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技術 超音波加工装置

出願人 トヨタ紡織株式会社
発明者 藤田繁鉱
出願日 2014年12月1日 (5年11ヶ月経過) 出願番号 2014-242959
公開日 2016年6月9日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-104523
状態 特許登録済
技術分野 切断装置の細部 穴あけ、型抜、切断刃以外の手段による切断 プラスチック等のライニング、接合
主要キーワード 下敷き部材 ホーンユニット 加工対象部位 置治具 各加工対象 共鳴体 ストラップベルト 加工処理後
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

1つの加工対象物に対して複数種の加工を1台で行うことが可能な超音波加工装置を提供することができる。

解決手段

本発明の超音波加工装置10は、載置台70と、複数の加工対象部位X1等を有する加工対象物の裏面側から重なるように載置台70上に設置され、加工対象部位毎に割り当てられる複数の受け治具31等と、振動子23と、振動子23に電力を供給する電力供給部40と、振動子23により振動し、受け治具31等との間で加工対象部位X1等を加圧しながら加工するホーン21と、ホーン21を移動させる移動機構60とを備える。移動機構60は、ホーン21が複数の加工対象部位X1等を順次加工できるようにホーンを移動させる。電力供給部は、加工対象部位毎に予め定められている振動条件に基づいて、振動子に電力を供給する。

概要

背景

特許文献1に示されるように、車両の三列目シート跳ね上げ等の用途に、ストラップベルトが利用されている。この種のストラップベルトは、熱可塑性樹脂からなる繊維基材帯状に加工されたベルト部を備えており、適度な伸縮性を備えている。

このようなベルト部は、一般的に、繊維基材の切断、繊維基材同士の溶着、繊維基材の穴開け等の様々な加工を経て製造される。そして、各種加工には、通常、専用の加工装置が用いられる。例えば、繊維基材の切断には、切断装置が用いられ、繊維基材同士の溶着には、溶着装置が用いられる。

また、特許文献1等に示されるように、繊維基材同士の溶着等の各種加工には、超音波振動による超音波加工処理が利用されている。

概要

1つの加工対象物に対して複数種の加工を1台で行うことが可能な超音波加工装置を提供することができる。本発明の超音波加工装置10は、載置台70と、複数の加工対象部位X1等を有する加工対象物の裏面側から重なるように載置台70上に設置され、加工対象部位毎に割り当てられる複数の受け治具31等と、振動子23と、振動子23に電力を供給する電力供給部40と、振動子23により振動し、受け治具31等との間で加工対象部位X1等を加圧しながら加工するホーン21と、ホーン21を移動させる移動機構60とを備える。移動機構60は、ホーン21が複数の加工対象部位X1等を順次加工できるようにホーンを移動させる。電力供給部は、加工対象部位毎に予め定められている振動条件に基づいて、振動子に電力を供給する。

目的

本発明の目的は、1つの加工対象物に対して複数種の加工を1台で行うことが可能な超音波加工装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

置台と、加工対象部位を有する加工対象物の裏面側から前記加工対象部位と重なるように前記載置台上に設置される受け治具と、供給される電力に応じて超音波振動を出力する振動子と、前記振動子に電力を供給する電力供給部と、前記振動子により振動し、前記受け治具との間で前記加工対象部位を加圧しながら加工するホーンと、前記ホーンが前記受け治具に対して相対的に接近又は離間するように前記ホーン又は前記載置台を移動させる移動機構とを備える超音波加工装置であって、前記加工対象物は、前記加工対象部位を複数有し、前記受け治具は、前記加工対象部位毎に割り当てられるように複数のものからなり、前記移動機構は、前記ホーンが複数の前記加工対象部位を順次加工できるように前記ホーン又は前記載置台を移動させ、前記電力供給部は、前記加工対象部位毎に予め定められている振動条件に基づいて、前記振動子に電力を供給することを特徴とする超音波加工装置。

請求項2

前記振動条件は、前記加工対象部位毎に予め定められている前記超音波振動の出力量、及び前記超音波振動の出力時間を含む請求項1に記載の超音波加工装置。

請求項3

前記加工対象物は、繊維基材からなる請求項1又は2に記載の超音波加工装置。

技術分野

0001

本発明は、超音波加工装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1に示されるように、車両の三列目シート跳ね上げ等の用途に、ストラップベルトが利用されている。この種のストラップベルトは、熱可塑性樹脂からなる繊維基材帯状に加工されたベルト部を備えており、適度な伸縮性を備えている。

0003

このようなベルト部は、一般的に、繊維基材の切断、繊維基材同士の溶着、繊維基材の穴開け等の様々な加工を経て製造される。そして、各種加工には、通常、専用の加工装置が用いられる。例えば、繊維基材の切断には、切断装置が用いられ、繊維基材同士の溶着には、溶着装置が用いられる。

0004

また、特許文献1等に示されるように、繊維基材同士の溶着等の各種加工には、超音波振動による超音波加工処理が利用されている。

先行技術

0005

特開2002−362207号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述のように繊維基材の各種加工には、それぞれ専用の加工装置が用いられる。そのため、繊維基材が複数の加工部位を備える場合、その加工部位毎に加工装置をそれぞれ用意する必要があり、製造設備が大型化していた。

0007

また、1つの製品を製造するために、繊維基材を加工装置毎にセットし直す必要があり、製造時間が長時間化していた。

0008

本発明の目的は、1つの加工対象物に対して複数種の加工を1台で行うことが可能な超音波加工装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明に係る超音波加工装置は、載置台と、加工対象部位を有する加工対象物の裏面側から前記加工対象部位と重なるように前記載置台上に設置される受け治具と、供給される電力に応じて超音波振動を出力する振動子と、前記振動子に電力を供給する電力供給部と、前記振動子により振動し、前記受け治具との間で前記加工対象部位を加圧しながら加工するホーンと、前記ホーンが前記受け治具に対して相対的に接近又は離間するように前記ホーン又は前記載置台を移動させる移動機構とを備える超音波加工装置であって、前記加工対象物は、前記加工対象部位を複数有し、前記受け治具は、前記加工対象部位毎に割り当てられるように複数のものからなり、前記移動機構は、前記ホーンが複数の前記加工対象部位を順次加工できるように前記ホーン又は前記載置台を移動させ、前記電力供給部は、前記加工対象部位毎に予め定められている振動条件に基づいて、前記振動子に電力を供給することを特徴とする。

0010

前記超音波加工装置は、上記構成を備えることにより、加工対象物が備える複数の加工対象部位の加工に、ホーンを共用することができる。そのため、超音波加工装置は、装置の大型化を抑制することができる。また、超音波加工装置は、加工対象部位毎に、加工対象物をセットし直す必要がなく、製造時間を短縮化できる。

0011

前記超音波加工装置において、前記加工対象物は、前記加工対象部位毎に加工内容が異なり、複数の前記受け治具は、前記加工内容に対応するように前記加工対象部位毎に形状が異なるものであてもよい。このように、加工対象部位毎に加工内容が異なる場合であっても、加工内容に対応するように受け治具の形状を異ならせることによって、複数の加工対象部位の加工に、ホーンを共用することができる。

0012

前記超音波加工装置において、前記移動機構は、前記ホーンが複数の前記受け治具に対してそれぞれ相対的に接近又は離間する距離が同じに設定されているものであってもよい。

0013

前記超音波加工装置において、複数の前記受け治具は、各々の上端の高さ位置が互いに同じに設定されているものであってもよい。

0014

前記超音波加工装置において、前記振動条件は、前記加工対象部位毎に予め定められている前記超音波振動の出力量、及び前記超音波振動の出力時間を含むものであってもよい。

0015

前記超音波加工装置において、前記加工対象物は、繊維基材からなるものであってもよい。

発明の効果

0016

本発明によれば、1つの加工対象物に対して複数種の加工を1台で行うことが可能な超音波加工装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

ストラップベルトの斜視図
超音波加工装置のブロック図
超音波加工装置の正面図
載置台上に配設された受け治具群の平面図
繊維基材及びゴムバンドを載置治具上で固定する構成を模式的に表した超音波加工装置の部分断面図
載置治具上の繊維基材の端部を折り返して受け治具上で重ねる工程を模式的に表した説明図
加工対象部位X1の1回目加工処理を行う超音波加工装置の部分断面図
加工対象部位X1の2回目の加工処理を行う超音波加工装置の部分断面図
加工対象部位X2,X3の加工処理を行う超音波加工装置の部分断面図
加工対象部位X4の加工処理を行う超音波加工装置の部分断面図
加工対象部位X5の加工処理を行う超音波加工装置の部分断面図

実施例

0018

<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を、図1乃至図11を参照しつつ説明する。本実施形態では、超音波加工装置を例示する。

0019

先ず、超音波加工装置で加工されるストラップベルトについて説明する。図1は、ストラップベルト1の斜視図である。ストラップベルト1は、車両シートの跳ね上げ等に利用されるものであり、繊維基材が加工されたベルト部2と、ベルト部2の先端に取り付けられるハンドル部3とを備えている。

0020

ベルト部2は、熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミドポリエステル)製の織物状の繊維基材2Aからなる。ベルト部2を構成する繊維基材2Aは長手状をなし、その一方の端部2aにハンドル部3を取り付けるための取付孔2bが設けられている。取付孔2bは、繊維基材2Aの端部2aを厚み方向に貫通するように2個設けられている。

0021

ベルト部2の他方の端部2cは、長手状の繊維基材2Aの端部が折り返された部分からなり、車両シートに固定される際に利用される固定孔2dが設けられている。固定孔2dは、ベルト部2の端部2c(繊維基材2Aが折り重なった部分)を厚み方向に貫通するように1個設けられている。

0022

また、ベルト部2の端部2c寄りの部分には、裏面2e側から伸縮性を有するゴムバンド2Bが取り付けられている。ゴムバンド2Bは、ゴム紐を含む扁平で短い帯状をなし、長手方向に沿って伸縮する。このゴムバンド2Bは、外側が熱可塑性樹脂製の繊維で被覆された状態となっている。ゴムバンド2Bの長手方向の両端は、繊維基材2Aの裏面2eにそれぞれ溶着されている。なお、ゴムバンド2Bが取り付けられている部分(以下、被取付部)2gのベルト部2は、長さに余裕があり、ゴムバンド2Bとの間に隙間ができるように表面2f側に盛り上がった状態となっている。

0023

ハンドル部3は、乗員がストラップベルト1を操作する際に把持する部分であり、ベルト部2の端部2aに熱可塑性樹脂を射出成形することによって設けられる。ハンドル部3の一部は、取付孔2bを貫通した状態となっており、ベルト部2の端部2aに対して固着されている。

0024

このようなストラップベルト1のうち、ベルト部2が、超音波加工装置を用いて加工される。ベルト部2には、超音波加工装置による加工対象部位が4個所ある。1つ目の加工対象部位X1は、繊維基材2Aが折り重なり固定孔2dが形成されるベルト部2の端部2cである。2つ目及び3つ目の加工対象部位X2,X3は、ゴムバンド2Bの各端部が繊維基材2Aの被取付部2gにそれぞれ溶着される2個所の部分である。

0025

なお、後述するように、超音波加工装置は、上記加工対象部位以外に、ゴムバンド2Bの端部も、ロール状に巻回されたゴムバンド基材原反からゴムバンド2Bを切り出す際の加工対象部位X5となっている。以下、超音波加工装置の詳細を説明する。

0026

図2は、超音波加工装置10のブロック図であり、図3は、超音波加工装置10の正面図であり、図4は、載置台上に配設された受け治具群の平面図である。

0027

超音波加工装置10は、上述のように、ストラップベルト1のベルト部2を製造するための装置であり、自動車用部品組立工場等に設置されるものである。超音波加工装置10は、ベルト部2に設定されている4つの加工対象部位X1,X2,X3,X4を順次、加工するものである。

0028

また、超音波加工装置10は、ベルト部2の4つの加工対象部位X1等を加工した後、引き続いて次回のベルト部2の加工に備えるために、ゴムバンド基材の原反から次回用のゴムバンド2Bを切り出す加工を行う。その際、原反と繋がっている次回用のゴムバンド2Bの端部が加工対象部位X5として加工される。

0029

超音波加工装置10は、主として、ホーンユニット20、受け治具群30、電力供給部40、制御部50、XYZ移動機構60、及び載置台70を備えている。

0030

ホーンユニット20は、主として、ホーン21、ブースター22、振動子23、及びホルダ24を備えている。ホーン(共鳴体)21は、ホーンユニット20の下端に配される部分であり、振動子23から出力された超音波振動を受けて振動する部分となっている。ホーン21は、受け治具群30を構成する各受け治具(後述)との間で、加工対象物(各加工対象部位)を加圧しながら超音波振動を出力する。ホーン21は金属製であり、全体的には角柱状をなしている。ホーン21の先端面(下端面)21aは、平坦面となっている。

0031

ホーンユニット20は、上述したベルト部2の4つの加工対象部位X1,X2,X3,X4及び次回用のゴムバンド2Bを切り出す際の加工対象部位X5の加工に利用される。つまり、1つのホーンユニット20が、5つの加工対象部位X1,X2,X3,X4,X5の加工に共用される。

0032

振動子23は、圧電素子等から構成され、電力供給部40により駆動される。ホーン21と振動子23との間には、振幅を調整するためのブースター22が組み込まれている。ホルダ24は、ホーンユニット20をXYZ移動機構60に取り付けるためのものであり、ブースター22付近に設けられている。

0033

受け治具群30は、複数個(本実施形態の場合、5個)の受け治具(アンビル)31,32,33,34,35からなり、それらは、載置台70の平坦な載置面70a上に載せられた状態で固定されている。各受け治具31等は、金属製であり、各々が独立して取り付け及び取り外しが可能な構造となっている。そのため、各受け治具31等が摩耗等によって交換が必要となった場合には、それらを適宜、新たな物に取り換えることが可能である。

0034

受け治具31,32,33,34は、ベルト部2の加工に用いられるものであり、一列に並ぶように載置台70上に設置されている。これに対し、受け治具35は、次回用のゴムバンド2Bを切り出す際に用いられるものであり、図4に示されるように、受け治具31等の列に対して平行に並ぶように配置されている。なお、受け治具群30を構成する各受け治具31等の上端は、同一平面上に配置されている。

0035

載置台70上には、受け治具31等以外に、繊維基材2Aを載せるための複数の載置治具131,132,133,134,135と、次回用のゴムバンド2Bを載せるための複数の載置治具231,232とがそれぞれ設置されている。

0036

電力供給部40は、発振器等を備えて構成されており、制御部50からの指示に応じて所定周波数の電力(電圧)を発振し、その電力(電圧)を振動子23に供給する。振動子23は、電力供給部40より電力が供給されると、所定の超音波振動を発生する。

0037

制御部50は、超音波加工装置10の各構成の動作制御を行う部分であり、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備えたコンピュータによって構成される。制御部50は、ROM等に記憶された各種プログラムに基づいて、各種の処理を実行する。

0038

なお、制御部50が備えるROM等の記憶部には、加工対象部位毎に予め定められている振動条件が記録されている。振動条件としては、加工対象部位に応じた超音波振動の出力、超音波振動の出力時間等の情報が含まれている。

0039

XYZ移動機構60は、制御部50からの指示に応じてホーンユニット20をXYZの三方向に移動させるものである。XYZ移動機構60は、エアシリンダ電動シリンダ等の知の移動手段より構成される。ホーンユニット20は、XYZ移動機構60を利用して、三次元的に移動自在となっている。

0040

本明細書において「X軸方向」は、超音波加工装置10の左右方向(図3の左右方向)に対応し、「Y軸方向」は、超音波加工装置10の前後方向(図3紙面に垂直な方向)に対応し、「Z軸方向」は、超音波加工装置10の上下方向(図3の上下方向)に対応する。

0041

XYZ移動機構60のうち、ホーンユニット20をY軸方向に移動させるY移動部61は、載置台70の左右両側にそれぞれ1つずつ設けられている。ホーンユニット20をX軸方向に移動させるX移動部62は、2つのY移動部61の間に架け渡されるように設けられている。ホーンユニット20をZ軸方向に移動させるZ移動部63は、Y移動部62に取り付けられている。なお、ホーンユニット20のホルダ24は、Y移動部62に取り付けられている。

0042

なお、XYZ移動機構60は、加工対象部位毎に予め定められている移動条件に基づいて駆動する。前記移動条件は、制御部50が備えるROM等の記憶部に記録されている。

0043

載置台70は、加工対象物等が載せられる部分であり、床面上に設置される。載置台70の上面は水平であり、受け治具31等が載せられる載置面70aとなっている。なお、図2に示されるように、上述した電力供給部40や制御部50は、載置台70の内部に配設されている。

0044

図3に示されるように、載置台70上には、加工対象物である帯状の繊維基材2Aの原反を巻き取るための第1巻取装置80が設けられている。繊維基材2Aの原反は、この巻取装置80にロール状に巻回されており、ベルト部2の加工時に第1巻取装置80から、必要な長さの繊維基材2Aが適宜、引き出される。また、載置台70上には、第1巻取装置80と並ぶ形で、ゴムバンド2B用の基材(ゴムバンド基材)の原反を巻き取るための第2巻取装置81が設けられている。第2巻取装置81は、第1巻取装置80の奥側に配設されている。ゴムバンド2Bを原反から切り出す際に、必要な長さ分だけゴムバンド基材が引き出される。

0045

その他、超音波加工装置10は、タッチパネル機能を備えた表示入力部(不図示)等も備えており、この表示入力部を利用して、上述した記憶部に振動条件等が入力される。

0046

次いで、図4乃至図11等を参照しつつ、ベルト部2の製造工程を説明しながら、超音波加工装置10の動作を説明する。

0047

先ず、図5に示されるように、作業者により、載置台70上に設置された受け治具32、載置治具133及び受け治具33の各上面に、所定の長さに予め切断されたゴムバンド2Bが載せられる。そして、ゴムバンド2Bの長手方向における略中央部分が、載置治具133上で第1押え部91によって押え付けられる形で固定される。なお、第1押え部91は、超音波加工装置10の前後方向(Y軸方向)に手動により移動自在に設けられており、載置台70の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能である。第1押え部91は、図5に示されるように、断面が略三角形状の棒状をなしている。

0048

次いで、作業者により、未加工の繊維基材2Aが第1巻取装置80から必要な長さ分だけ引き出されて、ゴムバンド2Bと重なるように各載置治具131等及び受け治具31等上にセットされる。その際、繊維基材2Aは、第1巻取装置80に巻回されている原反に繋がりつつ、第1押え部91の表面形状に倣って山形に盛り上がった状態となっている。その盛り上がった部分の繊維基材2Aは、第2押え部92により、第1押え部91上で押え付けられる形で固定される。つまり、その部分の繊維基材2Aは、第1押え部91と第2押え部92とで挟み付けられた状態となる。第2押え部92は、第1押え部91と同様、前後方向(Y軸方向)に手動により移動自在に設けられており、載置台70の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能である。第2押え部92は、図5等に示されるように、断面が逆V字状をなしている。

0049

なお、載置台70に繊維基材2A及びゴムバンド2Bがセットされる前に、予めXYZ移動機構60を作動させて、ホーンユニット20を初期位置で待機させている。本実施形態の場合、ホーンユニット20の初期位置は、ホーン21の先端面21aが受け治具31と離間した状態で対向するように、受け治具31の上方に設定されている(図3等参照)。また、本実施形態の場合、XYZ移動機構60のZ軸方向の移動距離は、予め一定値に設定されている。XYZ移動機構60のZ軸方向の移動距離は、受け治具30を構成する各受け治具31等に対してすべて同じに設定されている。

0050

次いで、繊維基材2Aの端部が、超音波加工装置10が備える折返し手段93に宛がわれながら、作業者により折り返される。図6に示されるように、繊維基材2Aの端部は、第1巻取装置80から最も離れた個所にある受け治具31を越えて、最も載置台70の左端側に設置されている載置治具131上に載置されている。繊維基材2Aの端部は、載置治具131の平坦な上面131aに載せられており、上面131aよりも段差状に盛り上がった形をなした位置決め部131bと当接することで位置決めされる。このように位置決めされた状態の繊維基材2Aの端部を、受け治具31上で重なるように折り返すと、繊維基材2Aの端部を、予め定められた長さ分だけ確実に折り返すことができる。この折り重なった部分が、繊維基材2A(ベルト部2)の端部2cとなる。なお、上記折返し手段93は、プレート状をなした部材であり、前後方向(Y軸方向)に手動により移動自在に設けられている。折返し手段93は、載置台70の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能であり、繊維基材2Aの端部を折り重ねる際に適宜、退避される。

0051

図4に示されるように、載置治具131の上面131bは、上面131bよりも段差状に盛り上がった一対の規制部131cで挟まれた状態となっている。上面131b上の繊維基材2Aは、一対の規制部131cにより、Y軸方向(載置台70の前後方向)に沿った動きが抑制されている。

0052

(加工対象部位X1の加工処理)
加工対象部位X1の加工処理は、2回に分けて行われる。図7は、加工対象部位X1の1回目の加工処理を行う超音波加工装置10の部分断面図である。1回目の加工処理は、折り重なっている繊維基材2Aの端部2cを、受け治具31とホーン21とを利用して、超音波溶着するものである。なお、受け治具31上で折り重なっている繊維基材2A(ベルト部2)の端部2cが、加工対象部位X1となっている。そして、折り重なっている部分の繊維基材2Aの一部が、載置治具132上で、第3押え部94により押え付けられる形で固定される。第3押え部94は、前後方向(Y軸方向)に手動により移動自在に設けられており、載置台70の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能である。

0053

受け治具31は、固定部31aと可動部31bとを備えている。固定部31aは、載置台70上に固定され、上方に向かって立設された円筒状の受け部(以下、円筒受け部)31a1を備えている。これに対し、可動部31bは、全体的には、円筒受け部31a1に被せられる凹部状をなしている。可動部31bの上端面(受け面)31b1は、平坦な略四角形状をなしており、その中央部分に円筒受け部31a1を挿通させる孔部31b2が設けられている。

0054

加工対象部位X1の1回目の加工処理において、可動部31bは、図示されない昇降手段により、上方へ持ち上がった状態となっており、上端面(受け面31b1)の高さ位置が、円筒受け部31a1の先端の高さ位置と同じに設定されている。

0055

1回目の加工処理において、受け治具31上で折り重なっている繊維基材2Aの端部2cは、図7に示されるように、受け治具31の可動部31bの上端面31b1とホーン21の先端面21aとの間で挟まれて加圧されながら、ホーン21より所定の超音波振動を受ける。すると、繊維基材2Aの端部2cは適度に溶融し、繊維基材2Aの折り重なった部分同士が互いに溶着される。

0056

加工対象部位X1の1回目の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21aを加工対象部位X1に圧接させるために、ホーンユニット20が初期位置から受け治具31に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0057

また、その際、制御部50は、繊維基材2Aの端部2cを溶着するために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。なお、1回目の加工処理の後、制御部50は、ホーンユニット20が初期位置に戻るように、XYZ移動機構60を作動させる。

0058

次いで、加工対象部位X1における2回目の加工処理について説明する。図8は、加工対象部位X1の2回目の加工処理を行う超音波加工装置10の部分断面図である。2回目の加工処理は、溶着された繊維基材2Aの端部2cの中央に固定孔2dが形成されるように、受け治具31とホーン21とを利用して、穴開けをするものである。

0059

2回目の加工処理と1回目の加工処理とでは、同じ受け治具31が利用される。ただし、2回目の加工処理では、受け治具31の可動部31b1が下降して、円筒受け部31a1の先端が、可動部31b1の孔部31b2から突出した状態となっている。このように、2回目の加工処理に備えて、受け治具31の形状が適宜、変化する。

0060

2回目の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21b1を加工対象部位X1に圧接させるために、ホーンユニット20が初期位置から受け治具31の、円筒受け部31a1に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0061

また、その際、制御部50は、繊維基材2Aの端部2cの中心に固定孔2dを貫通形成させるために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。

0062

円筒受け部31a1の先端が加工対象部位X1(繊維基材2Aの端部2cの中心)に下方から圧接されると、その先端は、溶融した繊維基材2Aを貫通して、ホーン21の先端面21b1に当接する。このようにして、繊維基材2Aの端部2cに固定孔2dが貫通形成される。

0063

なお、2回目の加工処理の後、制御部50は、ホーンユニット20が初期位置に戻るように、XYZ移動機構60を作動させる。また、制御部50は、受け治具31の形状が元の形に戻るように、昇降手段(不図示)を作動させる。そして更に、制御部50は、ホーンユニット20が加工対象部位X2に対応する受け治具32の上方位置で待機するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0064

(加工対象部位X2の加工処理)
図9は、加工対象部位X2,X3の加工処理を行う超音波加工装置10の部分断面図である。加工対象部位X2の加工処理は、ゴムバンド2Bの一方の端部2Baと、繊維基材2Aの被取付部2gの一方の端部2g1とを、受け治具32とホーン21とを利用して、超音波溶着するものである。なお、受け治具32上でゴムバンド2Bの端部2Baと被取付部2gの端部2g1とが重なった部分が、加工対象部位X2となっている。

0065

受け治具32の上端部32aは、本体部32bから凸状に盛り上がった形をなしている。上端部32aは、上述の受け治具31側に片寄った状態で、本体部32bに設けられている。この上端部32aの上端面(受け面、受け治具32の上端面)32a1は、繊維基材2A及びゴムバンド2Bの幅方向に横切るように延びた細長四角形状をなしている。受け治具32の上端面32a1の高さ位置は、他の受け治具33等の上端の高さ位置と同じに設定されている。

0066

加工対象部位X2の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21aを加工対象部位X2に圧接させるために、ホーンユニット20が上方の待機位置から受け治具32に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0067

また、その際、制御部50は、ゴムバンド2Bの端部2Baと、被取付部2gの端部2g1とを互いに溶着させるために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。このようにして、ゴムバンド2Bの端部2Baと、被取付部2gの端部2g1とが互いに溶着される。

0068

なお、加工対象部位X2の加工処理の後、制御部50は、ホーンユニット20が元の待機位置へ戻り、更に加工対象部位X3に対応する受け治具33の上方位置で待機するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0069

(加工対象部位X3の加工処理)
加工対象部位X3の加工処理は、ゴムバンド2Bの他方の端部2Bbと、繊維基材2Aの被取付部2gの他方の端部2g2とを、受け治具33とホーン21とを利用して、超音波溶着するものである。なお、受け治具33上でゴムバンド2Bの端部2Bbと被取付部2gの端部2g2とが重なった部分が、加工対象部位X3となっている。

0070

受け治具33の上端部33aは、本体部33bから凸状に盛り上がった形をなしている。上端部33aは、受け治具34側に片寄った状態で、本体部33bに設けられている。この上端部33aの上端面(受け面、受け治具33の上端面)33a1は、受け治具32の場合と同様、繊維基材2A及びゴムバンド2Bの幅方向に横切るように延びた細長い四角形状をなしている。受け治具33の上端面33a1の高さ位置は、受け治具32の場合と同様、他の受け治具の高さ位置と同じに設定されている。

0071

加工対象部位X3の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21aを加工対象部位X3に圧接させるために、ホーンユニット20が上方の待機位置から受け治具33に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0072

また、その際、制御部50は、ゴムバンド2Bの端部2Bbと、被取付部2gの端部2g2とを互いに溶着させるために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。このようにして、ゴムバンド2Bの端部2Bbと、被取付部2gの端部2g2とが互いに溶着される。

0073

なお、加工対象部位X3の加工処理の後、制御部50は、ホーンユニット20が元の待機位置へ戻り、更に加工対象部位X4に対応する受け治具34の上方位置で待機するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0074

(加工対象部位X4の加工処理)
図10は、加工対象部位X4の加工処理を行う超音波加工装置10の部分断面図である。加工対象部位X4の加工処理は、受け治具34とホーン21とを利用して、繊維基材2Aが原反から切り離されるように超音波切断すると共に、ベルト部2の端部2aとなる部分に取付孔2bが形成されるように、穴開けをするものである。なお、受け治具34上に載せられている部分の繊維基材2Aが、加工対象部位X4となっている。加工対象部位X4が加工処理されると、ベルト部2の端部2aが得られる。

0075

受け治具34の上端には、凸状に盛り上がった2種類の受け部34a,34bが本体部34cに設けられている。一方の受け部34aは、繊維基材2Aに取付孔2bを形成するためのものである。受け部34aは、上下方向に沿って延びた円筒状をなしている。受け部34aの上端34a1は、上方に向かって先細りした円環状をなしている。なお、受け部34aは、超音波加工装置10の前後方向(図10の紙面に垂直な方向)に並ぶように2個設けられている。

0076

これに対し、他方の受け部34bは、繊維基材2Aを第1巻取装置80に巻回されている原反から切り離すためのものである。受け部34bは、繊維基材2Aを幅方向に横切るように、超音波加工装置10の前後方向に沿って延びつつ、上端34b1がった形状をなしている。

0077

受け治具34の上端位置(つまり、受け部34aの上端34a1の位置、及び受け部34bの上端34b1の位置)は、他の受け治具の上端の高さ位置と同じに設定されている。

0078

加工対象部位X4の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21aを加工対象部位X3に圧接させるために、ホーンユニット20が上方の待機位置から受け治具34に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0079

また、その際、制御部50は、繊維基材2Aを原反から切り離すと共に、ベルト部2の端部2aとなる部分に取付孔2bを形成するために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。

0080

なお、加工対象部位X4の加工処理の後、制御部50は、ホーンユニット20が元の待機位置へ戻り、そして更に加工対象部位X5に対応する受け治具35の上方位置で待機するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0081

(加工対象部位X5の加工処理)
図11は、加工対象部位X5の加工処理を行う超音波加工装置10の部分断面図である。加工対象部位X5の加工処理は、受け治具35とホーン21とを利用して、ゴムバンド2Bが所定の長さで原反から切り離されるように超音波切断するものである。なお、受け治具35上に載せられている部分のゴムバンド2Bが、加工対象部位X5となっている。加工対象部位X5が加工処理されると、次回用のゴムバンド2Bが得られる。

0082

次回用のゴムバンド2Bを得るための加工処理は、上記加工対象部位X1〜X4の加工処理後に引き続いて行われる。そのため、上記加工対象部位X1等の加工処理が始まる前に、予め第2巻取装置81に巻回されているゴムバンド基材が引き出されて、載置軸231、受け治具35及び載置治具232上に載せられる。その際、ゴムバンド基材の端部は、載置治具231の平坦な上面231aに載せられ、その上面231aよりも段差状に盛り上がった形をなした位置決め部231bと当接することで位置決めされる。このようにゴムバンド基材の端部が位置決めされることにより、切り出されるゴムバンド2Bの長さが調節される。

0083

受け治具35の上端には、凸状に盛り上がった受け部35aが本体部35bに設けられている。受け部35aは、ゴムバンド2Bを第2巻取装置81に巻回されている原反から切り離すためのものである。受け部35aは、ゴムバンド2Bを幅方向に横切るように、超音波加工装置10の前後方向に沿って延びつつ、上端35a1が尖った形状をなしている。なお、上端35a1の高さ位置は、他の受け治具の上端位置と同じに設定されている。

0084

加工対象部位X5の加工処理の際、制御部50は、ホーン21の先端面21aを加工対象部位X5に圧接させるために、ホーンユニット20が上方の待機位置から受け治具35に向かって接近するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0085

また、その際、制御部50は、ゴムバンド基材をホーン21と受け治具35との間で挟みつけて切断し、ゴムバンド2Bを原反から切り離すために、ホーン21が所定時間、所定の超音波振動を出力できるように、電力供給部40を作動させる。このようにして、次回用のゴムバンド2Bが得られる。

0086

なお、加工対象部位X5の加工処理後、制御部50は、ホーンユニット20が元の待機位置へ戻り、そして更に加工対象部位X1に対応する受け治具31の上方位置(つまり、初期位置)で待機するように、XYZ移動機構60を作動させる。

0087

以上のように、各加工対象部位X1〜X5が全て加工されると、繊維基材2A及びゴムバンド2Bを固定する第1押え部91及び第2押え部92が解除され、繊維基材2A及びゴムバンド2Bからなるベルト部2が得られる。それと共に、次回用のゴムバンド2Bも得られる。

0088

ここで、繊維基材2A、及び次回用のゴムバンド2Bを固定する手段等について、補足説明する。図4、及び図10に示されるように、載置治具134の上面134a上の繊維基材2Aは、第4押え部95により押え付けられる形で固定されている。第4押え部95は、回転自在な車輪状をなした部分を有しており、その部分で繊維基材2Aを上方から押さえる構成となっている。第4押え部95は、超音波加工装置10の前後方向(Y軸方向)に手動により移動自在に設けられており、載置台70の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能である。なお、第4押え部95は、載置治具231の上面231a上のゴムバンド2Bを固定するための第5押え部96(図11参照)と連動するように構成されている。つまり、第4押え部95が奥側から引き出されると、第5押え部96も同時に奥側から引き出される構成となっている。第5押え部96は、第4押え部95と同様、回転自在な車輪状をなした部分を有しており、その部分でゴムバンド2Bを上方から押さえる構成となっている。

0089

また、載置治具134には、上面134a上の繊維基材2Aの位置を規制する一対の規制部134bが設けられている。規制部134bは、上面134aよりも段差状に盛り上がりつつ、繊維基材2Aの長手方向(X軸方向)に沿って平行に配設されている。繊維基材2Aは、幅方向に位置ずれし易いため、このような規制手段134aを利用して、適宜、位置決めされる。

0090

また、載置治具135には、上面135a上に載置された繊維基材2Aの高さ位置を上方から覆う形で規制する一対のプレート状の規制部141が設けられている。規制部141と上面135aとの間には、隙間があり、その隙間に、原反から引き出された繊維基材2Aの端部が挿し通される。そして、繊維基材2Aは、更に回転自在なローラ部143により、上方から軽く押えられており、作業者が、繊維基材2Aの端部を、載置治具131側に向って引き出し易くなっている。なお、ローラ部143は、載置治具135の上部に立設されている支持部142によって支持されている。

0091

また、載置治具232にも、載置治具135と同様、上面232a上に載置された次回用のゴムバンド2Bの高さ位置を上方から覆う形で規制する一対のプレート状の規制部241が設けられている。規制部241と上面232aとの間には、隙間があり、その隙間に原反から引き出されたゴムバンド2B(ゴムバンド基材)の端部が挿し通される。そして、ゴムバンド2Bは、更に回転自在なローラ部243により、上方から軽く押えられており、作業者が、ゴムバンド2B(ゴムバンド基材)の端部を、載置治具231側に向って引き出し易くなっている。なお、ローラ部243は、載置治具232の上部に立設されている支持部242によって支持されている。

0092

以上のような超音波加工装置10よれば、加工対象物である繊維基材2A及びゴムバンド2Bが備える4つの加工対象部位X1,X2,X3,X4の加工と共に、次回用のゴムバンド2Bの加工に、ホーン21を共用することができる。そのため、超音波加工装置10は、装置の大型化を抑制することができる。また、超音波加工装置10は、加工対象部位X1,X2,X3,X4毎に、加工対象物(繊維基材2A及びゴムバンド2B)をセットし直す必要がなく、製造時間を短縮化できる。そして、加工対象部位X1,X2,X3,X4に引き続いて、次回用のゴムバンド2Bを得るための加工対象部位X5を加工するため、作業効率も向上する。

0093

また、超音波加工装置10によれば、加工対象部位X1,X2,X3,X4,X5毎に加工内容が異なる場合であっても、加工内容に対応するように各受け治具31、32,33,34,35の上端形状を異ならせることによって、複数の加工対象部位X1,X2,X3,X4,X5の加工に、ホーン21を共用することができる。

0094

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

0095

(1)上記実施形態では、XYZ移動機構60により、ホーン21が受け治具31等に対して相対的に接近又は離間するようにホーン21(ホーンユニット20)を移動させていたが、他の実施形態においては、載置台70側を移動させることにより、ホーン21が受け治具31等に対して相対的に接近又は離間するように構成してもよい。

0096

(2)他の実施形態において、受け治具の高さ位置は、受け治具の下面にシリコンゴムコルク等の弾性体からなる下敷き部材を取り付けることによって、適宜、調節してもよい。このように下敷き部材を利用すると、受け治具の上端位置を、所定の高さ位置に設定し易い。

0097

(3)上記実施形態では、加工対象物が繊維基材であったが、本発明はこれに限られず、他の部材を加工対象物としてもよい。

0098

1…ストラップベルト、2…ベルト部、2b…取付孔、2d…固定孔、2g…被取付部、2A…繊維基材(加工対象物)、2B…ゴムバンド(加工対象物)、3…バンド部、10…超音波加工装置、20…ホーンユニット、21…ホーン、22…ブースター、23…振動子、30…受け治具群、31,32,33,34…受け治具、40…電力供給部、50…制御部、60…XYZ移動機構(移動機構)、70…載置台、70a…載置面、80…巻取装置、X1,X2,X3,X4…加工対象物の加工対象部位

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