JP2010000591A - カッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、超音波カッター用超音波振動部、及び超音波カッター - Google Patents

Abstract

【課題】カッター刃の取り付けが容易でありながらカッター刃を強固に固定することができるカッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーを提供する。
【解決手段】カッター刃ホーン２１は、カッター刃３を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダー２２を取り付ける取付開口部２１１を有し、この取付開口部２１１からカッター刃ホーン２１の内側に向かって縮径する縮径テーパ部２１２と、縮径テーパ部２１２から連成された雌ねじ部２１３とを有する。カッター刃ホルダー２２は、カッター刃ホーン２１の雌ねじ部２１３に螺入する雄ねじ部２２１と、雄ねじ部２２１から拡径し、カッター刃ホーン２１の縮径テーパ部２１２のテーパ面２１４に対応させたテーパ面２２４を有する拡径テーパ部２２２と、拡径テーパ部２２２から連成されたカッター刃固定部２２３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッターに用いられるカッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、超音波カッター用超音波振動部、及びこれらを備えた超音波カッターに関する。

プリプレグ、プラスチック、ゴム、皮革、布地、及び不織布などでできた製品（以下、単に「対象物」という。）を容易に切断するための装置として超音波カッターが広く用いられている。

図４は、従来公知の超音波カッターの構成を示す要部断面図である。図４に示すように、従来公知の超音波カッター４０１は、主として、超音波制御部４０４と、この超音波制御部４０４と接続された超音波カッター用超音波振動部４０２とを備えている。

超音波制御部４０４は、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦや超音波振動の出力の制御を行う。
超音波カッター用超音波振動部４０２は、超音波振動を発振する超音波発振器４２３と、この超音波発振器４２３と一端部側が着設し、超音波発振器４２３から発振された超音波振動と共振するカッター刃ホーン４２１と、このカッター刃ホーン４２１に着脱自在に螺着されるカッター刃ホルダー４２２とを備えている。

かかる超音波カッター４０１は、カッター刃ホルダー４２２に設けられたカッター刃固定部４２３に取替え可能なカッター刃４０３の側面を六角穴付きボルトなどの締結部材４２４で締め付けて固定した後、カッター刃４０３を固定したカッター刃ホルダー４２２をカッター刃ホーン４２１に螺着したり、はんだ付やろう付などによってカッター刃ホルダー４２２とカッター刃４０３とを一体的に形成したカッター刃付きホルダー（図示せず）をカッター刃ホーン４２１に螺着したりして使用されている。

また、従来公知の超音波カッターとしては、例えば、特許文献１、２に示すようなものもある。
図５は、従来公知の超音波カッターの構成を示す説明図である。
特許文献１には、図５に示すように、超音波カッター用ナイフホルダー５２２を超音波カッター用超音波振動部５０２に取り付けた超音波カッター５０１が記載されている。当該超音波カッター用ナイフホルダー５２２は、ナイフ５０３（本願のカッター刃に相当する。）を保持する本体部５２１の一部に、当該ナイフ５０３を挿入せしめて当該ナイフ５０３を挟持せしめる溝部５２５が設けられており当該溝部５２５に挿入されたナイフ５０３を溝部５２５の対向内壁面で保持し得るように、溝部５２５の溝方向と直角の方向にねじ部材５２４が設けられている。
この超音波カッター用ナイフホルダー５２２は、当該ねじ部材５２４によって溝部５２５の間隙が調整し得るように構成されており、当該溝部５２５におけるナイフ５０３の挿入端部５２３ａから当該溝部５２５の底部５２３ｂまでの深さが、本体部５２１の幅方向において異なるように形成されている。

図６は、従来公知の超音波カッターの構成を示す説明図である。
特許文献２には、図６に示すように、一端側６２２ａの幅を広く、かつ当該一端側６２２ａのほぼ中央にカッター刃６０３を保持する幅の狭い溝６２５を形成するとともに、他端側６２２ｂの幅を狭く形成して側面に傾斜部６２２ｃを形成した刃ホルダー（本願のカッター刃ホルダーに相当する。）６２２と、当該刃ホルダー６２２を挿入する挿入端部６２１ａを幅広く、内端部６２１ｂを狭く形成して内側面に傾斜部６２１ｃを形成したホルダー挿入部６１４を端部に設けた支持部６２１と、当該支持部６２１の端部に接続したランジュバン型振動子６０２とからなり、当該ランジュバン型振動子６０２で発生する縦振動を前記支持部６２１のホルダー挿入部６１４の傾斜部６２１ｃと前記刃ホルダー６２２の側面の傾斜部６２２ｃによって受けることにより前記支持部６２１と前記刃ホルダー６２２の間の摩擦を減少させることを特徴とする超音波カッター６０１が記載されている。

特開平９−２１６１９５号公報 特開２００３−７１７８９号公報

しかしながら、カッター刃４０３の側面を締結部材４２４で締め付けてカッター刃ホルダー４２２に固定する形式の従来公知の超音波カッター４０１には、カッター刃４０３の側面を締結部材４２４によって特定箇所のみを固定するにすぎないため、カッター刃４０３を強固に固定することができなかった。そのため、超音波振動を高振幅とすることができず、使用中に固定したカッター刃４０３が位置ずれしたり、割れたりすることがあった。また、カッター刃４０３の締結部分で摩擦による発熱が大きくなることがあった。

さらに、かかる従来公知の超音波カッター４０１は、カッター刃ホルダー４２２へのカッター刃４０３の固定を前記したように締結部材で行うため、カッター刃ホルダー４２２の形状や重量配分、強度などが非対称となっていた。そのため、不要モードが生じたり、超音波振動によって大きな加速度が働くため締結部材４２４が破損したりすることがあった。

そして、カッター刃ホルダー４２２とカッター刃４０３とを一体的に形成したカッター刃付きホルダーをカッター刃ホーン４２１に固定する形式の従来公知の超音波カッター４０１には、はんだ付やろう付などの際に、カッター刃ホルダー４２２とカッター刃４０３との間にボイド（気泡）や隙間などが形成されることがあり、発熱が大きくなることがあった。また、カッター刃付きホルダーの作製には手間がかかるため、コストが高くなる要因ともなっていた。

また、特許文献１に記載の発明には、ナイフ５０３を超音波カッター用ナイフホルダー５２２の溝部５２５に挿入し、この溝部の間隙をねじ部材５２４で調整して保持する構造であるため、従来公知の超音波カッター４０１と同じくナイフ５０３を強固に固定することができなかった。そのため、超音波振動を高振幅とすることができず、使用中に固定したナイフ５０３が位置ずれしたり、割れたりすることがあった。また、ナイフ５０３の締結部分で摩擦による発熱が大きくなることがあった。

特許文献２に記載の発明にも、支持部６２１のホルダー挿入部６１４に刃ホルダー６２２を挿入し、当該支持部６２１の側面に設けられたねじ穴６３０にねじ６３１を嵌合させて固定するため、従来公知の超音波カッター４０１と同じく、カッター刃６０３を強固に固定することができなかった。そのため、超音波振動を高振幅とすることができず、使用中に固定したカッター刃６０３が位置ずれしたり、割れたりすることがあった。また、カッター刃６０３の締結部分で摩擦による発熱が大きくなることがあった。

本願発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、カッター刃の取り付けが容易であり、しかもカッター刃を強固に固定することができるカッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、超音波カッター用超音波振動部、及び超音波カッターを提供することを課題とする。

（１）前記課題を解決した本発明に係るカッター刃ホーンは、超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッター用超音波振動部に用いられるカッター刃ホーンであって、前記超音波振動を発振する超音波発振器が一端部に着設され、対象物を切断するカッター刃を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダーを取り付ける取付開口部を他端部に有し、さらに、前記取付開口部から当該カッター刃ホーンの内側に向かって縮径するテーパ面を有する縮径テーパ部と、前記縮径テーパ部から連成された雌ねじ部とを有することを特徴としている。

本発明に係るカッター刃ホーンは、前記したように、他端部に縮径テーパ部と、雌ねじ部と、を有する取付開口部を有しているため、例えば、この縮径テーパ部の雌ねじ部に螺入することのできる雄ねじ部と、この縮径テーパ部のテーパ面に対応させたテーパ面を有する拡径テーパ部とを有する当該カッター刃ホーンと相補的な形状を有するカッター刃ホルダーを用いることにより、本発明に係るカッター刃ホーンに着脱自在に螺着することが可能となる。また、この場合において、カッター刃ホルダーをカッター刃ホーンに螺着する際に、カッター刃ホーンの縮径テーパ部とカッター刃ホルダーの拡径テーパ部とが摺接し、カッター刃固定部に対してくさび作用によるかしめ力が付与されるため、当該カッター刃固定部に挟持されるカッター刃を強固に固定することができる。なお、くさび作用によるかしめ力とは、くさびに見立てたカッター刃ホルダーをカッター刃ホーンに螺着したときに得られるかしめ力をいう。具体的には、前記した構成のカッター刃ホーンの雌ねじ部に前記した構成のカッター刃ホルダーの雄ねじ部を螺入すると、縮径テーパ部が拡径テーパ部を押圧する押圧力を得ることができる。そして、かかる押圧力によって、カッター刃固定部が固定対象であるカッター刃を締めて固定することができる。本発明では、このようにしてカッター刃を固定することのできる力をくさび作用によるかしめ力という。

（２）本発明に係るカッター刃ホルダーは、前記（１）に記載のカッター刃ホーンに着脱自在に螺着されるカッター刃ホルダーであって、前記カッター刃ホーンの雌ねじ部に螺入する雄ねじ部と、前記雄ねじ部から拡径し、前記カッター刃ホーンの縮径テーパ部のテーパ面に対応させたテーパ面を有する拡径テーパ部と、前記拡径テーパ部から連成された、前記カッター刃を着脱自在に挟持して固定するカッター刃固定部とを有することを特徴としている。

本発明に係るカッター刃ホルダーは、前記したように、雄ねじ部と、拡径テーパ部と、カッター刃固定部とを有しているため、例えば、この雄ねじ部を螺入することのできる雌ねじ部と、この拡径テーパ部のテーパ面に対応させたテーパ面を有する縮径テーパ部とを有する当該カッター刃ホルダーと相補的な形状を有するカッター刃ホーンに着脱自在に螺着することが可能となる。また、この場合において、カッター刃ホーンに本発明に係るカッター刃ホルダーを螺着する際に、カッター刃ホルダーの拡径テーパ部とカッター刃ホーンの縮径テーパ部とが摺接し、カッター刃固定部に対してくさび作用によるかしめ力が付与されるため、当該カッター刃固定部に挟持されるカッター刃を強固に固定することができる。

（３）本発明に係る超音波カッター用超音波振動部は、カッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーを備え、超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッター用超音波振動部であって、前記カッター刃ホーンは、一端部側に、前記超音波振動を発振する超音波発振器が着設され、他端部側に、対象物を切断するカッター刃を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダーを取り付ける取付開口部を有し、さらに、前記取付開口部から内側に向かって縮径するテーパ面を有する縮径テーパ部と、前記縮径テーパ部から連成された雌ねじ部と、を有し、前記カッター刃ホルダーは、前記カッター刃ホーンの雌ねじ部に螺着される雄ねじ部と、前記雄ねじ部から拡径し、前記カッター刃ホーンの縮径テーパ部と摺接するテーパ面を有する拡径テーパ部と、前記拡径テーパ部から連成された、前記カッター刃を着脱自在に挟持して固定するカッター刃固定部と、を有し、前記カッター刃ホーンの取付開口部の雌ねじ部に前記カッター刃ホルダーの雄ねじ部を螺入させて、前記縮径テーパ部と前記拡径テーパ部とを摺接させて取り付けたことを特徴としている。

本発明に係る超音波カッター用超音波振動部は、前記したように、カッター刃ホーンの取付開口部の雌ねじ部にカッター刃ホルダーの雄ねじ部を螺入させて縮径テーパ部と拡径テーパ部とを摺接させて取り付けるため、カッター刃ホルダーのカッター刃固定部に対してくさび作用によるかしめ力が付与される。そのため、当該カッター刃固定部に挟持されるカッター刃を強固に固定することができる。

（４）本発明に係る超音波カッターは、前記（３）に記載の超音波カッター用超音波振動部の前記カッター刃固定部に前記カッター刃を固定させ、且つ前記超音波カッター用超音波振動部と接続された超音波振動の出力を制御するための超音波制御部を備えたことを特徴としている。

本発明に係る超音波カッターは、カッター刃ホーンにカッター刃ホルダーを螺着する際に、カッター刃固定部に対してくさび作用によるかしめ力が付与されるため、カッター刃固定部に挟持されるカッター刃を強固に固定することができる。

本発明に係るカッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーは、互いに相補的な形状を有しているため、以下の効果を奏する。
（１）カッター刃固定部にカッター刃を挟持したカッター刃ホルダーを、カッター刃ホーンの取付開口部に螺着するだけでカッター刃を強固に固定することができる。
（２）また、このようにカッター刃を強固に固定することができるため、従来よりも高振幅の超音波振動を付勢することができるだけでなく、使用中のカッター刃の位置ずれを防止したり、割れを防止したりすることもできる。
（３）さらに、カッター刃ホルダーへのカッター刃の固定を締結部材で行わないため、カッター刃ホルダー部の形状や重量配分、強度などが対称となり、不要モードの発生や超音波振動による締結部材の破損を防止することができる。
（４）また、特定の箇所のみを締結するねじ部材等の締結部材によって固定するものではないので、超音波振動を付勢しても摩擦による発熱が少ない。
（５）そして、カッター刃の固定が容易であるためコストを安くすることができる。

本発明に係る超音波カッター用超音波振動部及び超音波カッターは、本発明に係るカッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーを備えているため、以下の効果を奏する。
（１）カッター刃固定部にカッター刃を挟持したカッター刃ホルダーを、カッター刃ホーンの取付開口部に螺着するだけでカッター刃を強固に固定することができる。
（２）また、このようにカッター刃を強固に固定することができるため、従来よりも高振幅の超音波振動を付勢することができるだけでなく、使用中のカッター刃の位置ずれを防止したり、割れを防止したりすることもできる。
（３）さらに、カッター刃ホルダーへのカッター刃の固定を締結部材で行わないため、カッター刃ホルダー部の形状や重量配分、強度などが対称となり、不要モードの発生や超音波振動による締結部材の破損を防止することができる。
（４）また、特定の箇所のみを締結するねじ部材等の締結部材によって固定するものではないので、超音波振動を付勢しても摩擦による発熱が少ない。
（５）そして、カッター刃の固定が容易であるためコストを安くすることができる。

以下、適宜図面を参照して、本発明に係るカッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、超音波カッター用超音波振動部、及び超音波カッターについて詳細に説明する。

まず、本発明に係るカッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーについて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るカッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、及びこれに固定されるカッター刃を分解した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、これらを螺着して固定した様子を示す斜視図である。

図１（ａ）に示すように、本発明に係るカッター刃ホーン２１は、超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッター用超音波振動部２（図３参照）に用いられる。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明に係るカッター刃ホーン２１は、超音波振動を発振する超音波発振器２３（図３参照）が一端部２１Ａに着設され、対象物を切断するカッター刃３を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダー２２を取り付ける取付開口部２１１を他端部２１Ｂに有しており、さらに、縮径テーパ部２１２と、雌ねじ部２１３とを有している。
なお、切断される対象物としては、例えば、プリプレグ、プラスチック、ゴム、皮革、布地、及び不織布などでできた製品を挙げることができる。

縮径テーパ部２１２は、前記した取付開口部２１１からカッター刃ホーン２１の内側に向かって縮径するテーパ面２１４を有している。本発明においては、カッター刃３を強固に固定するために、このテーパ面２１４が後記するカッター刃ホルダー２２の拡径テーパ部２２２のテーパ面２２４と摺接するように形成されている。

ここで、図２（ａ）は、本発明に係るカッター刃ホーンにカッター刃を挟持させたカッター刃ホルダーを螺着する様子を示す要部断面図であり、（ｂ）は、これらを螺着して固定した様子を示す要部断面図である。
縮径テーパ部２１２のテーパ面２１４は、例えば、図２（ａ）に示すように、取付開口部２１１の端部における形成角度θ₁が１０〜３０°となるように形成することができる。形成角度θ₁が１０°未満であると形成角度が小さすぎるため、カッター刃ホーン２１の取付開口部２１１に、カッター刃３を挟持させたカッター刃ホルダー２２を螺着した際のくさび作用によるかしめ力が十分に得られない可能性がある。一方、形成角度θ₁が３０°を超えると形成角度が大きすぎるため、テーパ面２１４の形成面積が小さくなり、カッター刃ホーン２１の取付開口部２１１に、カッター刃３を挟持させたカッター刃ホルダー２２を螺着した際のくさび作用によるかしめ力が十分に得られない可能性がある。

雌ねじ部２１３は、縮径テーパ部２１２から連成されており、後記するカッター刃ホルダー２２の雄ねじ部２２１を螺入することによって当該カッター刃ホルダー２２を着脱自在に取り付けることができるようになっている。

なお、図１及び図２に示す本発明に係るカッター刃ホーン２１の形状は、ステップホーンであるが、その形状については特に限定されるものではない。例えば、エキスポネンシャルホーン、コニカル（円錐）ホーン、カテノイダルホーン、段付き複合エキスポネンシャルホーン、段付き複合コニカルホーン、段付き複合カテノイダルホーン、及び段付きホーンの中から適宜に選択することできる。

そして、図１（ａ）に示すように、本発明に係るカッター刃ホルダー２２は、前記した本発明に係るカッター刃ホーン２１に着脱自在に螺着される。
図２（ａ）に示すように、本発明に係るカッター刃ホルダー２２は、本発明に係るカッター刃ホーン２１の雌ねじ部２１３に螺入する雄ねじ部２２１と、拡径テーパ部２２２と、カッター刃固定部２２３とを有している。

拡径テーパ部２２２は、雄ねじ部２２１から離間する方向に拡径し、本発明に係るカッター刃ホーン２１の縮径テーパ部２１２のテーパ面２１４に対応させたテーパ面２２４を有している。
拡径テーパ部２２２のテーパ面２２４は、雄ねじ部２２１からの立ち上がり角度θ₂が、θ₂＝１８０−θ₁の関係を満たすように形成するとよい。なお、かかる立ち上がり角度θ₂は、カッター刃ホルダー２２をカッター刃ホーン２１に取り付けた際のくさび作用によるかしめ力を確実且つ大きく得るために、前記関係式から求められる値よりも０．１〜２°程度小さくなるようにしてもよい。立ち上がり角度θ₂がこのような関係を満たさない場合、拡径テーパ部２２２と縮径テーパ部２１２とが相補的な形状を有することにならないため、テーパ面２１４とテーパ面２２４が十分な接触面積をもって摺接することができず、くさび作用によるかしめ力が十分に得られないおそれがある。

カッター刃固定部２２３は、カッター刃３を着脱自在に挟持して固定するものである。そのため、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、カッター刃固定部２２３は、雄ねじ部２２１と拡径テーパ部２２２の間に起点を設け、当該起点からカッター刃固定部２２３の端部にかけて形成した切り込み溝２２５として形成することができる。なお、切り込み溝２２５は、雄ねじ部２２１中に起点を設けてもよく、拡径テーパ部２２２中に起点を設けてもよいことはいうまでもない。

カッター刃固定部２２３をこのような切り込み溝２２５として形成すると、図２（ｂ）に示すように、カッター刃固定部２２３にカッター刃３を挟持させたカッター刃ホルダー２２を用いてカッター刃ホーン２１の取付開口部２１１に螺着すると、同図中の矢印Ａに示す方向にカッター刃固定部２２３が撓むので、カッター刃固定部２２３に挟持されたカッター刃３に対してくさび作用によるかしめ力を付与させることができる。そのため、カッター刃３をカッター刃固定部２２３に強固に固定することができるようになる。

次に、本発明に係る超音波カッター用超音波振動部及び超音波カッターについて説明する。
図３は、本発明に係る超音波カッターの全体構成を示す要部断面図である。
図３に示すように、本発明に係る超音波カッター１は、本発明に係る超音波カッター用超音波振動部２と、カッター刃ホルダー２２のカッター刃固定部２２３に着脱自在に挟持されて固定されるカッター刃３と、超音波制御部４とを備えている。

図３に示すように、本発明に係る超音波カッター用超音波振動部２は、ケース２Ｃ内に、超音波制御部４と接続された超音波発振器２３と、この超音波発振器２３に取り付けられたカッター刃ホーン２１と、このカッター刃ホーン２１に螺着されたカッター刃ホルダー２２とを備えている。なお、カッター刃ホーン２１及びカッター刃ホルダー２２については、既に詳述しているのでその説明を省略する。

超音波制御部４は、超音波カッター用超音波振動部２とリードワイヤＷによって接続されており、超音波振動のＯＮ／ＯＦＦや超音波振動の出力の制御を行う。
また、超音波発振器２３は、超音波制御部４とリードワイヤＷによって接続された電極２３１、２３２と、この電極２３１、２３２と接続された超音波振動子２３３、２３４とを有している。超音波発振器２３は、超音波制御部４からの電力の供給と出力の制御を受けて、超音波振動子２３３、２３４が任意の出力で超音波振動し、カッター刃ホーン２１にこれを付勢する。
かかる超音波制御部４及び超音波発振器２３は、従来公知のものを使用することができる。

次に、本発明に係るカッター刃ホーン２１及びカッター刃ホルダー２２と、超音波カッター用超音波振動部２とを備えた本発明に係る超音波カッター１は、以下のようにして使用することができる。
まず、図１（ａ）に示すように、予め用意したカッター刃３を、カッター刃ホルダー２２のカッター刃固定部２２３の切り込み溝２２５に差し込んで挟持させる。次いで、超音波カッター用超音波振動部２の超音波発振器２３に取り付けてあるカッター刃ホーン２１の取付開口部２１１内にカッター刃ホルダー２２の雄ねじ部２２１を差し込み、カッター刃ホーン２１の雌ねじ部２１３に螺入してカッター刃ホーン２１とカッター刃ホルダー２２とを螺着する（図１（ｂ））。

このようにしてカッター刃３と、カッター刃ホルダー２２とカッター刃ホーン２１とを一体的に取り付けて準備を整えた後、超音波制御部４の電源をＯＮにして超音波振動の出力を任意に制御して超音波発振器２３の超音波振動子２３３、２３４を超音波振動させる。超音波振動子２３３、２３４から発振された超音波振動は、一体的に取り付けられたカッター刃ホーン２１、カッター刃ホルダー２２及びカッター刃３を共振させ、カッター刃３に接触する対象物（図示せず）を切断する。

なお、カッター刃ホーン２１とカッター刃ホルダー２２は、カッター刃ホルダー２２の雄ねじ部２２１をカッター刃ホーン２１の雌ねじ部２１３に螺入するほど、縮径テーパ部２１２のテーパ面２１４から、拡径テーパ部２２２のテーパ面２２４に向けた反発力が強くなる。つまり、縮径テーパ部２１２と拡径テーパ部２２２との間に強いくさび力が発生するので、高振幅の超音波振動を付勢してもカッター刃ホーン２１とカッター刃ホルダー２２が緩むことはない。

対象物の切断が終了した後は、超音波制御部４の電源をＯＦＦにし、必要に応じてカッター刃ホルダー２２をカッター刃ホーン２１から取り外した後、カッター刃３をカッター刃固定部２２３から取り外すことができる。

次に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
実施例として、図１（ｂ）に示すカッター刃ホーン２１、カッター刃ホルダー２２、及びカッター刃３を備えた、図３に示す超音波カッター１を用意した。
なお、カッター刃ホーン２１は、超音波振動を発振する超音波発振器２３（図３参照）が一端部２１Ａに着設され、対象物を切断するカッター刃３を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダー２２を取り付ける取付開口部２１１を他端部２１Ｂに有しており、さらに、縮径テーパ部２１２と、雌ねじ部２１３とを有している。ここで、縮径テーパ部２１２のテーパ面２１４は、取付開口部２１１の端部における形成角度θ₁が３０°となるように形成している（図２（ａ）参照）。
また、カッター刃ホルダー２２は、本発明に係るカッター刃ホーン２１の雌ねじ部２１３に螺入する雄ねじ部２２１と、拡径テーパ部２２２と、カッター刃固定部２２３とを有している。ここで、拡径テーパ部２２２のテーパ面２２４は、雄ねじ部２２１からの立ち上がり角度θ₂が１５０°となるように形成している（図２（ａ）参照）。

そして、比較例として、カッター刃ホルダー４２２に設けられたカッター刃固定部４２３に、取替え可能なカッター刃４０３の側面を六角穴付きボルト（締結部材４２４）で締め付けて固定した超音波カッター４０１（図４参照）を用意した。

前記した実施例に係る超音波カッター及び比較例に係る超音波カッターに対して、周波数２８．５ｋＨzの超音波発振器２３を用いた場合における最大振幅を調査した。なお、最大振幅は、取り付けるカッター刃の大きさや形状によって異なってしまうため、実施例と比較例とで同じカッター刃を使用した。
最大振幅は、カッター刃の先端部を読み取り顕微鏡で目視にて測定した。

その結果、実施例に係る超音波カッターは、最大振幅が３２μｍであっても安定して振幅していた。これに対し、比較例に係る超音波カッターは、最大振幅が２０μｍ前後でカッター刃が弛んだり、異音が発生したりした。

（ａ）は、本発明に係るカッター刃ホーン、カッター刃ホルダー、及びこれに固定されるカッター刃を分解した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、これらを螺着して固定した様子を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明に係るカッター刃ホーンにカッター刃を挟持させたカッター刃ホルダーを螺着する様子を示す要部断面図であり、（ｂ）は、これらを螺着して固定した様子を示す要部断面図である。 本発明に係る超音波カッターの全体構成を示す要部断面図である。 従来公知の超音波カッターの構成を示す要部断面図である。 従来公知の超音波カッターの構成を示す説明図である。 従来公知の超音波カッターの構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 超音波カッター
２ 超音波カッター用超音波振動部
２Ｃ ケース
３ カッター刃
４ 超音波制御部
２１ カッター刃ホーン
２１１ 取付開口部
２１２ 縮径テーパ部
２１３ 雌ねじ部
２１４ テーパ面
２１Ａ 一端部
２１Ｂ 他端部
２２ カッター刃ホルダー
２２１ 雄ねじ部
２２２ 拡径テーパ部
２２３ カッター刃固定部
２２４ テーパ面
２２５ 切り込み溝
２３ 超音波発振器
２３１、２３２ 電極
２３３、２３４ 超音波振動子
Ａ 矢印
Ｗ リードワイヤ

Claims (4)

1. 超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッター用超音波振動部に用いられるカッター刃ホーンであって、
   前記超音波振動を発振する超音波発振器が一端部に着設され、対象物を切断するカッター刃を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダーを取り付ける取付開口部を他端部に有し、さらに、前記取付開口部から当該カッター刃ホーンの内側に向かって縮径するテーパ面を有する縮径テーパ部と、
   前記縮径テーパ部から連成された雌ねじ部と、
   を有することを特徴とするカッター刃ホーン。
2. 請求項１に記載のカッター刃ホーンに着脱自在に螺着されるカッター刃ホルダーであって、
   前記カッター刃ホーンの雌ねじ部に螺入する雄ねじ部と、
   前記雄ねじ部から拡径し、前記カッター刃ホーンの縮径テーパ部のテーパ面に対応させたテーパ面を有する拡径テーパ部と、
   前記拡径テーパ部から連成された、前記カッター刃を着脱自在に挟持して固定するカッター刃固定部と、
   を有することを特徴とするカッター刃ホルダー。
3. カッター刃ホーン及びカッター刃ホルダーを備え、超音波振動を発振して対象物を切断する超音波カッター用超音波振動部であって、
   前記カッター刃ホーンは、
   一端部側に、前記超音波振動を発振する超音波発振器が着設され、他端部側に、対象物を切断するカッター刃を着脱自在に挟持して固定することのできるカッター刃ホルダーを取り付ける取付開口部を有し、さらに、前記取付開口部から内側に向かって縮径するテーパ面を有する縮径テーパ部と、
   前記縮径テーパ部から連成された雌ねじ部と、
   を有し、
   前記カッター刃ホルダーは、
   前記カッター刃ホーンの雌ねじ部に螺着される雄ねじ部と、
   前記雄ねじ部から拡径し、前記カッター刃ホーンの縮径テーパ部と摺接するテーパ面を有する拡径テーパ部と、
   前記拡径テーパ部から連成された、前記カッター刃を着脱自在に挟持して固定するカッター刃固定部と、
   を有し、
   前記カッター刃ホーンの取付開口部の雌ねじ部に前記カッター刃ホルダーの雄ねじ部を螺入させて、前記縮径テーパ部と前記拡径テーパ部とを摺接させて取り付けた
   ことを特徴とする超音波カッター用超音波振動部。
4. 請求項３に記載の超音波カッター用超音波振動部の前記カッター刃固定部に前記カッター刃を固定させ、且つ
   前記超音波カッター用超音波振動部と接続された超音波振動の出力を制御するための超音波制御部を備えた
   ことを特徴とする超音波カッター。

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