JPH08290474A - 超音波ホッチキス - Google Patents

超音波ホッチキス

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JPH08290474A
JPH08290474A JP7119406A JP11940695A JPH08290474A JP H08290474 A JPH08290474 A JP H08290474A JP 7119406 A JP7119406 A JP 7119406A JP 11940695 A JP11940695 A JP 11940695A JP H08290474 A JPH08290474 A JP H08290474A
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JP
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ultrasonic
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stapler
horn
welded
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Motoki Hirano
元基 平野
Atsushi Horiuchi
敦司 堀内
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な仕上がりとなるように超音波溶着を行
う。 【構成】 超音波振動を発生する超音波発生手段１４
と、超音波振動を増幅するホーン部１２と、先端部に加
工面２０Ａを備えると共にホーン部１２に装備されツー
ル部２０と、ホーン部１２及び超音波発生手段１４を保
持するホッチキス本体１６とを有し、ホッチキス本体１
６に回動自在に係合すると共にその回動端部にツール部
２０の加工面２０Ａに対向する加圧面１８Ａを有する挟
持用ハンドルとを備え、さらに、ツール部２０の先端部
を湾曲させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波ホッチキスに係
り、特に手持ち作業に好適な超音波ホッチキスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図１１に示す。この超音波ホッ
チキス５０は、超音波発生手段５４とこれに隣接するホ
ーン部５２とがホッチキス本体５６に収納されると共
に、ホーン部５２の先端部がこのホッチキス本体５６の
外部に露出されている。そして、ホッチキス本体の図１
１における右端部で回動自在に挟持用ハンドル５８が設
けられている。
【０００３】ホーン部５２の先端部は、円柱状に形成さ
れており、この円柱部分の外周面上には、上述の挟持用
ハンドル５８の回動端に設けられた加圧面５８Ａと対向
して加工面５２Ａが設けられている。そして、これらの
加工面５２Ａと加圧面５８Ａとの間に被溶着物を挟持し
て超音波溶着を行う構造となっている。
【０００４】この従来例の使用時には、まず、超音波発
生手段５４から超音波振動が発生し、ホーン部５２によ
りその振幅が増幅され、ホーン部５２の円柱状の先端部
に軸方向の振動が伝達される。
【０００５】この際、ホーン部５２の加工面５２Ａと下
受け部材５８の加圧面５８Ａとの間に被溶着物を挟ん
で、下受け部材５８をホッチキス本体５６側に引き寄せ
ることにより、被溶着物が加工面５２Ａ側に押圧され
る。そして、この被溶着物に当接する加工面５２Ａに対
して、この加工面５２Ａと平行方向に超音波振動が伝達
されて、その際に生じる摩擦熱により、被溶着が融解状
態となり、さらに、加圧面５８Ａから押圧されて溶着が
完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例における超音波ホッチキスは、加工面の平行方向に
超音波振動が伝達され、被溶着物どうしの摺動により生
じる摩擦熱により溶着が行われる。この場合、被溶着物
には、ツール部の加工面よりも広域な領域に渡って融解
が生じるために、その仕上がり状態は、変形が激しく、
形状が乱雑となり、これに伴い溶着箇所の溶着強度にむ
らが生じ、さらには、押圧時にツール部先端が横振動を
行っているために、被溶着物の溶着面が荒らされてしま
う恐れがあった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、被溶着物の仕上がり状態が良好な超音波
ホッチキスを提供することを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、超音波振動を発生する超音波発生手段と、超音波振
動を増幅するホーン部と、このホーン部に装備されると
共に先端部に加工面を備えたツール部と、ホーン部及び
超音波発生手段を収納するホッチキス本体とを有し、こ
れに加えてホッチキス本体に回動自在に係合すると共に
その回動端部にツール部の加工面に対向する加圧面を有
する挟持用ハンドルとを備え、さらには前述のツール部
の先端部を湾曲させるという構成を採っている。
【０００９】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
本発明の構成に加えて、ツール部の先端部が、超音波発
生手段が発生する超音波振動の振動方向とほぼ垂直状態
に湾曲するという構成を採っている。
【００１０】請求項３記載の本発明は、請求項１または
２記載の記載の本発明の構成に加えて、ツール部がホー
ン部と着脱自在に形成されるという構成を採っている。
【００１１】以上の構成により前述した目的を達成しよ
うとするものである。
【００１２】
【作用】超音波発生手段により超音波振動が発生する
と、これを受けてホーン部はこの超音波振動の振幅を増
幅して、ツール部に伝達する。そして、ツール部の湾曲
して形成された先端部に設けられた加工面に超音波振動
が伝達される。この際、超音波振動は、ツール部の先端
部の湾曲形状に従って伝達され、加工面では、この加工
面の垂直方向に超音波振動が伝達される。
【００１３】さらに、ホーン部と超音波発生手段とを収
納するホッチキス本体に回動自在に係合する挟持用ハン
ドルの回動端に設けられた加圧面と、これに対向する加
工面との間に、被溶着物を介挿させた状態で、挟持用ハ
ンドル及びホッチキス本体を同時に手に持ち、挟持用ハ
ンドルをホッチキス本体側に引き寄せることにより、被
溶着物は、加工面と加圧面との間に挟持されると共に、
加工面に対して押圧され且つ密着状態となる。
【００１４】これにより、ツール部の先端部の加工面か
ら被溶着物に対して、超音波振動が垂直に加えられる。
その結果、被溶着物は融解を生じて溶着が行われる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図５に基
づいて説明する。
【００１６】図１は、本実施例である超音波ホッチキス
１０の全体図である。この超音波ホッチキス１０は、超
音波振動を発生する超音波発生手段１４と、超音波振動
を増幅するホーン部１２と、このホーン部１２の先端に
超音波振動の振動方向に沿って装備されると共に先端に
加工面２０Ａを備えたツール部２０と、ホーン部１２及
び超音波発生手段１４を収納するホッチキス本体１６と
を有している。
【００１７】そして、このホッチキス本体１６の後端
（図１における右側端部）には、ホッチキス本体１６に
対して回動自在に係合する挟持用ハンドル１８が設けら
れており、さらにこの挟持用ハンドル１８の回動端に
は、ツール部２０の加工面２０Ａに対向する加圧面１８
Ａが設けられている。
【００１８】以下、各部を詳述する。
【００１９】まず、ホーン部１２は、直径が比較的大き
い円柱部１２Ｂと直径が比較的小さい円柱部１２Ｄと
が、ほぼエクスポネンシャル形状を成す中間部１２Ｃを
介して一体的に形成されており、大きい円柱部１２Ｂと
中間部１２Ｃとの間には鍔状のフランジ１２Ｅが設けら
れている。
【００２０】このホーン部１２は、前述のホッチキス本
体１６の先端側（図１における左側端部）に設けられた
突出穴１６Ａから中間部１２Ｃと小さい円柱部１２Ｄと
が外部に突出しており、フランジ１２Ｅを突出穴１６Ａ
の近くに設けられた嵌合溝１６Ｂに嵌合させることによ
り、ホッチキス本体１６に対してホーン部１２の装着状
態の保持を図っている。
【００２１】また、ホーン部１２は、大きい円柱部１２
Ｂの端面で超音波発生手段１４と隣接しており、ホーン
部１２の軸方向に超音波振動が伝達されている。また、
小さい円柱部１２Ｄの先端には、ツール部２０が着脱自
在に装備される。
【００２２】超音波発生手段１４は、ホッチキス本体１
６内に収納されている。この超音波発生手段１４は、ホ
ーン部１２に隣接してアルミブロック，電極，セラミッ
ク振動子を順次配設して有しており、これら各部は、図
示しないボルトにより締め付け固定されている。
【００２３】セラミック振動子には、電極，リード線を
介して超音波ホッチキス１０の外部にある発振器１５に
接続されている。この発振器１５から、電極，リード線
を介して所定の発振周波数の電圧が印加されると、セラ
ミック振動子から超音波振動が発生し、この超音波振動
はホーン部１２に伝達され、このホーン部１２でその振
幅が増幅され、さらにツール部１４に伝達される。
【００２４】ホッチキス本体１６は長手の直方体であ
り、このホッチキス本体１６の内部にはホーン部１２と
超音波発生手段１４とを収納する空間を有している。そ
して、前述したように先端部にはこの内部空間に導通す
る突出穴１６Ａが設けられ、この突出穴１６Ａよりやや
内側に設けられた嵌合溝１６Ｂにより、ホーン部１２の
装着保持を行っている。
【００２５】一方、このホッチキス本体１６の後端部
（図１における右端部）には、挟持用ハンドル１８が、
ホッチキス本体１６に対して回動自在に係合している。
符号１８Ｂは、この挟持用ハンドル１８の回動支点とな
るピンを示している。
【００２６】この挟持用ハンドル１８は、長手の板状部
材からなり、その一端部にはホッチキス本体１６との係
合部が設けられ、そして、回動端となる他端部にはツー
ル部２０の加工面２０Ａに対向する加圧面１８Ａが設け
られいる。この加圧面１８Ａが、ツール部２０の先端に
ある加工面２０Ａと当接状態にあるとき、挟持用ハンド
ル１８は、ホッチキス本体１６とほぼ平行となる。
【００２７】挟持用ハンドル１８のホッチキス本体１６
との係合部には、挟持用ハンドル１８の一端（図１にお
ける右側端部）において、その両側端部から立ち上がっ
ている側壁１８Ｄ，１８Ｄ（二つのうち一方は図示略）
が設けられており、これら二つの側壁１８Ｄ，１８Ｄの
間に、ホッチキス本体１６が介挿され、さらにピン１８
Ｂを側壁１８Ｄ，ホッチキス本体１６，側壁１８Ｄの順
にこれらに設けられた貫通穴に貫通させることにより、
この挟持用ハンドル１８がホッチキス本体１６に回動自
在に係合する。
【００２８】さらに、この挟持用ハンドル１８の係合部
は、図１の矢印Ａの方向からみて、開口部がＵ字状に形
成されており、このＵ字状の底部１８Ｃ（点線部）が、
所定の厚みで形成されているために、挟持用ハンドル１
８を回動させて、加圧面１８Ａが加工面２０Ａから離間
した場合に、ホッチキス本体１６の底面とこのＵ字状の
底部１８Ｃとが当接して（図４参照）、挟持用ハンドル
１８の回動を制限する構造となっている。
【００２９】さらにまた、挟持用ハンドル１８は上述の
ように回動を制限される一方で、挟持用ハンドル１８と
ホッチキス本体１６との間に設けられた弾性部材（図示
略）により、加圧面１８Ａと加工面２０Ａとが離間する
方向に付勢されている。この弾性部材により、作業時に
際して、挟持用ハンドル１８をホッチキス本体１６側に
引き寄せて超音波溶着を行った後、挟持用ハンドル１８
は弾性部材に付勢され、加圧面１８Ａと加工面２０Ａと
が離間するように自動的に回動するために、この離間作
業に人手を煩わすことなく、すぐに次の超音波溶着作業
を続けることが可能となり、この超音波ホッチキス１０
の作業性の向上となる。
【００３０】また、この弾性部材は、コイルバネ，板バ
ネ，空気バネ，ゴム，スポンジ等の弾性力を有するもの
であれば良い。さらにまた、これらの弾性部材の一端を
挟持用ハンドル１８側に固定し、他端をホッチキス本体
１６側に固定することにより、溶着を行った後に挟持用
ハンドル１８が弾性部材に付勢され、離間方向に回動す
るだけではなく、挟持用ハンドル１８の回動が必要以上
行われないように制限する機能を付加することも可能で
ある。
【００３１】符号２４は押鉛スイッチであり、前述した
発振器１５から超音波発生手段１４への発振周波数の電
圧の印可は、この押鉛スイッチ２４を介して行われる。
この押鉛スイッチ２４は、ホッチキス本体１６の先端近
くに付設される。これにより、図４に示されるように挟
持用ハンドル１８をホッチキス本体１６側に引き寄せて
溶着作業を行う際に、作業者の手Ｔの親指の位置にこの
押鉛スイッチ２４があるため、この押鉛スイッチ２４の
押圧動作が容易に行うことができる。
【００３２】次に、ツール部２０について説明する。本
実施例におけるツール部２０は、図２（Ａ）に示すよう
に、直線の円柱状に形成された直線部２０Ｂと、図にお
ける下方に湾曲した円柱状に形成された湾曲部２０Ｃと
から主に構成されている。これらの直線部２０Ｂと湾曲
部２０Ｃとは、若干太く形成されているホーン部１２と
の当接部を除いて、一様の径で形成されており、その径
は狭い領域内の溶着作業が可能であるように細めに設定
されている。
【００３３】また、湾曲部２０Ｃの先端部には加工面２
０Ａが形成されている。
【００３４】さらに、湾曲部２０Ｃの加工面２０Ａの位
置における中心軸が直線部２０Ｂの中心軸と直交してい
ると共に，加工面２０Ａは湾曲部２０Ｃの中心軸に垂直
に形成されている。
【００３５】上述したように先端に向かって湾曲した形
状に形成されたツール部２０の加工面に伝達される超音
波振動は、ホーン部１２寄りの直線部２０Ｂについては
直線部２０Ｂの中心軸方向に伝達され、先端の加工面２
０Ａでは主に、この加工面２０Ａに垂直方向の振動が伝
達される。つまり、加工面２０Ａにおいては、直線部２
０Ｂの中心軸方向とは直交する方向に超音波振動が伝達
される。
【００３６】ここで、ツール部の形状については、上述
したものに限定するものではない。例えば、加工面２０
Ａが、直線部２０Ｂの中心軸に対して斜めに形成されて
いても良く、また図２（Ｂ）に示すように加工面位置に
おける湾曲部の中心軸が、直線部の中心軸に対してある
角度α（α≠９０゜）で形成されていても良い。この場
合、挟持用ハンドル１８の回動端に設けられた加圧面１
８Ａは、加工面に対応して傾斜した状態で形成する必要
がある。
【００３７】ツール２０のホーン部１２との装着部分に
ついては、図２（Ａ）に示すように、ネジ部２０Ｄが設
けられている。このネジ部２０Ｄが、ホーン部１２の先
端に設けられたネジ穴１２Ｆに螺合して、ツール２０は
ホーン部１２の先端部に着脱自在に装着される。
【００３８】図３に、他のツール４０を示す。このツー
ル４０は、上述のツール２０のネジ部２０Ｄに代わり、
挿入部４０Ａが設けられている。そして、これに対応す
るホーン部３２は、その先端部に、挿入部４０Ａに嵌合
する嵌合穴３２Ａが設けられている。さらに、ホーン部
３２の先端には、外部から嵌合穴３２Ａに垂直に貫通す
るネジ穴３２Ｂが形成されており、このネジ穴３２Ｂに
螺合する止めネジ３２Ｃにより、ツール部４０の挿入部
４０Ａを押圧して固定装着を行っている。
【００３９】本実施例の動作をプラスチック製の卵パッ
ク２６の開け口の溶着を行う作業を例にとって説明す
る。
【００４０】まず図４に示すように、作業者が、ホッチ
キス本体１６および挟持用ハンドル１８を片手Ｔで握っ
て超音波ホッチキス１０を持つ。そしてこの超音波ホッ
チキス１０を卵パック２６に近づけ、ツール部２０の加
工面２０Ａと挟持用ハンドル１８に設けられた加圧面１
８Ａとの間に卵パック２６の溶着箇所２７，２７が介在
するように位置合わせを行う。
【００４１】そして、位置合わせを行った後、挟持用ハ
ンドル１８を加圧面１８Ａが加工面２０Ａに近接する方
向に手動により引き寄せる。このとき、この動作と同時
に親指により押鉛スイッチ２４を図４における下方向に
押圧する。これにより、超音波発生手段１４に、発振器
１５からの発信周波数の電圧が印可され、超音波振動を
発信され、これがホーン部１２を介してツール部２０に
伝達され、加工面２０Ａが超音波振動状態となる。
【００４２】挟持用ハンドル１８が引き寄せられること
により卵パック２６の溶着箇所２７，２７が、ツール部
２０の加工面２０Ａと加圧面１８Ａとに挟持される。こ
れにより、ツール部２０の加工面２０Ａと加圧面１８Ａ
とからの加圧力が加わり、超音波振動が伝達され、卵パ
ック２６は融解を生じ、溶着が行われる。
【００４３】図５は、本実施例による卵パック２６の溶
着状態を示している。卵パック２６は、その溶着箇所２
７，２７が上述のようにツール部２０の加工面２０Ａと
挟持用ハンドル１８の加圧面１８Ａとに挟持され、これ
らの面に圧接される。このとき、ツール部２０の加工面
２０Ａには、この加工面２０Ａに垂直方向の超音波振動
が伝達されており、圧接される方向とこの超音波振動の
方向が一致する。これにより、加工面２０Ａから超音波
振動が効率よく溶着箇所に伝達されるために、上述の溶
着動作において，ツール部２０の加工面２０Ａが卵パッ
ク２６に当接してからこの卵パック２６が融解し始める
までの時間は極めて短時間となる。そして、短時間で溶
着動作が完了することにより、卵パック２６の溶着箇所
２７の余分な部分を融解させることがなく、例えば、図
５に示されるように上側の溶着部２７と下側の溶着箇所
２７の当接部分２７Ａのみが融解するので、仕上がりが
美しくなり、さらに被溶着物の変形等を引き起こさない
ために、溶着後の強度が高くなる。
【００４４】図６は、ツール部２０と形状が異なる加工
面を有する他のツール部を使用した場合の、溶着後の仕
上がり状態を示している。これによると、符号２８Ａ
は、ツール部の加工面がドーナツ形状であるものの仕上
がりを示し、符号２８Ｂは、加工面が三角形状であるも
のの仕上がりを示し、符号２８Ｃは、加工面が四角形状
のものの仕上がりを示している。このように、ツール部
の加工面の振動方向に被溶着物を押圧するために、振動
エネルギーの伝達効率が良く、さらに溶着動作が速やか
に行われるために、ツール部の加工面の形状を変えるこ
とにより、被溶着物の仕上がり形状を変えることが可能
となる。
【００４５】ここで、本実施例に、前述した押鉛スイッ
チ２４に替わり、ホッチキス本体１６と挟持用ハンドル
１８との間にリミットスイッチを設けても良い。このリ
ミットスイッチは、溶着を行う際に、挟持用ハンドル１
８をホッチキス本体１６側に引き寄せて、ホッチキス本
体１６と挟持用ハンドル１８との間が狭小となることに
より、ホッチキス本体１６或いは挟持用ハンドル１８に
より押圧されて、このリミットスイッチが閉路すること
により発振器１５からの発信周波数の電圧の印可が行わ
れる構造となっている。これにより、挟持用ハンドル１
８を引き寄せる動作のみで超音波溶着が行われ、作業を
行う度に押鉛スイッチを押圧する手間をなくすことがで
きる。また、このリミットスイッチは、挟持用ハンドル
１８をホッチキス本体１６側に引き寄せる行程におい
て、常に一定のタイミングで印可されるため、リミット
スイッチを所定の位置に付設することにより、被溶着物
は一定の溶着状態で超音波溶着を行うことが可能とな
る。
【００４６】またここで、前述した発振器１５は、超音
波カッタ１０のホッチキス本体１６の内部に一体適に搭
載しても良い。これにより、超音波カッタ１０と発振器
１５との間に張られるリード線により超音波カッタの作
業にともなう行動範囲の制限を受けることがなくなるた
めに、超音波カッタ１０の作業範囲は広がり、可搬性が
向上する。
【００４７】ここで、本実施例と構成の異なる比較例を
図７に基づいて説明する。
【００４８】図７に示されるように、この比較例は、ホ
ッチキス本体内に一列に配置された超音波発生手段４
４，ホーン部４２及びツール部４３と、これらを一端部
に装備する所定の長さを有するホッチキス本体４６と、
このホッチキス本体４６の他端部と回動自在に係合する
挟持用ハンドル４８とからなる超音波ホッチキス４０で
ある。この比較例では、ツール部４３は、直線状に形成
されている。
【００４９】ツール部４３の先端部には、被溶着物と当
接して超音波振動を伝達させる加工面４３Ａが設けられ
ており、挟持用ハンドル４８の回動端にはこの加工面４
３Ａに対向する加圧面４８Ａが設けられている。
【００５０】超音波発生手段４４，ホーン部４２及びツ
ール部４３は、一列に配置することにより、超音波発生
手段４４から発生した超音波振動が、ホーン部４２を介
してツール部４３の先端部の加工面４３Ａに直線状の経
路で伝達される。これにより、加工面４３Ａには、この
加工面４３Ａに垂直方向に超音波振動が伝達される。
【００５１】超音波溶着を行う場合には、被溶着物に対
して垂直方向に超音波振動が伝達されることが望まし
く、この比較例ではこの目的を達成するために、超音波
発生手段４４，ホーン部４２及びツール部４３は、ホッ
チキス本体４６と直交する方向に一列に配置されて，こ
のホッチキス本体４６上に装備されている。さらに、こ
のホッチキス本体４６に回動自在に係合する挟持用ハン
ドル４８の先端に設けられた加圧面４８Ａが加工面４３
Ａと平行状態で当接する位置関係にあるために、これら
の加工面４３Ａと加圧面４８Ａとの間に挟持される被溶
着物は、加工面４８Ａから垂直に超音波振動が伝達され
る。
【００５２】これにより、比較例による超音波溶着作業
時には、被溶着物の互いの当接箇所におけるほぼ加工面
４３Ａの領域のみで被溶着物どうしの衝突，圧縮による
熱が発生し、この熱により被溶着物が融解して溶着が行
われる。これにより、被溶着物は、乱雑に変形すること
なく加工面４３Ａの形状にほぼ等しい形状で溶着され、
また常に一定状態の仕上がりのためにその溶着強度も安
定したものとなる。
【００５３】しかしながら、上記比較例における超音波
ホッチキス４０は、被溶着物に対して垂直方向に超音波
振動を与える目的で、ホッチキス本体４６の一端部に，
このホッチキス本体４６と直交する方向に超音波振動発
生手段４４，ホーン部４２及びツール部４３が配列され
ているために、超音波ホッチキス４０の形状が図７に示
されるように略Ｌ字状となり、この超音波ホッチキス４
０の大型化が不可避であった。
【００５４】本発明の一実施例である超音波ホッチキス
１０は、ホッチキス本体１６の内部に、超音波発生手段
１４及びホーン部１２が収納されているために、ホッチ
キス本体１６から突出して装備されることもなく、比較
例に比べて、超音波ホッチキス全体が小型化される。そ
して、ツール部２０の先端側が湾曲しているために、こ
の湾曲したツール部２０の先端に設けられた加工面２０
Ａに対して垂直に超音波振動が伝達されるために、比較
例と同様の仕上がり状態で被溶着物に超音波溶着を行う
ことができる。
【００５５】ツール部の各部の寸法，形状による加工面
における振動状態の影響を調べる目的で各種試験を行
い、その結果を図８乃至図１０に基づいて説明する。
【００５６】まず、寸法，形状の異なる複数のツール部
について比較・検討が行われた。これらの各ツール部
は、その加工面が直線部の中心軸方向に平行に形成され
ていることを同一の条件としている。
【００５７】図８は、ツール部の各部の寸法について設
定された符号を説明する説明図である。まず、ツール部
の直線部の中心軸方向をＸ軸方向，これに直交する方向
をＹ軸方向とする。符号φは、ツール部の直線部及び湾
曲部の直径を示す。この直線部と湾曲部とは同一の直径
の円柱で形成されている。符号Ｌは、ツール部のネジ部
を除いたＸ軸方向の長さであり、また符号ＤはＹ軸方向
の長さである。さらに、符号Ｒは湾曲部の曲率半径を示
しており、符号θは、直線部の中心軸方向と湾曲部の加
工面位置における中心軸との成す角度を示している。
【００５８】上述した符号により設定された各数値の異
なる四つのツール部（１）〜（４）における、各加工面
のＸ軸方向，Ｙ軸方向の振幅の測定を行い、この測定結
果を図９に示す。図８中、ＸはＸ軸方向の振幅を示し、
ＹはＹ軸方向の振幅を示すものとする。ここで、この測
定に使用された超音波発生手段に組み込まれた振動子
は、６０［ｋＨｚ］の振動周波数で発振するものを使用
した。
【００５９】加工面における超音波振動の振幅は、加工
面に対して垂直方向に大きく、水平方向に小さくなるこ
とが望ましい。つまり、Ｙ軸方向の振幅が大きく、Ｘ軸
方向の振幅が小さくなれば良い。図８によると、これに
近い結果が、（３），（４）のツール部に現れている。
これらのツール部は、湾曲部の曲率半径Ｒが小さく，ツ
ール部の直線部の中心軸方向と湾曲部の加工面位置にお
ける中心軸との成す角度θが９０度であるという共通点
を有しており、これらの条件を具備するツール部が、よ
り理想的に超音波溶着作業を行い得ると考えられる。
【００６０】図１０に、加工面における超音波振動の振
幅が加工面に対して垂直方向に大きく，水平方向に小さ
くなるツール部の傾向条件を示す。図１０（Ａ）は、湾
曲部の曲率半径Ｒとツール部の直径φとの関係を示し、
図１０（Ｂ）は、湾曲部の曲率半径Ｒと超音波発生手段
による超音波振動の発振周波数ｆとの関係を示す線図で
ある。何れの図の場合も、図中の直線が、加工面の振幅
が理想的な振動となる傾向を示している。図１０（Ａ）
によると、ツール部の直径φが大きくなると曲率半径Ｒ
はそれに比例して大きくなる傾向にあり、図１０（Ｂ）
によると発振周波数ｆが大きくなると曲率半径は小さく
なる傾向を示している。
【００６１】前述した実施例で開示された超音波ホッチ
キス１０に装備されたツール部２０は、上記の試験結果
に示される各条件を満たすものが使用されている。よっ
て、ツール部２０の加工面２０Ａには、この加工面２０
Ａに垂直方向の超音波振動が伝達され、これにより、被
溶着物は乱雑に変形することなく加工面２０Ａの形状に
ほぼ等しい形状で溶着され、前述した比較例と同等の仕
上がりとなり、また常に一定状態の仕上がりのためにそ
の溶着強度も安定したものとなる。
【００６２】
【発明の効果】請求項１記載の本発明は、ツール部の先
端部に設けられた加工面が挟持用ハンドルの回動端に設
けられた加圧面に対向するようにツール部を湾曲させて
いるために、加工面に当接する被溶着物に対して，この
加工面の垂直方向の超音波振動が伝達され、これによ
り、被溶着物は乱雑に変形することなく加工面の形状に
ほぼ等しい形状で溶着され、また常に一定状態の仕上が
りのためにその溶着強度も安定したものとなる。
【００６３】さらに、加工面の垂直方向の超音波振動が
伝達される場合、超音波振動の伝達効率が良く、溶着作
業を速やかに，短時間で行えるために、被溶着物を過分
に融解させること無く所定の溶着箇所のみを溶着するこ
とが可能となる。またこれにより、加工面の形状に応じ
た所定の溶着形状で超音波溶着を行うことが可能とな
る。
【００６４】また、ツール部を湾曲させているために、
ホッチキス本体に超音波振動発生部及びホーン部を収納
することが可能となり、これにより、ホッチキス本体か
ら超音波振動発生手段及びホーン部が突出することがな
くなり、全体の小型化が可能となると共に、この超音波
ホッチキス全体の重心位置がほぼホッチキス本体に来る
ために、この超音波ホッチキスを手に取って作業を行う
際に、安定した動作で作業を行うことが可能となった。
【００６５】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
本発明の効果に加えて、ツール部の先端部が、超音波発
生手段から発生する超音波振動の振動方向とほぼ垂直状
態に湾曲していために、これによると、ツール部の先端
部の加工面には、超音波発生手段から発生する超音波振
動がこの加工面に対して垂直方向により良く伝達され
る。
【００６６】請求項３記載の本発明は、請求項１または
２記載の本発明の効果に加えて、ツール部がホーン部と
着脱自在に形成されているために、形状，寸法の異なる
ツール部を使用する際に、ホーン部が一体化されている
場合に比べて、交換が容易となり、さらに、ツール部の
みを形成するので材料が少量で済む。
【００６７】また、ツール部とホーン部とがそれぞれ別
部材である場合には、これらを形成する際に、少なくと
もホーン部の形成には旋盤加工等の削りだし手段等を用
いることが可能となり、これらを一体的に形成する場合
と比較して、形成が容易に行われる。
【００６８】本発明により、上述の効果を有する従来に
ない優れた超音波ホッチキスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波ホッチキスを一部切り欠いた概
略正面図である。
【図２】本発明の超音波ホッチキスに装備されるツール
部を示す説明図であり、図２（Ａ）は図１に開示された
ツール部を示す図であり、図２（Ｂ）は他のツール部の
一例を示す図である。
【図３】図２（Ａ）と異なる方法でホーン部に装着され
る他のツール部を示す説明図である。
【図４】図１に開示した超音波ホッチキスの動作を示す
説明図である。
【図５】超音波溶着作業時の被溶着物の融解状態を示す
説明図である。
【図６】他のホーン部を使用した場合の被溶着物の溶着
状態を示す説明図である。
【図７】超音波ホッチキスの比較例を示す一部を切り欠
いた正面図である。
【図８】各部の形状，寸法の異なる複数のツール部によ
る比較試験を行う際の各寸法の符号の設定を説明する説
明図である。
【図９】図８の比較試験の結果を示す説明図である。
【図１０】ツール部の加工面に対する垂直方向に超音波
振動が発生する傾向を示す説明図であり、図１０（Ａ）
はツール部の曲率半径とツール部直径の関係を示す図で
あり、図１０（Ｂ）はツール部の曲率半径と発振周波数
の関係を示す図である。
【図１１】従来例としての超音波溶着機を示す一部を切
り欠いた概略正面図である。
【符号の説明】
１０ 超音波ホッチキス １２ ホーン部 １４ 超音波発生手段 １６ ホッチキス本体 １８ 挟持用ハンドル １８Ａ 加圧面 ２０ ツール部 ２０Ａ 加工面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動を発生する超音波発生手段
    と、前記超音波振動を増幅するホーン部と、先端部に加
    工面を備えると共に前記ホーン部に装備されツール部
    と、前記ホーン部及び前記超音波発生手段を保持するホ
    ッチキス本体とを有し、 前記ホッチキス本体に回動自在に係合すると共にその回
    動端部に前記ツール部の加工面に対向する加圧面を有す
    る挟持用ハンドルとを備え、 前記ツール部の先端部を湾曲させたことを特徴とする超
    音波ホッチキス。
  2. 【請求項２】 前記ツール部の先端部が、前記超音波発
    生手段が発生する超音波振動の振動方向とほぼ垂直状態
    に湾曲していることを特徴とする請求項１記載の超音波
    ホッチキス。
  3. 【請求項３】 前記ツール部は、前記ホーン部と着脱自
    在に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記
    載の超音波ホッチキス。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010264409A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Isomura Hosui Kiko Co Ltd 傾斜管ユニット及びその製造方法
JP2010270806A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Nhk Spring Co Ltd スプリングの製造方法及び製造装置
WO2012042604A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 磯村豊水機工株式会社 傾斜管ユニット及びその製造方法
JP2018130947A (ja) * 2017-06-07 2018-08-23 株式会社シルキー・アクト クリアファイルの製造方法およびクリアファイル
JP2021013883A (ja) * 2019-07-11 2021-02-12 日本製鉄株式会社 ピーニング処理装置

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Effective date: 20030430