本發(fā)明涉及對片狀部件進(jìn)行接合的超聲波接合裝置。

背景技術(shù)：

以往，超聲波接合裝置通過超聲波振動而產(chǎn)生摩擦熱，由此對多個重疊的片狀部件進(jìn)行接合(熔接)。具體而言，以往的超聲波接合裝置具備超聲波振蕩器、砧座(anvil)以及變幅桿(horn)，利用從超聲波振蕩器輸出的超聲波使變幅桿共振，并由砧座接受共振的變幅桿的振動。在超聲波接合裝置中，將片狀部件夾持于變幅桿與砧座之間，由此，變幅桿的振動使得片狀部件產(chǎn)生摩擦熱而使片狀部件熔融而接合。

超聲波接合裝置中存在幾種方式。例如，已知具有旋轉(zhuǎn)或者靜止的砧座、以及相對于該砧座進(jìn)行往復(fù)移動的變幅桿的超聲波接合裝置。另外，還已知具有旋轉(zhuǎn)的圓筒形狀的砧座、和旋轉(zhuǎn)的變幅桿的超聲波接合裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

在專利文獻(xiàn)1中，公開有如下超聲波接合裝置，該超聲波接合裝置在內(nèi)部配設(shè)有對超聲波振動進(jìn)行傳遞的變幅桿，并且將片狀部件搬入至熔接輥與壓接輥(砧座)之間，其中，所述熔接輥使得變幅桿的前端部從周面露出而設(shè)置，所述壓接輥與所述熔接輥相對而配置，與熔接輥和壓接輥的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地輸送片狀部件，并在規(guī)定的位置使片狀部件熔接。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-059483號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，在上述的專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，并未考慮砧座及變幅桿本身的溫度。為了高效地對片狀部件進(jìn)行接合，優(yōu)選砧座及變幅桿的溫度高，但另一方面，變幅桿容易因加熱而引起金屬疲勞。因此，希望滿足這種要求的超聲波接合裝置。

本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波接合裝置，其提高了對片狀部件進(jìn)行接合的作業(yè)效率，且實現(xiàn)了變幅桿的長壽命化并降低了成本。

本發(fā)明的第1方式所涉及的超聲波接合裝置采用如下結(jié)構(gòu)，即，具備：第1旋轉(zhuǎn)體，其利用超聲波而共振，且以第1旋轉(zhuǎn)軸為中心而旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置；以及第2旋轉(zhuǎn)體，其與旋轉(zhuǎn)的上述第1旋轉(zhuǎn)體夾持重疊的片狀部件，接受上述第1旋轉(zhuǎn)體的共振而對上述片狀部件進(jìn)行接合，以第2旋轉(zhuǎn)軸為中心而旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置且被加熱，上述第1旋轉(zhuǎn)體與上述第2旋轉(zhuǎn)體相比配置于下方。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高對片狀部件進(jìn)行接合的作業(yè)效率，且能夠?qū)崿F(xiàn)變幅桿的長壽命化并降低成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一實施方式所涉及的超聲波接合裝置的側(cè)視圖。

圖2是本發(fā)明的一實施方式所涉及的超聲波接合裝置的主視圖。

圖3是表示砧座及變幅桿旋轉(zhuǎn)的情況的超聲波接合裝置的側(cè)視圖。

圖4是具有2個變幅桿的超聲波接合裝置的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記說明

1超聲波接合裝置

10第1旋轉(zhuǎn)體

11滾筒

12超聲波振蕩器

13變幅桿

c1、c2旋轉(zhuǎn)軸

20砧座

21圓筒部

22凸部

30輸送臺

具體實施方式

以下，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

(一實施方式)

圖1是本發(fā)明的一實施方式所涉及的超聲波接合裝置1的側(cè)視圖。圖2是圖1所示的超聲波接合裝置1的主視圖。以下，利用圖1及圖2對超聲波接合裝置1進(jìn)行說明。此外，圖1示出將框體的一側(cè)的側(cè)壁拆下后的狀態(tài)。

第1旋轉(zhuǎn)體10為兩個底面開放的圓筒狀的滾筒11、固定于滾筒11內(nèi)的超聲波振蕩器12及變幅桿13，該第1旋轉(zhuǎn)體10以旋轉(zhuǎn)軸c1為中心而旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置。即，第1旋轉(zhuǎn)體10的超聲波振蕩器12及變幅桿13與滾筒11一體地旋轉(zhuǎn)。此外，在圖2中，為了便于說明，示出將滾筒11拆下后的情況，滾筒11由雙點劃線表示。

第1旋轉(zhuǎn)體10的重心被設(shè)計成與旋轉(zhuǎn)軸c1一致。由此，容易將第1旋轉(zhuǎn)體10的旋轉(zhuǎn)速度(角速度)保持為恒定，第1旋轉(zhuǎn)體10能夠順暢地旋轉(zhuǎn)。第1旋轉(zhuǎn)體10的旋轉(zhuǎn)軸c1被設(shè)置于框體的軸承支承。

第1旋轉(zhuǎn)體10在鉛垂方向上與后述的砧座20相比配置于下方。后述其理由。

超聲波振蕩器12例如將頻率為15khz～20khz的超聲波向變幅桿13輸出。超聲波振蕩器12可以根據(jù)片狀部件的厚度、片狀部件的輸送速度、溫度、濕度等而適當(dāng)?shù)馗淖冚敵觥?/p>

變幅桿13通過從超聲波振蕩器12輸出的超聲波而共振，通過使夾持于該變幅桿13與后述的砧座20之間的重疊的片狀部件振動從而 產(chǎn)生摩擦熱，利用摩擦熱對片狀部件進(jìn)行熔接。變幅桿13的前端與滾筒11的周面相比向外方突出，變幅桿13的前端在位于最上部時與后述的砧座20接觸。此外，重疊的片狀部件可以是將1個片狀部件折疊后而構(gòu)成的部件，也可以是使多個片狀部件重疊后而構(gòu)成的部件，還可以是將上述兩種情況組合后而構(gòu)成的部件。另外，變幅桿13優(yōu)選鋁合金、鈦、鐵、不銹鋼等的耐磨損性高的材質(zhì)。

砧座20是與變幅桿13成對設(shè)置的第2旋轉(zhuǎn)體，以旋轉(zhuǎn)軸c2為中心旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置。砧座20具備圓筒部21、凸部22以及旋轉(zhuǎn)軸c2。

砧座20的旋轉(zhuǎn)軸c2從圓筒部21的兩個底面垂直地向外方突出而設(shè)置，并被設(shè)置于框體的軸承支承。

砧座20在圓筒部21的周面具有與變幅桿13的前端接觸的凸部22。凸部22設(shè)置于圓筒部21的外周面。具體而言，凸部22在圓筒部21的法線方向上突出，并遍及與對片狀部件進(jìn)行輸送的方向即機(jī)械方向(以下，稱為“md方向”)垂直的寬度方向(cd方向)而形成。凸部22在位于最下部時與變幅桿13的前端接觸。此時，將重疊的片狀部件夾持于凸部22與變幅桿13之間，對片狀部件施加強(qiáng)烈的振動。

砧座20內(nèi)置有未圖示的加熱器，并被加熱器加熱至規(guī)定的溫度。然后，砧座20對夾持于其與變幅桿13之間的重疊的片狀部件進(jìn)行加熱。由此，能夠縮短直至達(dá)到使片狀部件熔接的摩擦熱為止的時間，且能夠提高作業(yè)效率。此外，砧座20優(yōu)選不銹鋼、鐵等的導(dǎo)熱性高、且比變幅桿13的材質(zhì)硬的材質(zhì)。

砧座20旋轉(zhuǎn)而描繪出的凸部22的前端(距第2旋轉(zhuǎn)軸c2最遠(yuǎn)的部位)在側(cè)視時的軌跡的圓周ci2設(shè)定為第1旋轉(zhuǎn)體10旋轉(zhuǎn)而描繪出的變幅桿13的前端(距第1旋轉(zhuǎn)軸c1最遠(yuǎn)的部位)在側(cè)視時的軌跡的圓周ci1的一半。此外，圓周ci2并不局限于圓周ci1的1/2，也可以是1/1、1/3、1/4、···、1/n(n為1以上的整數(shù))。即，只要在第1旋轉(zhuǎn)體(變幅桿13)10旋轉(zhuǎn)1圈期間，第2旋轉(zhuǎn)體(砧座20) 旋轉(zhuǎn)整數(shù)圈，則其可以旋轉(zhuǎn)任何圈數(shù)。

但是，圓周ci2越小，越能夠使砧座20實現(xiàn)小型化，但需要使砧座2的角速度加快。若使砧座20的角速度加快，則砧座20的凸部22與變幅桿13的前端難以正確地接觸，另外，砧座20難以對片狀部件進(jìn)行加熱，從而無法指望作業(yè)效率的提高。因此，在使圓周ci2減小這方面存在限度，圓周ci2優(yōu)選為圓周ci1的1/2。

超聲波接合裝置1通過對第1旋轉(zhuǎn)體10和第2旋轉(zhuǎn)體的角速度進(jìn)行調(diào)整而能夠控制將片狀部件接合的間隔(間距)。即，第1旋轉(zhuǎn)體10和第2旋轉(zhuǎn)體的角速度越快，則間距越短，第1旋轉(zhuǎn)體10和第2旋轉(zhuǎn)體的角速度越慢，則間距越長。

此外，能夠?qū)φ枳?0的凸部22與變幅桿13的前端最接近時的兩者的間隔進(jìn)行調(diào)整，例如可以根據(jù)接合的片狀部件的厚度而進(jìn)行調(diào)整。因此，在砧座20的凸部22與變幅桿13的前端最接近時兩者不一定直接接觸。

輸送臺30、30分別水平地配置于除了砧座20與變幅桿13接觸的位置以外的位置、且相對于砧座20及變幅桿13分別水平地配置于md方向上的上游和下游。輸送臺30、30的上表面供片狀部件載置，載置的片狀部件通過未圖示的輸送機(jī)構(gòu)沿md方向被輸送。

作為片狀部件，能夠舉出無紡布、紙張、塑料膜等。

如上所述，變幅桿13與砧座20相比配置于下方。以下，對其理由進(jìn)行說明。

為了對片狀部件進(jìn)行接合而利用摩擦熱進(jìn)行熔接，因此優(yōu)選變幅桿13及砧座20的溫度高。這是因為，若變幅桿13及砧座20的溫度高，則多少都能將片狀部件加熱，且容易達(dá)到用于對片狀部件進(jìn)行熔接的溫度，從而作業(yè)效率會得到提高。

另一方面，變幅桿13具有容易因加熱而引起金屬疲勞的性質(zhì)。因此，不提高變幅桿13的溫度關(guān)系到實現(xiàn)變幅桿13的長壽命化。

因此，設(shè)為僅對砧座20進(jìn)行加熱而不對變幅桿13進(jìn)行加熱，而且，考慮到熱容易向上方傳導(dǎo)的特性，將變幅桿13(第1旋轉(zhuǎn)體10) 配置于下方、且將砧座20(第2旋轉(zhuǎn)體)配置于上方。由此，能夠利用砧座20的熱將片狀部件加熱，能夠提前達(dá)到用于進(jìn)行熔接的溫度，從而能夠提高作業(yè)效率。另外，砧座20的熱難以向下方的變幅桿13傳導(dǎo)，從而能夠抑制變幅桿13的金屬疲勞，因此能夠?qū)崿F(xiàn)變幅桿13的長壽命化。其結(jié)果，能夠降低變幅桿13的維護(hù)或更換所需的成本。并且，與砧座20相比，變幅桿13難以實現(xiàn)小型化，其重量更重，因此，通過將變幅桿13配置于下方而能夠提高裝置整體的穩(wěn)定性。

圖3是表示砧座20及變幅桿13旋轉(zhuǎn)后的情況的超聲波接合裝置1的側(cè)視圖。在圖3中，示出了圖1的變幅桿13向右旋轉(zhuǎn)90°、且圖1的砧座20向左旋轉(zhuǎn)180°后的情況。此外，附圖中將朝向右側(cè)的方向設(shè)為md方向。

如上所述，砧座20旋轉(zhuǎn)而描繪出的凸部22的前端在側(cè)視時的軌跡的圓周ci2是變幅桿13旋轉(zhuǎn)而描繪出的變幅桿前端在側(cè)視時的軌跡的圓周ci1的一半。因此，變幅桿13的角速度為砧座20的角速度的一半，如圖3所示，在變幅桿13旋轉(zhuǎn)1/4圈的期間，砧座20旋轉(zhuǎn)1/2圈。

如此，根據(jù)本實施方式，將具有變幅桿13和超聲波振蕩器12、且以旋轉(zhuǎn)軸c1為中心而旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置的第1旋轉(zhuǎn)體10與內(nèi)置有加熱器、且以旋轉(zhuǎn)軸c2為中心而旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置的作為第2旋轉(zhuǎn)體的砧座20相比配置于下方。由此，由加熱器加熱后的砧座20將片狀部件加熱，能夠縮短達(dá)到用于進(jìn)行熔接的溫度的時間，從而能夠提高作業(yè)效率。另外，由于熱不容易向下方傳導(dǎo)，因此能夠抑制位于與產(chǎn)生熱的砧座20相比位于下方的變幅桿13因熱而導(dǎo)致的金屬疲勞，從而能夠?qū)崿F(xiàn)變幅桿13的長壽命化，能夠抑制成本。并且，通過將重量重的變幅桿13與砧座20相比配置于下方，能夠提高裝置整體的穩(wěn)定性。

此外，在本實施方式中示出了變幅桿為1個的情況，但卻呈現(xiàn)出變幅桿變長、且端部處的振動難以穩(wěn)定的趨勢。因此，端部處的片狀部件的接合變?nèi)?。因此，考慮了具有多個變幅桿的結(jié)構(gòu)(參照圖4)。 圖4中示出了具備2個變幅桿的情況。由此，能夠縮短每1個變幅桿的長度，能夠使端部處的振動實現(xiàn)穩(wěn)定化，從而能夠可靠地進(jìn)行端部處的片狀部件的接合。

另外，在本實施方式中說明了砧座內(nèi)置有加熱器的情況，但本發(fā)明并不局限于此。例如，也可以對加熱器進(jìn)行外置、且經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸c2而對砧座進(jìn)行加熱，總之，只要能夠?qū)φ枳臏囟冗M(jìn)行控制則可以是任意機(jī)構(gòu)。