JPH0427018B2 - - Google Patents

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JPH0427018B2
JPH0427018B2 JP57203883A JP20388382A JPH0427018B2 JP H0427018 B2 JPH0427018 B2 JP H0427018B2 JP 57203883 A JP57203883 A JP 57203883A JP 20388382 A JP20388382 A JP 20388382A JP H0427018 B2 JPH0427018 B2 JP H0427018B2
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JP
Japan
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ultrasonic
processing
drive circuit
circuit
workpiece
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Kashio Iguchi
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Brother Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は超音波エネルギーによつて被加工材
料に加工を施す超音波加工機に関し、特にはその
被加工材料が加工位置に存在するか否かを検出す
る超音波検出装置を備えた超音波加工機械に関す
る。
従来技術 従来の超音波溶着機は、超音波振動が付与され
る加工用ホーンと、その加工用ホーンに対向して
設けられた押えローラ等を備えており、両者の間
の加工位置に移送された被加工材料を超音波加工
するように構成されている。この従来装置におい
ては、例えば足踏み式の操作スイツチをオンする
と、被加工材料が加工位置に存在しなくても加工
用ホーンに超音波振動が付与され、又、その加工
用ホーンには押えローラより押圧力が付与され
る。従つて、加工用ホーン及び押えローラが損傷
する恐れがあるとともに、加工用ホーンを振動さ
せるための電力消費が無駄になるという問題点が
あつた。又、押えローラと加工用ホーンとの間に
微少な電流を通電させることにより、被加工材料
の存在を検出する検出装置を備えたものも既に提
案されているが、この検出装置においては、その
押えローラもしくは加工用ホーンを絶縁構造にし
なければならず、その構成が複雑であるのみなら
ず被加工材料として絶縁性の高い物以外は検出し
得ないという問題点を有するものであつた。
目 的 この発明の目的は、被加工材料が加工位置に存
在していない時に加工装置及び移送装置が作動す
るのを防止し、その加工装置及び移送装置の損傷
を防止することができるとともに無駄な電力の損
失を無くすることができる超音波加工機械を提供
することにある。
又、この発明は、被加工材料の形状、材質を問
わず、例えば導電性の被加工材料であつても透明
なシート状の被加工材料であつても、上記目的を
達成することができる超音波加工機械を提供する
ことにある。
実施例 以下この発明を超音波溶着機に具体化した一実
施例を図面に従つて説明する。
第１図に示すように、作業台１のベツド２の下
面にはフレーム３が突設され、そのフレーム３に
は一対の支持体４により振動子組体５が垂直な一
軸線の周りを回転可能に支持されている。その振
動子組体５は超音波振動子６を内蔵しており、そ
の超音波振動子６は、振動子組体５の下端の回転
軸５ａ上に設けられた一対のスリツプリング７に
接続されている。それらのスリツプリング７には
一対の接触子８がそれぞれ接触されており、両接
触子８，８間に後述する振動子駆動回路５５が接
続されている。前記振動子組体５の上端には加工
用ホーン９が固定され、その円環状の上部はベツ
ド２に透設された透孔２ａ内に挿通されている。
加工用ホーン９の上端面である加工面９ａと前記
ベツド２の上面２ｂとで、被加工材料を支持する
平面状の支持面２ｂ，９ａが形成される。なお、
前記回転軸５ａにはベルト１１等によりモータ１
０が作動的に連結されており、そのモータ１０に
より振動子組体５、加工用ホーン９が回転駆動さ
れる。
ベツド２上にはアーム１２が装着され、その頭
部１２ａの下端にはローラ支持体１４が上下動可
能に装着されている。そのローラ支持体１４の下
部には、前記加工用ホーン９の加工面９ａと対向
する押えローラ１３が被加工材料の移送方向（第
２図に示すＸ方向）と直交する水平な一軸線の周
りに回転可能に支持されている。その押えローラ
１３は、ベルト１５、主軸１６、ベルト１７等に
より、ベツド２の下面に装着されたモータ１８に
作動的に連結されており、そのモータ１８により
押えローラ１３が回転駆動される。前記ローラ支
持体１４の上端にはアーム１２の頭部１２ａ内へ
延びる支持軸１４ａが突設され、その支持軸１４
ａにはスプリングにより下方へ付勢される係合体
１４ｂが固定されている。その係合体１４ｂに係
合して頭部１２ａにはレバー２１が回動可能に支
持されており、そのレバー２１により押えローラ
１３が上下動される。
そして、ベツド２、加工用ホーン９、超音波振
動子６等で加工装置が構成され、押えローラ１
３、主軸１６等で移送装置が構成される。第２図
に示すように、押えローラ１３は、その下端外周
部にて被加工材料２４，２５の移送方向Ｘと同方
向へ移動するように回転駆動され、又、加工用ホ
ーン９は、その加工面９ａの押えローラ１３と対
向する外周部にて被加工材料２４，２５の移送方
向Ｘと同方向へ移動するように回転駆動される。
さて、加工用ホーン９の加工面９ａ上に２枚の
シート状の被加工材料２４，２５を重合載置し、
レバー２１を操作して押えローラ１３を下動させ
ると被加工材料２４，２５の重合部が押圧され
る。その状態で振動子駆動回路５５により超音波
振動子６を振動させ、加工用ホーン９に超音波振
動を付与しながらその加工用ホーン９を回転駆動
するとともに、押えローラ１３を回転駆動する
と、被加工材料２４，２５がその移送方向Ｘへ移
送されながら超音波溶着加工されていく。
次に、シート状の被加工材料２４，２５の案内
制御手段を第３図及び第４図に従つて説明する。
その案内制御手段は前記加工装置に含まれ、押え
ローラ１３の前方においてベツド２上に取付けら
れている。すなわち、押えローラ１３の右前方に
おいてベツド２上には第１ガイドピン２６が突設
され、その第１ガイドピン２６の上部にはベツド
２の上面２ｂとほぼ平行に左方へ延びる第１押え
板２７が上下方向の揺動可能に支持されている。
その第１押え板２７の左端には下方へ突出する第
１ローラ２８が前記移送方向Ｘと所定角度θ（ほ
ぼ45度）をなして交叉する一軸線２８ａの周りに
回動可能に支持されている。第１ガイドピン２６
の右方においてベツド２上にはボルト２９により
左方へ延びる受け板３０が固定され、その受け板
３０の左側半分は第１押え板２７の上方をベツド
２と平行に延びている。なお、受け板３２には左
右に延びる長孔３０ａが透設され、その長孔３０
ａ内に前記ボルト２９が挿通されており、受け板
３０が左右方向の移動調節可能に取付けられてい
る。押えローラ１３の左方において受け板３０の
左端には第２ガイドピン３１が上方へ突設され、
その第２ガイドピン３１の中間部には受け板３０
の左側半分とほぼ平行に右行へ延びる第２押え板
３２が上下方向の揺動可能に支持されている。そ
の第２押え板３２の右端には下方へ突出する第２
ローラ３３が前記移送方向Ｘと所定角度θ（ほぼ
45度）をなす一軸線３３ａの周りに回動可能に支
持されている。第２ガイドピン３１の上端には左
右に延びる押えアーム３４がそのほぼ中間部にお
いて固定され、その押えアーム３４の左端には第
１押え板２７と対向する螺杆３５が下方へ突設さ
れている。その螺杆３５には調整つまみ３６が螺
着され、その調整つまみ３６と第１押え板２７と
の間に介装された圧縮ばね３７により第１押え板
２７が下方へ付勢されている。又、押えアーム３
４の右端には第２押え板３２と対向する螺杆３８
が下方へ突設され、その螺杆３８には調整つまみ
３９が螺着されている。その調整つまり３９と第
２押え板３２との間に介装された圧縮ばね４０に
より第２押え板３２が下方へ付勢されている。そ
して、下側の被加工材料２４は、その右端が第１
ガイドピン２６に接するようにベツド２上に配置
され、第１押え板２７の第１ローラ２８によりベ
ツド２上に適度に圧接される。又、上側の被加工
材料２５は、その左端が第２ガイドピン３１に接
するように受け板３０上に配置され、第２押え板
３２の第２ローラ３３により受け板３０上に適度
に圧接される。
さて、押えローラ１３により両被加工材料２
４，２５がその移送方向Ｘへ移送されると、第１
ローラ２８及び第２ローラ３３が回転され、その
回転により、下側の被加工材料２４は第１ガイド
ピン２６側へ向つて、又、上側の被加工材料２５
は第２ガイドピン３１側へ向つて、前記移送方向
Ｘと交叉する方向へ自動的に案内制御される。従
つて、両被加工材料２４，２５は両ガイドピン２
６，３１に常に接触されて位置決めがなされ、一
定の重合幅でもつて超音波溶着加工されることと
なる。
次に、超音波振動子６、モータ１０，１８を制
御する電子回路を第１図及び第５図に従つて説明
する。作業台１の左端下面には制御ボツクス１９
が設けられ、その制御ボツクス１９内の制御装置
６４に足踏み式の操作スイツチ２０が接続されて
いる。アーム１２の頭部１２ａには送波回路４９
により超音波発振される送波素子２２が設けら
れ、その送波素子２２と対向してベツド２には加
工用ホーン９の近傍且つ押えローラ１３の手前側
において受波素子２３が設けられている。超音波
は送波素子２２から受波素子２３へ空中伝播され
るが、両者２２，２３の間に被加工材料２４，２
５が存在するとその減衰量が大きくなる。受波素
子２３の受波信号の減衰量が大きくなると、受波
回路５０が論理１の検出信号SG１を出力する。
そして、送波素子２２、受波素子２３、送波回路
４９、受波回路５０により、超音波検出装置が構
成される。
被加工材料２４，２５が加工位置に存在するこ
とを検出するためには、発光素子と受光素子とに
よる光センサを設けることが考えられるが、被加
工材料２４，２５が透明なシートである場合には
光を遮断または反射することができず、被加工材
料２４，２５を検出することができない。この
点、超音波は障害物の形状、材質により受波信号
が減衰するため超音波溶着機において多用される
透明な被加工材料２４，２５であつても検出する
ことができる。
又、被加工材料２４，２５が加工位置に存在し
ない時には押えローラ１３と加工用ホーン９との
間に微少電流を流し、被加工材料２４，２５が加
工位置に存在する時にはその微少電流を遮断する
ように構成して、被加工材料２４，２５の検出を
することも考えられる。この場合には押えローラ
１３及び加工用ホーン９を導電性材料にて構成し
なければならず、その導電性材料は一般に金属で
あるため被加工材料２４，２５に傷がつきやす
い。この点、被加工材料を超音波で検出する方式
においては、押えローラ１３の外周及び加工用ホ
ーン９の加工面９ａに絶縁性の弾性体を設けるこ
とにより、被加工材料２４，２５に傷がつかない
ようにすることができる。
第５図に示すように、操作スイツチ２０の出力
端子及び受波回路５０の出力端子は、制御装置６
４内のNAND回路５１の２個の入力端子にそれ
ぞれ接続されている。そのNAND回路５１の出
力端子はRSフリツプフロツプ回路（以下、RS−
FF回路と称する）５２の入力端子に接続され、
そのRS−FF回路５２の出力端子Ｑは制御装置６
４の出力端子となり、超音波振動子６を駆動する
振動子駆動回路５５及びモータ１０，１８を駆動
するモータ駆動回路６３の入力端子にそれぞれ接
続されている。受波回路５０の出力端子は制御装
置６４内の論理的微分回路５３の入力端子INに
接続され、その論理的微分回路５３の出力端子
OUTは遅延回路５４を介して前記RS−FF回路
５２の入力端子に接続されている。なお、遅延
回路５４の遅延時間は制御ボツクス１９の前面に
設けられた時間設定つまみ５４ａによつて調節す
ることができる。
RS−FF回路５２は２個のNAND回路５６，
５７で構成されており、NAND回路５６の２個
の入力端子には、入力端子とNAND回路５７
の出力端子とがそれぞれ接続されている。
NAND回路５７の３個の入力端子には、入力端
子と、リセツト端子Ｒと、NAND回路５６の
出力端子とが接続され、NAND回路５６の出力
端子が出力端子Ｑとなつている。
論理的微分回路５３は、その入力端子INがイ
ンバータ５８または抵抗５９を介してNAND回
路６０の２個の入力端子にそれぞれ接続されてお
り、NAND回路６０の入力端子がコンデンサ６
１を介して接地されている。そして、抵抗５９と
コンデンサ６１とで遅延回路６２が構成される。
又、NAND回路６０の出力端子が論理的微分回
路５３の出力端子OUTとなつている。
さて、RS−FF回路５２のリセツト端子Ｒに僅
かな時間だけ論理０となるリセツト信号SGRを
付与すると、その出力端子Ｑは論理０にリセツト
される。この状態では振動子駆動回路５５、モー
タ駆動回路５６が作動せず、超音波振動子６は振
動せず、又、モータ１０，１８が停止している。
この状態で、ベツド２上の加工位置に被加工材
料２４，２５が載置されると、前述したように受
波回路５０から第６図ａに示す論理１の検出信号
SG１が出力される。この場合、論理的微分回路
５３は作動しない。そして、操作スイツチ２０が
作動され、第６図ｂに示す論理１の操作信号SG
２が出力されると、NAND回路５１から第６図
ｃに示すように検出信号SG１と操作信号SG２と
が共に論理１の時、論理０となるセツト信号SG
Ｓが出力される。このセツト信号SGによりRS
−FF回路５２の出力端子Ｑから第６図ｈに示す
論理１の出力信号SGQが出力される。この出力
信号SGQにより、振動子駆動回路５５及びモー
タ駆動回路６３が作動され、超音波振動子６が振
動され、モータ１０，１８が回転駆動される。そ
れにより、前述したように被加工材料２４，２５
に超音波加工がなされる。
被加工材料２４，２５の加工終了直前に、その
被加工材料２４，２５の後端が送波素子２２及び
受波素子２３により検出されると検出信号SG１
は論理１から論理０に変化する。その検出信号
SG１の変化に伴いインバータ５８は第６図ｄに
示す論理０から論理１へ変化する入力信号SG３
をNAND回路６０に付与する。又、遅延回路６
２は第６図ｅに示すように論理１から論理０へ緩
かに変化する入力信号SG４をNAND回路６０に
付与する。従つて、NAND回路６０は、入力信
号SG３，SG４が共に論理１となる僅かの時間だ
け論理０となる微分信号SGDを遅延回路５４に
付与する。その微分信号SGDが付与された時か
ら所定時間ｔだけ遅れて遅延回路５４は第６図ｇ
に示すリセツト信号SGをリセツト端子に付
与する。同時に、出力端子Ｑの出力信号SGQが
論理０となり、振動子駆動回路５５及びモータ駆
動回路６３の作動が停止され、超音波振動子６の
振動が停止されるとともにモータ１０，１８の回
転が停止される。従つて被加工材料２４，２５の
超音波加工が自動的に終了する。
すなわち、制御回路６４は、被加工材料の存在
が検出されなくなつた時、振動子駆動回路５５及
びモータ駆動回路６３を無効化させるための、
Ｒ・Ｓ−NANDラツチ回路５２、論理的微分回
路５３、遅延回路５４から構成される制御回路を
含む。
以上のように、この制御回路６４においては、
検出信号SG１と操作信号SG２とが共に出力され
なければ振動子駆動回路５５及びモータ駆動回路
５６を有効化させることはできず、被加工材料２
４，２５が加工位置に存在していない状態で加工
用ホーン９と押えローラ１３とが接触しながら回
転されることはなく、加工用ホーン９及び押えロ
ーラ１３の損傷を防止することができる。
又、被加工材料２４，２５が加工位置に存在し
ないことが検出された時、振動子駆動回路５５及
びモータ駆動回路６３が自動的に無効化されるた
め、加工用ホーン９及び押えローラ１３の損傷を
防止することができるとともに、電力消費の無駄
を無くすることができる。さらに、被加工材料２
４，２５の後端検知後、押えローラ１３による被
加工材料の移送速度によつて一義的に定められる
所定時間ｔだけ遅れて、振動子駆動回路５５及び
モータ駆動回路５６が無効化されるため、被加工
材料２４，２５を最後まで確実に超音波加工する
ことができる。
なお、この発明においては第７図に示すように
アーム１２の頭部１２ａの両側に送波素子２２及
び受波素子２３をそれぞれ設け、加工用ホーン９
の上面に放射される超音波を直接反射させて受波
素子２３に伝播されるようにしてもよい。
効 果 以上詳述したようにこの発明は、被加工材料２
４，２５の有無を検出する超音波検出装置２２，
２３等を設け、操作スイツチ２０の操作によつて
発生される操作信号SG２と前記超音波検出装置
２２，２３等によつて被加工材料２４，２５の存
在が検出される際に発生される検出信号SG１と
が共に出力された時振動子駆動回路５５及びモー
タ駆動回路６３を有効化させ、超音波振動子６に
超音波振動を付与するとともに被加工材料２４，
２５を移送するように構成したことにより、加工
装置及び移送装置の損傷を防止することができる
とともに電力消費の無駄を省くことができ、かつ
透明なシート状の被加工材料２４，２５の加工に
も対応することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第６図はこの発明を超音波ミシンに具
体化した一実施例を示し、第１図は正面図、第２
図は加工用ホーンと押えローラとを示す斜視図、
第３図は案内制御手段を示す平面図、第４図は同
じく正面図、第５図は制御装置を示す回路図、第
６図はタイムチヤート図である。第７図は超音波
検出装置の別の実施例を示す部分正面図である。 ベツド……２、振動子組体……５、超音波振動
子……６、加工用ホーン……９、加工面……９
ａ、押えローラ……１３、主軸……１６、モータ
……１８、操作スイツチ……２０、送波素子……
２２、受波素子……２３、被加工材料……２４，
２５、送波回路……４９、受波回路……５０、
NAND回路……５１、R.S−NANDラツチ回路
……５２、論理的微分回路……５３、遅延回路…
…５４、振動子駆動回路……５５、モータ駆動回
路……６３、制御装置……６４、移送方向……
Ｘ、検出信号……SG１、操作信号……SG２。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 加工用ホーン９とその加工用ホーン９に連結
    された超音波振動子６とを含む加工装置と、 その加工装置の前記超音波振動子６に超音波振
    動を付与するための振動子駆動回路５５と、 被加工材料２４，２５の少なくとも一部が前記
    加工装置の加工位置を通過し得るようにその被加
    工材料２４，２５を一方向に移送する移送装置１
    ３等と、 その移送装置１３等を駆動するためにその移送
    装置１３等に作動的に連結されたモータ１８を含
    むモータ駆動回路６３と、 前記加工位置の近傍若しくは前記移送装置１３
    等による移送方向Ｘの手前側において前記被加工
    材料２４，２５の有無を検出するために設けられ
    た超音波検出装置２２，２３等と、 作業者によつて操作可能な少なくとも１つの操
    作スイツチ２０と、 その操作スイツチ２０の操作によつて発生され
    る操作信号SG２と前記超音波検出装置２２，２
    ３等によつて前記被加工材料２４，２５の存在が
    検出される際に発生される検出信号SG１とが共
    に出力された時、前記振動子駆動回路５５及びモ
    ータ駆動回路６３を有効化させる制御装置６４と からなる超音波加工機械。 ２ 前記制御装置６４は前記振動子駆動回路５５
    及びモータ駆動回路６３の有効時において前記超
    音波検出装置２２，２３等によつて前記被加工材
    料２４，２５の存在が検出されなくなつた時、前
    記振動子駆動回路５５及びモータ駆動回路６３を
    無効化させる制御回路５２〜５４を含むことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波加工
    機械。 ３ 前記加工装置は加工中の被加工材料２４，２
    ５を支持する支持面２ｂ，９ａを含むとともに、
    前記超音波加工機械はその支持面２ｂ，９ａ上に
    おいて前記移送装置１３等の移送方向Ｘと交叉す
    る方向にその被加工材料２４，２５を案内制御す
    る案内制御手段を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項又は第２項記載の超音波加工機械。
JP57203883A 1982-11-19 1982-11-19 超音波加工機械 Granted JPS5993320A (ja)

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