JPH0423903B2 - - Google Patents

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JPH0423903B2
JPH0423903B2 JP61113152A JP11315286A JPH0423903B2 JP H0423903 B2 JPH0423903 B2 JP H0423903B2 JP 61113152 A JP61113152 A JP 61113152A JP 11315286 A JP11315286 A JP 11315286A JP H0423903 B2 JPH0423903 B2 JP H0423903B2
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moving
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Seidensha Electronics Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチツク等の超音波溶着機におけ
る超音波振動の開始位置を検出するための装置に
関する。
〔従来の技術〕
超音波溶着機は超音波発振器に接続した工具ホ
ーンと、工具ホーンを移動させ被溶着物を加圧す
る加圧装置とを具え、被溶着物の溶着面を工具ホ
ーンで押えながら超音波振動によりこれを溶着す
る装置であり、プラスチツク同志の溶着、プラス
チツクへの金属インサート、プラスチツクへの金
属板のかしめ等に利用される。
超音波振動を開始するタイミングとして、(1)工
具ホーンが被溶着物に接触する以前に振動を開始
して、振動しながら加圧していく方法、(2)工具ホ
ーンと被溶着物とが接触すると同時に振動を開始
する方法、(3)接触後0.3〜0.5秒の遅延時間をおい
て充分加圧してから振動を開始する方法があり、
被溶着物の形状、材質、仕上り状態等によりいず
れかの方法を選択する。一般には、(2)または(3)の
方法が正確な溶着ができるので、広く使用されて
いる。
上記(2)または(3)の方法で超音波振動を開始する
ためには、加圧装置により移動する工具ホーンと
被溶着物との接近または接触を検出し、信号を発
して超音波発振器を起動させる装置が必要であ
る。従来からこの超音波発振器起動装置として
は、リミツトスイツチ等の機械的スイツチまたは
圧力の変化を利用して機械的スイツチを作動させ
る圧力スイツチが利用されてきた。
しかし、工具ホーンが被溶着物と接触する接触
位置で機械的にスイツチを作動させることは極め
て困難であり、スイツチ等の起動装置の微妙な調
整作業を必要としていた。従つて、被溶着物の変
更、加圧装置のストロークや加圧力の変更の度に
超音波発振器の起動装置の再調整をしなければな
らず、非常に繁雑であつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は被溶着物の変更、加圧装置のストロー
クや加圧力の変更等の度に再調整をする必要のな
い、超音波溶着機用の超音波発振器起動装置を提
供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の超音波発振器起動装置は、作業台に固
定した支持部と、支持部に固定したシリンダと、
シリンダにより工具ホーンを作業台に接離しうる
ように移動可能に支持部に支持され、工具ホーン
を取り付けた移動部とを有する超音波溶着機に使
用するもので；支持部と移動部の一方または両方
に取り付けられ移動部の移動速度に比例した速度
で電気パルスを発生するパルス発生器と、パルス
発生器で発生した電気パルスを入力してパルス間
隔を時間幅または移動部の移動速度に変換する変
換部と、比較時間または比較速度を予め設定する
設定部と、変換部からの時間幅または移動速度を
入力して設定部に予め設定した比較時間または比
較速度と比較し、変換部から入力した時間幅また
は移動速度が比較時間より大きくなるか比較速度
より小さくなつた時に超音波発振器の発振回路を
起動させる比較部とを具えている。
パルス発生器としては、一般的には第３図ａに
示すようなホトダイオードの光源７と受光器８が
一体となつた透過型または反射型ホトインタラプ
ター６と、第３図ｂに示すような光を透過する多
数のスリツト１０の幅11とスリツト１０の間の遮
断部１１の幅12とを夫々同一幅としたスリツト板
９とを、スリツト板９の多数のスリツト１０が光
源７と受光器８の間を通過するように組合せ、第
４図のように片方を工具ホーン１２を固定した加
圧装置の移動部１７に及び他方を加圧装置の支持
部１６に固定して使用する。防塵または防湿対策
等が必要な場合には、光源、受光器及び回転軸に
固定した円形のスリツト板等を密閉構造に一体化
したロータリーエンコーダー等を、及び高い精度
が必要な場合には、光学的または磁気的機構によ
るリニヤエンコーダー等を使用する。
〔実施例〕 第４図は本発明の超音波発振器起動装置を具え
た超音波溶着機の具体例を示しており、作業台１
４に直交して固定した支柱１５に支持部１６が固
定してあり、支持部１６にはエアシリンダ１３と
エアシリンダ１３の電磁弁２０及び移動部１７の
ストローク調整ネジ１９が具えてある。また、支
持部１６には移動部１７がエアシリンダ１３によ
り工具ホーン１２を作業台１４に向つて接離しう
るように移動可能に支持してあり、この移動部１
７に電気機械振動変換器１８及び工具ホーン１２
が取り付けてある。電気機械振動変換器は作業台
に組込んだまたは別体の超音波発振器からの電気
エネルギーを機械振動エネルギーに変換して工具
ホーンに伝達するものである。移動部１７と工具
ホーン１２の移動ストロークは被溶着物の形状等
により異なるが、一般に30〜50mmであり、ストロ
ーク調整ネジ１９で調整できるようになつてい
る。
超音波発振器起動装置は第１図に示すように支
持部１６と移動部１７の一方または両方に取り付
けられ移動部１７の移動速度に比例した速度で電
気パルスを発生するパルス発生器１と、パルス発
生器１で発生した電気パルスを入力してパルス間
隔を時間幅に変換する変換部２と、比較時間を予
め設定する設定部３と、変換器２からの時間幅を
入力して設定部３に予め設定した比較時間と比較
し、変換部２から入力した時間幅が比較時間より
大きくなつた時に超音波発振器の発振回路を起動
させる比較部４を具えている。
パルス発生器１は支持部１６に第３図ａに示す
透過型ホトインタラプター６及び移動部１７には
第３図ｂに示すスリツト板９を上記のごとく組合
せて取り付けたものであり、スリツト板９は板厚
1.5mmの鉄板で、幅11＝１mmの多数のスリツト１
０と幅12＝１mmの多数の遮断部１１とが交互に設
けてある。
〔作用〕
本発明の超音波発振器起動装置の動作のフロー
チヤートを第１図に、及び第１図の動作と溶着機
の動作とのタイミング表を第２図に示した。
スタート信号により電磁弁２０が加圧方向に切
り換えられエアシリンダ１３により工具ホーン１
２を固定した移動部１７が下降を開始し、同時に
超音波発振器起動装置がスイツチオンされて検出
を開始する。
パルス発生器１の受光器８では、エアシリンダ
１３による移動部１７の移動に伴なつて、第２図
のように光源７からの光がスリツト板９のスリ
ツト１０を通過する間は光の明部thが、及び光が
スリツト板９で遮断されている間は暗部tlが感知
される。工具ホーン１２が作業台１４上の被溶着
物に接触と同時に移動速度が遅くなるので、光が
スリツト板９のスリツト１０または遮断部１１を
通過する時間が長くなり、受光器８が明部または
暗部を感知している時間が長くなる（第２図で
は暗部tl′を感知）。
このような明部と暗部に応じた電気信号が受光
部８で得られ、この電気信号の変化する度（明部
と暗部との境界毎）に第２図に示すパルスに変
換されてパルス発生器１から発生する。このパル
スは移動部１７の移動速度が遅い程間隔が長くな
る。
変換部２では、パルス発生器１で得られたパル
スの間隔に比例したパルス間の時間幅が求められ
る。例えば、実施例のように単位区間であるスリ
ツト１０と遮断部１１の幅を同一（11＝12）にし
ておけば、第２図に示すように移動速度が一定
の時はパルス間の時間幅に対応して一定の区間通
過時間t1が得られ、工具ホーン１２が被溶着物に
接触して移動速度が遅くなると長いパルス間の時
間幅tlに対応して長い区間通過時間t1′が求められ
る。
設定部３においては、移動部１７の通常の移動
速度に対応する区間通過時間t1よりも充分長い
（例えば、約２〜15倍の）比較時間t2を予め設定
しておく。
この比較時間t2は比較部４において区間通過時
間t1と比較され、第２図に示すように、区間通
過時間t1が比較時間t2と同一またはそれ以上にな
つたときに接触位置信号を発し電気機械振動変換
器１８を起動させる。比較部４は、例えば比較時
間t2経過時に出力信号を発する遅延回路を各区間
通過時間t1毎にリセツトすることにより、t1＜t2
の範囲ではリセツトされて接触位置信号を発する
ことがなく、t1≧t2となつた時に接触位置信号を
発するようにすることができる。
第２図に示すように、比較部４からの接触位
置信号により電気機械振動変換器１８の発振タイ
マー５が起動し、被溶着物を加圧している工具ホ
ーン１２に超音波振動が伝えられて溶着が開始さ
れる。発振タイマー５により通常約0.5〜１秒間
で振動が停止して溶着が終了し、同時に第２図
に示すように冷却タイマー５′がオンして加圧し
たまま約0.3〜0.5秒間冷却する。冷却タイマー
５′がオフして冷却が終了すると、電磁弁２０が
上昇方向に切り換りエアシリンダ１３による加圧
が解除され、移動部１７及び工具ホーン１２は元
の位置まで上昇して一行程（２〜３秒）が完了す
る。
尚、第２図に示すように発振タイマー５及び
冷却タイマー５′の動作中もエアシリンダ１３に
より工具ホーン１２が被溶着物を加圧しているの
で、溶着中に工具ホーン１２の被溶着物中への沈
み込みがある。しかし、沈み込みによつて工具ホ
ーン１２が移動しても、第１図に示すように、比
較部４で接触位置信号を発すると同時に起動装置
の回路を切つて検出を終了すれば再度接触位置信
号が出力される等の問題はなくなる。また、別方
法として、接触位置信号を記憶する記憶部を設
け、工具ホーン１２が元の位置に復帰して一行程
が終了するまで記憶を保持することにより超音波
発振を継続するようにしてもよい。
超音波溶着機での実用的な工具ホーンの移動速
度は10〜25cm／secであり、この場合例えば、上
記実施例のようにスリツト１０と遮断部１１の間
隔が等しい（l1＝12）スリツト板９を使用すれ
ば、区間通過時間t1は４〜10msecとなり、比較
時間t2を20〜50msecに設定すればよい。
ロータリーエンコーダーの場合、１回転当りの
パルスの数200、平歯車の山数70及びラツク歯車
200mm当りの山数125の組合せを使用すると、上記
と同じ移動速度で区間通過時間t1は4.5〜11msec
となるので、比較時間t2を同様に20〜50msecに
設定すればよい。
上記の例ではパルス発生器でのパルス間隔を時
間幅に変換して比較時間と比較する場合を示した
が、パルス間隔を移動速度に変換し、これを予め
設定した比較速度と比較して、移動速度が比較速
度より小さくなつた時に接触位置信号を発するよ
うにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、工具ホーンの移動速度の変化
によつて工具ホーンと被溶着物と接触位置を検出
して超音波発振器を起動させるので、被溶着物の
変更、加圧装置のストロークや加圧力の変更の度
調整を繰り返す必要がなく、作業能率を飛躍的に
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の超音波発振器起動装置の動作
のフローチヤートである。第２図は第１図の起動
装置の動作と溶着機の動作とをタイミングを合せ
て示した波形図であり、第２図〜は第１図の
〜における動作及び第２図は溶着機の工具
ホーンの動作を夫々示している。第３図ａは本発
明装置に使用するホトインタラプターの斜視図で
あり、第３図ｂは同じくスリツト板の正面図であ
る。第４図は本発明装置を具えた超音波溶着機の
側面図である。 １……パルス発生器、２……変換部、３……設
定部、４……比較部、６……ホトインタラプタ
ー、７……光源、８……受光部、９……スリツト
板、１０……スリツト、１１……遮断部、１２…
…工具ホーン、１６……支持部、１７……移動
部、１８……電気機械振動変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 作業台に固定した支持部と、支持部に固定し
    たシリンダと、シリンダにより工具ホーンを作業
    台に接離しうるように移動可能に支持部に支持さ
    れ工具ホーンを取り付けた移動部とを有する超音
    波溶着機において；支持部と移動部の一方または
    両方に取り付けられ移動部の移動速度に比例した
    速度で電気パルスを発生するパルス発生器と、パ
    ルス発生器で発生した電気パルスを入力してパル
    ス間隔を時間幅または移動部の移動速度に変換す
    る変換部と、比較時間または比較速度を予め設定
    する設定部と、変換部からの時間幅または移動速
    度を入力して設定部に予め設定した比較時間また
    は比較速度と比較し、変換部から入力した時間幅
    または移動速度が比較時間より大きくなるか比較
    速度より小さくなつた時に超音波発振器の発振回
    路を起動させる比較部とを具えた、超音波溶着機
    の超音波発振器起動装置。
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