JP2011194370A - 超音波加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】雄ねじ部48および雌ねじ部56により連結部材42と第1ホーン28とを締結固定し、雄ねじ部52および雌ねじ部58により連結部材42の第1の底面46と第2ホーン30との回転位置を所望の位置関係となるように互いに連結した状態で固定用ナット54を回転させて固定用ナット54の下端面を第2ホーン30に押圧することにより第1ホーン28と第2ホーン30とを連結する。
【選択図】図2
Description
しかしながら、工具1を交換する場合、図10に示すように、連結部材3に対する第2ホーン2の締付けトルク等に応じて工具1の回転位置が本来の位置P0から位置P1へずれを生じると、新たな工具の先端の位置に合わせて加工材料の加工部位の位置を調整する必要があり、工具を交換する度に多くの手間および時間を要するおそれがある。特に、加工材料が大きくなるとその手間と時間も多大なものとなってしまう。
超音波振動を発生させる超音波振動発生手段から、前記超音波振動発生手段に連結部材を介して着脱自在に取り付けられた工具ホーンへ振動が伝達され、前記工具ホーンが振動することで加工材料を加工する超音波加工装置であって、
前記連結部材は、
前記超音波振動発生手段に対向する第1の底面と前記工具ホーンに対向する第2の底面とを有し且つ外周部に雄ねじが形成されたほぼ円柱形状の本体と、
前記本体の外周部の雄ねじに螺合する固定用ナットと
を有し、
前記第1の底面および前記第2の底面の一方は対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの一方に固定され、
前記第1の底面および前記第2の底面の他方とこれに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方に互いに連結するための螺合手段が形成され、
前記螺合手段により前記第1の底面および前記第2の底面の他方とこれに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方を所望の位置関係となるように互いに連結した状態で前記固定用ナットを回転させて前記固定用ナットの端面を前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方に押圧することにより前記超音波振動発生手段と前記工具ホーンとを連結することを特徴とする超音波加工装置を提供するものである。
また、前記第1の底面および前記第2の底面の一方は、これに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの一方に一体に形成されていることが好ましい。
移動手段14は、コラム12に固定して配置された鉛直方向に延在する板状の固定台16を有する。固定台16の表面には、回転可能に設置された円柱形状を有する回転軸18と、回転軸18が貫通した板状の形状を有する移動台20が設置されている。また、回転軸18には、その回転を駆動するサーボモータ22が接続されている。回転軸18の外周には、軸に沿って雄ねじが形成され、これに対応した雌ねじが移動台20にも形成されており、サーボモータ22の駆動により回転軸18が回転することで移動台20が上下方向に移動できる。
振動発生部26は、その内部に備えられた図示しない超音波振動子によって超音波を発信させ、鉛直方向の振動を発生させる。振動発生部26の下面には下方に向かって縮径されたほぼ円錐形状を有する第1ホーン28が連結され、第1ホーン28の下面には円柱形状を有する第2ホーン30が着脱自在に連結されている。第2ホーン30の下面には、針形状を有する工具32が下方に向かって複数固定して配置されている。このように、各部材が連結されることで、振動発生部26から発生された振動が第1ホーン28および第2ホーン30を介して工具32に伝達される。
なお、固定用ナット54を回転させる回転具は、固定用ナット54を回転させることができればよく、公知の道具が利用できる。また、係合溝60も回転具に合わせて種々の形状が利用される。
ここで、連結部材42は、工具32に超音波振動を効率よく伝達するために、この加工装置10で使用される超音波振動に対して、第1ホーン28、第2ホーン30および工具32と共に共振体を形成するように構成されることが望ましい。
このため、本体44の軸芯方向の長さAを、振動発生部26により発生させる超音波振動の半波長相当の長さ、あるいは半波長の整数倍相当の長さに設定し、また、固定用ナット54の軸芯方向の長さBも、振動発生部26により発生させる超音波振動の半波長相当の長さ、あるいは半波長の整数倍相当の長さに設定することが好ましい。
まず、加工材料40が材料固定台36に固定される。オペレータにより加工材料40の加工部位が決定されると、位置合わせ治具38が加工材料40の加工部位と位置合わせ治具38の穴とを一致させて材料固定台36に設置される。
次に、移動台20に固定された超音波加工機構24の第1ホーン28と第2ホーン30を、連結部材42を介して連結する。図2に示すように、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部56に連結部材42の雄ねじ部48を螺合することで第1ホーン28の下面に連結部材42の上面46を押圧させ、連結部材42を第1ホーン28に締結固定する。続いて、図3に示すように、第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部58と連結部材42の雄ねじ部52とを互いに位置合わせした状態で第2ホーン30を回転させることにより、第2ホーン30の雌ねじ部58を連結部材42の雄ねじ部52に螺合させ、連結部材42の下面50と第2ホーン30の上面とが接触しない状態で、第1ホーン28に対して第2ホーン30が所望の位置関係となったところで第2ホーン30の回転を停止する。次に、図示しない回転具を係合溝60に係合し、図4に示すように、固定用ナット54を回転して下方に移動させ、固定用ナット54の下端面を第2ホーン30の上面に押圧することで連結部材42と第2ホーン30を連結し、これにより第1ホーン28と第2ホーン30との連結が完了する。
なお、第1ホーン28に対する第2ホーン30の所望の位置関係とは、第2ホーン30に設置された各工具32の配置と断面形状が、位置合わせ治具38の穴を介して加工材料40の加工部位と一致する位置となるように、予めオペレータにより決定された位置関係である。
この状態で、図示しない砥粒供給手段から砥粒が加工材料40と工具32との間に供給されると共に、振動発生部26の超音波振動子から第1ホーン28および第2ホーン30を介して工具32へ振動が伝達される。工具32からの振動波が砥粒を介して加工材料40の加工部位に繰り返し与えられることで、加工材料40が破砕されて加工されていく。
加工材料40の加工が完了すると、移動手段14により超音波加工機構24を上方に移動させる。続いて、加工材料40が材料固定台36から取り外され、新たな加工材料40が材料固定台36に固定される。
このようにして、工具32による加工材料40の加工を同様に繰り返していき、所定数の加工材料40を加工した時点で加工が終了される。
なお、実施形態1では、連結部材42の下面50の雄ねじ部52と第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部58との螺合により第2ホーン30が連結部材42に連結されるが、これに限るものではない。
例えば、図5に示すように、連結部材42の下面50に形成された雌ねじ部62と第2ホーン30の上面に突出形成された雄ねじ部64との螺合により、第2ホーン30を第1ホーン28に対して所望の位置関係となるように調節し、固定用ナット54を回転させて固定用ナット54の下端面を第2ホーン30の上面に押圧することにより連結部材42と第2ホーン30を連結してもよい。
なお、本実施形態においては、第2ホーン30の上面に形成された雄ねじ部64と連結部材42の下面50に形成された雌ねじ部62は本発明における螺合手段を構成している。
また、実施形態1では、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部56に連結部材42の雄ねじ部48を螺合して連結部材42を第1ホーン28に締結固定しているが、これに限るものではない。
例えば、第1ホーンの下面に突出形成された雄ねじ部と連結部材の上面に形成された雌ねじ部との螺合により、第1ホーンの下面に連結部材の上面を押圧させ、連結部材を第1ホーンに締結固定してもよい。
なお、本実施形態においては、第1ホーンの下面に形成された雄ねじ部と連結部材の上面に形成された雌ねじ部は本発明における締結手段を構成している。
また、実施形態1では、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部56に連結部材42の雄ねじ部48を螺合して連結部材42を第1ホーン28に締結固定し、第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部58を連結部材42の雄ねじ部52に螺合させた後、固定用ナット54の下端面を第2ホーン30の上面に押圧することで連結部材42と第2ホーン30を連結しているが、これに限るものではない。
例えば、図6に示すように、第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部66に連結部材42の雄ねじ部68を螺合することで第2ホーン30の上面に連結部材42の下面を押圧して連結部材42を第2ホーン30に締結固定し、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部70を連結部材の上面に形成された雄ねじ部72に螺合させ、固定用ナット54を回転させて固定用ナット54の上端面を第1ホーン28の下面に押圧することで連結部材42と第2ホーン30を連結してもよい。
なお、本実施形態においては、第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部66と連結部材42の下面50に形成された雄ねじ部68は本発明における締結手段を構成し、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部70と連結部材の上面46に形成された雄ねじ部72は本発明における螺合手段を構成している。
また、実施形態1では、第1ホーン28の下面に形成された雌ねじ部と連結部材42の上面に形成された雄ねじ部の螺合により第1ホーン28が連結部材42に連結されているが、図7に示すように、連結部材42の上面46を第1ホーン28に一体に形成してもよい。
同様に、実施形態2では、第2ホーン30の上面に形成された雌ねじ部と連結部材42の下面に形成された雄ねじ部の螺合により第2ホーン30が連結部材42に連結されているが、図8に示すように、連結部材42の下面50を第2ホーン30に一体に形成してもよい。
12 コラム
14 移動手段
16 固定台
18 回転軸
20 移動台
22 サーボモータ
24 超音波加工機構
26 振動発生部
28 第1ホーン
30 第2ホーン
32 工具
34 材料固定手段
36 材料固定台
38 位置合わせ治具
40 加工材料
42 連結部材
44 本体
46 上面
48、52、64、68、72 雄ねじ部
50 下面
54 固定用ナット
56、58、62、66、70 雌ねじ部
60 係合溝
Claims (3)
- 超音波振動を発生させる超音波振動発生手段から、前記超音波振動発生手段に連結部材を介して着脱自在に取り付けられた工具ホーンへ振動が伝達され、前記工具ホーンが振動することで加工材料を加工する超音波加工装置であって、
前記連結部材は、
前記超音波振動発生手段に対向する第1の底面と前記工具ホーンに対向する第2の底面とを有し且つ外周部に雄ねじが形成されたほぼ円柱形状の本体と、
前記本体の外周部の雄ねじに螺合する固定用ナットと
を有し、
前記第1の底面および前記第2の底面の一方は対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの一方に固定され、
前記第1の底面および前記第2の底面の他方とこれに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方に互いに連結するための螺合手段が形成され、
前記螺合手段により前記第1の底面および前記第2の底面の他方とこれに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方を所望の位置関係となるように互いに連結した状態で前記固定用ナットを回転させて前記固定用ナットの端面を前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの他方に押圧することにより前記超音波振動発生手段と前記工具ホーンとを連結することを特徴とする超音波加工装置。 - 前記第1の底面および前記第2の底面の一方とこれに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの一方に互いに螺合することで締結固定する締結手段が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波加工装置。
- 前記第1の底面および前記第2の底面の一方は、これに対向する前記超音波振動発生手段および前記工具ホーンの一方に一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波加工装置。
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