中古超音波ウェルダーの在庫・価格

超音波ウェルダーは、熱可塑性樹脂の部品同士を、高い周波数の機械振動と加圧によって短時間で接合する組立用の装置です。外部ヒーターは使わず、接合面そのものを発熱させて溶かすので、接着剤・溶剤・ねじなどの副資材がいりません。加熱した工具の立ち上がりや冷却の待ち時間もなく、1サイクルが数秒以内に収まります。超音波ウェルダーは溶着機とも呼ばれます。
装置は主に四つの部分からなります。商用電源(50/60Hz)を超音波の周波数の電気信号に変える発振器、その信号を圧電セラミックの伸び縮みで機械振動に変える振動子(コンバーター)、振幅を大きくしたり小さくしたりするブースター、ワークに直接当たって振動と荷重を伝えるホーンです。これらを下降させ、加圧するプレス部と、ワークを受ける治具(アンビル)を合わせて一台を構成します。使う周波数は15〜70kHz程度で、20kHz、30〜35kHz、40kHzがよく使われます。ホーン先端の振幅はおおむね5〜50μmです。20kHz機の振動子では、出力端の振幅が約20μm前後になる例が一般的です。ホーンはブースターや振動子と一緒に、使用周波数で共振するよう設計します。ワーク形状に合わせて一品ずつ作るのが普通で、振動の偏りがないように振動のバランスを取ることも求められます。
溶着の工程は、加圧、発振、溶融、保持冷却の順に進みます。発振時間は多くの場合1秒以下で、発振を止めた後も加圧を続け、溶けた樹脂を固めます。発熱を接合面に集めるため、部品の片側には三角形の小さな突起(エネルギーダイレクター)を成形しておくのが基本です。継手の形には段付き、さねはぎ(凹凸をはめ合わせる形)、シアジョイントなどがあり、強度・気密性・外観に求める条件で選びます。突起がつぶれる量を管理すると、仕上がり寸法と強度がそろいやすくなります。制御の方式には、発振時間で管理するもの、投入エネルギーで管理するもの、ホーンの沈み込み量(距離)で管理するもの、の三つが一般的です。品質管理を重視する機種では、各サイクルの電力、エネルギー、変位を記録して良否を判定できます。
周波数は、低いほど大きな振幅を出しやすく、大型品や厚い部品、ホーンと接合面が離れた溶着(ファーフィールド)に向きます。高いほどホーンが小さくなり、小型の精密品や薄い部品に向き、部品へのダメージも抑えやすくなります。材料では、ABSやPCなどの非晶性樹脂は振動をよく伝えるので溶着しやすいです。PPやPA、POMなどの結晶性樹脂は振動が減衰しやすく、ホーンを接合面の近くに当てる配置、大きめの振幅、シアジョイントが有効です。実務では、吸湿したナイロン、離型剤、ガラス繊維などの充填材、異なる樹脂の組み合わせが溶着不良の原因になりやすい点に注意が要ります。電子部品が入った製品では振動による損傷、運転中の高周波騒音にも配慮が必要です。
主な用途は、自動車のランプ、センサー、内装部品、家電や電子機器の筐体、電池ケース、医療用のフィルターやディスポーザブル器具、日用品、包装材などです。樹脂の柱を溶かし広げて金属板などを固定するかしめ(ステーキング)、金属インサートの圧入、スポット溶着、不織布やフィルムのシールや溶断にも使います。なお、金属の超音波接合は振動を加える向きや装置の構成が異なり、樹脂用の機械とは別の種類として扱われます。