JPH0688566B2 - 熱可塑性の帯の溶着接合部 - Google Patents

熱可塑性の帯の溶着接合部

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JPH0688566B2
JPH0688566B2 JP13906687A JP13906687A JPH0688566B2 JP H0688566 B2 JPH0688566 B2 JP H0688566B2 JP 13906687 A JP13906687 A JP 13906687A JP 13906687 A JP13906687 A JP 13906687A JP H0688566 B2 JPH0688566 B2 JP H0688566B2
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strip
voids
thermoplastic
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チエング ネルソン
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シグノ−ド コ−ポレ−シヨン
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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、重なり合つている熱可塑性のシート材料の部
分、とりわけ物品を縛るのに使われる帯を互いに固定す
るための溶着部に係る。
（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 従来、このような溶着部に関しては、例えば、米国特許
第3,442,732号明細書、特開昭51−66094号公報等に記載
されているように、物品に巻き付けている熱可塑性の帯
の緊張したループの重なり合つている部分を互いに溶着
する様々な方法が、長年にわたつて広く利用されおよび
／または提案されてきている。ある方法では、それぞれ
の帯部分の表面層を溶融するのに加熱部材を用いてい
る。次いでこれら帯部分は互いに押圧されて各層は結着
し、冷却して固化した溶着部すなわち溶着接合部を形成
するようになつている（“溶着部”と“溶着接合部”の
用語は同じ意味で適宜用いられている）。
別の方法では、帯部分は互いに押圧され、境界面にある
箇々の帯部分の層を超音波エネルギにより溶融してい
る。その後、層が冷却し固化するまで重なり合つた帯部
分は互いに押圧された状態に保たれる。
また、先ず重なり合つている帯部分を互いに押圧し、次
いで重なり合つている帯部分の接触表面同志を一軸方向
または多軸方向に全体的に滑り運動させて、重なり合つ
ている帯部分の境界区域を溶融させる別の方法も行なわ
れている。溶融した境界区域は静止したままで固化して
いくが、加圧状態の下で重なり合つている帯部分を互い
に溶着するようになつている。
最後に説明する、一般には摩擦溶融溶着法または摩擦溶
着法と呼ばれている方法は、ナイロン、ポリエステルお
よびポリプロピレンといつた従来の熱可塑性の帯に特に
効果の大きいことが証明されている。そうした従来の帯
は、標準的には約5mmから約13mmの範囲の幅と約0.25mm
から約0.89mmの範囲の厚みを備えたものが販売されてい
る。
従来から熱可塑性の帯に形成されてきた溶着接合部は、
多くの用途において広く商業上の実績を重ねてきてい
る。しかしながら従来の溶着接合部は、パツケージやそ
の他の物体の廻りに取り付けられる緊張した帯ループの
うちでも最も弱い部分となつていた。従来から様々なタ
イプの帯に使われている溶着接合部に比べて強度が大き
く、しかも繰り返し安定して経済的に形成することので
きる改良された溶着接合部がこれまで求められてきた。
特に、帯の引張強度にできるだけ近似した強度を持つ溶
着接合部を形成することが望まれている。
本発明の目的は、いままで得られなかった帯自体の強度
に近い強度を有する、強度の大きい改良された接合部を
得るような特徴のある内部構造に形成された熱可塑性の
帯の溶着接合部を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、改良された溶着接合部は、
向かい合う関係で配置された熱可塑性の重なり合つてい
る帯部分の間に形成されている。箇々の帯部分の厚みの
一部は互いに結着されて、連続する溶着接合部を形成し
ている。オリエンテーシヨンをかけられた結晶構造の帯
において、溶着接合部は非結晶構造の区域となつてい
る。この区域は、箇々の帯部分の隣接した結晶構造の区
域に一体化されている。さらに溶着接合部は、溶着接合
部の少なくとも端部部分に分散された閉じられているか
または閉じ込められている複数の空隙または空所を備え
ている。
（作用） 上記構成の熱可塑性の帯の溶着接合部は、重なり合って
向かい合った部分の間に、振動によるエネルギーを与え
て個々の帯部分の厚みの一部を溶融させ、その際に振動
エネルギーが空隙をその溶融部分に形成するほどに強め
られる。このようにして形成された空隙は、溶着部の両
端部に近接して分散されて、接合部を形成するようにエ
ネルギーが停止されると、再び固化され、この再固化区
域には空隙が閉じ込められた状態で分散されている。こ
の熱可塑性の帯の溶着接合部では、空隙が幅および厚み
の部分で分散されているので、この空隙によって作用す
る応力の分散、減少をさせることができ、溶着接合部の
接合強度を強めることができる。
本発明のその他の数々の利点並びに特徴は、以下の発明
の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図面から容易
に理解することができる。
この明細書並びに図面は本発明の使用例として一部の特
殊な形態のものだけを明らかにしている。しかし本発明
はこうした実施例に限定されるものではなく、本発明の
範囲は添付の特許請求の範囲に明らかにされている。
本発明の溶着接合部を形成する装置の実施例を示す幾つ
かの図面は、当業者が理解することのできる細部構造と
機械エレメントを示している。ただしそうしたエレメン
トの詳細な説明は本発明を理解する上で不要であり、従
つて本明細書中では省略されている。
明細書の一部を構成している添付図面において、同じ参
照番号は図面を通じ同一の部品を指すのに使われてい
る。
（実施例） 接着接合部を製造する方法と装置の概略説明 本発明の改良された溶着部を形成する方法の１つの形態
が第１図と第２図に示されている。図には装置が概略的
に表わされ、また全体を参照番号20が指している。装置
20は、熱可塑性シートすなわち上側の帯部分22と下側の
帯部分24とでなる帯Ｓの重なり合つた２つの部分の間に
溶着接合部を形成するようになつている。装置20は種々
の適当な熱可塑性ポリマー、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリオレフイン等またはこれに類似する結晶性の合
成熱可塑性プラスチツクポリマーに使用することができ
る。ただしこれらポリマーの一部のものによつて、以下
に詳細に説明する本発明の改良された接合部が得られ
る。
装置20は、運動可能な上側の帯係合部材26と固定された
下側の帯係合部材28の２つの帯係合部材を備えている。
これとは異なり、運動可能な部材26を下側に配置し、固
定された部材28を上側に配置することもできる。また両
方の部材26と28を運動可能にすることもできる。
上側部材26は駆動ロツド30に取り付けられ、当該駆動ロ
ツドはこの駆動ロツド30そして上側の帯係合部材26を水
平方向に運動させる駆動機構32に支えられている。図示
の実施例には様々な運動形態を取ることができるが、振
動や往復運動もその１つである。運動は、帯Ｓの長さ方
向を実質的に横切る向き（二方向矢印34で示す向き）に
行なわれる。
振動駆動機構32はロツド36に取り付けられ、このロツド
は固定位置に配置されたアクチユエータ機構38に支えら
れている。アクチユエータ38が働いて、振動駆動機構32
とこれに連結された帯係合部材を二方向矢印40で示した
向きに昇降させる。
アクチユエータ38は、帯部分を合わせて押圧する２つの
帯係合部材26および28を相対的に運動させるための閉鎖
手段と同じ働きをするものと見なせる。またこのアクチ
ユエータ38は、部材26および28を相対的に運動させて帯
部分に加わつている圧力を取り去る解放手段と見なすこ
ともできる。ただし（図示されていない）変更例におい
て、部材28を運動可能とし、必要に応じ別体の解放機構
（例えばアクチユエータ）を部材28と共に使用して当該
部材を他方の部材26から遠去け、圧力を解放できること
も念頭においておく必要がある。
アクチユエータ38は、例えば液圧アクチユエータや空気
圧アクチユエータ、電気モータ、カム装置またはこれら
に類似する適当な形式のものから構成することができ
る。同じく振動駆動機構32も、帯係合部材26を振動させ
る適当な従来形式の装置を備えることができる。例えば
電気モータとこれに接続された偏心駆動装置を、機構32
の一部として構成することもできる。
好ましくは、帯係合部材26の下側表面は粗くされている
かまたは歯42を備えている。また、帯係合部材28の上側
表面も粗くされているかまたは歯44を備えている。帯部
分22と24がそれぞれ帯係合部材26と28に接触し、帯係合
部材の片方または両方の相対的な運動を通じ、帯部分は
接触している帯係合部材により互いに対し振動させられ
る。
第２図は、下向きに移動された上側の帯係合部材26を示
している。この上側の帯係合部材は、重なり合つて面接
触した状態の帯部分を接触区域に圧力を加えて圧縮して
いる。上側の帯係合部材26は、上側の帯部分22と接触す
る以前に振動を始めても、また接触している間に振動を
始めてもよい。これとは別に、上側の帯部分22を下側の
帯部分24に接触した状態で押圧してから部材26を振動さ
せることもできる。
いずれの場合にも２つの帯部分22と24の間で相対的な滑
り運動が行なわれ、箇々の帯部分の厚みの少なくとも一
部は境界面で溶けるかまたは溶融する。帯部分の溶融し
た箇所は結着し、次いで固化して参照番号46で全体を示
した溶着接合部または溶着部を形成する。溶着部46の各
目上の厚みは、第２図の参照番号Ａが全体を示してい
る。帯係合部材26を伴つて運動する振動駆動機構32は、
帯部分の境界面に加わるエネルギを箇々の帯部分の厚み
の少なくとも一部を溶融させる程度まで高める手段とし
て働いている。
本発明の改良された溶着接合部を形成するために、帯部
分のエネルギは箇々の帯部分の厚みの少なくとも一部を
溶融させるだけでなく、境界面の幅にわたり帯部分の溶
融箇所の内部に複数の囲まれた空隙または空所50を形成
できるように強められる。次いで帯部分のエネルギを強
める工程（例えば、相対的な振動を行なう工程）が終了
し、帯部分の境界面は固まつていき空隙50をカプセルに
包み、溶着接合部を形成する。以下に詳細に説明するよ
うに、そうした空隙50により、強度の大きい溶着接合部
または溶着部46にすることができる。
好ましくは、帯部分が未だ溶融している間に溶着圧力を
取り去られる。この早期の圧力解放は従来の慣例および
従来からの知識とは異なつているが、溶着工程の終了に
伴つて振動の振幅が零まで減衰するため、冷却し固化し
ている部分が振動部材により乱されることがなく、摩擦
溶融溶着にとつて都合がよい。
第１図と第２図に示された本発明の好ましい形態では、
帯部分に加わるエネルギが帯係合部材26の振動により強
められる。振動している帯係合部材26は帯部分22から離
れて溶着圧力を取り去る際、帯部分は未だに溶融してい
る。これにより特定の条件の下で、望ましい空隙50ので
きることが判明した。
第３図と第４図は、本発明の改良された接合部を形成す
るための装置の変更例を示している。この変更例の装置
は、第３図に全体を参照番号20′で示されている。装置
20′は、重なり合つている帯部分22と24を保持するため
の固定された２つの部材49′を備えている。部材49′は
間隔をあけられ、帯部分に向けてまたは当該帯部分から
離れる向きに運動する下側の帯係合部材28′を収容する
ようになつている。帯係合部材28′は、例えば従来から
のカムまたは空気圧アクチユエータ31′のような適当な
機構により、二方向矢印29′で示す向きに昇降される。
装置20′は、上側の帯係合部材26′を収容する上側案内
ブロツク25′を備えている。部材26′は案内ブロツク2
5′内に滑動可能に配置されていて、適当な偏心駆動機
構32′により帯の長さ方向を横切つて往復動作すること
ができる。
上側の帯係合部材26′は、案内ブロツク25′の下向きの
端部表面33′よりも幾分高い奥まつた位置にあることに
注目されたい。このように構成することで、下側の帯係
合部材28′が帯部分から遠去から下向きに引き込まれた
位置にあれば、帯部分は重力の影響により、または帯そ
のものの堅さ、ある場合には帯の引張力により上側の帯
係合部材26′との係合から解放され、案内ブロツク25′
を横切つて位置するようになる。
帯部分を互いに溶着させたい場合、下側の帯係合部材2
8′は第４図に示すように持ち上げられ、偏心駆動装置3
2′により往復運動される奥まつた位置にある上側の帯
係合部材26′に対して帯部分を押圧する。その後、帯部
分が未だ溶融している間に、溶着圧力を速やかに取り去
ることができる。
圧力を取り去るために下側の帯係合部材28′は降下さ
れ、重力の影響により、帯の引張力および／または帯そ
のものの堅さにより帯部分22と24は奥まつた位置で振動
している帯係合部材26′から離れる。典型的な例とし
て、引つ張られた帯部分にこの方法を適用するならば、
帯に加わつている引張力が重なり合つている帯部分を速
やかに帯係合部材26′から第３図に示したほぼ真つ直ぐ
な状態に引き離すことができる。
改良された溶着接合部の構造上の特徴 前述した摩擦溶融溶着法を用いてポリエチレンテレフタ
レートの帯のような従来からある帯に空隙50を形成する
ことができ、また（溶着時間、溶着圧力等のような他の
変数の選択値に応じて）強度の大きい溶着部の得られる
ことが判明した。前述した帯は米国内で購入でき、帯の
形式に応じて少なくとも6mm、11mmおよび13mmの幅を持
ち、最大厚は約0.89mmであり、最小厚は約0.34mmから0.
44mmの間にある。
第２図に見られるように、空隙50は帯の融着部46の幅を
ほぼ横切つて分散していて、溶着部46の縦方向の両端に
向けて通常多く集まつている。（空隙は溶着部46の末端
に正確に配置する必要はない）溶着部の好ましい構造で
は、空隙50の集まり具合は溶着部の中間部分（例えば、
溶着部の両端にある1/3の長さ部分）よりも実質的に少
ない。
改良された溶着接合部を形成するための本発明の方法の
１つの形態において、空隙50は溶着の過程で生じるガス
状の気泡によりできるものと考えられている。幾つかの
種類の帯は、湿分等の物質を多く含有している。こうし
た湿分は、帯部分を加圧状態の下で溶融させるとガスと
して出てくる。例えば、ポリエステルやポリアミドナイ
ロンの帯は吸湿性があり、ある程度の量の水を含有する
ことができる。
そうした帯部分が溶着に際して溶融されまた加圧した状
態に保たれると、発生したガス状の気泡は溶着部の縁と
端部に向けて外向きに押え付けられる傾向がある。帯部
分が未だに溶融していて、またすべての気泡が溶着区域
から外に向けて押し出される以前に溶着圧力が取り去ら
れると、残つている気泡は固化しつつある帯材料内でカ
プセルに包み込まれ、空隙50を形成する。
前述した特定の条件の下で空隙50を形成する詳しいメカ
ニズムについては完全に理解せずともよく、また先に述
べた理論または解説にのみ拘束されるものでもない。本
発明に則つて増強されるウエブは、空隙50の数、空隙の
大きさおよび空隙の分散状態を変えることができる。
増強された溶着部の強度 本発明によれば、前述した空隙50を含む溶着部を形成す
れば溶着部の強度は同じ帯で作られた空隙50のない溶着
部の強度よりも大きくなる。重なり合つている帯部分の
間の溶着部の強度は、溶着された帯部分に引つ張り荷重
を加え、溶着部の破損に要する荷重と帯そのものを裂く
のに要する荷重とを比較することにより手軽に測定され
る。例えば、そうした溶着部を市販の包装機械（米国、
60025イリノイ州、グレンビユー、ウエストレーク通り3
600のシグノード社（Signode Corporation）から“MCD
700/300"の名称で販売されている動力式帯包装機械
等）を用いた従来の摩擦溶融技術により形成する場合、
慣用されている市販のポリエステル帯による溶着部の強
度は、典型的には約35％から約55％の範囲にある。これ
に比べて、前述のようにして作られた空隙50を含むポリ
エステル帯の溶着部は、60％から80％またはそれ以上の
接合強度を備えている。
溶着部は当該溶着部内で応力を分散することで接合強度
が強まり、しかも空隙50が応力を分散させているものと
考えられている。とりわけ裂け目が溶着部の端部にでき
ると、溶着部は破損するものと考えられている。空隙
は、裂け目の先端が１つまたはそれ以上の空隙に広がる
位置で、応力を減少していることが考えられる。応力を
分散したり減少させるのに最も効果のある空隙は、断面
の最大直径が溶着部の厚みの約50％であると判断されて
いる。さらに溶着部の長さ方向の中間の位置で空隙の集
中を事実上減らすことにより、溶着部の各目上の下限応
力が決まる。その結果、溶着部の端部に集中している空
隙に加わる局部的な応力を減少させることができる。
空隙が溶着部の強度を強める詳しいメカニズムについて
完全にもしくは正確に理解せずともよく、また先に述べ
た理論または解説にのみ拘束されるものでもない。
改良された溶着接合部を得るための好ましい運転パラメ
ータ 今日まで強度の大きい溶着部を得る上で影響のあるパラ
メータについて研究を重ねてきた結果、特定の条件の下
でポリエステル帯を用いると高い溶着部強度が常に一定
して得られることが判明した。特にこのポリエステル帯
は、“テナツクスＢ（Tenax B）”帯の商品名により前
述のシグノード社から米国内で販売されている。この商
品は、約0.95の固有粘度を持つポリエチレンテレフター
トコンポジシヨンである。また、シグノード社から、
“テナツクスA"商品名で販売されている固有粘度が約0.
62ポリエチレンテレフタレート帯でも優れた溶着部が得
られた。これら材料は様々な慣習的な包装用途に求めら
れる強度に合わせて、一軸オリエンテーシヨンの程度を
変えられる特性を備えている。
先に説明した市場から入手可能なサイズの帯を用いて、
高い溶着部強度が得られた。この優れた溶着部は、予め
当て板の運動エネルギを高めておく目下のところ適切と
思われる過程を利用して作られている。また、摩擦溶融
溶着法が好ましい方法である。約16mmと約19mmの溶着長
さの優れた溶着部が作られたが、溶着部の長さ自体は重
要な要素ではないと考えられている。望ましい溶着強度
を得る上で必要な溶着部の最小長さは、特に帯の幅と以
下に説明する他の溶着工程パラメータの選択組み合わせ
によつて決まる。
強度の大きい溶着部を製造する摩擦溶融法は、重なり合
つている帯部分の少なくとも一方を（好適な実施例では
帯の長さ方向を横切つて）、好ましくは約5.0メガパス
カルから約12.6メガパスカルの間の適当な溶着圧力の下
で約300ヘルツから約500ヘルツの間の周波数により振動
させる段階を備えている。溶着時間は、好ましくは約10
0ミリ秒から約800ミリ秒の間にある。振動振幅は、好ま
しくは約0.8mmから約2mmの間にある。以下に詳細に説明
する販売を予定されている溶着機械の標準機では、約1.
6mmの振幅と約150〜200ミリ秒の溶着時間により好結果
の得られることが判明した。
溶着圧力は、帯部分が溶融した状態にある溶着時間の終
了時に取り去られる。溶着部は、好ましくは大きな引張
荷重が溶着した帯に加わるまでに少なくとも約50ミリ秒
から約60ミリ秒の時間にわたり、標準的なまたは通常の
温度と圧力の空気中で冷却することができる。
前述のように（接合部の強度を強める働きをしているも
のと考えられている）空隙50（第２図）は、湿気のよう
な帯に含まれる物質が溶融した溶着区域にガス状の気泡
を形成してできていると考えられている。このような物
質を必要量含んでいなければ、溶着工程よりも先にかま
たは溶着工程の途中に当該物質を溶着区域の周囲に加え
ることが提案されている。
そうした気泡を形成する物質を、このような物質からで
きていない帯の表面に付着させことも提案されてきてい
る。例えば本発明に従つて帯を溶着しようとしても、従
来のポリプロピレン帯は気泡を形成できるだけの充分な
量の湿気を含んでいない。ただし、ポリプロピレン帯の
両面に気泡を形成する材料層を同時に押し出し成形する
ことができる。そうした層にはポリエステル帯材料を使
用することができる。この材料は、溶着工程時に気泡を
作り出せる量の湿気を含有しているのが普通である。
溶着部の空隙50（第２図）が多かれ少なかれ吸着された
湿気または帯により吸収された湿気によるものである限
り、溶着工程に際し帯を取り巻く大気の相対湿度はある
程度の影響を及ぼしているものと考えられる。今回の研
究によつて明らかにされたことの中には、相対湿度が約
60％の大気中で最も高い溶着強度が安定して得られるこ
とがある。
実例 以下の例により本発明を詳しく説明する。
例１ 第22A図から第22F図（必ずしも等倍率であるとは限らな
い）に示された複合顕微鏡写真は、100倍に拡大した本
発明に係る溶着接合部の縦断面を示している。溶着接合
部は、約0.62の固有粘度を持つオリエンテーシヨンのか
かつたポリエチレンテレフタレートの重なり合つている
引つ張られていないセグメントまたは部分22と24を摩擦
溶融溶着して作られている。
２つの帯部分22と24の間にあつて帯材料を溶融し再び固
化させて形成された溶着接合部は非結晶性（分子配向さ
れていない）であり、偏光の下ではほぼ透明でしかも比
較的明るい色調に見える。溶着接合部以外の溶融しなか
つた帯部分の材料はオリエンテーシヨンがかかつたまま
で、顕微鏡の偏光の下では不透明でしかも比較的暗い色
調に見える。
箇々の帯部分22と24の各目上の厚みは0.5mmであり、ま
た箇々の帯部分の幅は11mmである。溶着工程は検査装置
で行なわれた。この検査装置は、箇々の帯部分の長さに
沿つて約19mmにわたり帯部分を一致させて互いに押圧す
る２つの部材を備えている。
部材の一方は、一方の帯部分を他方の帯部分に対し長さ
方向を横切つて振動させるためのバイブレータ溶着プレ
ートである。帯部分は、約6.3メガパスカルの圧力によ
り２つの部材の間で互いに押圧された。帯部分の一方は
他方の帯部分に対し、周波数が約316ヘルツで約1.6mmの
振幅により横断する方向に振動させられた。溶着時間ま
たは振動時間は250ミリ秒であつた。重なり合つている
帯部分に加えていた溶着圧力は、溶着プレートが未だ31
6ヘルツで振動している間に取り去られた。
第22図から第22F図は、向かい合つた状態に配置されて
いて、箇々の帯部分のそれぞれオリエンテーシヨンの長
さと幅に一致する長さと幅を備えた境界面を形成してい
熱可塑性の帯部分22と24を示している。重なり合つてい
る箇々の帯部分の各目上の厚みは、第22F図の溶着接合
部の右端に参照符号Ｄで表わされている。
溶着接合部は、境界面にある箇々の帯部分の厚みの少な
くとも一部から構成されている。この厚みの一部は、帯
部分の一方の側部から反対の側部にかけて境界面の幅を
横切り、帯部分の一方の端から反対の端へと境界面を縦
方向に延び、溶融した状態から再び固化したものであ
る。溶着接合部の左端は第22A図に示され、また溶着接
合部の右端は第22F図に示されている。
見易くするために、１から22までの基準長さの目盛りが
第22A図から第22F図の下部に沿つて付けられ、目盛りの
零点は第22A図の溶着接合部の左端に一致している。
箇々の帯部分の再固化した厚みに他方の帯部分の再固化
した厚みが境界面で合わさり、境界面で長さと幅がほぼ
同一の連続する再固化区域を形成している。再固化区域
は、溶着接合部の長さに沿つて一定の厚みである必要は
ない。また溶着接合部の幅を横切つてある程度厚みが変
化することもある。
溶着接合部を形成する再固化区域の厚みは、第22A図か
ら第22F図の縦方向の参照符号Ｔ−１、Ｔ−２、Ｔ−
３、Ｔ−４、Ｔ−５、Ｔ−６およびＴ−７で示したよう
に、溶着接合部の縦断面の長さ方向に沿つた多くの位置
で測定されている。実際の試験体のこれらの位置で測定
した再固化区域の厚みは、以下の表１に明らかにされて
いる。
溶着接合部が、第12図に基づいて先に説明したタイプの
空隙50を備えていることが分かる。空隙50の大部分は、
第22A図から第22F図に示した溶着接合部の平坦な縦断面
の顕微鏡写真に沿つて見て、円形の輪郭を備えていない
ことに注目する必要がある。図面には示されてはいない
が、平面で見て（第22A図から第22F図の平面に直交して
見て）ほとんどの空隙50の輪郭も同じように完全な円形
をしているものとは思われない。従つて大部分の空隙50
は正確な球面構造をしていない。どちらかと言えばほと
んどの空隙50の箇々のものは、第22A図から第22F図に示
された輪郭から不規則な立体形状を備えているものと思
われる。
第22A図から第22F図に示された溶着接合部の縦断面は、
溶着接合部の長さ方向に沿つてとつた平面で切断されて
いる。仮に溶着接合部の幅の範囲内で平行な面に沿つて
切断して得た他の縦断面図でも類似した空隙の分布、空
隙の寸法および空隙の形状となることが考えられる。縦
断面の長さ方向に沿つた各箇所での空隙の集まり具合
は、溶着接合部の幅を横切る各地点でほぼ一定してい
る。
第22A図から第22図Ｆ図に示された溶着接合部は、接合
部の平坦な縦断面に沿つて空隙50が以下に説明するよう
に分散していることを重要な特徴として挙げられる。こ
うしたことから溶着接合部の再固化区域は、一方の端に
端部部分を、反対の端にも端部部分をそして２つの端部
部分の間に形成された中央部分を備えていることにも特
徴を見いだせる。
大部分の空隙50は、箇々の端部部分が再固化区域の長さ
の約30％を締めるように試験体に形成されていて、しか
も中央部分が端部部分の中間にある再固化区域の長さの
約40％を締めるように形成されている場合、２つの端部
に集束される。例えば左側の端部部分は、第22A図の参
照目盛り零から第22B図の参照目盛り６まで続いている
ことを特徴としている。また右側の端部部分は、第22F
図の溶着接合部の右端から第22D図の参照目盛り16へと
左向きに続いていることを特徴としている。従つて溶着
接合部の中央部分は、参照目盛り６から参照目盛りの数
字16まで続いている。
第22A図から第22F図に示した特殊な例では、中央部分に
おける空隙50の集まり具合が端部部分の空隙50の集束の
程度に比べて非常に低い。中央部分に見られる一定以上
の大きさの空隙は極く勤かである。第22A図から第22F図
に示された中央部分の平坦な縦断面は、空隙のある箇所
で測定して溶着接合部の再固化区域の厚みの25％より大
きい主要寸法を備えている空隙を、６つ以下の数で縦断
する。これに対し、両側の端部部分で平坦な縦断面は20
よりも多い空隙を縦断する。各々の空隙は、空隙のある
箇所で測定して溶着接合部の再固化区域の厚みの25％よ
り大きい主要寸法を備えている。
端部部分にある空隙の多くは再固化区域の厚みに比べて
比較的大きいことに注目する必要がある。例えば、両側
の端部部分で平坦な縦断面は、空隙のある箇所で測定し
て溶着接合部の再固化区域の厚みの50％より大きい主要
寸法を備えている空隙を、６つ以上の数で縦断すること
ができる。
先の表Ｉと第22A図から第22F図を参照すれば理解できる
ように、溶着接合部の固化区域の厚みは、閉じ込まれた
空隙50が最もよく集まつていてしかも最大寸法を取るよ
うな、溶着接合部の箇々の端部部分の箇所で最大とな
る。
また箇々の端部部分は、再固化区域の長さの約４〜５％
に相当する距離にわたり溶着接合部の端から内向きに延
びる外側部分を備えている。左側の端部部分にある外側
部分は、第22A図の溶着接合部の左端の参照目盛り零か
ら第22A図の概ね参照目盛りの数字１まで続いている。
溶着接合部の反対の端にある、右側の端部部分の外側部
分は第22F図に示した溶着接合部の右端から第22E図の概
ね参照目盛りの数字21まで延びている。箇々の外側部分
に含まれる空隙50の総体積は、これにつながる端部部分
のその他の箇所にある空隙の総体積を実質的に下回つて
いることが明らかである。
例II 0.62から0.70の範囲にある固有粘度を持つポリエチレン
テレフタレートの帯の重なり合っている引つ張られてい
ない新たな対の部分を、先に説明した例Ｉの試験装置を
用いて互いに溶着した。帯セグメントはそれぞれ11mmの
幅と0.5mmの厚みを備えている。重なり合つている帯部
分は、15.8mmの溶着長さにわたり互いに押圧された。重
なり合つている帯部分の一方は、振幅が1.6mmの316ヘル
ツの周波数により、他方の帯部分を横切つて振動され
た。こうした条件の下で、一連の溶着接合部を同じ対の
重なり合つている帯セグメントに形成した。溶着時間は
300ミリ秒から400ミリ秒の間で調節され、また溶着圧力
も5.0メガパスカルから12.6メガパスカルの範囲で調節
された。重なり合つている帯部分に加わつていた圧力
は、溶着プレートが未だに316ヘルツで振動している間
に取り去られた。こうして得られた溶着接合部の溶着強
度は、帯の強度の80％よりも常に大きいことが判明し
た。
改良された溶着接合部を形成する好ましい装置 …自動帯包装機構における好ましい装置構成 自動帯包装機械に用いる本発明の改良された溶着接合部
形成用の装置の量産構造について検討が加えられてきて
いる。そうした機械の好ましい形態を以下に説明する。
図面を参照する。自動帯包装機械52の全体が第５図に示
されている。帯Ｓは、分配器53からアキユムレータ54を
通じて機械52に供給される。分配器53とアキユムレータ
54は、これに見合つた特殊な構造のものかまたは従来形
式のものからできている。
帯Ｓは機械52の下側ハウジング55を通り抜け、当該ハウ
ジング55の上部にあるシユート56の廻りに供給される。
ハウジング55は、帯Ｓで縛ろうとする物体（第５図には
図示せず）を置く物体受入れステーシヨンを形成してい
る。シユート56は特殊な構造のものか、またはこれに見
合つた従来形式のものから構成することができる。
機械52の下側ハウジング55には適当な帯供給引張機構
（図示せず）が設けられている。この機構は先ず帯Ｓを
シユート56内に供給してループを作り、次いで物体の廻
りで帯Ｓを引つ張つて緊張させる。この供給引張組立体
は特殊な構造のものかまたはこれに見合つた従来形式の
ものから構成することができる。
分配器53、アキユムレータ54、シユート56および供給引
張組立体として用いるのに適当な構造のものが、米国内
で販売されている動力式帯包装機械に使われている。こ
の機械は、米国、60025イリイノ州、グレンビユー、ウ
エストレーク通り3600のシグノード社（Signode Corpor
ation）からスピリツト（SPIRIT）帯包装機械（登録商
標）の名称で販売されており、またシグノード社から19
85年８月付けでこの機械用に発行された第“286022"号
の“操作、部品並びに安全のためのマニユアル”に詳し
く説明されている。
帯包装機械52に用いられる帯掴み封印組立体は、シユー
ト56より下方の機械の下側ハウジング55内でほぼ第５図
の点線で円57で囲んだ箇所に配置されている。組立体
は、当て板、掴み体、プラテン、カツタおよび振動溶接
プレート等の数多くの構成要素を備えている。これら構
成要素は以下に詳細に説明されている。
機械52の帯掴み封印組立体を構成する構成要素は、第６
図から第12図に詳しく図示されている。第６図から第８
図に詳しく示すように、帯シユート56はハウジング55の
水平な上部表面の位置に適当な帯収容区域60を備えてい
る。これら帯収容区域の各々は、帯Ｓを受け入れるスロ
ツトまたはチヤンネル62を形成している。適当とする様
々な構造の帯収容区域を用いることができる。例えば、
米国内でシグノード社から販売されている前述のスピリ
ツト帯包装機械に組み込まれているものがある。機械の
詳細については、前述した“操作”、部品並びに安全の
ためのマニユアル”に説明されている。ただし説明の便
宜上のために、ほぼ横向きのＵ字構造をした帯収容区域
60を実例として第６図に図示してある。
箇々の帯収容区域60のチヤンネル62の開口は、通常時に
はリテーナ部材64が塞いでいる。これら保持部材は、帯
収容区域60が第７図の実線で示す位置にある間、チヤン
ネル62内に帯Ｓを止めておく働きをする。
箇々の帯収容区域60は、第７図の点線で示す引込み位置
まで矢印66の方向に移動することができる。引込み位置
にある帯収容区域60はリテーナ部材64から離され、縛ろ
うとする物体に向けて帯Ｓをスロツト62から簡単に外す
ことができる。
帯収容区域60を第７図に示した２つの位置の間で動かす
ための手段は、従来形式の適当な構造のもの（例えば、
電気式ソレノイド操作装置、油圧装置またはその他の機
械的な駆動機構）から構成することができる。この手段
の細かい点は本発明の要部を構成しない。
縛ろうとする物体を手軽に置ける指示表面を形成するた
めに、機械の下側ハウジング55はパツケージまたは物体
のためのほぼ水平に配置された支持プレート74と75を備
えているとよい。これら支持プレートの各々は、帯収容
区域60に近接して水平な上側表面を形成している。
当て板70が第５図と第８図に示すように、間隔のあいた
２つの帯収容区域60の間に設けられている。さらに当て
板70は、第６図の矢印72で示すように、帯Ｓの経路を跨
がる前進位置から（第10図に点線で示した）引込み位置
まで移動することができる。引込み位置に移動する当て
板により、帯ループを引つ張つて溶着した後に、帯Ｓを
縛ろうとする物体の底に緊張した状態で上向きに当てが
うことができる。
第８図と第11図に詳しく示されているように、当て板70
は凹所76を形成している。この凹所76には、下向きに突
き出た歯80を持つ振動パツドまたは溶着プレート78が収
容されている。溶着プレート78は、重なり当つている上
側の帯部分22に係合し、この帯部分22を振動させる帯係
合部材として機能する。好ましい実施例では、それぞれ
の歯は下向きに約0.35mmにわたり突き出している。箇々
の歯の基部は平面で見て菱形をしている。この菱形の内
側の２つの交点角度は各々が約60度と120度である。箇
々の歯の外側の４つの側面は内向きに一点に集束し、歯
80の付いた溶着プレートの表面に対し約60度の角度で傾
斜している。歯80は、好ましくは、先端と先端の間に約
1mmから約22mmの間隔をあけて規則正しく配列されてい
る。
溶着プレート78は、第10図において両方向矢印84で示し
た向きに当て板70に対し往復運動するように取り付けら
れている。これを行なうために溶着プレート78の上部と
当て板の凹所76内にある下向きの上側表面との間にボー
ルベアリングとリテーナの組立体86が介在している。
溶着プレート78の底の部分はプレート88に載つている。
当て板70の凹所76の両側にある当該当て板70の下向きの
表面もプレート88に載つている。プレート88はフレーム
90の上部に配置されている。フレーム90は、機械52の適
当な支持構造体（図示せず）に対し軸線92の廻りを枢動
するように取り付けられている。フレーム90は、第10図
に実線で示した前進位置と第10図に点線で示した収納位
置との間で、軸線92の廻りを枢動するようになつてい
る。
モータ装着台94がフレーム90に取り付けられ、電気モー
タ96を支持している。ロツド98がモータ装着台94の下側
端部に取り付けられている。ロツドは、モータ装着台94
とフレーム90の組立体を第10図の点線で示す引込み位置
まで枢動させるための適当な機構（図示せず）に係合す
ることができる。そうした機構には従来のカム装置（図
示せず）を用いることができ、また適当なスプリング
（図示せず）を使つて（第10図の実線で示した）前進位
置に常時押圧しておくこともできる。
溶着プレート78をモータ96が振動させる。このため、モ
ータ96は第10図と第12図に示されているようなプーリ10
2の取り付けられたシヤフト100を備えている。駆動ベル
ト104がプーリ102の廻りと、偏心シヤフト108の下側端
部に取り付けられている別のプーリ106の廻りに掛けら
れている。偏心シヤフト108は、フレーム90を垂直方向
に通り抜ける空隙110内に配置されている。フレーム90
の底の位置にはベアリングリテーナ112が取り付けら
れ、シヤフト108の下側端部の廻りでベアリング114を保
持している。
シヤフト108の上側端部はニードルベアリング組立体116
内に支承されていて、縦方向軸線に対し横にずれている
上向きに突き出たシヤフト部分118を備えている。好ま
しい実施例では、偏心量は約0.8mmである。
上側シヤフト部分118は、プレート88の開口120、溶着プ
レート78の細長い開口122および当て板70の開口124を通
り抜けている。フレート88の開口120と当て板70の開口1
24の各々は、偏心シヤフト部分118の回転を妨げないだ
けの充分な大きさがある。
上側シヤフト部分118は、溶着プレート78の細長い開口1
22に設けられたニードルベアリング組立体126内に支承
されている。ベアリング組立体126は、第10図に示した
溶着プレートの開口122の両側に係合している。ただし
ベアリング組立体126の直径は、（第10図の紙面に直交
して開口122の長さ方向に沿つて計つて）開口122の長さ
よりも短い。このため電気モータ96により偏心シヤフト
108が回転すると、溶着プレート78を両方向矢印84の向
きに往復振動させる。
第８図と第11図に詳しく示されているように、当て板70
は回転可能な掴みパツド130を備えている。パツド130
は、下向きの歯132の付いている拡大した下側円筒状部
分131を備えている。歯132の各々が正方形の基部を備え
たピラミツド状の歯形をしていることを除いて、当該歯
132は溶着プレート78の歯80に類似している。箇々の歯1
32の表面は、当該歯132の付いている掴み体130の表面に
対し約45度の角度で先端に向けて集束している。
好ましくは、掴み体130の拡大した下側円筒状部分131の
外縁は表面に対し約60度の角度で内向きに面取りされて
いる。このようにすれば、帯の供給時に掴み体130を当
該帯の先端が通過し易くなる。
回転可能な掴み体130は上向きに突き出た円筒状部分134
を備えている。この円筒状部分は減径されていて、当て
板70（第８図）にある穴136内に収容されている。円筒
状部分134は、環状の溝138を備え、当て板70の拡径穴14
2内に収められたＯリングまたはスナツプリング140を受
け入れている。この組立体により回転可能な掴み体130
は当て板70内に保持される。また帯の溶着作業に際して
帯Ｓが掴み体130に接触すると、当該帯の作用を受けて
掴み体130は（典型的にはいずれかの方向に数度）回転
することができる。溶着作業については以下に詳しく説
明されている。
これらとは別に複数の帯接触構成要素が当て板70の下側
に配置され、当該当て板70と共に連係し合つて帯Ｓに一
定の作用を及ぼすすようになつている。これら構成要素
は、第８図が第11図に詳しく図示されている。
とりわけ第11図を参照すると、案内プレート150がフレ
ーム90に取り付けられ、しかもカツタナイフまたはブレ
ード154、カツタブレードリンク156、帯係合ブロツクま
たはプラテン158、プラテンリンク160およびループ掴み
体162のための収容区域または案内路を形成している。
第８図と第11図に詳しく示されているように、カツタブ
レード154は２本のピン166によりカツタリンク156に取
り付けられている。カツタブレード154はプラテン158の
側面を滑るようになつているが、必要とあらば、プラテ
ンリンク160の側面を滑るようにもできる。
プラテン158は、ピン170によりリンク160に枢動可能に
取り付けられている（第８図）。従つて、プラテン158
は回転軸の廻りを枢動することができる。この回転軸
は、機械内に形成される帯ループの面にほぼ直交して設
けられている。
第９図と第11図に詳しく示されているように、プラテン
158はほぼ逆Ｕ字形をした構造をしていて、リンク160に
取り付けられている，プラテン158とリンク160は一緒に
なつて、プラテン158の上側部分より下にある帯収容区
域に通路174を形成している。
プラテン158の上側表面は、帯を掴むための複数の歯178
を備えているとよい。歯178は、重なり合う溶着プレー
ト78に設けられた歯80とほぼ同じ形状並びに構造をして
いることが好ましい。ただし、販売を予定されている実
施例ではプラテンの箇々の歯178の丈は約0.2mmであり、
溶着プレートの歯80の丈より幾分低い。
販売を予定している図示の実施例では、帯に接触する歯
の付いたプラテン158の表面は約19mmの長さがある。好
ましくは、この歯の付いた帯係合表面の長さは（当て板
70の下側で帯の長さ方向に平行に計つて）溶着プレート
78の長さより短い。
溶着プレート78は当て板の凹所76内に配置され、当該溶
着プレート78の両側にあつて下向きに突き出している当
て板70の表面は、溶着プレート78の歯80の先端よりも下
に位置している。溶着プレート78は、帯が当て板70の底
を横切つて緊張状態に引つ張られているが、プラテン15
8により溶着プレート78に対し圧縮されていない時期
に、帯と溶着プレートの歯80が接触するのを防げるだけ
の充分な深さに収容されている。こうした関係を必要と
する理由は、機械の運転に関連して以下に説明されてい
る。
またプラテン158は面取りされたコーナ182を備えている
ことが好ましい。この構成により、溶着工程に際し帯の
切断端部に加わる圧力を大幅に少なくできる。またある
種の運転条件の下で、幾つかのタイプの帯にとつてこの
面取り構造が溶着部の品質をある程度改善することが判
明した。特にポリエステルやポリアミドナイロンの帯の
場合、そうしたプラテンの構造により面取り部182に隣
接した溶着部の端部に好ましい気泡または空隙の形成が
見られる。
ループ掴み体162は、プラテン158に隣接してプレート15
0内に滑動可能に配置されている。またプール掴み体162
は、回転可能な掴み体130の下側に歯186の付いた上向き
の表面を備えている。ループ掴み体の歯186は、当該ル
ープ掴み体の歯186が好ましくは約0.35mmの大きな丈を
備えていることを除いて、プラテンの歯178とほぼ同じ
形状並びに間隔を備えている。
（カツタリンク156に連結された）カツタブレード154、
プラテンリンク160およびループ掴み体162は、適当な機
構（図示せず）により互いに独立した上下方向に動かさ
れる。これら機構は従来形式の適当な構造のものかまた
は特殊な構造のものからできている。販売を予定してい
る機械の構造では、そうした運動は回転カムセツト（図
示せず）と、当該カムセツトに対してカツタリンク15
6、プラテンリンク160およびループ掴み体162を押圧す
る連係し合つて働くスプリング（図示せず）とで行なう
ことができる。
こうした動作を行なうために、カムセツトに係合するカ
ツタリンク156、プラテンリンク160およびループ掴み体
162の底には、カム従動ローラ装置（図示せず）を取り
付けることができる。またプラテンリンク160は適当な
複数のスプリングとレバーアームからなる装置を備え、
帯包装サイクルのある工程の時期に第１の力でプラテン
158を溶着プレート78に対して持ち上げ、また帯包装サ
イクルの別の工程の時期に小さい第２の力でプラテン15
8を溶着プレート78に対して持ち上げる動作をカムセツ
トは行なうことができる。カムセツト機構はもとよりそ
うしたスプリング機構は当業者には周知である。例えば
そうした機構は、前述したシグノード社のスピリツト帯
包装機械（登録商標）の“操作、部品並びに安全のため
のマニユアル”にも明らかにされている。
第８図と第９図を参照する。帯Ｓは、先ずカツタブレー
ド154を通り越して機械52内に供給される。この供給を
行なうために、カツタブレード154に隣接して移動可能
な帯案内チヤンネル202が設けられている（第８図）。
チヤンネル202は、機械に対しピン204の廻りを枢動する
ように取り付けられている。ピン206がチヤンネル202の
下側で機械から突き出していて、チヤンネル202が第８
図に示した位置を越えて下向きに枢動するのを防いでい
る。チヤンネル202は、スプリング207により常時ピン20
6に対し下向きに押圧されている。スプリング207は一方
の端部がピン208を介して機械に取り付けられ、また他
方の端部がチヤンネル202から突き出たピン209に取り付
けられている。
帯Ｓは、先ず固定案内体210に沿つてチヤンネル202の端
部内に供給される（第８図）。チヤンネル202の底は固
定案内体210の端部に隣接した箇所が開口していて、軸2
14の廻りを回転できるよう機械に取り付けられたホイー
ル212を収容している。ホイール212は回転してチヤンネ
ル202内に帯を送り込むことができ、このホイールの回
転により、帯がチヤンネル202を通じて送られる際の摩
擦牽引力を減少させている。
第８図に詳しく示されているように、当て板70は回転可
能な掴み体130に隣接した一方の端部に下向きの角度の
付いた壁146を備えている。壁146は、帯を先ず当て板の
下側に供給しそしてシユート56の帯収容区域60内に送り
込む際、帯Ｓの先端縁を下向きに曲げて隣接する帯収容
チヤンネル62内に送り込む働きをしている。次いで帯が
シユート56の廻りを巡り、帯の先端が再び当て板70の下
方にある下側帯部分の上部を通り過ぎると、当て板の壁
146は帯の先端がさらに前方へ移動するのを止める働き
をする（第13図）。
…自動帯包装機械における装置要素の働き… 自動帯包装機械において、前述した装置の好ましい実施
例の動作は以下に説明されている。マイクロプロセツサ
（図示せず）により制御される回転カムセツト（前に簡
単に説明してある）を用いて、機械の機構の多くを操作
することが提案されてきている。自動帯包装機械におい
て、当て板、カツタナイフ、ループ掴み体、プラテン等
の回転カムによつて行なう様々な帯係合手段の動作は周
知の量産構造の特徴である。例えば、前述したスピリツ
ト（登録商標）帯包装機械に使われているカムアクチユ
エータ装置を参照されたい。この機械はシグノード社に
よつて米国内で販売され、またスピリツト（登録商標）
帯包装機械用の“操作、部品並びに安全のためのマニユ
アル”の題名の付いた前述の文書に説明されている。こ
の文書は、本件出願の内容とは異なるが類似する技術と
して参考のために引用する。
予定されている量産構造の機械はカムセツト機構、並び
にこの機構と連係する制御装置により運転することがで
きるが、その他の機構（例えば、電気ソレノイドアクチ
ユエータ、油圧または空気圧アクチユエータ、箇々に独
立した電気モータ等）を使用することもできる。ただし
機械の働きを十分に理解する上から、カムセツト機構と
これに連係する制御装置を参照して以下に説明されてい
る。前記制御装置には、駆動装置、スイツチおよびマイ
クロプロツサが含まれている。カムセツト機構は、当業
者には数値の従来構造の特徴を細かく参照しないで、簡
単に説明されている。
予定されている量産構造の機械では、カムシヤフトに隣
接する複数のカムが取り付けられ、カムセツト（以下、
単純に“カム”と称する）を構成している。カムシヤフ
トは、マイクロプロセツサにより制御されてラツプ ス
ウリング クラツチ（Wrap spring clutch）またはロー
ラ ランプ クラツチ（roller ramp clutch）を介して
回転される。このクラツチは、主要モータから連続して
延びる回転ジヤツクシヤフトにより駆動される。
当て板70に用いられている取付けフレーム90は常時カム
に対しスプリングで押圧され、当て板70を前進位置（第
10図の実線で示す位置）にある帯経路上に位置決めする
ようになつている。当て板70は、当て板スプリングの力
に抗して作用するカムにより、引込み位置に移動され
る。
プラテンリンク160とカツタブレードリンク156は、常時
当て板70からスプリングで押圧されてカムに接触した状
態で離されている。これらリンクは、スプリングの力に
抗してカムにより当て板70に向けて持ち上げられる。
ループ掴み体162は当て板70とは逆向きに常時スプリン
グで押圧され、ループ噛み体のスプリングの力に抗して
作用するカムにより下げられる。
またカムは、機械の一部と作用を開始したり停止する
（例えば、帯供給引張機構を停止する）１つまたは複数
のスイツチを作動させる働きをすることもできる。
カムを駆動するマイクロプロセツサとクラツチは、従来
と同じ方法で使用することができる。概して、以下に説
明する動作が典型的な例である。カムシヤフトはそれぞ
れの帯包装工程毎に完全に１回転するように構成されて
いるが、１回転よりも少ない増分量に見合う特定の地点
で、それぞれの帯包装工程毎に規則的に停止される。こ
の動作を行なうために、カムが取り付けられているカム
シヤフトには複数の標識体が設置されている。これら標
識体はカムシヤフトの廻りに（例えば、60度かまたはそ
れ以外の増分角度で）円周方向に間隔をあけられ、カム
シヤフトと共に回転するようになつている。１つまたは
複数の近接検知スイツチがカムシヤフトに隣接した固定
位置に配置され、カムシヤフトの回転に伴つて標識体が
近接スイツチを通り越えて回転する際、標識体の存在を
検知している。箇々の近接スイツチは標識体がスイツチ
に近接するとマイクロプロセツサに信号を送るが、標識
体がスイツチに近接しなければ信号を出さない。近接ス
イツチの１つから送られてきた信号を用いて、マイクロ
プロセツサにより当該スイツチを通り越えて回転した標
識体の数をカウントし、それぞれの帯包装サイクル毎に
カムシヤフトの回転位置を確めることもできる。
カムシヤフトは、クラツチの被駆動部分に連結されてい
る。クラツチの被駆動部分は、爪により係合される円周
方向に間隔のあいた外向きの歯を備えている。これら歯
は、例えばカムシヤフトの所定の回転増分に見合う増分
量で間隔をあけられている。爪はクラツチの被駆動部分
に対して常時スプリングで押圧され、カムシヤフトの所
定の回転増分毎に歯を係合してクラツチの被駆動部分、
結果的に、カムシヤフトとカムの回転を阻止することが
できる。クラツチの被駆動部分が爪の係合によつて回転
を阻止されると、クラツチの駆動部分はスリツプする。
爪は、電気ソレノイドによりクラツチの被駆動部分の歯
から外される。前記電気ソレノイドは、マイクロプロセ
ツサからの信号に応答して作動される。
カムシヤフトの箇々の回転増分は、これら回転増分の一
部のものまたはすべてのものがある時間間隔を設けて停
止される。この時間間隔は、マイクロプロセツサのタイ
マー装置に予めプログラム化されている。クラツチの被
駆動部分の歯がスプリングで押圧された爪により係合さ
れ、クラツチの被駆動部分（と連結されたカムシヤフ
ト）の回転が止まり、カムシヤフトの標識体の１つが近
接スイツチの１つに近接する時期に、この時間間隔でカ
ムを“停止状態”に保つことができる。この状態でスイ
ツチからマイクロプロセツサに信号が送られる。この信
号により、カムシヤフトが停止している間、マイクロプ
ロセツサのタイマー回路にプログラム時間の計測開始を
指示するようになつている。タイマー装置の時間が終了
すると、マイクロプロセツサはクラツチの電気ソレノイ
ドを働かせて爪を動かし、クラツチの駆動部分の歯から
外すことができる。また連続して回転しているクラツチ
の駆動部分により、クラツチの被駆動部分を再び回転さ
せることができる。
カムシヤフトが回転を始めるや否や、カムシヤフトの回
転により標識体が近接スイツチから遠去かり、近接スイ
ツチの信号を止める働きをする。この信号停止に応答し
て、マイクロプロセツサはクラツチの電気ソレノイドへ
の通電止め、電気ソレノイドはスプリングで押圧された
爪を歯から外すようになつている。従つてカムシヤフト
の後続する回転増分の終了時期に、爪は再びクラツチの
被駆動部分の歯を係合することができる。
必要とあらば、クラツチの被駆動部分の２枚（またはそ
れ以上）の歯が解除された爪を通り過ぎて回転するま
で、近接スイツチの信号を保つておける範囲で、カムシ
ヤフトの円周部分に沿つて標識体の一部の幅を広げるこ
ともできる。そうした場合、幅を広げられた標識体が近
接スイツチを通り過ぎ、次いで通電を止められたソレノ
イドにより爪が外されるまでカムシヤフトは回転し、第
３の歯（すなわち後続の歯）を係合することができる。
新たなサイクルの開始時期に、既に帯はシユート内に位
置決めされ、第13図に示すようにループを形成してい
る。また重なり合つている帯の上側部分22は、持ち上が
つたプラテン158により掴まれている。帯Ｓの先端は、
当て板70の傾斜壁146に当たつて止まつている。
第13図を参照しながら、機械内における帯Ｓの後続の動
作について説明する。帯の先端が壁146に当たつた状態
で、帯は回転可能な掴み体130の下側から溶着プレート7
8と持ち上がつたプラテン158の間を抜け、シユート56に
沿つてシユートの帯収容区域60を通り、そして重なり合
つている帯の上側部分の下側へと帯収容通路174を通じ
て時計方向に当て板70まで戻つている。前記帯収容通路
174はプラテン158とプラテンリンク160の間に形成され
ている。次いで帯はカツタプレード154の上部を通り、
案内体202内に入つている。
当て板70の下側にある重なり当つている帯の上側部分22
は、プラテン158により溶着プレート78に対し固定され
ている。このプラテン158は、前回のサイクルの最終の
増分をカムが回転し終わり持ち上げられている。前回の
サイクルの終了時、爪はカムクラツチの被駆動部分に係
合していて、カムシヤフトが回転を続けるのを阻止して
いる。オペレータにより開始される後続の帯包装サイク
ルで帯ループが引つ張られるようになるまで、マイクロ
プロセツサは爪の解除を行なわないようにプログラムさ
れている。
機械のオペレータがフツトスイツチ220を操作すること
で、後続の帯包装サイクルが開始される（第５図）。フ
ツトスイツチ220は、前述した引張供給組立体（図示せ
ず）の帯ループ引張機械（図示せず）を作動するように
なつている。
縛られる物体は、図面を見易くするために第13図から第
20図には描かれていない。ただし第21図には参照符号Ｐ
で縛られた物体を示してあり、帯ループは物体の周囲の
所定位置に巻き付けられて示されている。帯ループは、
帯の供給方向とは反対向きに当該帯の後尾部分を引つ張
ることにより、物体の廻りで引張力が加えられる。この
引張力の引張り方向は、第14図の帯Ｓに付けた矢印によ
り示されている。ループに引張力が加えられると、帯収
容区域60は（第７図に示したように）引き込まれ、縛ら
れる物体の外側の周囲に緊張状態に引つ張られている帯
Ｓを離すようになつている。
典型的な例では、帯引張り装置は、帯ループに加わる引
張力を検知し所定のレベルの引張力が取り去られた場合
に引張り工程を終わらせるための手段を備えている。信
号は例えばそうした引張力検知装置によつて作り出さ
れ、この信号を機械52のマイクロプロセツサが処理し、
サイクルの後続の工程を自動的に開始することもでき
る。具体的には、そうした信号に応答してマイクロプロ
セツサはカムクラツチのソレノイドに通電してクラツチ
の爪を外し、１回転のうちの最初の増分だけをカムは回
転することができる。カムが回転すると、該当カムの回
転によりスプリング（図示せず）はループ掴み体162を
持ち上げ、第15図に示すようにループ掴み体162と当て
板の掴み体130の間で重なり合つた２つの帯を掴むこと
ができる。ループ掴み体のスプリング（図示せず）は適
当な大きさの締付力（例えば、ループが約180キログラ
ムの引張力で引つ張られている場合、当該ループに直交
して約220〜320キログラムの締付力）を加えるようにな
つている。
次いで、カムが回転を継続すると当該カムによりスイツ
チが作動され、帯ループ引張機構への通電が止められ
る。これにより帯の後尾部分に加わつていた引張力が取
り去られ、引つ張られたループから帯の後尾部分を後で
切断する際、帯端部が裂けてしまうを防ぐことができ
る。帯の後尾部分から引張力が取り去られた後、カムは
回転を継続してカツタリンク156とカツタブレード154と
を持ち上げ、第16図に示すように帯の後尾部分を切断す
るようになつている。
カツタリンク156とブレード154が持ち上げられ帯を切断
する際、カツタリンク156の上部は枢動可能な帯案内体2
02の上側壁に帯の後尾部分を押し付ける。この動作によ
り帯案内体202に力が加わり、当該帯案内体は上向きに
枢動して帯収容区域60の下部に当たる。帯の後尾部分
は、帯が切断される際、カツタリンク156により帯案内
体202に対し押え付けられる。これにより、切断された
帯の後尾部分の先端がプラテン158から外れて帯案内体2
02内に下向きに滑り落ちてしまうのを防げる。
次に、第17図に示すように、後続のカムの回転により、
帯の切断に続いてプラテン158は降下される（ただし、
回転しているカムはナイフ154を持ち上がつた位置に保
持し続ける）。プラテン158が最も低い位置に到達する
と重なり合つている帯の下側部分は通路174から外に取
り出され、プラテン158の歯の付いた掴み部分の上部に
載ることに注目する必要がある。
前述したようにプラテン158が帯から離れて降下すると
直ぐに、バイプレータ溶着モータ96（第10図）が始動さ
れる。バイプレータモータ96は、カムにより作動される
スイツチに応答して動き始める。次いで、クラツチの被
駆動部分の歯に係合する（結果的に、クラツチの駆動部
分はスリツプを起こす）スプリングで押圧された爪によ
り、第１の回転増分を終えた時点でカムの回転は止めら
れる。この状態は、プラテン158が当該プラテンにとつ
て最も低い位置に接近する時期に生じる。他方、作動し
ているバイブレータモータ96は当該モータの定格回転速
度に近づいていく。
バイブレータモータ96は、溶着接合部を形成するのに必
要な回転速度を得るために、所定の“始動”期間を必要
としている。バイブレータモータの始動期間の時間計測
は、カムシヤフトの第１の回転増分の終わりに際し、近
接スイツチに隣接してカムシヤフトの標識体が停止する
のに応答して発せられる近接スイツチの信号により開始
される。カムの回転が停止されると、バイブレータモー
タの始動期間が終わるまでカムは停止したままの状態に
保たれる。
バイブレータモータの始動期間が終ると、マイクロプロ
セツサはカムクラツチのソレノイドに通電して爪を外
し、このためカムは回転を続けることができる。回転す
るカムはプラテン158を持ち上げて、振動している溶着
プレート78に２つの帯部分を一緒に押し付ける（第18
図）。カムはアームとスプリングの組立体（図示せず）
に働きかける。この組立体はプラテン158と連係し合つ
て、当該プラテン158を重なり合つている帯部分および
これら部分を覆つている溶着プレート78に対し、約5.2
メガパスカルから約6.9メガパスカルの間の所望の力で
持ち上げるようになつている。
帯部分を押して溶着プレート78に接触させる際、当該溶
着プレートは振動している。カムが次の増分位置で回転
を止めると、爪は再びカムクラツチの被駆動部分にある
別の歯に係合する。この時期にマイクロプロセツサのタ
イマーは、プラテン158を上昇位置（第18図）に保つ一
方で重なり合つている帯の境界区域を溶融状態とするこ
とのできる時間にわたり、爪のソレノイドに通電をせず
カムを静止した状態に保つ働きをする。この予定されて
いる量産構造の機械の混合、望ましい溶融時間は約100
から200ミリ秒の間にある。振動している融着プレート7
8は、上側帯部分を当該帯部分の長さ方向を横切る向き
に振動させ、またループ掴み体162と回転可能な掴み体1
30は溶着プレート78に隣接した重なり合つている帯部分
を締め付けた状態に保つている。上側帯部分の横向きの
運動は回転可能な掴み体130により緩衝される。掴み体1
30は、上側帯部分を伴つて垂直軸の廻りを振動すること
ができる。
所定の溶融時間が経過した後、マイクロプロセツサはク
ラツチのソレノイドに通電してカムクラツチの爪を再び
外し、カムは新たな増分にわたり回転することができ
る。カムのこの新たな回転増分によりカツタブレード15
4は下がり、またプラテン158も振動している溶着プレー
トから離れて第19図に示されている“供給”位置まで下
げられる。ループの重なり合つている帯部分は、この時
期にも持ち上げられたループ掴み体162と当て板の掴み
体130との間に掴まれている。ループは引つ張られた状
態にあるため、重なり合つて引つ張られている上側の帯
部分22は凹所内で振動しているプレート78から引き離さ
れる。その結果、帯部分22とこれに接する下側の帯部分
24は、当て板70の底を横切つてほぼ真つ直ぐに延びてい
る。
プラテン158が振動している溶着プレート78から遠去か
る時に下がり始めると直ぐに帯に加わつていた圧力がな
くなり、カムはスイツチを作動してバイブレータモータ
96を止める。その間カムは次の増分停止位置に向けて回
転を継続する一方、帯部分は加圧されていない状態での
冷却すなわち“さます”時間が与えられる。
予定されている構造の量産機械の場合には、加圧されて
いない状態での冷却時間は、先に説明した実用サイズの
ポリエステル帯では約50ミリ秒から約60ミリ秒の範囲に
ある。表面の引張力とそれぞれの帯部分が本来備えてい
る引張り強さにより、溶着部が固化するまでに下側の帯
部分24が上側の帯部分22から剥れるのが阻止される。加
圧されていない状態での冷却時期にも、ループ掴み体16
2は回転可能な掴み体130に対しこれら帯部分を保持して
いる。従つてループの引張力は、下側の帯部分24の溶着
部に加わることがない。このため、溶着部の帯部分22と
24を引つ張つて離そうとする引張力は事実上存在しな
い。
冷却時期の間にもカムは回転を続け、第20図に示すよう
にループ掴み体162は降下させられる。この降下によ
り、溶着されていない重なり合つて接する帯部分は解放
される。ループ掴み体の降下の開始と同時に、当て板70
はカムにより引き込まれ、引き張られた状態のループは
当て板から外れて、第21図に示すように縛られる物体Ｐ
に巻き付く。カムの回転は、当て板70が最大の引き込み
位置まで到達すると、クラツチの爪により後続の増分停
止位置で止められる。マイクロプロセツサのタイマー装
置は、この停止期間を所定の長さの時間に設定してい
る。この時間間隔は、溶着された帯ループが物体の底に
当てがい、しかも溶着プレート78の振動の振幅を零まで
減衰させるのに必要な長さがある。
この停止時期の後、マイクロプロセツサはカムクラツチ
の爪をただちに外し、再びカムは新たな回転増分を進め
ていく。この新たなカムの回転が当て板70を駆動して帯
経路まで戻す。当て板70が帯経路上の前進位置まで復帰
すると、クラツチの爪は回転増分の終りの位置でカムの
回転を止める。この時期にマイクロプロセツサは帯の供
給を開始し、シユート56内に新たなループを形成する
（第５図）。この操作は、帯供給引張組立体（図示せ
ず）に設けられた適当な帯供給機構（図示せず）を働か
せることにより行なわれる。
帯をシユート56内に供給すると、帯の先端が当て板70の
上流側にある従来形式のシユートスイツチ（図示せず）
に当たる。このスイツチはマイクロプロセツサ内のタイ
マー装置を起動する。このタイマー装置は、帯をスイツ
チを通り越して送り込み、当て板70の下部と下側の帯部
分24の上部の間を通し、そして最終的に当て板の傾斜壁
146に当てることのできる時間にわたり帯の供給を継続
するプログラムされている。この供給時間の終了時に、
マイクロプロセツサは帯の供給を止める信号を帯供給機
構に送るようになつている。
前述したシユートスイツチの信号は、マイクロプロセツ
サのタイマーを起動して当て板の傾斜壁146に当たるま
での時間にわたり帯を供給させるようにすることに加え
て、当該信号はさらにマイクロプロセツサにより処理さ
れ、カムが後続する最終の回転増分を進めるようにされ
る。このカムの回転がプラテン158を持ち上げ、上側の
帯部分22の端部を上方に位置する溶着プレート78に挟み
付けることができる。好ましくは、カムはプラテン158
に連係したアームとスプリングの組立体（図示せず）を
介して作用し、プラテン158を持ち上げ上側の帯部分22
を上部に位置した溶着プレート78に対し約10.4メガパス
カルから約10.8メガパスカルの圧力で押圧する。こうし
て機械52は次回の包装サイクルを始める準備がされる。
この次回の包装サイクルは、フツトスイツチ220（第５
図）を操作者が踏むことにより始めることができる。
前述の本発明の詳細な説明並びに図示された本発明の具
体例により、この発明の精神および新規な概念の範囲ま
たは原理から逸脱することなく、変更しまた修正できる
ことが明らかである。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明による熱可塑性の帯の溶着接
合部、重なり合っている２つの向かい合った部分の間の
溶着接合部における個々の帯部分の厚みの少なくとも一
部が溶融した状態から再び固化され、この再び固化した
両方の帯部分の厚み部分が一体化されて連続する再固化
区域を形成し、この再固化区域に閉じ込められた複数の
空隙を備え、この空隙が再固化区域の各端部に近接して
その幅と厚みを横切って分散されているので、帯の溶着
接合部に応力が作用してもそこに形成されている空隙に
よって応力が分散され、あるいは減少されるので、溶着
接合部の接合強度を高めることができ、強度の大きい改
良された熱可塑性の帯の接合部を提供することができる
という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の特徴を具体化していて、本発明の方
法を実施することのできる装置の１つの形態を単純化し
てほぼ概略的に示す斜視図である（第１図並びにその他
の図に示した帯は、装置の構成要素との関係において同
じ縮尺では描かれておらず、一部の細かい点をはつきり
示すために拡大して描かれている）。 第２図は、第１図の装置の一部を大きく拡大して示す部
分断面図にして、図示の装置は重なり合つている帯部分
に係合していて、間に溶着接合部を形成している（同じ
縮尺では示されていない）。 第３図は、本発明の特徴を具体化していて、本発明の方
法を実施することのできる装置の第２の実施例を単純化
してほぼ概略的に示す斜視図である。 第４図は、装置の第２の実施例の一部の拡大側面図にし
て、図示の装置は重なり合つている帯部分に係合してい
て、間に溶着接合部を形成している。 第５図は、本発明の装置の第３の好ましい形態を具体化
した、販売を予定されている帯包装機械を単純化して斜
め正面から見た説明図である。 第６図は、第５図のほぼ６−６線に沿つて拡大した部分
平面図である。 第７図は、第６図のほぼ７−７線に沿つた一部断面図で
ある。 第８図は、第６図のほぼ８−８線に沿つた一部断面図で
ある。 第９図は、装置の帯掴み封印組立体要素を機械の内部か
ら機械の正面に向けて斜めに見た部分縮小図である。 第10図は、第６図のほぼ10−10線に沿つた部分断面図で
ある。 第11図は、第９図に示した掴み封印組立体要素の分解斜
視図である。 第12図は、第９図と第11図に示した掴み封印組立体要素
を機械の内部から後方に向けて見た斜視図である。 第13図から第21図は、機械の操作の順序、とりわけ帯掴
み封印組立体要素の動作の順序を単純化して概略的に示
す断面図である。 第22A図から第22F図は、２つの帯部分の間に形成された
本発明に係る溶着接合部の試験体の縦断面を偏光顕微鏡
で100倍に拡大して写した11枚の粒子構造に係る顕微鏡
写真の合成復元図（必ずしも等倍率であるとは限らな
い）にして、11枚の溶着部の写真片に分かれた第22A図
から第22F図は、溶着部の左端を示す第22A図から始ま
り、また溶着部の長さ方向に沿つて各区分毎に進行し、
溶着部の右端を示す第22F図で終わつている。 20……帯包装装置 22……上側の帯部分 24……下側の帯部分 26……上側の帯係合部材 28……下側の帯係合部材 30……駆動ロツド 32……振動駆動機構 36……ロツド 38……アクチユエータ機構 42,44……歯 46……境界区域 50……空隙 52……帯包装機械 53……分配器 54……イキユムレータ 55……下側ハウジング 56……帯シユート 60……帯収容区域 62……チヤンネル 64……リテーナ部材 70……当て板 74……支持プレート 75……支持プレート 76……凹所 78……溶着プレート 80……歯 86……リテーナ組立体 88……プレート 90……フレーム 92……軸線 94……モータ装着台 96……電気モータ 98……ロツド 100……シヤフト 102……プーリ 104……駆動ベルト 106……プーリ 108……偏心シヤフト 110……空所 112……ベアリングリテーナ 114……ベアリング 116……ニードルベアリング組立体 118……シヤフト部分 120,122……開口 124……開口 126……ニードルベアリング組立体 130……掴みパツド（掴み体） 132……下向きの歯 134……円筒状部分 136……穴 138……環状の溝 140……Ｏリングまたはスナツプリング 142……拡径穴 146……当て板の傾斜壁 150……案内プレート 154……カツタナイフまたはブレード 156……カツタブレードリンク 158……帯係合ブロツクまたはプラテン 160……プラテンリンク 162……ループ掴み体 166……ピン 170……ピン 174……通路 178……複数の歯 182……コーナ（面取り部） 186……ループ掴み体の歯 202……チヤンネル（帯案内体） 204,206……ピン 207……スプリング 208,209……ピン 210……固定案内体 212……ホイール 214……軸 220……フツトスイツチ 20′……帯包装装置 25′……案内ブロツク 26′……上側の帯係合部材 28′……下側の帯係合部材 31′……空気圧アクチユエータ 32′……偏心駆動機構 33′……端部表面 49′……部材

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性の帯（Ｓ）の重なり合っている２
    つの向き合った部分（22,24）の間の溶着接合部（46）
    にして、当該溶着接合部（46）は前記箇々の帯部分（2
    2,24）の厚みの少なくとも一部が溶融した状態から再び
    固化され、この再び固化した一方の帯部分（22,24）の
    厚み部分が再び固化した他方の帯部分（22,24）の厚み
    部分と一体化されて連続する再固化区域を形成するもの
    で、溶着接合部（46）は前記再固化区域が内部に閉じ込
    められた複数の空隙（50）を備え、該空隙が少なくとも
    この再固化区域の各端部に近接して再固化区域の幅と厚
    みを横切って分散されていることを特徴とする熱可塑性
    の帯の溶着接合部。
  2. 【請求項２】さらに、前記再固化区域は、一方の端にあ
    る端部部分と、反対の端にある端部部分と、これら２つ
    の端部部分の間の中央部分とを備え、しかも前記空隙
    （50）の大部分が前記端部部分に設けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性の帯
    の溶着接合部。
  3. 【請求項３】さらに、前記端部部分に含まれる前記空隙
    （50）の少なくとも一部が、空隙のある箇所で測定して
    溶着接合部の再固化区域の厚みの25％より大きい主要寸
    法を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
    に記載の熱可塑性の帯の溶着接合部。
  4. 【請求項４】さらに前記端部部分にある前記空隙（50）
    の少なくとも一部が、空隙のある箇所で測定して溶着接
    合部の再固化区域の厚みの50％より大きい主要寸法を備
    えていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
    の熱可塑性の帯の溶着接合部。
  5. 【請求項５】さらに、箇々の前記端部部分が前記再固化
    区域の長さの約30％を占め、また前記中央部分が当該再
    固化区域の長さの約40％を占めていることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性の帯の溶着接合
    部。
  6. 【請求項６】さらに、箇々の前記端部部分が、前記固化
    区域の長さの約４％に相当する距離にわたり溶着接合部
    （46）の端から内向きに延びる外側部分を備え、しかも
    当該外側部分にある空隙（50）の体積が前記端部部分の
    残りの部分にある空隙（50）の体積よりも実質的に少な
    いことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の熱可
    塑性の帯の溶着接合部。
  7. 【請求項７】さらに、両側の前記端部部分で任意の平ら
    な縦断面が20よりも多い空隙（50）を縦断し、各々の空
    隙が、空隙のある箇所で測定して溶着接合部の再固化区
    域の厚みの25％より大きい主要寸法を備え、しかも当該
    空隙（50）の大多数が不規則な形状をしていることを特
    徴とする特許請求の範囲第５項に記載の熱可塑性の帯の
    溶着接合部。
  8. 【請求項８】さらに、帯材料が約0.62の固有粘度を持つ
    ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性の帯の溶着接合
    部。
  9. 【請求項９】さらに、前記帯（Ｓ）がオリエンテーショ
    ンをかけられた結晶構造の熱可塑性材料であり、また前
    記再固化区域が、前記重なり合っている箇々の帯部分
    （22,24）の隣接する結晶構造の区域に一体化された細
    長いほぼ非結晶構造の区域であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の熱可塑性の帯の溶着接合部。
  10. 【請求項１０】さらに、前記重なり合っている帯部分
    （22,24）の側部が一致していて、前記溶着接合部の再
    固化区域の長さが約19mmであり、箇々の帯部分（22,2
    4）の幅が約11mmであり、箇々の帯部分（22,24）の厚み
    が約0.5mmであり、しかも前記溶着接合部の再固化区域
    が約0.06mmから約0.15mmの範囲にあることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性の帯の溶着接合
    部。
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