JPH11207824A - 超音波溶着溶断装置 - Google Patents

超音波溶着溶断装置

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JPH11207824A
JPH11207824A JP10009422A JP942298A JPH11207824A JP H11207824 A JPH11207824 A JP H11207824A JP 10009422 A JP10009422 A JP 10009422A JP 942298 A JP942298 A JP 942298A JP H11207824 A JPH11207824 A JP H11207824A
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ultrasonic
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工形状として加工曲線を得ることができる
構成であって、コストを安くし、また、所望の加工形状
を得るようにし、しかも、シート材料の逆送りを不要に
する。 【解決手段】 本発明の超音波溶着溶断装置１は、工具
ホーン２８及び加工ローラ２９を有し、これら工具ホー
ン２８と加工ローラ２９との間にシート材料７を送って
該シート材料７を溶着または溶断する２個の超音波加工
ユニット２６、２７を備え、これら２個の超音波加工ユ
ニット２６、２７をシート材料７の送り方向と交わる方
向へ移動させる２個の加工ユニット送りモータ４２を備
え、複数の加工ローラ２９を回転させる複数の加工ロー
ラ回転モータ５５を備え、そして、２個の加工ローラ２
９を各対応する工具ホーン２８の軸心を中心としてその
回りに旋回させる２個の加工ローラ旋回モータ４９を備
えて成るものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルムや不織布
等のシート材料を、超音波が伝達される工具ホーンと加
工ローラとの間に挟むことにより、シート材料を溶着ま
たは溶断する超音波溶着溶断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の超音波溶着溶断装置の一例とし
て、特公昭６２−８２９６号公報に記載された装置があ
る。この装置は、シート材料を送り出す送り機構と、シ
ート材料の送り動作に応じて工具ホーンを回転させるホ
ーン回転機構と、シート材料の送り動作に応じて加工ロ
ーラを回転させるローラ回転機構と、工具ホーン及び加
工ローラをシート材料の送り方向と直交する方向へ移動
させる移動機構とを備えて構成されている。
【０００３】そして、上記装置においては、シート材料
を送りながら、工具ホーン及び加工ローラによりシート
材料を溶着または溶断することにより、溶着ラインまた
は溶断ライン、即ち、加工形状として、シート材料の送
り方向に沿った加工直線を得ることができる。また、シ
ート材料を停止させた状態で、工具ホーン及び加工ロー
ラをシート材料の送り方向と直交する方向へ移動させる
ことにより、加工形状として、シート材料の送り方向と
直交する方向に沿った加工直線を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成において、シート材料を溶着または溶断する際
に、例えば曲線状の加工形状、即ち、加工曲線を得たい
場合があっても、上記した装置ではシート材料の直線加
工しかできなかった。これに対して、シート材料を曲線
加工できるように構成して、加工曲線を得られるように
した装置の一例が、特開平６−２９７６０８号公報に記
載されている。
【０００５】この装置においては、加工ローラや工具ホ
ーンの形状を、必要とする加工曲線が得られるような特
殊な形状にしている。しかし、特殊な形状の加工ローラ
や工具ホーンはかなり高価であるという問題点があっ
た。また、加工曲線の種類に応じて加工ローラや工具ホ
ーンの形状を変える必要があるため、特殊な形状の加工
ローラや工具ホーンを多種類用意しなければならず、非
常にコストが高くなっていた。更に、用意されている加
工ローラや工具ホーンに対応する種類の加工曲線しか得
ることができないため、使用者が所望する加工形状を得
ることができない場合があった。
【０００６】これに対して、本発明者は、加工形状とし
て加工曲線を得ることができる構成でありながら、製造
コストを安くすることができ、しかも、所望の加工形状
を得ることができる超音波溶着溶断装置を発明し、既に
出願している（特願平９−８１０３２号）。この超音波
溶着溶断装置では、シート材料を送り出しながら、加工
ローラ及び工具ホーンをシート材料の送り方向と交わる
方向へ往復移動させる場合に、シート材料の送り速度
や、加工ローラ及び工具ホーンの移動速度並びにその移
動方向等をいろいろ調節可能に構成している。これによ
り、シート材料の加工形状として、シート材料の送り方
向に対して斜め方向の加工直線や、使用者が望む曲線状
の加工曲線を得ることができる。
【０００７】特に、上記装置では、加工ローラを工具ホ
ーンの軸心を中心としてその回りに旋回可能に構成した
ので、シート材料を送りながら、加工ローラ及び工具ホ
ーンを移動させるときに、加工ローラを旋回させること
により、シート材料にしわ等が発生しないようにするこ
とができる。これにより、シート材料の加工品質を向上
させることができる。
【０００８】さて、上記装置によって、加工形状として
例えば平行な複数本の斜め方向の加工直線や、円形或い
は楕円形等の加工曲線を得ようとした場合、シート材料
を逆送りする必要がある。しかし、加工として例えば溶
断を行ったシート材料を逆送りすると、加工開始位置の
位置合わせを正確に行えないことがあり、加工精度が低
下するおそれがあり、これが改善すべき課題となってい
る。
【０００９】そこで、本発明の目的は、所望の加工形状
を得ることができ、しかも、シート材料の逆送りを不要
にし得て、加工精度を向上させることができる超音波溶
着溶断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波溶着溶断
装置は、超音波が伝達される工具ホーン及び加工ローラ
を有し、これら工具ホーンと加工ローラとの間にシート
材料を送って該シート材料を溶着または溶断する複数の
超音波加工ユニットと、これら複数の超音波加工ユニッ
トを前記シート材料の送り方向と交わる方向へ移動させ
る複数のユニット移動駆動手段と、前記複数の加工ロー
ラを回転させる複数のローラ回転駆動手段と、前記複数
の加工ローラを旋回させる複数のローラ旋回駆動手段と
を備えて成るところに特徴を有する。
【００１１】上記構成によれば、シート材料を送り出し
ながら、超音波加工ユニット、即ち、加工ローラ及び工
具ホーンをシート材料の送り方向と交わる方向へ往復移
動させる。そしてこのとき、シート材料の送り速度や、
超音波加工ユニットの移動速度並びにその移動方向等を
いろいろ調節すると、シート材料の加工形状として、シ
ート材料の送り方向に対して斜め方向の加工直線や、使
用者が望む曲線状の加工曲線を得ることができる。ま
た、上記構成では、加工ローラを旋回可能に構成したの
で、シート材料にしわ等が発生することを防止できる。
しかも、上記構成では、超音波加工ユニットを複数備え
るように構成したので、加工形状として平行な複数本の
斜め方向の加工直線や、円形或いは楕円形等の加工曲線
を得ようとした場合、シート材料を逆送りしなくても済
む。これにより、シート材料の加工品質及び加工精度を
向上させることができる。
【００１２】また、上記構成の場合、複数の超音波加工
ユニットを、シート材料の送り方向に沿うように並べて
配設することが好ましい。更に、シート材料における複
数の超音波加工ユニットの間に位置する部分の長さを調
整するシートピッチ調整手段を備えることがより一層好
ましい構成である。
【００１３】更にまた、前記シートピッチ調整手段を、
前記シート材料の上面側または下面側における前記複数
の超音波加工ユニット間に位置するように設けられると
共に前記シート材料のシート面に交差する方向に移動可
能に設けられたピッチ調整ローラから構成することが良
い構成である。また、前記シートピッチ調整手段を、前
記超音波加工ユニットを前記シート材料の送り方向へ移
動させるピッチ調整ユニット移動手段から構成すること
も好ましい構成である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。まず、図１ないし図４は
超音波溶着溶断装置１の全体構成を示す図であり、図１
は超音波溶着溶断装置１の正面図、図２は図１中II−II
線に沿う部分縦断側面図、図３は超音波溶着溶断装置１
の側面図、図４は超音波溶着溶断装置１の上面図であ
る。これら図１ないし図４において、超音波溶着溶断装
置１の本体フレーム２は、所定の距離を隔てて平行に配
設された左側板３及び右側板４と、これら側板３、４の
下端部の前後端部を連結する前部連結部材５及び後部連
結部材６とから構成されている。
【００１５】上記２つの側板３、４間における上下方向
の中央部分には、シート材料７を例えば水平方向（図３
中左から右方向）に移送するためのローラ８、９、１
０、１１、１２、１３、１４が回転可能に設けられてい
る。ここで、ローラ８、９は、側板３、４の図３中左端
部に上下に配設されており、両者でシート材料７を挟む
ように構成されている。これらローラ８、９のうちの下
側のローラ９は、右側板４の右側面に配設されたローラ
駆動モータ１５によりベルト伝達機構１６を介して回転
駆動されるように構成されている。このローラ駆動モー
タ１５は、例えばＡＣサーボモータから構成されてい
る。上記ベルト伝達機構１６は、ローラ駆動モータ１５
の回転軸に設けられた駆動プーリ、ローラ９に設けられ
た従動プーリ、これらプーリに掛けられたベルトから構
成されている。
【００１６】また、ローラ１０、１２は、側板３、４の
図３中の中央部分に自由回転するように配設されてお
り、シート材料７を載せるように構成されている。更
に、ローラ１１は、上記ローラ１０、１２の間に位置す
ると共に、シート材料７のシート面に交差する方向であ
る例えば図３中上下方向に移動可能に配設されている。
このローラ１１は、自由回転するローラであり、シート
材料７をその上面側から押さえ付けて該シート材料７を
下方へ引き出すように構成されている。上記ローラ１１
がピッチ調整ローラである。
【００１７】ここで、ピッチ調整ローラ１１を上下移動
させる機構は、例えばボールねじとこのボールねじを回
転駆動するモータとから構成されている。以下、この構
成について簡単に説明する。まず、側板３、４の内面側
における上記ピッチ調整ローラ１１の両端部分には、ボ
ールねじを構成するねじ棒１７が上下方向に延びるよう
に配設されている。上記各ねじ棒１７は、外周部にねじ
部が形成された棒状部材であり、回転可能に設けられて
いる。そして、各ねじ棒１７は、ベルト伝達機構１８を
介してピッチ調整ローラ送りモータ１９により正逆回転
駆動されるように構成されている。上記ピッチ調整ロー
ラ送りモータ１９は例えばＡＣサーボモータにより構成
されている。
【００１８】また、上記ピッチ調整ローラ１１の両端部
は、各ねじ棒１７と螺合してボールねじを構成する軸受
部（図示しない）に回動可能に軸支されている。この構
成の場合、ピッチ調整ローラ送りモータ１９により各ね
じ棒１７が回転駆動されると、その回転方向に対応して
軸受部ひいてはピッチ調整ローラ１１が図３中上方また
は下方へ移動されるように構成されている。そして、ピ
ッチ調整ローラ送りモータ１９の正回転量または逆回転
量を制御することによって、ピッチ調整ローラ１１の上
下方向の位置を正確に設定可能な構成となっている。こ
の場合、ピッチ調整ローラ１１がシートピッチ調整手段
を構成している。
【００１９】更に、ローラ１３、１４は、側板３、４の
図３中右端部に上下に配設されており、両者でシート材
料７を挟むように構成されている。これらローラ１３、
１４のうちの下側のローラ１４は、右側板４の右側面に
配設されたローラ駆動モータ２０によりベルト伝達機構
２１を介して回転駆動されるように構成されている。こ
のローラ駆動モータ２０は、例えばＡＣサーボモータか
ら構成されている。上記ベルト伝達機構２１は、ローラ
駆動モータ２０の回転軸に設けられた駆動プーリ、ロー
ラ１４に設けられた従動プーリ、これらプーリに掛けら
れたベルトから構成されている。
【００２０】そして、上記構成において、ローラ駆動モ
ータ１５及び２０が回転駆動されると、ローラ９及び１
４が回転されて、シート材料７が図３中右方へ送り出さ
れる構成となっている。この場合、ローラ駆動モータ１
５、２０がシート材料７を送り出すシート送り手段を構
成している。
【００２１】さて、上記シート材料７は、例えば２枚の
不織布を重ねたものであり、図６及び図７に示すような
シート材料供給装置２２から超音波溶着溶断装置１へ供
給されるように構成されている。このシート材料供給装
置２２における図６中左方部には、不織布２３ａ、２４
ａをそれぞれ巻回してなる２個のロール２３、２４が上
下に配設されていると共に、これら２個のロール２３、
２４が回転可能に設けられている。そして、２個のロー
ル２３、２４の図６中右方には、案内ローラ２５ａ、２
５ｂ、２５ｃ、２５ｄが回転可能に設けられている。こ
れら案内ローラ２５ａ〜２５ｄにより、２個のロール２
３、２４から導出された２枚の不織布２３ａ、２４ａが
重ねられると共に右方へ案内されて、超音波溶着溶断装
置１のローラ８、９間へ供給されるように構成されてい
る。
【００２２】尚、上記不織布２３ａ、２４ａは、例えば
ナイロンやポリエステルやポリプロピレン等の合成樹脂
により形成されたものである。また、シート材料７とし
ては、上記不織布２３ａ、２４ａに限られるものではな
く、合成樹脂製のフィルムや化学繊維製の布を用いても
良いし、ガラス繊維（グラスファイバ）からなる布を用
いても良い。更に、シート材料７として、上記した各種
の布やフィルム等を３枚以上重ねたものを使用しても良
い。更にまた、溶断だけの加工を行う場合は、シート材
料７として、上記した各種の布やフィルム等を１枚だけ
使用するものを用いても良い。
【００２３】さて、図１ないし図３に示すように、超音
波溶着溶断装置１の本体フレーム２内には、複数である
例えば２個の超音波加工ユニット２６、２７がシート材
料７の送り方向に沿って並ぶように設けられている。こ
れら２個の超音波加工ユニット２６、２７の具体的構成
並びに各超音波加工ユニット２６、２７を移動駆動する
ための具体的構成は、同じであるため、図１中右側の超
音波加工ユニット２６について詳しくだけ説明する。
【００２４】超音波加工ユニット２６は、シート材料７
の下側に配置された工具ホーン２８とシート材料７の上
側に配置された加工ローラ２９を備えている。そして、
これら工具ホーン２８及び加工ローラ２９（即ち、超音
波加工ユニット２６）は、シート材料７の送り方向と例
えば直交する方向（図１中左右方向）へ往復移動可能に
設けられている。
【００２５】ここでまず、工具ホーン２８を往復移動さ
せるための構成について具体的に説明する。工具ホーン
２８と、この工具ホーン２８に超音波を供給（伝達）す
る超音波振動子３０は、第１の可動部材３１に取り付け
られている。この可動部材３１は、水平状に配置された
基台３２と、この基台３２の下面部に下方へ向けて突設
された支持板３３とから構成されている。この支持板３
３の図１中左面部の下部には、２枚の取付部材３４、３
５が所定距離をおいて平行に左方へ向けて突設されてい
る。これら取付部材３４、３５には、貫通孔が形成され
ており、これら貫通孔内にほぼ円柱状をなす超音波振動
子３０が挿入固定されている。
【００２６】そして、超音波振動子３０の上部には、上
記工具ホーン２８が連結部材３６、３７を介して連結固
定されている。これにより、超音波振動子３０において
発生された超音波振動が工具ホーン２８に伝達される構
成となっている。上記工具ホーン２８の上部には、図１
０に示すように、周壁部がある程度肉厚な形状の円筒状
部２８ａが設けられている。
【００２７】また、本体フレーム２の側板３、４間にお
ける上記第１の可動部材３１の基台３２の下方には、ボ
ールねじ３８を構成するねじ棒３９と、ボールガイド４
０を構成するガイド棒４１が平行に配設されている。上
記ねじ棒３９は、外周部にねじ部が形成された棒状部材
であり、側板３、４に回転可能に設けられている。上記
ガイド棒４１は、側板３、４に固定されている。そし
て、ねじ棒３９は、右側板４の右側面に配設された加工
ユニット送りモータ４２によりベルト伝達機構４３を介
して正逆回転駆動されるように構成されている。この加
工ユニット送りモータ４２は例えばＡＣサーボモータに
より構成されている。
【００２８】更に、上記基台３２の下面部には、ねじ棒
３９と螺合してボールねじ３８を構成する軸受部３２
ａ、３２ａと、ガイド棒４１と摺動可能に嵌合してボー
ルガイド４０を構成する軸受部３２ｂ、３２ｂが下方へ
向けて突設されている。この構成の場合、加工ユニット
送りモータ４２によりねじ棒３９が回転駆動されると、
その回転方向に対応して軸受部３２ａひいては基台３２
（第１の可動部材３１）が図１中左方または右方へ移動
されるように構成されている。即ち、ねじ棒３９を正転
または逆転駆動させることにより、第１の可動部材３１
ひいては工具ホーン２８及び超音波振動子３０を図１中
左方または右方へ移動させることが可能な構成となって
いる。
【００２９】次に、前記加工ローラ２９をシート材料７
の送り方向と直交する方向へ往復移動させるための構成
について具体的に説明する。加工ローラ２９は、第２の
可動部材４５に取り付けられている。この可動部材４５
は、水平状に配置された基台４６と、この基台４６の下
面部に下方へ向けて突出すると共に回転可能に設けられ
たほぼコ字状をなす支持部材４７とから構成されてい
る。上記基台４６の中央部には貫通孔が形成されてお
り、この貫通孔内に旋回軸４８が回転可能に取り付けら
れている。この旋回軸４８の下端部に支持部材４７の上
部壁４７ａ（図２参照）が連結されている。そして、上
記旋回軸４８の軸心は、前記工具ホーン２８の円筒状部
２８ａの軸心と一致するように構成されている。
【００３０】また、基台４６の上面部には、加工ローラ
旋回モータ４９が配設されている。この加工ローラ旋回
モータ４９の回転力は、ベルト伝達機構５０を介して旋
回軸４８に伝達されるように構成されている。即ち、旋
回軸４８及び支持部材４７は、加工ローラ旋回モータ４
９により回転駆動される構成となっている。この場合、
加工ローラ旋回モータ４９がローラ旋回駆動手段を構成
している。尚、加工ローラ旋回モータ４９は例えばＡＣ
サーボモータにより構成されている。上記ベルト伝達機
構５０は、加工ローラ旋回モータ４９の回転軸に設けら
れた駆動プーリ、旋回軸４８に設けられた従動プーリ、
これらプーリに掛けられたベルトから構成されている。
【００３１】そして、支持部材４７の対向する側壁部４
７ｂ、４７ｃ間には、加工ローラユニット５１（図２参
照）が配設されている。この加工ローラユニット５１の
上部には、加工ローラ２９を昇降させる昇降シリンダ５
２が配設されている。この昇降シリンダ５２の伸縮する
ロッド５２ａの下端部には、ほぼコ字状をなすローラ支
持部材５３が設けられている。このローラ支持部材５３
の対向する側壁部５３ａ、５３ｂ間に、上記加工ローラ
２９が軸５４を介して回転可能に設けられている。
【００３２】更に、加工ローラ２９は、加工ローラユニ
ット５１の図１中右側面部に配設された加工ローラ回転
モータ５５によりベルト伝達機構５６を介して回転駆動
されるように構成されている。上記加工ローラ回転モー
タ５５がローラ回転駆動手段を構成している。尚、加工
ローラ回転モータ５５は例えばＡＣサーボモータにより
構成されている。上記ベルト伝達機構５６は、加工ロー
ラ回転モータ５５の回転軸に設けられた駆動プーリ、加
工ローラ２９の軸５４に設けられた従動プーリ、これら
プーリに掛けられたベルトから構成されている。また、
上記構成の場合、昇降シリンダ５２により、ローラ支持
部材５３ひいては加工ローラ２９が上下動されるように
構成されている。
【００３３】一方、本体フレーム２の側板３、４間にお
ける上記第２の可動部材４５の基台４６の下方には、ボ
ールねじ５７を構成するねじ棒５８と、ボールガイド５
９を構成するガイド棒６０が平行に配設されている。上
記ねじ棒５８は、外周部にねじ部が形成された棒状部材
であり、側板３、４に回転可能に設けられている。上記
ガイド棒６０は、側板３、４に固定されている。そし
て、上記ねじ棒５８は、前記加工ユニット送りモータ４
２により前記ベルト伝達機構４３を介して正逆回転駆動
されるように構成されている。この場合、上記ねじ棒５
８と前記ねじ棒３９は連動して回動駆動されるようにな
っている。
【００３４】また、上記基台４６の下面部には、ねじ棒
５８と螺合してボールねじ５７を構成する軸受部４６
ａ、４６ａと、ガイド棒６０と摺動可能に嵌合してボー
ルガイド５９を構成する軸受部４６ｂ、４６ｂが下方へ
向けて突設されている。この構成の場合、加工ユニット
送りモータ４２によりねじ棒５８が回転駆動されると、
その回転方向に対応して軸受部４６ａひいては基台４６
（第２の可動部材４５）が図１中左方または右方へ移動
されるように構成されている。即ち、ねじ棒５８を正転
または逆転駆動させることにより、第２の可動部材４５
ひいては加工ローラ２９を図１中左方または右方へ移動
させることが可能になっている。
【００３５】従って、本実施例では、加工ユニット送り
モータ４２によりベルト伝達機構４３を介して２つのね
じ棒３９及び５８を連動して正逆回転駆動することによ
り、工具ホーン２８及び加工ローラ２９（即ち、超音波
加工ユニット２６）を図１中左方または右方へ連動して
移動させることが可能な構成となっている。この構成の
場合、加工ユニット送りモータ４２がユニット移動駆動
手段を構成している。尚、加工ユニット送りモータ４２
は、工具ホーン２８を移動駆動するホーン移動駆動手段
であると共に、加工ローラ２９を移動駆動するローラ移
動駆動手段でもある。
【００３６】また、上記構成の場合、図１０に示すよう
に、工具ホーン２８の円筒状部２８ａの上端面部２８ｂ
上に加工ローラ２９が載置されるように構成されてい
る。これにより、工具ホーン２８と加工ローラ２９との
間にシート材料７を挟むことが可能な構成となってい
る。そして、このとき、加工ローラ２９（及び支持部材
４７）の旋回軸４８の軸心と、工具ホーン２８の軸心
（即ち、回転中心Ｃ（図１０参照））とが一致するよう
に構成されている。換言すると、加工ローラ２９は、工
具ホーン２８の軸心Ｃを中心としてその回りに旋回され
るように構成されている。尚、加工ローラ２９の旋回中
心は必ずしも工具ホーン２８の軸心である必要はなく、
工具ホーン２８上の適当な点を旋回中心としても良い。
また、工具ホーン２８の形状をほぼ円筒状に構成した
が、これに限られるものではなく、円柱状、角柱状、円
板状、矩形板状、多角形板状等に構成しても良い。
【００３７】一方、図１中左側の超音波加工ユニット２
７の具体的構成は、上述した図１中右側の超音波加工ユ
ニット２６と同じ構成であるから、同一部分には同一符
号を付しておき、詳しい説明は省略する。
【００３８】さて、図５は超音波溶着溶断装置１の電気
的構成を機能ブロックの組み合わせにて示す図である。
この図５において、制御手段である例えばコントローラ
６１は、例えばマイクロコンピュータを主とした回路か
ら構成されており、超音波溶着溶断装置１の運転全般を
制御する機能（即ち、この機能を実現する制御プログラ
ム）を有している。
【００３９】このコントローラ６１は、一方の超音波加
工ユニット２６に関する６個のセンサ、具体的には、ユ
ニット移動（−リミット）検出センサ６２、ユニット移
動（＋リミット）検出センサ６３、ユニット移動原点検
出センサ６４、加工ローラ旋回原点検出センサ６５、加
工ローラ上限検出センサ６６、加工ローラ下限検出セン
サ６７からの各検出信号を受けると共に、他方の超音波
加工ユニット２７に関する６個のセンサ、具体的には、
ユニット移動（−リミット）検出センサ６２、ユニット
移動（＋リミット）検出センサ６３、ユニット移動原点
検出センサ６４、加工ローラ旋回原点検出センサ６５、
加工ローラ上限検出センサ６６、加工ローラ下限検出セ
ンサ６７からの各検出信号を受けるように構成されてい
る。
【００４０】ここで、ユニット移動（−リミット）検出
センサ６２は、超音波加工ユニット２６、２７が一方
（例えば左方）の限界位置に移動したことを検出するセ
ンサである。ユニット移動（＋リミット）検出センサ６
３は、超音波加工ユニット２６、２７が他方（例えば右
方）の限界位置に移動したことを検出するセンサであ
る。ユニット移動原点検出センサ６４は、超音波加工ユ
ニット２６、２７が移動の原点に位置したことを検出す
るセンサである。加工ローラ旋回原点検出センサ６５
は、加工ローラ３６の旋回原点を検出するセンサであ
る。加工ローラ上限検出センサ６６は、加工ローラ３６
の上限位置を検出するセンサである。加工ローラ下限検
出センサ６７は、加工ローラ３６の下限位置を検出する
センサである。
【００４１】また、コントローラ６１は、ピッチ調整ロ
ーラ１１の移動に関する３個の検出センサ、具体的に
は、ピッチローラ移動（−リミット）検出センサ６８、
ピッチローラ移動（＋リミット）検出センサ６９、ピッ
チローラ移動原点検出センサ７０からの各検出信号を受
けるように構成されている。ピッチローラ移動（−リミ
ット）検出センサ６８は、ピッチ調整ローラ１１が一方
（例えば上方）の限界位置に移動したことを検出するセ
ンサである。ピッチローラ移動（＋リミット）検出セン
サ６９は、ピッチ調整ローラ１１が他方（例えば下方）
の限界位置に移動したことを検出するセンサである。ピ
ッチローラ移動原点検出センサ７０は、ピッチ調整ロー
ラ１１が移動の原点に位置したことを検出するセンサで
ある。
【００４２】更に、コントローラ６１は、ローラ駆動モ
ータ１５、２０をサーボドライバ７１、７２を介して通
電制御するように構成されている。このとき、コントロ
ーラ６１は、ローラ駆動モータ１５、２０の回転速度に
基づいてシート材料７の送り速度を認識できる構成とな
っている。また、２個のローラ駆動モータ１５、２０に
よりローラ８、９、１３、１４を回転駆動させてシート
材料７を送り出していることから、シート材料７に対し
て適切なテンションを付与することが可能である。
【００４３】更にまた、コントローラ６１は、一方の超
音波加工ユニット２６に関する５個の負荷をそれぞれ駆
動制御するように構成されている。具体的には、コント
ローラ６１は、加工ユニット送りモータ４２、加工ロー
ラ旋回モータ４９、加工ローラ回転モータ５５をサーボ
ドライバ７３〜７５を介して通電制御し、超音波振動子
３０を超音波発振器７６により超音波振動させ、昇降シ
リンダ５２をソレノイドバルブ７７を介して駆動制御す
るように構成されている。そして同様にして、コントロ
ーラ６１は、他方の超音波加工ユニット２７に関する５
個の負荷をそれぞれ駆動制御するように構成されてい
る。また、コントローラ６１は、ピッチ調整ローラ送り
モータ１９をサーボドライバ７８を介して通電制御する
ように構成されている。
【００４４】尚、上記各モータはそれぞれロータリエン
コーダを内蔵しており、これらロータリエンコーダから
の信号を各サーボドライバに与えるように構成されてい
る。これにより、コントローラ６１は、上記各モータの
回転数（回転角度）を高精度にフィードバック制御でき
る構成となっている。
【００４５】一方、コントローラ６１は、パソコン７９
との間で指令信号やデータ等の送受を実行するように構
成されている。このパソコン７９において、オペレータ
により加工形状（加工曲線）を作図したり、編集したり
することが可能になっている。そして、パソコン７９
は、編集された加工形状に基づいて、その加工を前記超
音波溶着溶断装置１において実行するための加工プログ
ラム（例えば超音波溶着溶断装置１の各モータ等を制御
するための加工制御データ）を作成し、この加工プログ
ラムを超音波溶着溶断装置１のコントローラ６１へ送信
する機能を有している。また、オペレータは、パソコン
７９のキーボードやマウスを操作したり、或いは、超音
波溶着溶断装置１に設けられた操作パネルの操作スイッ
チを操作したりすることにより、超音波溶着溶断装置１
の起動指令や停止指令を、コントローラ６１へ与えるよ
うに構成されている。
【００４６】次に、上記超音波溶着溶断装置１の加工動
作について、図８ないし図１５も参照して説明する。ま
ず、図１０を参照して、一方の超音波加工ユニット２６
によってシート材料７を溶着または溶断の加工する場合
のコントローラ６１の制御内容について説明する。この
場合、シート材料７の加工が進行するときの加工速度と
加工ローラ２９の旋回角度とに基づいて、シート材料７
の送り速度、超音波加工ユニット２６（工具ホーン２８
及び加工ローラ２９）の移動速度、加工ローラ２９の回
転速度を設定するように構成されている。
【００４７】ここで、加工速度をｖ、加工ローラ２９の
旋回角度をθ、シート材料７の送り速度をＪ６ｖ、超音
波加工ユニット２６（工具ホーン２８及び加工ローラ２
９）の移動速度をＪ５ｖ、加工ローラ３６の回転速度を
Ｊ１ｖとする。この場合、パソコン７９からコントロー
ラ６１に加工速度ｖと旋回角度θとが与えられるとす
る。
【００４８】すると、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、
超音波加工ユニット２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ
２９の回転速度Ｊ１ｖ次の各式で表わされる。尚、加工
ローラ２９の外径寸法をＤ１とすると共に、工具ホーン
２８の上端面部２８ｂ上における加工ローラ２９と接触
する点（即ち、加工点）と、工具ホーン２８の軸心Ｃと
の距離をＲとする。
【００４９】 Ｊ６ｖ＝ｖ×ｃｏｓθ （１） Ｊ１ｖ＝ｖ／Ｄ１×π （２） Ｊ５ｖ＝ｖ×ｓｉｎθ （３） そして、コントローラ６１は、外部から加工速度ｖ及び
旋回角度θが指令されると、上記式（１）〜（３）の各
演算を実行して、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、超音
波加工ユニット２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ２９
の回転速度Ｊ１ｖを算出する。続いて、コントローラ６
１は、加工ローラ旋回モータ４９を通電駆動することに
より、加工ローラ２９を指令された旋回角度θになるよ
うに旋回させる。
【００５０】この後、コントローラ６１は、上記したよ
うに算出したシート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、超音波加
工ユニット２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ２９の回
転速度Ｊ１ｖとなるように、ローラ駆動モータ１１、２
０、加工ユニット送りモータ４２、加工ローラ回転モー
タ５５を通電駆動する。そして、超音波溶着溶断装置１
が上述したように運転制御されると、シート材料７には
加工形状として例えば図１０に示すような加工曲線（即
ち、加工軌跡）Ｐ１が形成されるようになる。この場
合、加工が例えば溶断であれば上記加工曲線Ｐ１は溶断
曲線（即ち、溶断軌跡）となり、加工が溶着であれば上
記加工曲線Ｐ１は溶着曲線（即ち、溶着軌跡）となる。
【００５１】また、上述した運転制御においては、コン
トローラ６１に対してパソコン７９から加工速度ｖ及び
旋回角度θを指令するように構成したが、これに代え
て、コントローラ６１に対してパソコン７９から加工形
状（即ち、加工軌跡）を指令するように構成することも
好ましい。この構成の場合、コントローラ６１は、上記
指令された加工形状に基づいて加工速度ｖ及び旋回角度
θを演算等により求めて設定する。そして、コントロー
ラ６１は、この求めた加工速度ｖ及び旋回角度θに基づ
いてシート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、超音波加工ユニッ
ト２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ２９の回転速度Ｊ
１ｖを演算により求めて設定するように構成すれば良
い。
【００５２】ここで、パソコン７９から加工形状（即
ち、加工軌跡）をコントローラ６１に指令する方法とし
ては、例えば加工形状を特定する加工データ（例えば加
工軌跡を表現する式や加工軌跡を表現するベクトルデー
タ等のデータ）をコントローラ６１に送信するように構
成すれば良い。そして、上記加工データは、パソコン７
９において適宜作成することが好ましい。
【００５３】次に、種々の加工形状が指令されたとき
に、コントローラ６１において、加工速度ｖ、旋回角度
θ、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、超音波加工ユニッ
ト２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ２９の回転速度Ｊ
１ｖを求める具体的な制御の例を説明する。
【００５４】まず、図１１に示す例１では、加工形状と
して例えばシート材料７の送り方向に対して角度θ１の
直線からなる加工直線を得る場合の例である。この場
合、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖをω（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）とし、時間をｔ（ｓｅｃ）とする。すると、コント
ローラ６１は、上記した各速度及び加工ローラ２９の旋
回角度θを次の式で求めるように構成されている。尚、
加工ローラ２９の移動位置をＪ３とする。
【００５５】Ｊ３＝ω×ｔ×ｔａｎθ１ Ｊ３ｖ＝ω×ｔａｎθ１ Ｊ６ｖ＝ω
【数１】 Ｊ１ｖ＝ｖ／Ｄ１／π 従って、この加工ローラ２９の回転速度Ｊ１ｖは次のよ
うに表わされる。
【００５６】
【数２】 θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｊ３ｖ／ω）×３６０／２／π 尚、上記Ｊ３の単位は（ｍｍ）、上記Ｊ３ｖの単位は
（ｍｍ／ｓｅｃ）、上記Ｊ６ｖの単位は（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）、上記ｖの単位は（ｍｍ／ｓｅｃ）、上記Ｊ２ｖの
単位は（１／ｓｅｃ）、上記θの単位は度である。
【００５７】また、図１２に示す例２は、加工形状とし
て例えば、
【数３】 で表現される加工曲線を得る場合の例である。この場
合、ｘ（ωｔ）軸はシート材料７の送り方向に沿う方向
であり、ｙ軸はシート材料７の送り方向に直交する方向
である。また、ａは上記加工曲線の振幅（ｍｍ）であ
り、λは上記加工曲線の周期（ｍｍ）である。更に、シ
ート材料７の送り速度Ｊ６ｖをω（ｍｍ／ｓｅｃ）と
し、時間をｔ（ｓｅｃ）とする。この場合、コントロー
ラ６１は、上記した各速度及び加工ローラ２９の旋回角
度θを次の式で求めるように構成されている。尚、単位
は例１の場合と同じである。
【００５８】
【数４】
【数５】 Ｊ６ｖ＝ω
【数６】 Ｊ１ｖ＝ｖ／Ｄ１／π 従って、この加工ローラ２９の回転速度Ｊ１ｖは次のよ
うに表わされる。
【００５９】
【数７】 θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｊ３ｖ／ω）×３６０／２／π また、他の加工形状についても、上記例１や例２とほぼ
同じようにして、コントローラ６１において、加工速度
ｖ、旋回角度θ、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖ、超音
波加工ユニット２６の移動速度Ｊ５ｖ、加工ローラ２９
の回転速度Ｊ１ｖを演算して求めることが可能になって
いる。尚、これらの演算を、パソコン７９において実行
し、演算結果をコントローラ６１に送信するように構成
することも好ましい。
【００６０】更に、他方の超音波加工ユニット２７によ
ってシート材料７を溶着または溶断の加工する場合のコ
ントローラ６１の制御内容は、上述した超音波加工ユニ
ット２６の制御内容と同じである。
【００６１】そして、上記２つの超音波加工ユニット２
６、２７を加工動作させることにより、図９に示すよう
な、円形或いは楕円形の加工形状を加工することが可能
となる。この場合、一方の超音波加工ユニット２６によ
って、図９に示す円形の加工形状８０のうちの例えば図
９中の上側の半円部分８０ａを加工すると共に、他方の
超音波加工ユニット２７によって、上記加工形状８０の
うちの下側の半円部分８０ｂを加工するように構成され
ている。この加工動作時は、シート材料７を一方向に送
り出すだけで、上記円形の加工形状８０を加工すること
ができると共に、この加工形状８０を繰り返し連続加工
することができる。
【００６２】ここで、２個の超音波加工ユニット２６、
２７は、シート材料７の送り方向に直交する方向に移動
可能であるだけで、シート材料７の送り方向に沿う両者
の間隔を変更することができない。このため、上記円形
の加工形状８０を繰り返し連続加工する場合、連続する
２個の加工形状８０のピッチｌ（図９参照）は固定され
てしまう。
【００６３】そこで、本実施例では、ピッチ調整ローラ
１１を上下方向に移動可能に設け、上記ピッチｌを長く
したい場合には、ピッチ調整ローラ１１を下方へ移動さ
せ、ピッチｌを短くしたい場合には、ピッチ調整ローラ
１１を上方へ移動させるように構成している。この場
合、ピッチ調整ローラ１１の上下方向への移動駆動は、
ピッチ調整ローラ送りモータ１９の通電制御により行わ
れるように構成されている。
【００６４】ここで、設定したいピッチｌに対して、ピ
ッチ調整ローラ１１の上下方向の位置を求める制御の内
容について、図８を参照して説明する。まず、図８に示
すように、ローラ１０とピッチ調整ローラ１１との間の
距離及びローラ１２とピッチ調整ローラ１１との間の距
離をｗとし、ローラ１０、１１、１２の各直径をｄとす
る。また、一方の超音波加工ユニット２６の加工ローラ
２９とローラ１０との間の距離及び他方の超音波加工ユ
ニット２７の加工ローラ２９とローラ１２との間の距離
をｍｐとし、ピッチ調整ローラ１１の移動量（上限位置
（原点）から下方への移動量）をｘとする。このとき、
ピッチｌは次の式で定義される。
【００６５】
【数８】 そして、コントローラ６１は、上記式と、与えられたピ
ッチｌとからピッチ調整ローラ１１の移動量ｘを算出
し、この算出した移動量ｘだけピッチ調整ローラ１１を
移動制御するように構成されている。尚、上記移動量ｘ
の算出を、パソコン７９で実行するように構成しても良
い。これにより、所望のピッチｌを設定することが可能
となる。
【００６６】また、本実施例の超音波溶着溶断装置１に
よれば、図９に示す円形の加工形状８０の他に、図１３
に示す加工形状８１、図１４に示す加工形状８２、図１
５に示す加工形状８３、図１６に示す加工形状８４など
や、これらの加工形状を組み合わせた加工形状、更に、
斜めの直線や曲線を平行移動させた２本の直線や曲線か
らなる加工形状などを加工することができる。
【００６７】このような構成の本実施例によれば、コン
トローラ６１によって、シート材料７を送り出しなが
ら、２つの超音波加工ユニット２６、２７の加工ローラ
２９及び工具ホーン２８をシート材料７の送り方向と交
わる方向へ往復移動させるように構成した。そして、こ
の構成の場合、シート材料７の送り速度Ｊ６ｖや、超音
波加工ユニット２６、２７の移動速度Ｊ５ｖ並びにその
移動方向等をいろいろ調節することにより、シート材料
７の加工形状として、シート材料７の送り方向に対して
斜め方向の加工直線や、使用者が望む曲線状の加工曲線
などを容易に得ることができる。
【００６８】そして、上記実施例では、加工ローラ２９
を工具ホーン２８の軸心Ｃを中心としてその回りに旋回
可能に構成したので、シート材料７を送りながら、加工
ローラ２９及び工具ホーン２８を移動させるときに、シ
ート材料７にしわ等が発生しないように加工ローラ２９
を旋回させることができる。これにより、シート材料７
の加工品質を向上させることができる。
【００６９】特に、上記実施例では、２個の超音波加工
ユニット２６、２７を備えるように構成したので、加工
形状として平行な２本の斜め方向の加工直線や、円形或
いは楕円形等の加工曲線（図９、図１３ないし図１６参
照）を得ようとした場合、シート材料７を逆送りしなく
ても、上記各加工形状を得ることができる。これによ
り、シート材料７の位置決めが正確となるから、シート
材料７の加工品質及び加工精度を向上させることができ
る。
【００７０】更に、上記実施例では、シート材料７にお
ける２個の超音波加工ユニット２６、２７の間に位置す
る部分の長さ、即ち、ピッチｌ（図９参照）を調整する
ピッチ調整ローラ１１を備えるように構成した。これに
より、ピッチ調整ローラ１１を上下方向に移動させるこ
とにより、ピッチｌの長さを調整することができ、使い
勝手がより一層向上する。
【００７１】尚、上記ピッチ調整ローラ１１及びこのピ
ッチ調整ローラ１１を上下方向に移動させる機構は、必
要に応じて設ければ良い構成である。即ち、ピッチｌの
長さを可変させる必要がない場合には、ピッチ調整ロー
ラ１１及びこれを上下方向に移動させる機構を省略する
ことが可能である。
【００７２】また、上記実施例では、ピッチ調整ローラ
１１を上下方向に移動させることによりピッチｌを調整
したが、これに代えて、２個の超音波加工ユニット２
６、２７の少なくとも一方をシート材料７の送り方向へ
移動可能なように構成し、２個の超音波加工ユニット２
６、２７間の距離を変更することによりピッチｌを調整
するように構成しても良い。この場合、超音波加工ユニ
ット２６、２７の少なくとも一方をシート材料７の送り
方向へ移動させるための機構が、本発明のピッチ調整ユ
ニット移動手段を構成する。
【００７３】更に、上記実施例では、工具ホーン２８と
加工ローラ２９とを１個の送りモータ４２により連動し
て移動駆動するように構成したが、これに代えて、工具
ホーンと加工ローラをそれぞれ独立した送りモータによ
り移動駆動する、即ち、独立駆動するように構成しても
良い。更にまた、上記実施例では、コントローラ６１に
よりローラ駆動モータ１５、２０を駆動制御するときの
制御データから、シート材料７の送り速度を求めるよう
に構成したが、これに限られるものではなく、シート材
料７の送り速度を検出する検出センサを設け、この検出
センサからの検出出力に基づいてシート材料７の送り速
度を求めるように構成しても良い。
【００７４】また、上記実施例では、２個のローラ駆動
モータ１５、２０によりシート材料７を送るように構成
したが、１個のローラ駆動モータにより左右のローラ
９，１４をベルト伝達機構を介して駆動することによっ
てシート材料７を送るように構成しても良い。この構成
の場合、シート材料７に適切な張力を付与するために、
テンション付与機構を設けることが好ましい。更に、上
記実施例では、シート材料７の送り動作を実行するロー
ラ８、９、１３、１４及びローラ駆動モータ１５、２０
を超音波溶着溶断装置１に設けるように構成したが、こ
れに限られるものではなく、シート材料供給装置２２側
にシート材料７の送り動作を実行する送り駆動部（送り
モータ及び駆動ローラ）を設けても良いし、また、超音
波溶着溶断装置１のうちのシート材料７の排出側にシー
ト材料排出装置を設け、このシート材料排出装置にシー
ト材料の送り動作を実行する送り駆動部を設けるように
構成しても良い。
【００７５】一方、上記実施例では、超音波加工ユニッ
ト２６、２７の各工具ホーン２８を回転させないように
構成したが、これに代えて、モータにより工具ホーン２
８を加工ローラ２９の回転に対応して回転させるように
構成しても良い。この場合、工具ホーン２８と一緒に超
音波振動子３０を回転させるように構成することが好ま
しい。これにより、工具ホーン及び加工ローラの耐摩耗
性が向上する。特に、シート材料７がグラス繊維からな
るシートである場合に、工具ホーン及び加工ローラの寿
命が長くなる。
【００７６】また、上記実施例では、２個の超音波加工
ユニット２６、２７をシート材料７の送り方向に沿って
並べるように配設したが、これに代えて、２個の超音波
加工ユニットをシート材料７の送り方向と直交する方向
に沿って並べるように配設しても良い。更に、上記実施
例では、２個の超音波加工ユニット２６、２７を設けた
が、これに限られるものではなく、３個以上の超音波加
工ユニットを設けるように構成しても良い。
【００７７】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、工具ホーンと加工ローラとの間にシート材料を送っ
て該シート材料を溶着または溶断する複数の超音波加工
ユニットと、これら複数の超音波加工ユニットをシート
材料の送り方向と交わる方向へ移動させる複数のユニッ
ト移動駆動手段と、複数の加工ローラを回転させる複数
のローラ回転駆動手段と、複数の加工ローラを旋回させ
る複数のローラ旋回駆動手段とを備えるように構成した
ので、所望の加工形状を得ることができ、しかも、シー
ト材料の逆送りを不要にし得て、加工精度を向上させる
ことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す超音波溶着溶断装置の
正面図
【図２】図１中II-II 線に沿う超音波溶着溶断装置の部
分縦断面図
【図３】超音波溶着溶断装置の側面図
【図４】超音波溶着溶断装置の上面図
【図５】ブロック図
【図６】超音波着溶断装置及びシート材料供給装置の概
略側面図
【図７】超音波溶着溶断装置及びシート材料供給装置の
概略上面図
【図８】ピッチ調整ローラの動作を説明するための概略
側面図
【図９】シート材料の部分斜視図
【図１０】超音波溶着溶断装置の加工動作を説明するた
めの図
【図１１】加工形状の例１を示す図
【図１２】加工形状の例２を示す図
【図１３】加工形状の他の例を示す図
【図１４】加工形状の他の例を示す図
【図１５】加工形状の他の例を示す図
【図１６】加工形状の他の例を示す図
【符号の説明】
１は超音波溶着溶断装置、２は本体フレーム、３は左側
板、４は右側板、７はシート材料、８、９、１０はロー
ラ、１１はピッチ調整ローラ（シートピッチ調整手
段）、１２、１３、１４はローラ、１５はローラ駆動モ
ータ（シート送り手段）、２３ａ、２４ａは不織布（シ
ート材料）、２６、２７は超音波加工ユニット、２８は
工具ホーン、２９は加工ローラ、３０は超音波振動子、
４２は加工ユニット送りモータ（ユニット移動駆動手
段）、４８は旋回軸、４９は加工ローラ旋回モータ（ロ
ーラ旋回駆動手段）、５２は昇降シリンダ、５５は加工
ローラ回転モータ（ローラ回転駆動手段）、６１はコン
トローラ（制御手段）、７９はパソコンを示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波が伝達される工具ホーン及び加工
    ローラを有し、これら工具ホーンと加工ローラとの間に
    シート材料を送って該シート材料を溶着または溶断する
    複数の超音波加工ユニットと、 これら複数の超音波加工ユニットを前記シート材料の送
    り方向と交わる方向へ移動させる複数のユニット移動駆
    動手段と、 前記複数の加工ローラを回転させる複数のローラ回転駆
    動手段と、 前記複数の加工ローラを旋回させる複数のローラ旋回駆
    動手段とを備えて成る超音波溶着溶断装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の超音波加工ユニットを、前記
    シート材料の送り方向に沿うように並べて配設したこと
    を特徴とする請求項１記載の超音波溶着溶断装置。
  3. 【請求項３】 前記シート材料における前記複数の超音
    波加工ユニットの間に位置する部分の長さを調整するシ
    ートピッチ調整手段を備えたことを特徴とする請求項２
    記載の超音波溶着溶断装置。
  4. 【請求項４】 前記シートピッチ調整手段は、前記シー
    ト材料の上面側または下面側における前記複数の超音波
    加工ユニット間に位置するように設けられると共に前記
    シート材料のシート面に交差する方向に移動可能に設け
    られたピッチ調整ローラから構成されていることを特徴
    とする請求項３記載の超音波溶着溶断装置。
  5. 【請求項５】 前記シートピッチ調整手段は、前記超音
    波加工ユニットを前記シート材料の送り方向へ移動させ
    るピッチ調整ユニット移動手段から構成されていること
    を特徴とする請求項３記載の超音波溶着溶断装置。
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