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【2021年版】超音波溶着機5選 / メーカー5社一覧

超音波溶着機のメーカー5社・25製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


超音波溶着機とは

超音波溶着機は1960年代に開発された、50年以上利用されている機器です。超音波溶着機は発振器と溶接台、もしくは振動子とホーンで構成されており、超音波振動と圧力を同時に加えることによって樹脂や金属を溶融させて瞬時に接着します。この装置は応用範囲が広いため様々な分野で利用されています。接着剤等を使用しないため溶着後の外観がきれいであること、一瞬の摩擦熱で溶着させるため消費電力が少なく環境に優しいこと、自動化がしやすいので再現性が高いといった点が特徴です。

超音波溶着機の使用用途

超音波溶着機の主な使用用途は以下の通りです。

  • 100円ショップなどで販売しているガスライター(ガスが入っている透明な容器と黒いプラスチック製の着火部分を超音波溶着により接着しています)
  • 電子アダプターなどのプラスチック製ケースの接着
  • 金属の端子と配線
  • ICチップ内の金属線

超音波溶着はプラスチックだけでなく金属同士での結合も可能であり、金属の端子と配線、ICチップ内の金属線の接着にも用いられます。

超音波溶着機の原理

超音波溶着機は電気エネルギーを振動エネルギーに変換して、物質に圧力をかけることで熱可塑性樹脂の接合面に大きな摩擦熱を発生させて対象物を溶着させます。溶着物が金属である場合は超音波振動によって金属同士が激しく摩擦されてお互いの金属表面に存在する酸化被膜が溶解、被膜の下に存在した金属同士が混ざり合って接合されます。

超音波溶着機を構成する発振器と振動子について簡単に説明します。発振器は電力を超音波振動に変換する機器です。溶着物の種類によって超音波の振幅が変わらないように超音波溶着機の発振器は振幅が一定になるような回路を使用しています。振幅を一定することによって溶着後の製品に品質のずれを防ぎます。 超音波振動を起こすボルト締めランジュバン型振動子(通称BL振動子)と振動を伝えるホーンという部品から振動子は構成されています。超音波溶着機はホーンから溶着品に超音波を伝播させることで溶着を行っています。

マスク

現在でも世界中で猛威を奮っていますコロナウイルスの影響で、マスクの需要が急激に伸びています。
そこでマスクの製造に、超音波熔着機が用いられています。
超音波の振動を用いて、材料を溶融し、材料同士を溶着させ、マスクの綾目や刻印を製作します。
超音波の振動を用いることで、糸や接着剤などが不要になり、製作工程が簡易化されます。
マスク部分(ゴム部は天然ラテックスゴム、糸部はPEの場合)に耳ひもを溶着することができるという報告もあります。
今後、超音波熔着機を用いたマスクの製作が企業でも個人でも増えてくるのではないかと思います。

ホーン

超音波ホーンは、溶着されるプラスチック部品に振動エネルギーを効率良く伝達させるためのものです。
超音波ホーンには種類があり、ステップ(振幅、応力とも高いタイプ)、キャテノイダル(振幅、応力とも中間のタイプ)、エクスポーネンシャル(振幅、応力とも低いタイプ)などがあります。
トランスデューサーで超音波は機械的な振動振幅エネルギーに変換され、ブースターと呼ばれる変換器によって振幅は増幅されて、ホーンに伝わります。
トランスデューサーで発生した振幅は、徐々に増幅されてホーンの先端で最適な振幅になります。
超音波振動をホーンの先端に集中することで、被溶着物にはトンカチなどで叩くよりも強い力が毎秒4万回(40kHzの場合)繰り返されることと同じだけの衝撃が加わることになります。
超音波ホーンの材質は、溶着目的に応じてアルミ合金、チタン合金、ダイス鋼などが使用されています。

特徴

超音波溶接機の特徴はモデルにもよりますが、シーム接合を連続で行うことができる、異なった金属同士でも接合界面に不純物である合金層が作られない、蓄熱が少ない、フラックスレスで前洗浄や後洗浄が要らない、火花や炎、煙などを出すことがない、プラスチック溶着時に発生する有害物質を出さないなどといった特徴があります。

参考文献
https://www.dukane.jp/technology/feature/
https://www.sedeco.co.jp/item/uw/mishin/
https://suzuki-ultrasonic.com/case/compactwelder/_auh30cw_1/
https://www.dukane.jp/technology/horns/
https://www.avio.co.jp/products/assem/lineup/ultrasonic/horns.html
https://www.honda-el.co.jp/hb/3_1.html
https://www.cho-onpa.co.jp/product/mwelder/seam.html
https://job.mynavi.jp/21/pc/search/corp11746/outline.html
https://minsaku.com/articles/post297/

超音波溶着機の性能比較

各種超音波溶着機の値をグラフにプロットし、表にしました。ベータ版機能のため一部製品のみの表示となっております。

超音波溶着機の性能比較表

横にスクロールすると表の全体をご覧頂けます。

製品名 2000X シリーズ DCX 超音波発振器 JII1500/2400/3600シリーズ JII400/900シリーズ HiQ DIALOG SpeedControl HiQ VARIO PropControl iQ-ES超音波サーボプレスシステム iQ-i220サーボ超音波プレスシステム e-Pressシリーズ X-pressシリーズ
最大出力 [W] 3300 1250 2400 420 6200 6200 4800 2400 2400 2200
動作周波数 [kHz] 15 20 15.15 19.15 20 20 20 20 20 20
会社名 日本エマソン株式会社 日本エマソン株式会社 精電舎電子工業株式会社 精電舎電子工業株式会社 ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社 ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社 デュケインジャパン株式会社 デュケインジャパン株式会社 コスモシステム株式会社 コスモシステム株式会社

超音波溶着機のメーカー情報

超音波溶着機のメーカー5社一覧


超音波溶着機のメーカーランキング

社員数の規模

  1. 1 コスモシステム株式会社
  2. 2 精電舎電子工業株式会社

設立年の新しい会社

  1. 1 コスモシステム株式会社
  2. 2 ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社
  3. 3 精電舎電子工業株式会社

歴史のある会社

  1. 1 デュケインジャパン株式会社
  2. 2 精電舎電子工業株式会社
  3. 3 ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社

超音波溶着機5選

JII1500/2400/3600シリーズ

精電舎電子工業株式会社 JII1500/2400/3600シリーズ 画像出典: 精電舎電子工業株式会社公式サイト

特徴

SONOPET-JIIシリーズは、生産速度と生産効率の向上を追求した超音波溶着機です。

産業用イーサネットやCC-Linkなどの産業用ネットワークに対応しているので、シンプルな構成で複数台の接続も用意で、生産性の向上をサポートします。

デジタル低新婦府制御を採用し、溶着時間を10%短縮くするとともに、溶着に安定性も向上しています。

溶着管理ソフトとの連携や、スマートフォン、タブレット端末用のアプリも用意されており、条件検討やシステム設定の最適化を行うことができます。

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2000X シリーズ

日本エマソン株式会社 2000X シリーズ 画像出典: 日本エマソン株式会社公式サイト

特徴

2000Xシリーズは、様々なパラメーターを設定できる多彩な条件による溶着制御モードと詳細なデジタル振幅コントロール機能を搭載した超音波溶着機です。

タッチスクリーンを搭載し、直感的な操作を実現し、設定した品質に達しない場合は視覚、サウンド、外部出力でわかりやすくアラーム通知を行ってくれます。

最大16個までの設定内容を内部メモリとUSBメモリに保存できるので、設定の切り替えを簡単に行うことができます。

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HiQ DIALOG SpeedControl

ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社 HiQ DIALOG SpeedControl 画像出典: ハーマン・ウルトラソニック・ジャパン株式会社公式サイト

特徴

HiQDIALOGは、特許技術のサーボ空圧と電動ドライブを併せ持つHMC空圧ドライブシステムを搭載しユーザーが自由にプログラミングできる超音波溶着機です。

5つの標準溶着モードに加え、2つの専門的な溶着モードを搭載したプロセスソフトウェアを用いれば、溶着工程の詳細な分析が可能で、問題点の洗い出しに役立ちます。

USB高速接続、イーサネット、プリンターポートなどのインターフェースを標準搭載しています。

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iQ-ES超音波サーボプレスシステム

デュケインジャパン株式会社 iQ-ES超音波サーボプレスシステム 画像出典: デュケインジャパン株式会社公式サイト

特徴

iQシリーズは、サーボモーター加圧方式を採用することで、空圧方式の問題点である溶着のばらつきを大幅に低減した超音波溶着機です。

空圧式でないので、エアコンプレッサーやエアフィルターが必要なく、ランニングコストの削減を実現します。

ばらつきが大幅に低減したことで、全体寸法公差の著しい改善を実現し、溶着強度の向上など、高い品質の溶着を行うことができます。

幅広い材料に対応可能で、これまで困難だったものの溶着も実現します。

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e-Pressシリーズ

コスモシステム株式会社 e-Pressシリーズ 画像出典: コスモシステム株式会社公式サイト

特徴

e-Pressシリーズは、サーボモーター加圧方式を採用し、0.008mmの繰り返し精度を実現した精密寸法制御を可能にする超音波溶着機です。

デジタルフォーストリガーシステムによって、ワークへの負担を均一化することで安定した精密溶着を行うことができます。

専用ソフトウェアをインストールすれば、手持ちのパソコンで装置のコントロールを行うことができます。

オートチューニング機能や、わかりやすい出力表示など、ユーザーフレンドリーな機能を豊富に搭載した製品です。

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超音波溶着機の25製品一覧

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