CN104254431A - 超声波工具 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供超声波工具，其即使在将保持部件固定于装配孔的螺钉部件的拧紧力矩小的情况下，也能抑制保持部件相对于装配孔的固定状态变得不稳定。超声刀具备：超声波振子，其具有支撑部(13)，支撑部(13)在前端面形成有装配孔(31)，并且在前端部的周壁以贯通于装配孔(31)的方式形成有螺钉孔(32)；保持部件(17)，其具有能插入刀片(16)的切口槽(35)，在切口槽(35)中插入刀片(16)的状态下插拔自由地插入到装配孔(31)中；以及螺钉部件(33)，其旋入到螺钉孔(32)中，由此按压插入到装配孔(31)中的保持部件(17)，该保持部件(17)与刀片(16)一起由螺钉部件(33)和装配孔(31)的周面挟压。保持部件(17)在由螺钉部件(33)和装配孔(31)的周面挟压的情况下，相对于装配孔(31)的周面在包围装配孔(31)的中心轴线(A)的2个部位的抵接位置(M)抵接。

Description

超声波工具

技术领域

本发明涉及能更换地装配有用于加工工件的前端工具的超声波工具。

背景技术

以往，作为这种超声波工具，已知使用兰杰文(Langevin)型振子的超声刀(例如，专利文献1)。在这样的超声刀中，使用圆筒状的保持部件，保持部件具有保持板状刀具的一对弹片，使保持部件装卸自由地与形成于变幅杆的前端面的圆形装配孔嵌合，将螺装于变幅杆的前端部的侧部的螺钉部件拧紧，由此将保持部件固定于装配孔，并且按压一方弹片而挟压刀具。

专利文献1：实开平5－26295号公报

但是，在如上述的超声刀中，在将圆筒状的保持部件插入到圆形的装配孔的状态下，从与保持部件的轴线正交的方向用螺钉部件拧紧，由此将保持部件固定于装配孔。因此，在保持部件中的与螺钉部件侧相反侧的部位，相对于装配孔的周面仅在1个部位抵接。因此，有如下问题：在螺钉部件的拧紧力矩小的情况下，螺钉部件对保持部件的按压力不足，保持部件相对于装配孔的固定状态变得不稳定。

此外，这样的问题不限于超声刀，在安装有刀具以外的前端工具的超声波工具中也几乎是普遍的。

发明内容

本发明是着眼于这样的现有技术中存在的问题而完成的。其目的在于提供如下超声波工具：即使在将保持部件固定于装配孔的螺钉部件的拧紧力矩小的情况下，也能抑制保持部件相对于装配孔的固定状态变得不稳定。

以下对用于解决上述问题的方案及其作用效果进行记载。

解决上述问题的超声波工具具备：超声波振子，其具有支撑部，所述支撑部在前端面形成有装配孔，并且在前端部的周壁以贯通于所述装配孔的方式形成有螺钉孔；保持部件，其具有能插入前端工具的切口槽，在所述切口槽中插入所述前端工具的状态下能插拔自由地插入到所述装配孔中；以及螺钉部件，其旋入到所述螺钉孔中，由此按压插入到所述装配孔中的所述保持部件，该保持部件与所述前端工具一起由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压，所述保持部件在由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压的情况下，相对于所述装配孔的周面在包围所述装配孔的中心轴线的多个部位抵接。

根据该构成，保持部件在由螺钉部件和装配孔的周面挟压的情况下，相对于装配孔的周面在包围装配孔的中心轴线的多个部位抵接，因此与相对于装配孔的周面仅在1个部位抵接的现有技术相比，相对于装配孔的周面的接触面积变宽。因此，即使在将保持部件固定于装配孔的螺钉部件的拧紧力矩小的情况下，也能抑制保持部件相对于装配孔的固定状态变得不稳定。

在上述超声波工具中，优选所述保持部件在以包含所述装配孔的中心轴线和所述螺钉部件的中心轴线的面作为基准面时，相对于所述装配孔的周面在夹着所述基准面的两侧抵接。

根据该构成，能利用螺钉部件使保持部件相对于装配孔平衡性良好地固定。

在上述超声波工具中，优选所述装配孔是圆形，所述保持部件中的与所述螺钉部件侧相反侧的部位成为曲率比所述装配孔的周面大的圆弧面，在所述圆弧面上以与所述基准面交叉的方式形成有将所述保持部件的一部分切去而形成的平坦面，所述保持部件相对于所述装配孔的周面在所述装配孔的周向上夹着所述平坦面的两侧抵接。

根据该构成，仅仅切去保持部件的一部分形成平坦面，就能容易地利用螺钉部件使保持部件相对于装配孔平衡性良好地稳定地固定。

在上述超声波工具中，优选所述平坦面与所述基准面垂直。

根据该构成，能利用螺钉部件使保持部件相对于装配孔更进一步平衡性良好地稳定地固定。

在上述超声波工具中，优选在所述保持部件上形成有定位部，所述定位部在该保持部件由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压时与所述螺钉部件的前端部卡合而进行该保持部件的定位。

根据该构成，使螺钉部件的前端部与定位部卡合，由此进行保持部件相对于装配孔的定位。

根据本发明，即使在将保持部件固定于装配孔的螺钉部件的拧紧力矩小的情况下，也能抑制保持部件相对于装配孔的固定状态变得不稳定。

附图说明

图1是一实施方式的超声刀的侧视图。

图2是示出在用于该超声刀的超声波振子上通过保持部件装配刀片时的状态的局部剖开放大侧视图。

图3是将图2的主要部分放大的分解立体图。

图4是图2的4－4线向视放大剖视图。

图5是比较例的超声刀的主要部分放大剖视图。

图6是示出比较例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和驱动电流值的关系的坐标图。

图7是示出实施例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和驱动电流值的关系的坐标图。

图8是示出比较例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和频率的关系的坐标图。

图9是示出实施例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和频率的关系的坐标图。

图10是示出比较例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和阻抗的关系的坐标图。

图11是示出实施例的超声刀中的螺钉部件的拧紧力矩和阻抗的关系的坐标图。

附图标记说明

11：作为超声波工具的一例的超声刀、13：支撑部、14：超声波振子、16：作为前端工具的一例的板状的刀片、17：保持部件、30：前端面、31：装配孔、32：螺钉孔、33：螺钉部件、35：切口槽、38a：圆弧面、38b：平坦面、40：作为定位部的一例的定位凹部、A：装配孔31的中心轴线、B：螺钉部件33的中心轴线、C：基准面。

具体实施方式

以下按照附图说明将超声波工具具体化为超声刀的一实施方式。

如图1和图2所示，作为超声波工具的一例的超声刀11具备：侧视呈矩形的外壳12；以及超声波振子14，其以作为变幅杆发挥作用的圆柱状的支撑部13的前端部从外壳12露出的方式收纳在外壳12内。在本实施方式中，作为超声波振子14采用兰杰文型振子。

在外壳12的基端连接着用于提供驱动电力的电缆15，支撑部13的前端部从外壳12的前端突出。在支撑部13装卸自由地支撑着大致圆柱状的保持部件17，保持部件17保持作为前端工具的一例的板状的刀片16。

超声波振子14具备：圆柱状的第1金属块20；圆柱状的第2金属块21；以及多个(在本实施方式中为4个)圆环状的压电元件22，其由第1金属块20和第2金属块21夹持。在该情况下，在将连接螺栓23插通于各压电元件22的状态下，连接螺栓23的两端部与第1金属块20的第1中心螺钉孔20a以及第2金属块21的第2中心螺钉孔21a分别旋合。

第1金属块20、第2金属块21以及压电元件22的外径相互大致相同，压电元件22与振荡电路(省略图示)电连接。在第2金属块21中的与压电元件22侧相反侧的面一体形成有直径比第2金属块21大的凸缘24。而且，在凸缘24中的与第2金属块21侧相反侧的面的中心部一体形成有直径比第2金属块21小的支撑部13。即，第2金属块21、凸缘24以及支撑部13相互一体形成。

另外，在外壳12的前端部的侧面设有用于驱动超声波振子14的操作钮25。并且，当按压操作钮25时，利用振荡电路(省略图示)对压电元件22提供交流电力，超声波振子14谐振。由此，支撑部13的振动通过保持部件17传递到刀片16，刀片16振动。

如图3所示，在支撑部13的前端部的周缘部形成有锥度。在支撑部13的前端面30形成有能将保持部件17插拔自由地插入的圆形的装配孔31。在支撑部13的前端部中的周壁以贯通于装配孔31的方式形成有螺钉孔32。在螺钉孔32中旋入螺钉部件33。在螺钉部件33的前端面的中央部形成有圆锥状的凹部33a(参照图4)。在本实施方式中，作为螺钉部件33采用内六角紧定螺钉。

如图3和图4所示，在由金属构成的大致圆柱状的保持部件17的前端部的周缘部形成有锥度。在保持部件17的前端面34形成有将前端面34大致2等分的切口槽35。切口槽35从保持部件17的前端面34延伸到基端部36。

在切口槽35中能插入刀片16。保持部件17中的夹着切口槽35的两侧的部分分别设为第1夹持部37和第2夹持部38。并且，第1夹持部37和第2夹持部38能分别以基端部36为支点向内侧弹性地变形。

在第1夹持部37中的外侧面形成有呈大致矩形的平坦的平面39，平面39是通过切去保持部件17的一部分而形成的。平面39以与切口槽35平行的方式从保持部件17的前端面34延伸到基端部36。在平面39的中央部形成有作为定位部的一例的圆锥状的定位凹部40，定位凹部40能与螺钉部件33的前端部卡合。

第2夹持部38中的与螺钉部件33侧相反侧的部位、即第2夹持部38中的外侧面成为曲率比装配孔31的周面大的圆弧面38a。在圆弧面38a上形成有矩形的平坦面38b，平坦面38b是通过切去保持部件17的一部分而形成的。

平坦面38b以与切口槽35平行的方式从保持部件17的前端延伸到基端。即，平坦面38b遍及保持部件17的长度方向的整体而延伸。此外，平坦面38b在以包含装配孔31的中心轴线A和螺钉部件33的中心轴线B的面作为基准面C时，与基准面C垂直交叉。

接着，对在超声波振子14的支撑部13安装刀片16时的作用进行说明。

下面，在超声波振子14的支撑部13安装刀片16的情况下，首先，在保持部件17的切口槽35中插入刀片16直至深处。接着，将在切口槽35中插入了刀片16的状态的保持部件17插入到支撑部13的装配孔31。接着，使保持部件17旋转而使定位凹部40的位置与螺钉孔32一致。接着，在螺钉孔32中旋入螺钉部件33。

于是，螺钉部件33的前端部与定位凹部40卡合。并且，当进一步在螺钉孔32中旋入螺钉部件33时，保持部件17由螺钉部件33和装配孔31的周面挟压。此时，保持部件17的第1夹持部37被螺钉部件33按压而向第2夹持部38侧挠曲。由此，刀片16被第1夹持部37和第2夹持部38夹持。因此，保持部件17与刀片16一起由螺钉部件33和装配孔31的周面挟压。

此时，如图4所示，在作为保持部件17的第2夹持部38的外侧面的圆弧面38a上形成有平坦面38b，因此圆弧面38a在装配孔31的周向上在作为夹着平坦面38b的两侧位置的抵接位置M抵接。由此，保持部件17相对于支撑部13的装配孔31固定，由此完成刀片16通过保持部件17安装到支撑部13的操作。

在该情况下，2个抵接位置M均位于包围装配孔31的中心轴线A的部位，到基准面C的距离相等。即，在图4中，将螺钉部件33的中心和2个抵接位置M依次用直线连接而成的图形为大致等腰三角形。

这样，保持部件17在相对于支撑部13的装配孔31固定时，相对于装配孔31的周面在包围装配孔31的中心轴线A的2个部位抵接，因此与相对于装配孔31的周面仅在1个部位抵接的现有技术相比，相对于装配孔31的周面的接触面积变大。因此，即使在螺钉部件33的拧紧力矩小的情况下，与以往相比，可抑制保持部件17相对于装配孔31的固定状态变得不稳定。

根据以上详述的实施方式，可发挥如下效果。

(1)保持部件17在由螺钉部件33和装配孔31的周面挟压的情况下，相对于装配孔31的周面在包围装配孔31的中心轴线A的2个部位抵接，因此与相对于装配孔31的周面仅在1个部位抵接的现有技术相比，相对于装配孔31的周面的接触面积变大。因此，即使在将保持部件17固定的螺钉部件33的拧紧力矩小的情况下，也能抑制保持部件17相对于装配孔31的固定状态变得不稳定。

(2)保持部件17在以包含装配孔31的中心轴线A和螺钉部件33的中心轴线B的面作为基准面C时，相对于装配孔31的周面在夹着基准面C的两侧抵接，因此能利用螺钉部件33使保持部件17相对于装配孔31平衡性良好地固定。

(3)保持部件17的圆弧面38a相对于装配孔31的周面在装配孔31的周向上夹着平坦面38b的两侧抵接，平坦面38b是切去圆弧面38a的一部分而形成的。因此，仅仅将保持部件17的圆弧面38a的一部分切去而形成平坦面38b，就能容易地利用螺钉部件33使保持部件17相对于装配孔31平衡性良好地稳定地固定。

(4)平坦面38b与基准面C垂直，因此能利用螺钉部件33使保持部件17相对于装配孔31更进一步平衡性良好地稳定地固定。

(5)在保持部件17上形成有定位凹部40，定位凹部40在该保持部件17由螺钉部件33和装配孔31的周面挟压时与螺钉部件33的前端部卡合来进行该保持部件17的定位。因此，通过使螺钉部件33的前端部与定位凹部40卡合(抵接)，能进行保持部件17相对于装配孔31的定位。

(变更例)

此外，上述实施方式也能按照如下方式变更并具体化。

·保持部件17不必形成平面39。

·保持部件17不必形成定位凹部40。

·保持部件17的平坦面38b不必与基准面C垂直。

·保持部件17相对于装配孔31的周面不必在装配孔31的周向上夹着平坦面38b的两侧抵接。

·保持部件17可以取代形成平坦面38b而形成凹部。在该情况下，凹部的截面形状可以是三角形、四边形等多边形、或者半圆形、半椭圆形状等任意的形状。

·保持部件17相对于装配孔31的周面不必在夹着基准面C的两侧抵接。

·保持部件17在由螺钉部件33和装配孔31的周面挟压的情况下，可以相对于装配孔31的周面在包围装配孔31的中心轴线A的3个以上部位抵接。

·保持部件17可以是四棱柱状、六棱柱状等多棱柱状、椭圆柱状。在该情况下，装配孔31的形状也可以与保持部件17的形状对应地变更。

·取代刀片16，可以采用锯、雕刻刀、针等作为前端工具。

【实施例】

以下对将上述实施方式进一步具体化的实施例和比较例进行说明。

(实施例1)

如图4所示，将使用上述实施方式的保持部件17的超声刀11设为实施例1。

(比较例1)

如图5所示，将使用在实施例1的保持部件17中省略平坦面38b的保持部件50的超声刀11设为比较例1。在比较例1中，保持部件50相对于装配孔31的周面仅在1个部位(图5中的L所示的位置)抵接。

＜驱动电流值的测定＞

关于上述实施例1和比较例1，使螺钉部件33的拧紧力矩以0.05Nm间隔在0.10～0.60Nm变化，测定驱动各个压电元件22时的驱动电流值。比较例1的结果在图6中示出，并且实施例1的结果在图7中示出。

驱动电流值的测定结果是：实施例1与比较例1相比，驱动电流值急剧上升时的拧紧力矩的值变小。即，在比较例1中，拧紧力矩为0.35Nm以下，驱动电流值急剧上升，在实施例1中，拧紧力矩为0.25Nm以下，驱动电流值急剧上升。因此，实施例1与比较例1相比，可以说相对于螺钉部件33的拧紧力弱度的耐性高。此外，一般螺钉部件33的拧紧力越弱，驱动电流值越高，当驱动电流值过度上升时，对压电元件22提供交流电力的振荡电路发生故障。

＜频率的测定＞

关于上述实施例1和比较例1，使螺钉部件33的拧紧力矩以0.05Nm间隔在0.10～0.60Nm变化，测定各个超声波振子14的振动的频率。比较例1的结果在图8中示出，并且实施例1的结果在图9中示出。

频率的测定结果是：实施例1与比较例1相比，频率的偏差变小。即，实施例1与比较例1相比，频率的最大值和最小值的差变小。具体地，频率的最大值和最小值的差在比较例1中约为1000Hz，而在实施例1中约为200Hz。因此，实施例1与比较例1相比可以说刀片16的锋利度稳定。此外，一般来讲，频率的偏差越大，刀片16的振动越不稳定，锋利度下降。

＜阻抗的测定＞

关于上述实施例1和比较例1，使螺钉部件33的拧紧力矩以0.05Nm间隔在0.10～0.60Nm变化，测定驱动各个压电元件22时的阻抗。比较例1的结果在图10中示出，并且实施例1的结果在图11中示出。

阻抗的测定结果是：实施例1与比较例1相比，阻抗的偏差变小。即，实施例1与比较例1相比，阻抗的最大值和最小值的差变小。具体地，频率的最大值和最小值的差在比较例1中约为250Ω，而在实施例1中约为60Ω。因此，实施例1与比较例1相比，可以说刀片16的锋利度稳定。此外，一般来讲，阻抗的偏差越大，刀片16的振动越不稳定，锋利度下降。

＜考察＞

从以上结果示出：实施例1与比较例1相比，相对于螺钉部件33的拧紧力弱度的耐性高，且刀片16的振动的稳定度高。

Claims (5)

1.一种超声波工具，其特征在于，具备：

超声波振子，其具有支撑部，所述支撑部在前端面形成有装配孔，并且在前端部的周壁以贯通于所述装配孔的方式形成有螺钉孔；

保持部件，其具有能插入前端工具的切口槽，在所述切口槽中插入所述前端工具的状态下能插拔自由地插入到所述装配孔中；以及

螺钉部件，其旋入到所述螺钉孔中，由此按压插入到所述装配孔中的所述保持部件，该保持部件与所述前端工具一起由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压，

所述保持部件在由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压的情况下，相对于所述装配孔的周面在包围所述装配孔的中心轴线的多个部位抵接。

2.根据权利要求1所述的超声波工具，其特征在于，

所述保持部件在以包含所述装配孔的中心轴线和所述螺钉部件的中心轴线的面作为基准面时，相对于所述装配孔的周面在夹着所述基准面的两侧抵接。

3.根据权利要求2所述的超声波工具，其特征在于，

所述装配孔是圆形，

所述保持部件中的与所述螺钉部件侧相反侧的部位成为曲率比所述装配孔的周面大的圆弧面，

在所述圆弧面上以与所述基准面交叉的方式形成有将所述保持部件的一部分切去而形成的平坦面，

所述保持部件相对于所述装配孔的周面在所述装配孔的周向上夹着所述平坦面的两侧抵接。

4.根据权利要求3所述的超声波工具，其特征在于，

所述平坦面与所述基准面垂直。

5.根据权利要求1～权利要求4中的任一项所述的超声波工具，其特征在于，

在所述保持部件上形成有定位部，所述定位部在该保持部件由所述螺钉部件和所述装配孔的周面挟压时与所述螺钉部件的前端部卡合而进行该保持部件的定位。