超声波接合装置的制作方法

本发明涉及对片状部件进行接合的超声波接合装置。

背景技术：

以往，超声波接合装置通过超声波振动而产生摩擦热，由此对多个重叠的片状部件进行接合(熔接)。具体而言，以往的超声波接合装置具备超声波振荡器、砧座(anvil)以及变幅杆(horn)，利用从超声波振荡器输出的超声波使变幅杆共振，并由砧座接受共振的变幅杆的振动。在超声波接合装置中，将片状部件夹持于变幅杆与砧座之间，由此，变幅杆的振动使得片状部件产生摩擦热而使片状部件熔融而接合。

超声波接合装置中存在几种方式。例如，已知具有旋转或者静止的砧座、以及相对于该砧座进行往复移动的变幅杆的超声波接合装置。另外，还已知具有旋转的圆筒形状的砧座、和旋转的变幅杆的超声波接合装置(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1中，公开有如下超声波接合装置，该超声波接合装置在内部配设有对超声波振动进行传递的变幅杆，并且将片状部件搬入至熔接辊与压接辊(砧座)之间，其中，所述熔接辊使得变幅杆的前端部从周面露出而设置，所述压接辊与所述熔接辊相对而配置，与熔接辊和压接辊的旋转相应地输送片状部件，并在规定的位置使片状部件熔接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-059483号公报

技术实现要素：

然而，在上述的专利文献1所公开的技术中，并未考虑砧座及变幅杆本身的温度。为了高效地对片状部件进行接合，优选砧座及变幅杆的温度高，但另一方面，变幅杆容易因加热而引起金属疲劳。因此，希望满足这种要求的超声波接合装置。

本发明的目的在于提供一种超声波接合装置，其提高了对片状部件进行接合的作业效率，且实现了变幅杆的长寿命化并降低了成本。

本发明的第1方式所涉及的超声波接合装置采用如下结构，即，具备：第1旋转体，其利用超声波而共振，且以第1旋转轴为中心而旋转自如地设置；以及第2旋转体，其与旋转的上述第1旋转体夹持重叠的片状部件，接受上述第1旋转体的共振而对上述片状部件进行接合，以第2旋转轴为中心而旋转自如地设置且被加热，上述第1旋转体与上述第2旋转体相比配置于下方。

发明的效果

根据本发明，能够提高对片状部件进行接合的作业效率，且能够实现变幅杆的长寿命化并降低成本。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的超声波接合装置的侧视图。

图2是本发明的一实施方式所涉及的超声波接合装置的主视图。

图3是表示砧座及变幅杆旋转的情况的超声波接合装置的侧视图。

图4是具有2个变幅杆的超声波接合装置的侧视图。

附图标记说明

1超声波接合装置

10第1旋转体

11滚筒

12超声波振荡器

13变幅杆

c1、c2旋转轴

20砧座

21圆筒部

22凸部

30输送台

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(一实施方式)

图1是本发明的一实施方式所涉及的超声波接合装置1的侧视图。图2是图1所示的超声波接合装置1的主视图。以下，利用图1及图2对超声波接合装置1进行说明。此外，图1示出将框体的一侧的侧壁拆下后的状态。

第1旋转体10为两个底面开放的圆筒状的滚筒11、固定于滚筒11内的超声波振荡器12及变幅杆13，该第1旋转体10以旋转轴c1为中心而旋转自如地设置。即，第1旋转体10的超声波振荡器12及变幅杆13与滚筒11一体地旋转。此外，在图2中，为了便于说明，示出将滚筒11拆下后的情况，滚筒11由双点划线表示。

第1旋转体10的重心被设计成与旋转轴c1一致。由此，容易将第1旋转体10的旋转速度(角速度)保持为恒定，第1旋转体10能够顺畅地旋转。第1旋转体10的旋转轴c1被设置于框体的轴承支承。

第1旋转体10在铅垂方向上与后述的砧座20相比配置于下方。后述其理由。

超声波振荡器12例如将频率为15khz～20khz的超声波向变幅杆13输出。超声波振荡器12可以根据片状部件的厚度、片状部件的输送速度、温度、湿度等而适当地改变输出。

变幅杆13通过从超声波振荡器12输出的超声波而共振，通过使夹持于该变幅杆13与后述的砧座20之间的重叠的片状部件振动从而 产生摩擦热，利用摩擦热对片状部件进行熔接。变幅杆13的前端与滚筒11的周面相比向外方突出，变幅杆13的前端在位于最上部时与后述的砧座20接触。此外，重叠的片状部件可以是将1个片状部件折叠后而构成的部件，也可以是使多个片状部件重叠后而构成的部件，还可以是将上述两种情况组合后而构成的部件。另外，变幅杆13优选铝合金、钛、铁、不锈钢等的耐磨损性高的材质。

砧座20是与变幅杆13成对设置的第2旋转体，以旋转轴c2为中心旋转自如地设置。砧座20具备圆筒部21、凸部22以及旋转轴c2。

砧座20的旋转轴c2从圆筒部21的两个底面垂直地向外方突出而设置，并被设置于框体的轴承支承。

砧座20在圆筒部21的周面具有与变幅杆13的前端接触的凸部22。凸部22设置于圆筒部21的外周面。具体而言，凸部22在圆筒部21的法线方向上突出，并遍及与对片状部件进行输送的方向即机械方向(以下，称为“md方向”)垂直的宽度方向(cd方向)而形成。凸部22在位于最下部时与变幅杆13的前端接触。此时，将重叠的片状部件夹持于凸部22与变幅杆13之间，对片状部件施加强烈的振动。

砧座20内置有未图示的加热器，并被加热器加热至规定的温度。然后，砧座20对夹持于其与变幅杆13之间的重叠的片状部件进行加热。由此，能够缩短直至达到使片状部件熔接的摩擦热为止的时间，且能够提高作业效率。此外，砧座20优选不锈钢、铁等的导热性高、且比变幅杆13的材质硬的材质。

砧座20旋转而描绘出的凸部22的前端(距第2旋转轴c2最远的部位)在侧视时的轨迹的圆周ci2设定为第1旋转体10旋转而描绘出的变幅杆13的前端(距第1旋转轴c1最远的部位)在侧视时的轨迹的圆周ci1的一半。此外，圆周ci2并不局限于圆周ci1的1/2，也可以是1/1、1/3、1/4、···、1/n(n为1以上的整数)。即，只要在第1旋转体(变幅杆13)10旋转1圈期间，第2旋转体(砧座20) 旋转整数圈，则其可以旋转任何圈数。

但是，圆周ci2越小，越能够使砧座20实现小型化，但需要使砧座2的角速度加快。若使砧座20的角速度加快，则砧座20的凸部22与变幅杆13的前端难以正确地接触，另外，砧座20难以对片状部件进行加热，从而无法指望作业效率的提高。因此，在使圆周ci2减小这方面存在限度，圆周ci2优选为圆周ci1的1/2。

超声波接合装置1通过对第1旋转体10和第2旋转体的角速度进行调整而能够控制将片状部件接合的间隔(间距)。即，第1旋转体10和第2旋转体的角速度越快，则间距越短，第1旋转体10和第2旋转体的角速度越慢，则间距越长。

此外，能够对砧座20的凸部22与变幅杆13的前端最接近时的两者的间隔进行调整，例如可以根据接合的片状部件的厚度而进行调整。因此，在砧座20的凸部22与变幅杆13的前端最接近时两者不一定直接接触。

输送台30、30分别水平地配置于除了砧座20与变幅杆13接触的位置以外的位置、且相对于砧座20及变幅杆13分别水平地配置于md方向上的上游和下游。输送台30、30的上表面供片状部件载置，载置的片状部件通过未图示的输送机构沿md方向被输送。

作为片状部件，能够举出无纺布、纸张、塑料膜等。

如上所述，变幅杆13与砧座20相比配置于下方。以下，对其理由进行说明。

为了对片状部件进行接合而利用摩擦热进行熔接，因此优选变幅杆13及砧座20的温度高。这是因为，若变幅杆13及砧座20的温度高，则多少都能将片状部件加热，且容易达到用于对片状部件进行熔接的温度，从而作业效率会得到提高。

另一方面，变幅杆13具有容易因加热而引起金属疲劳的性质。因此，不提高变幅杆13的温度关系到实现变幅杆13的长寿命化。

因此，设为仅对砧座20进行加热而不对变幅杆13进行加热，而且，考虑到热容易向上方传导的特性，将变幅杆13(第1旋转体10) 配置于下方、且将砧座20(第2旋转体)配置于上方。由此，能够利用砧座20的热将片状部件加热，能够提前达到用于进行熔接的温度，从而能够提高作业效率。另外，砧座20的热难以向下方的变幅杆13传导，从而能够抑制变幅杆13的金属疲劳，因此能够实现变幅杆13的长寿命化。其结果，能够降低变幅杆13的维护或更换所需的成本。并且，与砧座20相比，变幅杆13难以实现小型化，其重量更重，因此，通过将变幅杆13配置于下方而能够提高装置整体的稳定性。

图3是表示砧座20及变幅杆13旋转后的情况的超声波接合装置1的侧视图。在图3中，示出了图1的变幅杆13向右旋转90°、且图1的砧座20向左旋转180°后的情况。此外，附图中将朝向右侧的方向设为md方向。

如上所述，砧座20旋转而描绘出的凸部22的前端在侧视时的轨迹的圆周ci2是变幅杆13旋转而描绘出的变幅杆前端在侧视时的轨迹的圆周ci1的一半。因此，变幅杆13的角速度为砧座20的角速度的一半，如图3所示，在变幅杆13旋转1/4圈的期间，砧座20旋转1/2圈。

如此，根据本实施方式，将具有变幅杆13和超声波振荡器12、且以旋转轴c1为中心而旋转自如地设置的第1旋转体10与内置有加热器、且以旋转轴c2为中心而旋转自如地设置的作为第2旋转体的砧座20相比配置于下方。由此，由加热器加热后的砧座20将片状部件加热，能够缩短达到用于进行熔接的温度的时间，从而能够提高作业效率。另外，由于热不容易向下方传导，因此能够抑制位于与产生热的砧座20相比位于下方的变幅杆13因热而导致的金属疲劳，从而能够实现变幅杆13的长寿命化，能够抑制成本。并且，通过将重量重的变幅杆13与砧座20相比配置于下方，能够提高装置整体的稳定性。

此外，在本实施方式中示出了变幅杆为1个的情况，但却呈现出变幅杆变长、且端部处的振动难以稳定的趋势。因此，端部处的片状部件的接合变弱。因此，考虑了具有多个变幅杆的结构(参照图4)。 图4中示出了具备2个变幅杆的情况。由此，能够缩短每1个变幅杆的长度，能够使端部处的振动实现稳定化，从而能够可靠地进行端部处的片状部件的接合。

另外，在本实施方式中说明了砧座内置有加热器的情况，但本发明并不局限于此。例如，也可以对加热器进行外置、且经由旋转轴c2而对砧座进行加热，总之，只要能够对砧座的温度进行控制则可以是任意机构。