得たものである。この場合も、縦幅
L1横幅tが多少大さくても、小さくても、放射面2企
均−に振動させることが出来る。又、横幅tが更に長い
場合には、放射面2で振動が均一となるように、シュミ
レーションにより、谷や山を左右に連続して形成すると
共に、それに対応して正面3及び背面4に凹部や凸部を
形成することができる。
、横幅方向に一列に、前記波形の中央の頂部に対応する
位置に凸部5を、前記波形の傾斜部の途中から谷に対応
する位置に凹部6を、前記波形の中央の頂部の左右にあ
る頂部に対応する位置に凸部7を、順次に前記波形に対
応して左右対称に、正面3及び背面4で同一に形成され
ている。左右両端の凸部7は中央側半分が外側半分より
ちゃ〈低くなっている。この図形は、材質をジュラルミ
ンとし、使用周波数18.360 KHzで、厚さT4
0mfl、縦幅L152mm 、横幅1400 ”でシ
ュミレーションして得たものである。この場合も、縦幅
L1横幅tが多少大さくても、小さくても、放射面2企
均−に振動させることが出来る。又、横幅tが更に長い
場合には、放射面2で振動が均一となるように、シュミ
レーションにより、谷や山を左右に連続して形成すると
共に、それに対応して正面3及び背面4に凹部や凸部を
形成することができる。
本発明工具ホーンによれば、スリットが無いので亀裂が
発生しにくい。従って、工具寿命を著しく大きくでさる
。スリットがないので工具ホーンの横幅を使用周波数に
無関係に取ることが出来るので、必要な溶着長さに一致
した工具ホーンを提供できる。放射面を溶着面に合わせ
て途中を一部切り欠く場合、スリットがあるとスリット
の端から切り欠きまでが薄くなり、亀裂が発生しゃすい
問題があったが、この問題も無くなる。
発生しにくい。従って、工具寿命を著しく大きくでさる
。スリットがないので工具ホーンの横幅を使用周波数に
無関係に取ることが出来るので、必要な溶着長さに一致
した工具ホーンを提供できる。放射面を溶着面に合わせ
て途中を一部切り欠く場合、スリットがあるとスリット
の端から切り欠きまでが薄くなり、亀裂が発生しゃすい
問題があったが、この問題も無くなる。
第1図は本発明工具ホーンの実施例1の正面図、第2図
は第1図の上面図、第3図は第1図の右側面図、第4図
は本発明工具の実施例2の正面図、第5図は第4図の上
面図、第6図は第4図の右側面図、第7図は正面及び背
面に凸部、凹部がなくスリットもない表面が平らな板を
加振面1で振動せしめた場合のシュミレーション図、第
8図は実施例1のシュミレーション図、第9図は加振面
1に左右対称に2個の谷を有する正面、背面が平らな飯
のシュミレーション図、第10図は実施例2のシュミレ
ーション図、第11図はスリットを有する従来の工具ホ
ーンの正面図、第12図は第11図の右側面図である。 L・・縦幅 l・・横幅 T・・厚さ l・・加振面 2・・放射面 3・・正面4・・背面
5・・凸部 6・・凹部 7・・凸部8・・スリット
S・・スリット幅 W・・スリット間の幅 t・・スリットの両端がら加振面、放射面までの距離
は第1図の上面図、第3図は第1図の右側面図、第4図
は本発明工具の実施例2の正面図、第5図は第4図の上
面図、第6図は第4図の右側面図、第7図は正面及び背
面に凸部、凹部がなくスリットもない表面が平らな板を
加振面1で振動せしめた場合のシュミレーション図、第
8図は実施例1のシュミレーション図、第9図は加振面
1に左右対称に2個の谷を有する正面、背面が平らな飯
のシュミレーション図、第10図は実施例2のシュミレ
ーション図、第11図はスリットを有する従来の工具ホ
ーンの正面図、第12図は第11図の右側面図である。 L・・縦幅 l・・横幅 T・・厚さ l・・加振面 2・・放射面 3・・正面4・・背面
5・・凸部 6・・凹部 7・・凸部8・・スリット
S・・スリット幅 W・・スリット間の幅 t・・スリットの両端がら加振面、放射面までの距離
Claims (2)
- (1)使用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横
幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体で
あつて、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面及
び背面から見て、中央が高い左右対称の山形をなし、正
面及び背面の、前記山の裾と放射面との間に、横幅方向
に一列に、中央に凸部と、その左右に凹部が、左右対称
に、正面及び背面で同一に形成されている超音波溶着機
用工具ホーン。 - (2)使用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横
幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体で
あつて、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面及
び背面から見て、中央とその左右に頂部を有する左右対
称の波形をなし、正面及び背面の、前記波形の谷と放射
面との間に、横幅方向に一列に、前記波形の中央の頂部
に対応する位置に凸部が、前記波形の傾斜部の途中から
谷に対応する位置に凹部が、前記波形の中央の頂部の左
右にある頂部に対応する位置に凸部が、順次に前記波形
に対応して左右対称に、正面及び背面で同一に形成され
ている超音波溶着機用工具ホーン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057657A JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057657A JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316249A true JPH01316249A (ja) | 1989-12-21 |
| JPH0469870B2 JPH0469870B2 (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13061970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057657A Granted JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316249A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5643801A (en) | 1992-11-06 | 1997-07-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method and alignment |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63057657A patent/JPH01316249A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469870B2 (ja) | 1992-11-09 |
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