JPH1110740A - 超音波溶着装置 - Google Patents

超音波溶着装置

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JPH1110740A
JPH1110740A JP16614997A JP16614997A JPH1110740A JP H1110740 A JPH1110740 A JP H1110740A JP 16614997 A JP16614997 A JP 16614997A JP 16614997 A JP16614997 A JP 16614997A JP H1110740 A JPH1110740 A JP H1110740A
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JP
Japan
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boss
flange
support
reel
ultrasonic welding
Prior art date
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Pending
Application number
JP16614997A
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English (en)
Inventor
Yoichi Hayashi
洋一 林
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/099,624 priority patent/US6152350A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波溶着持にボス支持部の頂部及びフラン
ジ支持部に被加工物のボス部及びフランジ部が密着でき
るようにすることで、押圧に伴う変形を抑制できるよう
にすること。 【解決手段】 本発明の超音波溶着装置は、加工位置に
向けて昇降可能なコンバータ７０、ブースタ７１、ホー
ン７２からなる超音波溶着機ユニット６８と、加工位置
にあって、前記ホーン７２に対向して配置され、かつ先
端に上リール４を嵌合状態に保持する受け台１００とを
備えた超音波溶着装置において、前記受け台１００は、
上リール４のフランジ部４ａを支持するフランジ支持台
１０１と、フランジ支持台１０１の中心に突設され、か
つ上リール４のボス部４ｂを嵌合するボス支持部１０３
とからなり、ボス支持部１０３を前記フランジ支持台１
０１に対して昇降可能に配置するとともに、前記ボス支
持部１０３を上昇側に付勢する圧縮コイルバネ１０４を
設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波溶着加工
により、プラスチック成形体どうしを接合するにあた
り、最適接合状態を得られるようにした超音波溶着装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に本発明の超音波溶着装置の加工対
象となる磁気テープカートリッジを示す。図における磁
気テープカートリッジ１は、テープストリーマなどのコ
ンピュータの磁気記録媒体として使用されるもので、上
リール４と下リール５とが超音波溶着されている単一の
リール３に磁気テープ２０を巻装し、前記リール３を上
カートリッジ２ａと下カートリッジ２ｂとがビス１９に
より締結されたカートリッジケース内に回動自在に収容
した構成である。
【０００３】前記上リール４はガラスファイバー入のポ
リカーボネート樹脂からなり、上フランジ４ａを有し、
その中心部分に凹状のボス部４ｂが設けられている。前
記上フランジ４ａの外周にはギヤ部４ｂが形成されてい
る。また、前記ボス部４ｂ内に形成された筒状リブ内に
リング状のベアリング６が圧入固定され、ベアリング中
心部の穴にスプリングプラグ７が圧入固定されている。
そして、前記スプリングプラグ７にリールバネ８が取り
つけられて、前記リール３を下方に抑圧すると共に回転
自在に保持している。
【０００４】また、下リール５は、ポリカーボネート樹
脂からなり、その下フランジ５ａの中心に明けられた孔
の周囲に超音波溶着用の突起５ｂを形成したものであ
り、この部分が前記ボス部４ｂの先端肩部に超音波溶着
される。前記リール３は、カートリッジの不使用時にお
いては、ブレーキ用のトーションバネ１２にて適宜付勢
されたリールブレーキ５０，５１により不測の回動をし
ないように係止されている。また、前記磁気テープカー
トリッジ１は、その不使用時においては、前記磁気テー
プ２０が完全に前記リール３に巻き込まれた状態で、磁
気テープ端に取り付けられたリーダーテープ２１（コン
ピュータの装置が前記磁気テープ２０をテープ路に導入
するための手段）がカートリッジ側面寄りに組み込まれ
たフック１８の先端部分に係止されている。
【０００５】前記磁気テープ２０を引き出す開口部分に
は、カートリッジ平面方向に開閉可能なリッド３０がリ
ッド付勢用のトーションバネ１５にて適宜付勢されて取
り付けらている。そして、カートリッジ不使用時には、
前記リッド３０は圧縮ばね１６により適宜付勢されたロ
ック部材４０により回動出来ないように係止されてい
る。また、前記リッド１３とは反対側にはライトプロテ
クト１７が組み込まれている。記録再生装置のテープ路
に前記磁気テープ２０を導入するための係合手段と係合
するリーダーテープ２１は、例えばスプライスにより前
記磁気テープ２０に繋げられている。
【０００６】以上の構成の磁気カートリッジテープ１に
おける上リール４と下リール５の超音波接合方法は、前
述のごとく、下リール５の下フランジ５ａ中心に明けら
れた開口の周縁の円周状突起５ｂを前記凹部４ｂの下方
突出端周縁の肩部に係合し、この状態で両者間に所定の
圧力をかけながら、超音波励振することで、この突起５
ｂを溶融しつつ両リール４，５を接合する。
【０００７】図２は、以上のリール３の超音波加工用の
溶着装置を示す。図における超音波溶着装置６０は、加
工台ベッド６１と、ベッド６１の一側部に立設された縦
フレーム６２と、縦フレーム６２のヘッドに垂設された
エアシリンダ６３と、エアシリンダ６３の下部に突出す
るプランジャ６４に加圧センサ６５を介して連結し、か
つ縦フレーム３２の内側に設けたリニアガイド６６に沿
って昇降可能に移動する昇降フレーム６７と、昇降フレ
ーム６７に鉛直支持された超音波溶着機ユニット６８、
および溶着機ユニット６８の変位センサ６９を備えてい
る。
【０００８】溶着機ユニット６８は、上部から順にコン
バータ７０、ブースタ７１および被加工物に接触するホ
ーン７２の三つの連続する部品からなっている。これに
対し、ベッド６１の上部には、微調整台７３を介して受
け台７４が配置され、この受け台７４上に一方の被加工
物である前記上リール４を嵌合設置し、この上リール上
に他方の被加工物である下リール５を嵌合した状態で、
前記溶着機ユニット６８を下降させ、加圧しながら励振
することで、両リール４，５間に摩擦熱を発生させて両
者の接合面を溶着する。
【０００９】以上の構成におけるエアシリンダ６３およ
び、溶着機ユニット６８は、それぞれ前記加圧センサ６
５および変位センサ６９からの入力状態に応じた出力状
態とする制御装置７５によって駆動制御される。この制
御装置７５は、プログラマブルコントローラなどからな
るもので、内蔵したタイマーによるクロック周波数で加
工時における各部の変動を監視するとともに、図示しな
いディスプレイ、キーボードなどを備え、数値入力によ
り各種加工設定が行えるようになっている。
【００１０】そして、この制御装置７５のエアシリンダ
６３に対する制御は、スタートスイッチ７６の入力によ
りロードセル６５からの検出状態を監視しつつ、エアシ
リンダ駆動用空気圧源７７から供給される空気圧を圧力
調整器７８を介して所定圧力に調整するとともに、電磁
バルブ７９によりエアの開閉制御を行い、バルブ開でプ
ランジャ６４が突出して溶着機ユニット６８を加工位置
に下降させ、バルブ閉でプランジャ６４が没入して溶着
機ユニット６８を加工位置から離間させる。また、制御
装置７５の溶着機ユニット６８に対する制御は、スター
トスイッチ７６の入力により、リニアエンコーダ６９の
検出状態を監視しつつ、発振器電源８０を起動させると
同時に、振幅調整器８１を介して調整設定した振幅で溶
着機ユニット６８を励振させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
構成の超音波溶着装置６０にあっては、図３に示すよう
に、受け台７４がフランジ支持台７４ａの中心位置にボ
ス支持部７４ｂを一体に突設したものであるため、これ
の上部に上リール４を設置し、そのフランジ部４ａがフ
ランジ支持台７４ａに着座した状態で、寸法公差などに
よってボス支持部７４ｂの頂部と、ボス部７４ｂの内面
との間に隙間ｄが生じた状態にセットされる場合があ
る。
【００１２】またその逆に、図示しないが、ボス支持部
７４ｂの頂部にボス部４ｂの内面が密着してセットされ
た状態で、フランジ部４ａがフランジ支持台７４ａに着
座せずに浮いた状態でセットされることもある。従っ
て、前者の場合には、上リール４上に下リール５を設置
してセットを完了した後、超音波溶着機ユニットが下降
すると、その衝突慣性や加工時における押圧力などによ
って隙間ｄ分押され、変形を生じてしまう場合があり、
歩留まり低下原因となっていた。
【００１３】また後者の場合にはボス支持部７４ｂの側
面とボス部４ｂの内壁面との隙間によって加工時に振れ
が生じ、同じく歩留まり低下要因となる。この発明は、
以上の問題を解決するものであり、その目的は、超音波
溶着持にボス支持部の頂部及びフランジ支持部に被加工
物のボス部及びフランジ部が密着できるようにすること
で、押圧に伴う変形を抑制できるようにした超音波溶着
装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明は、加工位置に向けて昇降可能なコンバー
タ、ブースタ、ホーンからなる超音波溶着機ユニット
と、加工位置にあって、前記ホーンに対向して配置さ
れ、かつ先端に被加工物を嵌合状態に保持する受け台と
を備えた超音波溶着装置において、前記受け台は、被加
工物のフランジ部を支持するフランジ支持台と、フラン
ジ支持台の中心に突設され、かつ被加工物のボス部を嵌
合するボス支持部とからなり、該ボス支持部を前記フラ
ンジ支持台に対して昇降可能に配置するとともに、前記
ボス支持部を上昇側に付勢する付勢手段を設けたことを
特徴とするものである。
【００１５】したがって、この発明にあっては、溶着機
ユニットの下降によって、付勢手段の付勢圧に抗して被
加工物を保持したボス支持部は被加工物とともに下降
し、被加工物のフランジ部がフランジ支持部に着座する
ことで、その位置に保持されつつ加工がなされる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、
本発明の要部以外は従来と同一か、相当するので、その
共通する部分には同一符号を付し、異なる部材のみ異な
る符号を用いて説明する。図４は本発明の第一の実施の
形態における受け台の要部を示している。図において、
受け台１００は、調整台７３上に固定配置されたフラン
ジ支持台１０１と、フランジ支持台１０１の中心位置に
おいて、垂直方向に開口したガイド穴１０２を貫通して
昇降可能に配置されたボス支持部１０３と、ボス支持部
１０３の底面と前記調整台７３との間に介在され、前記
ボス支持部１０３を上昇側に付勢するための付勢手段と
して圧縮コイルバネ１０４とを備えたものである。
【００１７】なお、前記フランジ支持台１０１の固定部
分は、その周囲下部を調整台側７３に固定してもよい
し、一側部を縦フレーム６２に水平に固定してもよい。
以上の構成において、（ａ）に示すごとく、溶着機ユニ
ット６８が加工待機位置に位置しているときに、上リー
ル４のボス部４ｂをボス支持部１０３に挿通し、ボス部
４ｂの上部周縁の溝に下リール５の突起５ｂを装着すれ
ば、加工準備状態となる。
【００１８】このとき、ボス支持部１０３はバネ圧によ
り上昇位置に位置しており、上リール４のボス部４ｂの
内面はボス支持部１０３の頂部に密着している。他方、
フランジ部４ａは、フランジ支持台１０１上に浮いた状
態となる。この状態からスイッチ７６の入力により、溶
着機ユニット６８は下降してその先端のホーン７２を下
リール５に当接し、これを押圧すると、この初期衝突慣
性及びこれに引き続く加工時の押圧力により、（ｂ）に
示すように、ボス支持部１０３を上下リール４，５とと
もに押し下げ、この結果、上リール４のフランジ部４ａ
はフランジ支持台１０１上に着座し、この着座位置で下
降が停止する。
【００１９】この状態で超音波励振による加工がなされ
るが、ボス支持部１０３はこの押圧力に拮抗したバネ力
でボス部４ｂの内面に密着したまま加工がなされ、これ
により、変形やぶれを防止することになる。なお、加工
対象である上下リール４，５に加わる総加圧力は、前記
磁気カートリッジテープのリールのサイズの場合、１０
〜１００Ｎ、より好ましくは２０〜６０Ｎであるが、こ
の場合の総圧力に拮抗するバネ圧は、総加圧力に対し２
０〜８０％が好ましく、さらに好ましくは３０〜６０％
好適である。
【００２０】以上の範囲を下回った場合には、超音波励
振によりボス支持部１０３が共振して振動する結果、加
工が不安定となり、逆に範囲を上回る場合には、被加工
物である上下リール４，５に加わる挟持圧力が高くなる
ほか、初期衝突時の緩衝効果が小さくなるため、好まし
くない。従って、以上の範囲に設定することが望まし
い。
【００２１】図５は、この発明の第二の実施の形態を示
している。図における受け台１００は、ボス支持台１０
３の付勢手段として前記圧縮コイルバネ１０４に換えて
圧縮性のガス圧シリンダなどの流体式付勢手段１１０を
採用した以外は、第一の実施の形態と同様である。そし
て、加工待機状態で付勢手段１１０の付勢力によってボ
ス支持台１０３は上昇位置に位置し、加工状態では超音
波溶着機ユニット６８の押圧力によって下降し、前記と
同様な形態での加工が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による超音波溶着加工装置にあっては、溶着機ユニッ
トの下降によって、付勢手段の付勢圧に抗して被加工物
を保持したボス支持部は被加工物とともに下降し、被加
工物のフランジ部がフランジ支持部に着座することで、
その位置に保持されつつ加工がなされるため、ボス部の
変形や振動によるぶれが生ずることなく、これらを原因
とした歩留り低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波溶着装置の加工対象となるリー
ルを含む磁気カートリッジテープの分解図である。
【図２】本発明にかかる超音波溶着装置の概略図であ
る。
【図３】同超音波溶着装置における従来の受け台の拡大
図である。
【図４】（ａ）は本発明にかかる受け台に上リール及下
リールを装着した状態の拡大図であり、（ｂ）は同状態
からホーンを押圧した状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態における受け台の拡
大図である。
【符号の説明】
３ リール（被加工物） ４ 上リール ５ 下リール ６０ 超音波溶着装置 ６８ 溶着機ユニット ７０ コンバータ ７１ ブースタ ７２ ホーン １００ 受け台 １０１ フランジ支持台 １０３ ボス支持部 １０４ 圧縮コイルバネ（付勢手段） １１０ 流体式付勢手段（付勢手段）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工位置に向けて昇降可能なコンバー
    タ、ブースタ、ホーンからなる超音波溶着機ユニット
    と、加工位置にあって、前記ホーンに対向して配置さ
    れ、かつ先端に被加工物を嵌合状態に保持する受け台と
    を備えた超音波溶着装置において、 前記受け台は、被加工物のフランジ部を支持するフラン
    ジ支持台と、フランジ支持台の中心に突設され、かつ被
    加工物のボス部を嵌合するボス支持部とからなり、 該ボス支持部を前記フランジ支持台に対して昇降可能に
    配置するとともに、前記ボス支持部を上昇側に付勢する
    付勢手段を設けたことを特徴とする超音波溶着装置。
JP16614997A 1997-06-19 1997-06-23 超音波溶着装置 Pending JPH1110740A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16614997A JPH1110740A (ja) 1997-06-23 1997-06-23 超音波溶着装置
US09/099,624 US6152350A (en) 1997-06-19 1998-06-18 Ultrasonic welding device and method, and a magnetic tape cartridge reel welding device and method

Applications Claiming Priority (1)

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JP16614997A JPH1110740A (ja) 1997-06-23 1997-06-23 超音波溶着装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063521A (ja) * 2011-09-15 2013-04-11 Seidensha Electronics Co Ltd 超音波溶着装置、超音波接合装置、布線装置
JP2014172083A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Seidensha Electronics Co Ltd ブースタホーン及びブースタホーンを用いた超音波溶着装置

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