JPH061798Y2 - 合成樹脂板超音波自動溶着機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、合成樹脂板を複数枚重ね合わせて、その端縁
又はその近傍適所を、超音波溶着させる超音波自動溶着
機に関する。

（従来の技術） 従来、この種溶着機として、超音波ホーンを用いたもの
が一般に広く使用されており、手で持って溶着作業を行
うハンド型と、１台の超音波ホーンをテーブル上に固定
した装置型が知られている。

そして、プラスチック板の溶着作業は、第９図、第１０
図に例示するように、厚いプラスチック板の場合、超音
波ホーンｈを重ねたプラスチック板Ｐ_１，Ｐ_２の重合端
界面(イ)(ロ)に押し当てて行い、第９図薄いプラスチック
板Ｐ_３と厚いプラスチック板Ｐ_１の場合（又は薄いプラ
スチック板Ｐ_３同志の場合）、表面の周縁部適所に超音
波ホーンｈを押し当てて行っている（第１０図）。しか
し、多方向の溶着を連続的にかつ自動で行う装置は見当
たらない。

（考案が解決しようとする課題） ところで、透明なアクリル板等の溶着は目視による美感
が要求され、光学的価値のある製品に使用されるものは
高い溶着精度を要求されるが、従来技術では、相当の熟
練を要し、要求される溶着精度等を満たすのは至難であ
り、非常に能率が悪いなどの問題があった。

本考案は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、溶着跡及び強度が均一で美感
を損なうことがなく、高精度の溶着が自動的に行いうる
生産性の高い合成樹脂板の自動超音波溶着機を提供する
にある。

（課題を解決するための手段） 本考案では、上記目的を達成するために、次の技術的手
段を講じた。

すなわち、本考案は、複数枚の合成樹脂板8，9を、重ね
合わせて端縁部又は適所において超音波溶着するもので
あって、機台1上に、Ｘ軸方向に両側から対向して進退
する左右超音波ホーン12，13と、Ｙ軸方向に往復移動す
るテーブル2と、Ｚ軸方向に昇降可能な上部超音波ホー
ン3738及び被溶着板押圧手段39，40とが載設され、前記
テーブル2上に被溶着板ゲージ皿7が着脱可能に設けられ
ていることを特徴としている。

なお、機台1上には、テーブル2のＹ軸方向の位置決め手
段88，89を設けるのが好ましい。

また、超音波ホーン12，13，37，38の溶着部位への押付
力は、空気圧（又は油圧）シリンダ等により与え、かつ
所定時間の押付けが行いうるようにするのが望ましい。

（作用） 本考案によれば、被溶着板である２枚の合成樹脂板8，9
を、これに適合する被溶着板ゲージ皿7上に載置し、テ
ーブル2をＹ軸方向の後退位置に停止させ、被溶着押圧
手段39，40によって合成樹脂板8，9を下方に押圧し固定
する。次いで左右超音波ホーン12，13をＸ軸方向対向内
方に移動させて、合成樹脂板8，9の重合端界面(イ)(ロ)に
近接させた後、左右超音波ホーン12，13を作動させて、
所定の押圧力を付与して重合端界面(イ)(ロ)を所定時間押
圧して溶着を行う。続いて、被溶着板押圧手段39，40に
よる押圧を解放し、テーブル2をＹ軸方向に前進させて
所定位置に停止させ、再び合成樹脂体8，9を前記押圧手
段39，40によって下方に押圧し固定した後、左右超音波
ホーン12，13を作動させて、所定の押圧力を付与して重
合端界面(イ)(ロ)所定時間押圧して溶着を行う。このよう
にして、合成樹脂板8，9の所定個所の溶着が、順次行わ
れて完了すれば、テーブル2を後退させて、ゲージ皿7か
ら取り出し、溶着作業が完了する。

なお、合成樹脂板8，9の一方又は両方が薄板である場合
は、テーブル2の移動・位置決め後、被溶着押圧手段3
9，40により合成樹脂板8，9を下方に押圧して固定し、
上部超音波ホーン37，38を下降させ、所定圧力で所定時
間押圧溶着する。そして、溶着個所を順次上記超音波ホ
ーン37，38直下に位置させて、溶着作業行えばよい。

また、厚板２枚、薄板１枚の３枚を溶着する場合は、左
右超音波12，13と上部調音波ホーン37，38により同時に
溶着を行う。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づき説明する。

図面において、１は機台で、平面からみて略十字状の台
板1Aと、溝型材からなる方形状フレーム1Bと、支持ブラ
ケット1C及び脚体1Dとにより構成されている。2は長方
形のテーブルで、台板1Aの左右方向中央部に、Ｙ軸方向
に往復移動可能に設けられている。このテーブル2は、
台板1A上にＹ軸方向に互いに平行にブラケット3を介し
て固着された２本の摺動ガイドロッド4に、支持部材5を
介して移動可能に支持されており、台板1A中央のテーブ
ル2直下に設けられたシリンダ装置6により駆動されるよ
うになっている。

7は被溶着板ゲージ皿で、各合成上記板たとえばアクリ
ル板8，9の大きさに応じて、それぞれに適合する大きさ
のものが準備され、テーブル2上の所定位置に、ボルト
等10により着脱自在に取付けられている。11は被溶着ゲ
ージ皿7の位置決め部材である。

12，13は左右の超音波ホーン、14，15はそれぞれ２本一
対のホーンスライドガイドで、テーブル2の左右両側の
台板1Aに、支持ブラケット16，17を介してＸ軸方向に互
いに平行に設けられている。そして、超音波ホーン12，
13は、ホーンスライドガイド14，15に嵌装されたスライ
ドベース18，19上に、上下二つ割のホルダー20，21を介
してボルト22により取付けられている。なお、ホルダー
20，21は結合ボルト23により連結一体化されている。

24，25はホーン移動体で、ホーンスライドガイド14，15
に案内された往復移動可能とせられ、前側に延出された
端部には、基部が支持ブラケット16，17に回転自在にか
つスライドガイド14，15と平行に軸支されたスクリュー
スピンドル26，27が螺合されており、両スピンドル27，
27基端に固着されたハンドル28，29を回動操作すること
により、ホーン移動体24，25がＸ軸方向に対向して進退
するようにせられている。

30，31は左右超音波ホーン押圧エアシリンダで、ヘッド
側がそれぞれフォーク状金物32及び水平ピン33を介して
前記ホーン移動体24，25に連結されており、エアシリダ
30，31の各ピストンロッド34外端は、コ字状の連結金具
35及びナット36を介してスライドベース18，19の左右外
端面に固着されている。

37，38は上部超音波ホーン、39，40は被溶着板押圧手
段、41，42はホーン取付支柱で、台板1A上に前記超音波
ホーン12，13の背部に位置してテーブル2を中心に対し
て対称位置に立設され、両支柱41，42の上部前面間には
連結板43がボルト44により固着されると共に、該連結板
43の前面上下部に支持摺動ガイドレール45，46（一般に
リニアウェイという）が水平でかつ平行に取付けられて
いる。

47，48は往復台で、第６図〜第８図に示すように背面側
基板4950に、前方に突出する上下の押圧手段支持板51，
52、53，54及び対向外側に位置する上部超音波ホーン取
付板55，56が固着されて、正面からみてコ字状とせら
れ、基板49，50の背面には支承摺動ガイド57，58（一般
にリニアガイドという）が前記ガイドレール45，46に対
応して設けられており、該往復台47，48は、ガイドレー
ル45，46に片持状に支承されかつＸ軸方向に摺動自在と
せられている。

59はスクリュー軸で、前記支柱41，42間に軸受60，61を
介して、前記ガイドレール45，46の中間でかつその後方
に位置して軸架せられており、該軸59のＸ軸方向中心か
ら左右に、左ねじ部59A及び右ねじ部59Bが設けられ、前
記往復台47，48の背面に突設したナット部材62，63が螺
合されている。そして、該スクリュー軸59の右端には、
操作ハンドル64が固着され、この操作ハンドル64を回転
させることによって、両往復47，48を互いに接近・離間
移動するようになっている。

前記上部超音波ホーン取付板55，56の対向内面には、そ
れぞれ竪摺動ガイドレール65，66（リニアウェイ）が固
着され、該ガイドレール65，66に摺動ガイド67，68を介
してホーンホルダ69，70がＺ軸方向に昇降可能とさられ
ており、ホーンホルダ69，70に上部超音波ホーン37，38
が取付けられている。なお、ホーンホルダ69，70は、上
記押圧手段支持板51，52上に下向きに設けられたエアシ
リンダ71，72により昇降駆動される共に、溶着時の押圧
力が付与されるようになっている。

73は連結板43に設けられたナッチ部材62，63の移動範囲
に設けられた開口である。

前記被溶着押圧手段39，40は、第６図〜第８図に示すよ
うに、上部押圧手段支持板51，52に上下調整可能に取付
けられた吊下ロッド74，75と、該ロッド74，75下端に水
平ピン76，77介して下向きでかつ揺動可能に連結された
押圧エアシリンダ78，79と、下部押圧手段支持板53，54
を貫通して下方に延出している押圧エアシリンダ78，79
のロッド80，81下端に固着された押圧板82，83と、該押
圧板82，83の両側に下端が固着されかつ上下部押圧手段
支持板51〜54を貫通したガイドバー84，85と、押圧板8
2，83の下面に固着した押圧接触部材86，87とからなっ
ている。そして該押圧接触部材86，87は上部超音波ホー
ン37，38の直下に位置すると共に、ホーン先端部が挿通
する貫通孔（図示省略）が、押圧板82，83の貫通孔（図
示省略）と一致するように設けられている。

88，89はテーブル位置決めストッパーで、台板1A上のテ
ーブル2の後方に、Ｙ軸支方向に位置調整可能に設けら
れている。一方のストッパー88は中間位置決め用で、台
板1A上に設けた摺動台90と、該摺動台90上に軸線がＹ軸
方向と一致すると共にロッド91外端がテーブル2側に位
置するように設けられたエアシリンダ92と、台板1Aを貫
通して摺動台90下面に固着された押動片93と、台板1A下
面に固着されたブラケット94に螺合されると共に先端が
押動片93に当接する位置調整ねじ軸95及びその操作ハン
ドル96とから成っている。そして、摺動台90には、Ｙ軸
方向の案内長孔97が設けられ、該長孔97に台板1A上に固
着したピン98が嵌入されており、操作ハンドル96を回転
させて位置調整ねじ軸95のＹ軸方向に移動させ、該軸95
の先端位置によってストッパー88の位置が決められる。
すなわち、エアシリンダ92のロッド91が最大限進出した
状態における摺動台90の位置によって、テーブル2の中
間停止位置が決められる。このストッパー88は、中間位
置決め完了後、テーブル２の後方への移動開始と同時に
エアシリンダ92内エアの放出により、テーブル2によっ
て後退せしめられる。

他方のテーブル位置決めストッパー89は、台板1A上に立
設された軸受台99と、該軸受台99に螺合支承されかつＹ
軸方向に移動可能なねじ軸100と、ねじ軸100の後端に取
付けられた操作ハンドル101とからなり、テーブル2の後
退限の位置決めを行うようになっている。

前記被溶着物ゲージ皿7は、方形状の浅皿状を呈し、該
皿7内に被溶着板である各アクリル板8，9が位置決めさ
れる大きさのものが、それぞれ準備され、周縁102の左
右両側は前後端部及び中間部にそれぞれ切欠部103が設
けられ、アクリル板8，9の重合端界面(イ)(ロ)に超音波ホ
ーン12，13の先端を押し当ているようになっている。そ
の切欠部103の位置及び数は、アクリル板8，9の大き
さ、溶着強度等に応じて適宜決定される。

上記実施例において、アクリル板8，9が厚板である場合
の溶着作業は、まず、アクリル板8，9の大きさに応じて
ゲージ皿7をテーブル2上にセットし、左右のハンドル2
8，29を回転させてホーン移動体24，25をＸ軸方向に駆
動し、左右の超音波ホーン12，13の位置決めを行うと共
に、操作ハンドル64を回転させて往復台47，48をＸ軸方
向に移動させ、アクリル板8，9の幅に対応させて押圧位
置決めを行い、さらに、テーブル位置決めストッパー8
8，89の位置決め調整を行う。このようにして、溶着準
備が完了すると、ゲージ皿7上にアクリル板8，9をセッ
トし、第１図に示すテーブル2前端位置において、アク
リル板8，9後端の溶着作業を自動的に行う。まず、被溶
着板押圧手段39，40のエアシリンダ78，79が作動してア
クリル板8，9を押圧固定し、次いで、左右のエアシリン
ダ30，31が作動して、左右の超音波ホーン12，13の先端
がアクリル板8，9の重合端界面(イ)(ロ)に所定圧で当接す
ると共に、超音波が所定時間（1/100秒単位の微小時
間）を発せられて、左右両面(イ)(ロ)の各所が同時に瞬間
的に溶着が行われる。続いて、エアシリンダ30，31、7
8，79が作動して、左右の超音波ホーン12，13若干後退
すると共にアクリル板8，9の押圧が解除され、シリンダ
装置6が作動して、テーブル2がＹ軸方向に後退して前記
ストッパー88に当接し、中間位置で停止する。そこで再
び、エアシリンダ78，79が作動して、アクリル板8，9は
押圧固定され、続いて、エアシリンダ30，31が作動し
て、前述のように溶着作業が行われ、このようにして自
動的に連続して溶着が順次行われる。溶着作業が完了す
ると、テーブル2がシリンダ装置6により前進退に移動せ
られるので、溶着されたアクリル板8，9が取り出し、次
の被溶着板をゲージ皿7上にセットして、上述の作業を
繰返し行う。

アクリル板8，9の両者が薄板か又は上側のアクリル板8
が薄板の場合は、被溶着板押圧手段が39，40のエアシリ
ンダ78，79の作動により、押圧板82，83がＺ軸方向下方
に移動し、アクリル板8，9が押圧接触部材86，87が押圧
固定された後、エアシリンダ71，72が作動して上部超音
波ホーン37，38が下降し、押圧板82，83及び押圧接触部
材86，87の貫通孔からホーン37，38の先端がアクリル板
8上面に所定の押圧力で押し付けられ、同時に超音波が
所定時間発せられ、溶着が瞬間的に行われる。第１回の
溶着が終わると、エアシリンダ717278，79が作動して、
超音波ホーン37，38が上昇すると共に押圧手段39，40に
よる固定が解除され、シリンダ装置6の作動によりテー
ブル2が後退して中間位置で停止し、次いで押圧手段3
9，40によりアクリル板8，9が押圧固定され、上述のよ
うに溶着作業が行われる。

また、アクリル板8，9に、さらに１枚のアクリル板を加
えて、薄板１枚と厚板２枚の計３枚を重ねて溶着する場
合は、アクリル板を押圧した後、左右及び上部超音波ホ
ーン12，13，37，38により同時に超音波を発して溶着す
ればよい。

なお、被溶着板の溶着の程度は、超音波ホーンの先端を
被溶着板に押付ける力すなわち押圧力と時間の関係によ
って変化する。したがって、溶着時間の選定が、溶着表
面の良否を決定するので、1/100秒程度の微小時間に刻
んで、時間調整を行うのが好ましい。

さらに、超音波ホーンの押圧力は、微調整が可能な制御
を行うと共に摺動ガイド及びガイドレールの精度がよく
かつ円滑に摺動する機構を選定するのが好ましい。

上記実施例では、Ｙ軸方向には、超音波ホーンを備えて
いないが、必要に応じて、テーブル2の前後に超音波ホ
ーンを配設し、前後端面においても溶着できるように構
成することができる。

本考案は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
設計変更しうること当然である。

（考案の効果） 本考案にかかる超音波自動溶着機は、上述のように、複
数枚の合成樹脂板8，9を、重ね合わせて端縁部又は適所
において超音波溶着するものであって、機台1上に、Ｘ
軸方向に両側から対向して進退する左右超音波ホーン1
2．13と、Ｙ軸方向に往復移動するテーブル2と、Ｚ軸方
向に昇降可能な上部超音波ホーン37，38及び被溶着押圧
手段39，40とが載設され、前記テーブル2上に被溶着板
ゲージ皿7が着脱可能に設けられていることを特徴する
ものであるから、合成樹脂板の重合溶着わ連続して自動
的に行うことができ、合成樹脂板は被溶着板ゲージ皿7
によって正確に重合されると共に重合端界面に段差がな
く溶着力を低下せしめることがないので、溶着精度かが
良好でしかも溶着跡及び強度を均一とすることができ、
溶着跡の美感を損なわずかつ光学的価値を低下せしめる
恐れはなく、熟練を要することなく能率的に溶着作業が
でき、品質及び生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は、本考案の実施例を示すもので、第１
図は全体平面図、第２図は第１図の一部省略右側面図、
第３図はテーブルの一部及び右超音波ホーン駆動部の拡
大平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図は
第３図のＢ−Ｂ線断面図、第６図は上部超音波ホーン及
び被溶着板押圧手段の拡大正面図、第７図は第６図の平
面図、第８図は第６図のＣ−Ｃ矢視拡大平面図、第９図
及び第１０図は合成樹脂板重合溶着作業説明図である。 1…機台、2…テーブル、7…被溶着ゲージ皿、8，9…合
成樹脂板、12，13…左右超音波ホーン、37，38…上部超
音波ホーン、39，40…被溶着板押圧手段、88，89…位置
決め手段（ストッパー）。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の合成樹脂板(8)(9)を、重ね合わせ
   て端縁部又は適所において超音波溶着するものであっ
   て、機台(1)上に、Ｘ軸方向に両側から対向して進退す
   る左右超音波ホーン(12)(13)と、Ｙ軸方向に往復移動す
   るテーブル(2)と、Ｚ軸方向に昇降可能な上部超音波ホ
   ーン(37)(38)及び被溶着板押圧手段(39)(40)とが載設さ
   れ、前記テーブル(2)上に被溶着板ゲージ皿(7)が着脱可
   能に設けられていることを特徴とする合成樹脂板超音波
   自動溶着機。
2. 【請求項２】前記機台(1)上には、テーブル(2)のＹ軸方
   向位置決め手段(88)(89)が設けられている請求項１記載
   の合成樹脂板超音波自動溶着機。
3. 【請求項３】Ｚ軸方向に昇降可能な上部超音波ホーン(3
   7)(38)及び被溶着板押圧手段(39)(40)は、左右対称で、
   各対がＹ軸方向に移動可能とせられている請求項１又は
   ２記載の合成樹脂板超音波自動溶着機。