JPH0450160B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、布地、紙、ビニールフイルムなどの
シート材を切断する超音波振動を印加したカツタ
に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の超音波カツタの構成を示す側面
図であり、第６図はそのカツタ部付近のみの側面
図を示す。１は超音波発振電源、２は超音波発振
電源１により矢印Ａ方向に励振される超音波振動
子、３は超音波振動子２に締結された振動増幅
器、４は振動増幅器３に締結されたカツタであ
る。

５は被切断シート材の布地で、布地は支持台６
の上に置かれており、超音波振動子２を矢印Ａで
示した超音波振動方向が布地５の面にほぼ垂直に
なるように、手または機械で支持し、カツタ４の
刃先を布地５に貫通させ、矢印Ｐ方向に移動して
布地５の切断が行われる。

第６図に示したように、カツタ４の振動振幅を
顕微鏡で観察すると、矢印Ｂのように超音波振動
子２の振動方向である矢印Ａとほぼ同一の方向、
すなわち、布地面に垂直方向の振動を行つている
ことが観察される。

この場合、布地５を切断するために超音波振動
子２を切断方向である矢印Ｐ方向に移動するのに
要する力（以下切断力と称する）と、その移動速
度との関係を実測したグラフを第７図に示す。第
５図の構成の超音波カツタにおいて、超音波発振
電源１を動作させた場合を実線で、動作させない
場合を破線で示しているが、超音波振動を印加し
ても、超音波信号を印加しない場合に比して約10
〜15％程度しか切断力が低下していない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先に説明したように、第５図に示した従来の構
成による超音波カツタにおいては、超音波振動に
よる効果が少ない。従来の構成による超音波カツ
タの刃は、切断されるべき布面に対して垂直方向
に超音波振動が与えられている。すなわち、カツ
タの刃の超音波振動方向は、切断進行方向に対し
て直角の方向であつた。

これを、従来は実施されていないが、試みに第
８図に示すような構成の超音波カツタにより、切
断力を実測して見た。第８図は超音波振動子の超
音波振動方向を切断方向に合わせた実験装置の側
面図、第５図と同一の符号は同一機能を有する部
分を示し、超音波発振電源１は省略してある。

矢印Ａのごとく布地５と平行に超音波振動を発
生するように超音波振動子２を保持し、超音波振
動子２に締結された振幅増幅器３に、その超音波
振動方向と直角にカツタ４を取り付けてある。こ
のようにすると、カツタ４はほぼ純粋に布地５の
面と平行に振動する。

このようにして、超音波振動子２をその超音波
振動方向である矢印Ａと同一方向である矢印Ｐ方
向に移動させ、その時の布地５を切断するに要す
る切断力を、種々の移動速度につき実測した結果
を第９図に示す。第７図と同様に超音波発振電源
１を動作させた場合を実線で、動作させない場合
を破線で示しており、この場合は超音波振動を印
加することによつて、50％以下に切断力が低下す
る。

このようにして、カツタに超音波振動を印加す
る場合は、カツタの移動方向に沿つた方向にカツ
タを振動させることにより、大きい効果が得られ
ることがわかる。

しかしながら、第８図に示すように超音波振動
子２の超音波振動方向を、布地５の面に平行にな
るような構造では、超音波振動子２、振幅増幅器
３およびカツタ４で構成される移動部分が移動方
向に長くなり、手で取り扱う場合も機械的に支持
する場合も、大変取り扱い難いものとなり実用に
供することは困難である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記の従来品および実験例に示したよ
うな欠点を取り除くため、超音波振動子の超音波
振動方向は布地面に垂直方向に設置しながら、カ
ツタの刃部には布地面と平行方向の振動方向成分
を簡単な構造で与え得るようにしたもである。

すなわち、カツタを取着する振幅増幅器に、該
増幅器の超音波振動方向と直交する方向に張り出
してカツタを取着し、この張り出し部分の増幅器
への取り付け部とカツタ刃部との間に曲げ振動を
発生させ、カツタ刃部に前記増幅器の超音波振動
方向に直交する方向の振動方向成分を発生するよ
うに構成したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明にかかる超音波カツタは、カツタを取着
する振幅増幅器に、その超音波振動方向と直交す
る方向に張り出してカツタを取着してあるので、
カツタの重心がカツタの振幅増幅器への取り付け
部の振動方向線上に無いため、カツタに曲げ振動
が生じ、カツタの刃部は近似的にカツタの振幅増
幅器への取り付けを中心とする円弧に沿う振動を
する。

従つて、カツタの振幅増幅器への取り付け部の
振動方向線からのカツタ重心位置迄の距離と、カ
ツタの振幅増幅器への取り付け部とカツタ刃部の
相対関係位置とを選択することによつて、カツタ
刃部に振幅増幅器の超音波振動方向と直交する方
向の振動方向成分を適宜に発生させることができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる超音波カツタの一実施
例の構成を示す側面図で、第２図はそのカツタ部
付近のみの側面図であり、第５図、第６図と同一
の符号は同一機能を有する部分を示す。

本実施例におけるカツタ１１は、布地５の面に
垂直方向に超音波振動するように設置された振幅
増幅器３に対し、その超音波振動方向である矢印
Ａ方向と直角方向に張り出して取り付られ、カツ
タ刃部１１ａはカツタ１１から布地５側へ突出さ
せてある。

カツタ１１の刃先を布地５に貫通させ、カツタ
刃部１１ａの刃先の方向である矢印Ｐ方向に超音
波振動子２を移動させることにより、布地５を切
断する。

この時、超音波振動電源１により超音波振動子
２を超音波振動せしめると、カツタ１１の振幅増
幅器３への取り付け部の中心点Ｏは、矢印Ａと平
行な線Ｙ−Ｙ上を振動する。カツタ１１の重心点
Ｇはこの線Ｙ−Ｙから距離ｌだけ離れているの
で、カツタ１１は片持梁として近似的に中心点Ｏ
を中心として矢印Ｃに示す円弧方向の曲げ振動を
し、破線で示すように振動変位することになる。

従つて、カツタ刃部１１ａの切断点Ｄも近似的
に中心点Ｏを中心とする円弧方向に振動変位し、
図示のごとく超音波振動子２の振動方向である矢
印Ａと直交する切断方向の振動方向成分を有する
ものとなる。

第１図の超音波カツタによる切断力を種々のカ
ツタ移動速度について実測した結果を第３図に示
す。カツタ刃部１１ａの切断方向振動の効果によ
り、超音波振動を印加しない場合に比し切断力は
約50％に低減し、布地などの切断に大きい効果が
得られた。

第４図は本発明にかかる超音波カツタの別の実
施例のカツタ部付近のみの側面図であり、第１
図、第２図と同一の符号は同一の部分を示し、図
示してない部分は第１図に示した先の実施例と同
一である。

本実施例におけるカツタ１２は、布地の面に垂
直方向に超音波振動するよう設置された振幅増幅
器３に対して、その超音波振動方向である矢印Ａ
と直角方向に張り出して取り付けられ、カツタ刃
部１２ａは布地側へ突出させてある。カツタ１２
の重心点Ｇは、カツタ１２の振幅増幅器３への取
り付け部の中心点Ｏの振動線Ｙ−Ｙから距離ｌだ
け離れているが、カツタ刃部１２ａの切断点Ｅは
ほぼ振動線Ｙ−Ｙ上にある。

本実施例において振幅増幅器３を矢印Ａ方向に
超音波振動せしめると、カツタ１２は片持梁とし
て近似的に中心的Ｏを中心として破線で示すごと
く振動変位する。従つて、カツタ刃部１２ａの切
断点Ｅも近似的に中心点Ｏを中心とする円弧方向
に振動変位するので、切断点Ｅの振動変位の方向
はほぼ切断方向となる。実測の結果、本実施例の
場合も切断力を大幅に低減することができた。

上記２つの実施例から明らかなように、本発明
にかかる超音波カツタは、振幅増幅器３へのカツ
タ取り付け部中心点Ｏに対するカツタ刃部の相対
的位置を変えることにより、カツタ刃部の振動方
向成分を適宜に選定することができる。また、カ
ツタの重心点Ｇと、中心点Ｏの振動線Ｙ−Ｙとの
距離ｌを変えることにより、カツタ刃部の振幅値
を調整することも可能である。

本発明にかかる超音波カツタは、前記のように
振幅増幅器３の超音波振動方向に直交してカツタ
を張り出して取り付け、この取り付け部の中心点
Ｏの振動線Ｙ−Ｙからカツタの重心点Ｇまでに所
定の距離を持たせ、且つ、カツタ刃部の前記取り
付げ部の中心点Ｏに対する相対関係位置を適宜に
選択して構成したことを特徴とする。

このような構成とすることにより、振幅増幅器
に印加される被切断シート面に垂直方向の超音波
振動により、カツタ刃部にこれと直交する切断方
向の振動方向成分を発生させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明にかかる超
音波カツタは、振幅増幅器に印加される被切断シ
ート材の面に垂直方向の超音波振動により、カツ
タ刃部にこれと直角方向のカツタ刃移動方向、す
なわち切断方向の振動方向成分を発生させること
ができるので、切断力を大幅に低減し、しかも狭
小なスペースで取り付け可能な超音波カツタを提
供するものであり、産業上の利用効果は甚だ大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波カツタの一実施
例の構成を示す側面図、第２図はそのカツタ部の
みの側面図、第３図は第１図の超音波カツタによ
る切断力を種々のカツタ移動速度にして実測した
結果のグラフ、第４図は本発明にかかる超音波カ
ツタの別の実施例のカツタ部付近のみの側面図、
第５図は従来の超音波カツタの構成を示す側面
図、第６図はそのカツタ部付近のみの側面図、第
７図は第５図の超音波カツタにおける切断力とカ
ツタ移動速度との関係を示すグラフ、第８図は超
音波振動子の超音波振動方向を切断方向に合わせ
た実験装置の側面図、第９図は第８図の装置にお
ける切断力とカツタ移動速度との関係を示すグラ
フである。 １……超音波発振電源、２……超音波振動子、
３……振幅増幅器、４，１１，１２……カツタ、
５……布地、６……支持台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シート材などを切断するための超音波振動を
   発生する手段を持つ超音波カツタにおいて、カツ
   タを取着する振動増幅器をシート材表面に対して
   垂直方向に配設し、該増幅器の超音波振動方向と
   直交する方向に張り出してカツタを取着し、この
   張り出し部分の増幅器への取り付け部とカツタ刃
   部との間に曲げ振動を発生させ、カツタ刃部をシ
   ート材の切断方向に沿つた方向に振動させるよう
   に構成したことを特徴とする超音波カツタ。