JPS5993320A - 超音波加工機械 - Google Patents

超音波加工機械

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JPS5993320A
JPS5993320A JP57203883A JP20388382A JPS5993320A JP S5993320 A JPS5993320 A JP S5993320A JP 57203883 A JP57203883 A JP 57203883A JP 20388382 A JP20388382 A JP 20388382A JP S5993320 A JPS5993320 A JP S5993320A
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ultrasonic
drive circuit
circuit
workpiece
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Kashio Iguchi
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Brother Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は超音波エネルギーによって液加］二月料に加
工を施す超音波加工機に関し、特にはその被加工月利が
加工位置に存在覆るか否かを検出する超音波検出装置を
備えた超音波加工機械に関する。
従来技術 従来の超音波溶着機は、超音波振動が付与される加工用
ホーンと、イの加工用ボーンに対向して設けられた押え
ローラ等を備えており、両者の間−３− の加工位置に移送された被加工月利を超音波加工するよ
うに構成されている。この従来装置においては、例えば
足踏み式の操作スイッチをオンすると、被加工材料が加
工位置に存在しなくても加工用ホーンに超音波振動が付
与され、又、その加工用ホーンには押えローラより押圧
力がイ」与される。
従って、加工［用ホーン及び押えローラが損傷する恐れ
があるとともに、加工用ホーンを振動させるための電力
消費が無駄になるという問題点があった。又、押えロー
ラと加工用ホーンとの間に微少な電流を通電させること
にＪ：す、被加工材料の存在を検出する検出装置を備え
たものも既に提案されているが、この検出装置において
は、その押えローラもしくは加工用ホーンを絶縁構造に
しな（プればならず、その構成が複雑であるのみならず
被加工月利として絶縁性の高い物取外は検出し得ないと
いう問題点を有するものであった。
目的 この発明の目的は、被加工月利が加工位置に存在してい
ない時に加工用ホーン及び押えローラが−４− 作動するのを防止し、その加工用ボーン及び押えローラ
の損傷を防止することができるとともに無駄な電力の損
失を無くすことができる超音波加工機械を提供すること
にある。
又、この発明は、被加工材料の形状、材質を問わず、例
えば導電に１の被加工月利であっても透明なシート状の
被加工月利であっても、上記目的を達成づることができ
る超音波加工機械を提供することにある。
実施例 以下この発明を超音波溶着機に具体化した一実施例を図
面に従って説明する。
第１図に示すように、作業台１のベッド２の下面にはフ
レーム３が突設され、そのフレーム３には一対の支持体
４により振動子相体５が垂直な一軸線の周りを回転可能
に支持されている。その振動子組体５は超音波振動子６
を内蔵しており、イの超音波振動子６は、振動子組体５
の下端の回転軸５ａ上に設けられた一対のスリップリン
グ７に接続されている。それらのスリップリング７には
−５− 一対の接触子８がそれぞれ接触されており、両接触子８
．８間に後述する振動子駆動回路５５が接続されている
。前記振動子組体５の上端には加工用ホーン９が固定さ
れ、イの円環状の上部はベッド２に透設された透孔２ａ
内に挿通されている。
加工［用ホーン９の上端面である加工部９ａと前記ベッ
ド２の上面２ｂとで、被加工月利を支持する平面状の支
持面２ｂ、９ａが形成される。なお、前記回転軸５ａに
はベルト１１等によりモータ１０が作動的に連結されて
おり、そのモータ１０により振動子組体５．加工用ホー
ン９が回転駆動される。
ベッド２」二にはアーム１２が装着され、その頭部１２
ａの下端にはローラ支持体１４が上下動可能に装着され
ている。そのローラ支持体１４の下部には、前記加工用
ホーン９の加工部９ａと対向する押えローラ１３が被加
工材料の移送方向（第２図に示ずＸ方向）と直交する水
平な一軸線の周りに回転可能に支持されている。その押
えローラ１３は、ベルト１５．主軸１６．ベルト１７等
に−〇　　− より、ベッド２のＦ面に装着されたモータ１８に作動的
に連結されており、イのモータ１８ににり押ｆｉ、　ｒ
＋−ラ１３が回転駆動される。前記ローラ支持体１４の
」下端にはアーム１２の頭部１２ａ内ｌ＼延びる支持軸
１４ａが突設され、その支持軸１４ａにはスプリングに
より下方へ付ｖＪされる係ｆｌｉ体１４Ｉ）が固定され
ている。その係合体１４．ｂに係合して頭部１２ａには
レバー２１が回動可能に支持されており、そのレバー２
１ににり押えローラ１３が上下動される。
そして、ベッド２．加工用ホーン９．超音波振動子６等
で加工装置が構成され、押えローラ１３゜主軸１６等で
移送装置が構成される。第２図に示すように、押えロー
ラ１３は、その下端外周部にて被加工材料２４．２５の
移送方向Ｘと同方向へ移動するＪ：うに回転駆動され、
又、加工用ホーン９は、その加工面９ａの押えローラ１
３と対向する外周部にて被加工月利２ｉ　２５の移送方
向Ｘと同方向へ移動するように回転駆動される。
さて、加工用ホーン９の加工面９ａ上に２枚の−７− シート状の被加工月利２４．２５を重合載置し、レバー
２１を操作して押えローラ１３を下動さぜるど被加工材
料２４．２５の重合部が押圧される。
その状態で振動子駆動回路５５により超音波振動子６を
振動さゼ、加工用ホーン９に超音波振動をｒ［与しなが
らその加工用ホーン９を回転駆動するとともに、押えロ
ーラ１３を回転駆動すると、被加工材料２４．．２５が
その移送方向Ｘへ移送されながら超音波溶着加工されて
いく。
次に、シート状の被加工材料、２″４．２５の案内制御
手段を第３図及び第４図に従って説明する。
その案内制御手段は前記加工装置に含まれ、押えローラ
１３の前方においてベッド２上に取付けられている。７
１″なわら、押えローラ１３の右前方においてベッド２
上には第１ガイドビン２６が突設され、その第１ガイド
ピン２６の上部にはベッド２の上面２ｂとほぼ平行に左
方へ延びる第１押え板２７が上下方向の揺動可能に支持
されている。
その第１押え板２７の左端には下方へ突出する第１０−
ラ２８が前記移送方向Ｘと所定角度θ（は−８− ぼ４５度）をなして交叉する一軸線２８ａの周りに回動
可能に支持されている。第１ガイドビン２６の右方にお
いてベッド２上にはボルト２９ににり左方へ延びる受は
板３０が固定され、イの受は板３０の左側半分は第１押
え板２７の上方をベッド２と平行に延びている。なお、
受は板３２には左右に延びる長孔３０ａが透設され、そ
の長孔３０ａ内に前記ボルト２９が挿通されており、受
（プ板３０が左右方向の移動調節可能に取付けられてい
る。押えローラ１３の左方において受は板３０の左端に
は第２ガイドビン３１が上方へ突設されその第２ガイド
ビン３１の中間部には受は板３０の左側半分とほぼ平行
に右方へ延びる第２押え板３２が上下方向の揺動可能に
支持されている。その第２押え板３２の右端には下方へ
突出する第２０−ラ３３が前記移送方向Ｘと所定角度θ
（はぼ４５度）をなす−軸線３３ａの周りに回動可能に
支持されている。第２万イドビン３１の上端には左右に
延びる押えアーム３４がそのほぼ中間部において固定さ
れ、その押えアーム３４の左端には−９− 第１押え板２７と対向−りる螺杆３５がＦ方へ突設され
ている。その螺杆３５には調整つまみ３６が螺着され、
その調整つまみ３６と第１押え板２７との間に介装され
た圧縮ばね３７により第１押え板２７が下方へ付勢され
ている。又、押えアーム３４の右端には第２押え板３２
と対向する螺杆３８が下方へ突設され、その螺杆３８に
（よ調整つまみ３９が螺着されている。その調整つまみ
３９と第２押え板３２との間に介装された圧縮ばね４０
により第２押え板３２が下方へ付勢されている。
そして、下側の被加工月利２４は、その右端が第１ガイ
ドピン２６に接するようにベッド２上に配置され、第１
押え板２７の第１０−ラ２８によりベッド２上に適度に
圧接される。又、上側の被加工月利２５は、その左端が
第２ガイドビン３１に接するように受は板３０上に配置
され、第２押え板３２の第２０−ラ３３により受は板３
０上に適度に圧接される。
さて、押えローラ１３により両波加工材料２４゜２５が
その移送方向Ｘへ移送されると、第１０−一　　１０　
− ラ２８及び第２０−ラ３３が回転され、子の回転により
、下側の被加工材料２４は第１ガイドピン２６側へ向っ
て、又、上側の被加工材料２５は第２ガイドビン３１側
へ向って、前記移送方向Ｘと交叉する方向へ自動的に案
内制御される。従−）で、両波加工ｔｆ４判２４．２５
は両ガイドビン２　（３＋　ｔ−３１に常に接触されて
位置決めがなされ、一定の重合幅でもって超音波溶着加
工されることとなる。
次に、超音波振動子６．モータ１０．１８を制御する電
子回路を第１図及び第５図に従って説明する。作業台１
の左端下面には制御ボックス１つが設【プられ、その制
御ボックス１９内の制御装置６４に足踏み式の操作スイ
ッチ２０が接続されている。アーム１２の頭部１２ａに
は送波回路４９により超音波発振される送波素子２２が
設けられ、その送波素子２２と対向してベッド２には加
工用ホーン９の近傍旦つ押えローラ１３の手前側におい
て受波素子２３が設けられている。超音波は送波素子２
２から受波素子２３へ空中伝播されるが、両者２２．２
３の間に被加工材料？１．２５が存−１１− 在するとその減衰量が大ぎくなる。受波素子２３の受波
信号の減衰量が大きくなると、受波回路５０が論理１の
検出信＠ＳＧ１を出力する。そして、送波素子２２．受
波素子２３．送波回路４９．受波回路５０により、超音
波検出装置が構成される。
被加工材料２４．２５が加工位置に存在することを検出
するためには、発光素子と受光素子とににる光センサを
股（プることが考えられるが、被加工材料２４．２５が
透明なシートである場合には光を遮断または反射するこ
とができず、被加工材料２４．２５を検出することがで
きない。この点、超音波は障害物の形状、材質により受
波信号が減衰するため超音波溶精機において多用される
透明な被加工材料２４，２５であっても検出することが
できる。
又、被加工材料２４．２５が加工位置に存在しない時に
は押えローラ１３と加工用ホーン９との間に微少電流を
流し、被加工材￥３１２４．２５が加工位置に存在する
時にはその微少電流を遮断するように構成して、被加工
材料２４．２５の検出を＝　　１２　　＝ することも考えられる。この場合には押えローラ１３及
び加工用ホーン９を導電性材料にて構成しなければなら
ず、その導電性材料は一般に金属であるため被加工材料
２４．２５に傷がつきやずい。
この点、被加工材料を超音波で検出づる方式においては
、押えローラ１３の外周及び加工用ホーン９の加工部９
ａに絶縁性の弾性体を設けることにより、被加工材料２
４．２５に傷がつかないようにすることができる。
第５図に示すように、操作スイッチ２０の出力端子及び
受波回路５０の出力端子は、制御装置６４内のＮＡＮＤ
回路５１の２個の入力端子にそれぞれ接続されている。
そのＮＡＮＤ回路５１の出力端子はＲＳＳフリップフロ
ラ回路（以下、Ｒ３−ＦＦ回路と称する）５２の入力端
子Ｓに接続され、そのＲ８−ＦＦ回路５２の出力端子Ｑ
は制御装置６４の出力端子となり、超音波振動子６を駆
動する振動子駆動回路５５及びモータ１０，１８を駆動
するモータ駆動回路６３の入力端子にそれぞれ接続され
ている。受波回路５０の出力端子は＝　　１３　− 制ｔ１１装置６４内の論理的微分回路５３の入力端子Ｉ
Ｎに接続され、その論理的微分回路５３の出力端子ＯＵ
Ｔは遅延回路５４を介して前記Ｒ３−Ｆ「回路５２の入
力端子Ｒに接続されている。なお、遅延回路５４の遅延
時間は制御ボックス１９の前面に設けられた時間設定つ
まみ５４ａによって調節することができる。
Ｒ３−ＦＦ回路５２は２個のＮＡＮＯ回路５６゜５７で
構成されており、ＮＡＮＤ回路５６の２個の入力端子に
は、入力端子ＳとＮＡＮＤ回路５７の出力端子とがそれ
ぞれ接続されている。ＮＡＮＤ回路５７の３個の入力端
子には、入力端子百と、リセット端子Ｒと、ＮＡＮＤ回
路５６の出力端子とが接続され、ＮＡＮＤ回路５６の出
力端子が出力端子Ｑとなっている。
論理的微分回路５３は、その入力端子ＩＮがインバータ
５８または抵抗５９を介してＮＡＮＤ回路６０の２個の
入力端子にそれぞれ接続されており、ＮＡＮＤ回路６０
の入力端子がコンデンサ６１を介して接地されている。
そして、抵抗５９ど−１４− コンデンサ６１とで遅延回路６２が構成される。
又、ＮＡＮＤ回路６０の出力端子が論理的微分回路５３
の出力端子ＯＵＴどなっている。
さて、Ｒ３−ＦＦ回路５２のリセット・端子１でに僅か
な時間だけ論理Ｏとなるリセッ１〜信ｅ　Ｓ　Ｇ　Ｒを
付与づるど、その出力端子Ｑは論理０にり１！ツトされ
る。この状態では振動子駆動回路！５５　、−［−夕駆
動回路５６が作動せず、超音波振動子６は振動ぜず、又
、モータ１０．１８が停止しＣいる。
この状態で、ベッド２上の加工位置に液加Ｊ、材ｒ３＋
２４．２５が載置されると、前述したように受渡回路５
０から第６図（ａ　）に示ず論理１の検出信号ＳＧＩが
出力される。この場合、論理的微分回路５３は作動しな
い。そして、操作スイッチ２０が作動され、第６図（１
））に示す論理１の操作信号ＳＧ２が出力されると、Ｎ
ＡＮＤ回路５１から第６図（Ｃ）に示？ｌ　Ｊ：うに検
出信ＭＳＧ１ど操作信号ＳＧ２とが共に論理１の時、論
理０となるセラ１〜信号ＳＯ８が出力される。このセラ
１〜信号ＳＧＳによりＲ３−ＦＦ回路５２の出力端子Ｑ
　１．ｓ−１５− ら第６図（ｈ）に示す論理１の出力信号ＳＧＱが出ツノ
される。この出力信号ＳＧＱにより、振動子駆動回路５
５及びモータ駆動回路６３が作動され、超音波振動子６
が振動され、モータ１０．１８が回転駆動される。それ
により、前述したように被加工４１１２４．２５に超音
波加工がなされる。
被加工材１１２４，２５の加工終了直前に、その被加工
材ｌ！１２４．２５の後端が送波素子２２及び受波素子
２３により検出されると検出信号ＳＧ１は論理１から論
理Ｏに変化する。その検出信号ＳＧ１の変化に伴いイン
バータ５８は第６図（（１）に示す論理Ｏから論理１へ
変化する入力信号ＳＧ３をＮＡＮＤ回路６０に付与する
。又、遅延回路６２は第６図（ｅ　）に示すように論理
１から論理Ｏへ緩かに変化する入力信号ＳＧ４をＮＡＮ
Ｄ回路６０に付与する。従って、ＮＡＮＤ回路６０は、
入力信号ＳＧ３．３Ｇ４が共に論理１となる僅かの時間
だけ論理Ｏとなる微分信号ＳＧＤを遅延回路５４に付与
する。その微分信号ＳＧＤが付与された時から所定時間
ｔだけ遅れて遅延回路５／ｌは−１６− 第６図（０）に示すリセット信号Ｓ　Ｇ　Ｒをリレット
端子Ｒに付与する。同時に、出力端子Ｑの出力信号ＳＧ
Ｑが論理Ｏとなり、振動子駆動回路５５及びモータ駆動
回路６３の作動が停止され、超音波振動子６の振動が停
止されるとともにモータ１０．１８の回転が停止される
。従って被加工材料２４．２５の超音波加工が自動的に
終了する。
すなわち、制御回路６４は、被加工材料の存在が検出さ
れなくなった時、振動子駆動回路５５及びモータ駆動回
路６３を無効化させるための、Ｒ・５−ＮＡＮＤラッヂ
回路５２．論理的微分回路５３、遅延回路５４から構成
される制御回路を含む。
以上のように、この制御装置６４においては、検出信号
ＳＧＩと操作信号ＳＧ２とが共に出力されなければ振動
子駆動回路５５及びモータ駆動回路５６を有効化させる
ことはできず、被加工材料２４．２５が加工位置に存在
していない状態で加工用ホーン９と押えローラ１３とが
接触しながら回転されることはなく、加工用ホーン９及
び押え−１７− Ｏ−ラ１３の損傷を防止することかできる。
又、被加工材料２４．２５が加工位置に存在しないこと
が検出された時、振動子駆動回路５５及びモータ駆動回
路６３が自動的に無効化されるため、加工用ホーン９及
び押えローラ１３の損傷を防止することができるととも
に、電力消費の無駄を無くすることができる。さらに、
液加Ｉ　４４料２４．２５の後端検知後、押えローラ１
３による被加工材料の移送速度によって一義的に定めら
れる所定時間【たけ遅れて、振動子駆動回路５５及びモ
ータ駆動回路５６が無効化されるため、被加工材料２４
．２５を最後まで確実に超音波加工することができる。
なお、この発明においては第７図に示すようにアーム１
２の頭部１２ａの両側に送波素子２２及び受波素子２３
をそれぞれ設け、加工用ホーン９の上面に放射される超
音波を直接反射させて受波素子２３に伝播されるように
してもよい。
効果 以上詳述したようにこの発明は、被加工材料２−　１８
　− ４．２５の有無を検出する超音波ミシンＢ１２２　。
２３等を設（プ、操作スイッチ２０の操作によって発生
される操作信号ＳＧ２ど前記超音波検出’ｋ　１ｆｉＪ
２２．２３等によって被加工材料２４．２５の存在が検
出される際に発生される検出信号８０１とが共に出力さ
れた時振動子駆動回路５５及びＥ−夕駆動回路６３を有
効化させ、超音波振動子６に超音波振動を付与するとと
もに被加工材料２４゜２５を移送するように構成したこ
とにより、加工用ホーン９及び押えローラ１３の損傷を
防止することができるどともに電力消費の無駄を省くこ
とができ、かつ透明なシート状の被加工材料２７Ｉ。
２５の加工にも対応することができるという効果がある
。
【図面の簡単な説明】 第１図〜第６図はこの発明を超音波ミシンに具体化した
一実施例を示し、第１図は正面図、第２図は加工用ホー
ンと押えローラとを示す斜視図、第３図は案内制御手段
を示す平面図、ｉｉ４図は同じく正面図、第５図は制御
装置を示す回路図、第一　　１９　− ６図はタイムチト−ト図である。第７図は超音波検出装
囮の別の実施例を示ず部分正面図である。 ベッド２、振動子組体５、超音波振動子６、加工用ホー
ン９、加工前９ａ、押えローラ１３、主軸１６、モータ
１８、操作スイッチ２０、送波索子２２．受波索子２３
、被加工ｖＪ別２４．２５、送波回路４９、受波回路５
０．ＮＡＮＤ回路５１、Ｒ−８−ＮＡＮＤラッチ回路５
２、論理的微分回路５３、遅延回路５４、振動子駆動回
路５５、モータ駆動回路６３、制御装置６４、移送方向
Ｘ、検出信号Ｓ０１、操作信号ＳＧ２゜ 特　許　出　願　人　　ブラザー工業株式会社代　理　
人　　　　弁理士　　恩１）博宣−２０−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シート状の被加工材料（２４，２５＞を加工位置に
    おいて加工するための加工用ホーン（９）とその加工用
    ホーン（９）に連結された超音波振動子（６）とを含む
    加工装置と、 その加工装置の前記超音波振動子（６）に超音波振動を
    付与するための振動子駆動回路（５５）と、 前記被加工材料（２４，２５＞の少なくとも一部が前記
    加工装置の加工位置を通過し得るようにその被加工材料
    （２４，２５＞を一方向に移送づ゛る移送装置（１３等
    ）と、 その移送装Ｍ（１３等）を駆動するためにその移送装置
    （１３等）に作動的に連結されたモータ（１８）を含む
    モータ駆動回路（６３）と、前記加工位置の近傍若しく
    は前記移送装ｆｌ（１３等）による移送方向（Ｘ）の手
    前側において前−１− 記被加工材料（２４，２５＞の有無を検出（るために設
    けられた超音波検出装置（２２，２３等）と、 作業者によって操作可能な少なくとも１つの操作スイッ
    チ（２０）と、 その操作スイッチ（２ｏ）の操作によって発生される操
    作信号（ＳＧ２）と前記超音波検出装置（２２，２３等
    ）によって前記被加工材料（２４゜２５）の存在が検出
    される際に発生される検出信＠（ＳＧＩ）とが共に出力
    された時、前記振動子駆動回路（５５）及びモータ駆動
    回路（６３）を有効化させる制御装置（６４）と からなる超音波加工機械。 ２、前記制御装置（６４）は前記振動子駆動回路（５５
    ）及びモータ駆動回路（６３）の有効時において前記超
    音波検出装置（２２，２３等）によって前記被加工材料
    （２４，２５）の存在が検出されなくなった時、前記振
    動子駆動回路（５５）及びモータ駆動回路（６３）を無
    効化させる制御回路（５２〜５４）を含むことを特徴と
    する特許−２− 請求の範囲第１項記載の超音波加工機械。 ３．前記加工装置は加工中の前記シー１−状の被加工月
    利（２４，２５）を支持する支持面（，２１＋。 ９ａ）を含むとともに、前記超音波加工機械【、１．ぞ
    の支持面（２ｂ　、　９ａ　）上において前記移送具１
    醒（１３等）の移送方向（Ｘ）と交叉する方向にイの被
    加工材料（２４，，２５＞を案内制御３１７する案内制
    御手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
    は第２項記載の超音波加工機械。
JP57203883A 1982-11-19 1982-11-19 超音波加工機械 Granted JPS5993320A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018517568A (ja) * 2015-04-16 2018-07-05 シュンク ゾノシステムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 超音波溶接トング

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JP2018517568A (ja) * 2015-04-16 2018-07-05 シュンク ゾノシステムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 超音波溶接トング

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