JP2019000974A - 超音波カッター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】苺入りケーキのように、第一の被切断物７ａ中に硬さの異なる第二の被切断物７ｂが混在している被切断物７を効率よく切断する。【解決手段】カッター５を一体に接続した超音波振動手段１のハウジング４の外側には、カッターの刃先５ａが振動する平面上にハンドル部４ｂを突出させ、当該ハンドル部４ｂの表面には、カッターの刃先５ａの長さ方向の中央から所定距離（ｅ）だけ離れた位置に、カッターの刃先５ａの長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部４ｄを設け、超音波振動子１に取り付けたハウジング４をハンドル部４ｂで支持した状態で、刃先５ａを被切断物７に向けて移動して当接させ、ハンドル部の受圧部４ｄに外力（Ｆ）を加えたとき、刃先５ａが被切断物７の表面から受ける反力と外力による偶力で、刃先５ａが振動する平面上で傾き、刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断する。【選択図】図４

Description

本発明は、魚や肉、ケーキ、パン類などの食品や、古タイヤのようなゴムを切断するための超音波カッター装置に関し、特に骨の付いている魚や肉、苺入りケーキ、補強部材が入っている古タイヤなど、柔らかい全体部分の中に硬い部分が含まれている被切断物を切断するのに適した超音波カッター装置に関する。

従来から、魚や肉、ケーキ、パン類などの食品を切断するのに、カッター（刃物）に超音波振動を付与して食品と刃物の切断抵抗を減少して切れやすくした超音波カッター装置が用いられている。

そして切れ味を高めるため、あるいは所定の長さを切断するために、カッター（刃物）に超音波振動を付与すると同時にカッターを所定の方向に往復運動あるいは移動させることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。参考までに、図３１に、カッターに超音波振動を付与すると同時にカッターを切刃の長さ方向に沿って移動させる超音波カッター装置の外観斜視図を示した。図３１で、６８はナイフ刃であり、６５は超音波スピンドルであり、６９は、被切断物である。ナイフ刃６８は、矢印の方向に移動することが説明されている。

被切断物６９の硬さが全体的に均一な場合は、ナイフ刃６８（カッター）に超音波振動を付与すると同時にカッターを所定の方向に移動させる切り方を採用しても、スムーズに切断することができる。

しかし、例えば苺入りケーキのように、柔らかい被切断物の中に硬い部分が混在しているときは、硬い苺の部分がすぐに切れない。いわゆるギロチン型カッターでは、カッターの刃先を苺と苺を支えている周囲部分に押し付けていくので、カッターの圧力で苺と苺を支えている周囲部分が押されて変形してしまう。カッターに超音波振動を付与すると同時にカッターを所定の方向に移動させると、苺がカッターの移動する方向に傾いてしまう、という問題があった。

そこで、図３１のナイフ刃６８と超音波スピンドル６５からなる超音波スピンドル付きナイフ刃を一つの超音波カッター装置として、図３２のように取り出して、作業者が手に持って手加減しながら被切断物６９を切ることも行われているが、手作業で動かしても綺麗に切ることは難しかった。

実用新案登録第３１１８０９９号公報 特開２０１４−１１１２８８号公報

本発明は、例えば苺入りケーキのように、柔らかい被切断物の中に硬い部分が含まれているときに、硬い部分の表面にカッターが当たると、超音波振動の刃先が硬い部分の表面を撫で切りしていくように動いて被切断物を切断する超音波カッター装置を提供することを課題としている。

本発明の超音波カッター装置は、超音波振動子と、超音波振動子と接続する接続部を一端に備え、接続部のない他の端に被切断物を切断する刃先を備えたカッターと、接続部で接続した超音波振動子とカッターの超音波振動子に取り付けるハウジングと、を有し、ハウジングの外側には、カッターの刃先が振動する平面上にハンドル部を突出させ、当該ハンドル部の表面には、前記カッターの刃先の長さ方向の中央から所定距離だけ離れた位置に、カッターの刃先の長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部を設け、超音波振動子に取り付けたハウジングをハンドル部で支持した状態で、カッターの刃先を被切断物に向けて移動して当接させ、ハンドル部の受圧部に外力を加えたとき、カッターの刃先が、被切断物の表面から受ける反力と外力による偶力で、カッターの刃先が振動する平面上で傾いて当該刃先が被切断物の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物を切断する動作を行うようにしている。

また、本発明の超音波カッター装置は、ハンドル部が所定の範囲内で傾斜するように支持する支持手段、あるいは弾性的に支持する支持手段を設け、ハンドル部をこれらの支持手段で支持した状態で、カッターの刃先が被切断物の表面から受ける反力と外力による偶力により、ハンドル部が所定の範囲内で傾くようにしている。

また、本発明の超音波カッター装置は、支持手段を上下動させる上下動手段と、上下動手段の上下動を制御する上下動制御手段と、ハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段と、当該姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段と、更に設け、上下動制御手段で上下動手段の上下動を制御するとともに、当該姿勢変更手段と姿勢制御手段とで、ハンドル部の姿勢を変更する制御を行うようにしている。

また、本発明の超音波カッター装置は、カッターが被切断物から受ける抵抗力を検出する抵抗力検出手段、を更に設け、抵抗力検出手段が所定の抵抗力を検出したときに、姿勢変更手段と姿勢制御手段とでハンドル部の姿勢を変更する制御を行うようにしている。

また、本発明の超音波カッター装置は、上下動手段の上下動した位置を検出する位置検出手段、を更に設け、位置検出手段が、上下動手段が所定位置に到達したことを検出したときに、姿勢変更手段と姿勢制御手段とでハンドル部の姿勢を変更する制御を行うようにしている。

本発明の超音波カッター装置は、特に、ハウジングの外側に、カッターの刃先が振動する平面上にハンドル部を突出させ、当該ハンドル部の表面には、カッターの刃先の長さ方向の中央から所定距離だけ離れた位置に、カッターの刃先の長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部を設けて、超音波振動子に取り付けたハウジングをハンドル部で支持した状態で、カッターの刃先を被切断物に向けて移動して当接させ、ハンドル部の受圧部に外力を加えるようにしている。このことにより、カッターの刃先が、被切断物の表面から受ける反力と外力による偶力で、カッターの刃先が振動する平面上で傾いて当該刃先が被切断物の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物を切断していくことを実現している。

このことにより、例えば苺入りケーキのように、柔らかい被切断物の中に硬い部分が含まれていたり、混在したりしているときに、硬い部分の表面にカッターが当たると、超音波振動の刃先が硬い部分の表面を超音波振動方向に外力と同じ大きさの力で押すとともに、前記の偶力の作用により硬い部分の表面に当たる角度を変えていく。被切断物の表面にカッターが当たると、超音波振動している刃先は硬い部分の表面に当たる位置を少しずつ変えて、被切断物を撫で切りしていく動作をする。そして、柔らかい被切断物の中に硬い部分が含まれていたり、混在したりしていても、硬い部分と硬い部分を支えている周囲部分を変形させず、硬い部分を傾かせずに綺麗に切断することができる。

（ａ）本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の正面図、（ｂ）本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の右側面図。 本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業を始めたときの状態を示した図。 本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の刃先と被切断物の当接角度が変化する様子を示した図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の一部を断面とした正面図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の主要部について一部を断面とした正面図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業を始めたときの状態を示した図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の図８のＡ方向から見た要部側面図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の図１０のＡ方向から見た要部側面図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の図１２のＡ方向から見た要部側面図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の刃先を被切断物に当てて切断作業をしているときの状態を示した図。 本発明の実施形態２の変形例に係る超音波カッター装置の一部を断面とした正面図。 本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図。 （ａ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の支持部の姿勢制御手段を動作させてハンドル部を一の方向に傾けた状態を示した図、（ｂ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の支持部の姿勢制御手段を動作させてハンドル部を他の方向に傾けた状態を示した図。 （ａ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の支持部の姿勢制御手段を動作させてハンドル部を下の方向に寄せた状態を示した図、（ｂ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の支持部の姿勢制御手段を動作させてハンドル部を上の方向に寄せた状態を示した図。 本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置の制御手順をフローチャートで示した図。 （ａ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置で被切断物を切断していく過程を示した図、（ｂ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置で被切断物を切断していく過程を示した図、（ｃ）本発明の実施形態３に係る超音波カッター装置で被切断物を切断していく過程を示した図。 本発明の実施形態３の第一の変形例に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図。 本発明の実施形態３の第二の変形例に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図。 本発明の実施形態４に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図。 本発明の実施形態４に係る超音波カッター装置の制御手順をフローチャートで示した図。 （ａ）本発明の実施形態５に係る超音波カッター装置の一部を断面にした平面図、（ｂ）本発明の実施形態５に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図、（ｃ）（ｂ）のＡより見た、一部を断面にした右側面図。 本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置の一部を断面とした正面図。 本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置の外観斜視図。 （ａ）本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置のハンドル部を一の方向に傾けた状態を示した図、（ｂ）本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置のハンドル部を他の方向に傾けた状態を示した図。 本発明の実施形態６の変形例に係る超音波カッター装置の外観斜視図。 従来の超音波カッター装置の外観斜視図。 従来の超音波カッター装置の超音波スピンドル付きナイフ刃を用いて被切断物を切断する様子を示した図。

本発明の超音波カッター装置は、カッターに超音波振動を付与すると同時に、カッターの刃先が被切断物に当たったときに刃先が振動する同一平面上で、刃先が一方向あるいは他方向に傾く揺動回転運動を可能にした構造を実現している。

実施形態１では、本発明の超音波カッター装置を用いることにより被切断物の表面にカッターが当たると超音波振動する刃先が振動する同一平面上で、刃先が被切断物の表面に当たる位置を少しずつ変えて、撫で切りしていく動作をして、カッターの切れ味を高めていることを説明する。

そして実施形態２では、実施形態１で説明した超音波カッター装置のハンドル部を支持手段あるいは、弾性体からなる支持手段で支持して、超音波カッター装置を構成したことを説明する。

更に実施形態３では、実施形態２で説明した超音波カッター装置のハンドル部の支持手段に、ハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段を設け、更に当該姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段を用いて、カッターの姿勢を制御する超音波カッター装置を構成したことを説明する。また、実施形態３では、カッターが被切断物から受ける抵抗力を検出する抵抗力検出手段を用いて、所定の抵抗力を検知したときに、当該刃先が表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物を切断していることも説明する。

実施形態４では、カッターの付いている超音波振動子に取り付けたハウジングのハンドル部を上下動させる上下動手段の上下動した位置を検出する位置検出手段を用いて、上下動手段が所定の位置に到達すると、当該刃先が表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物を切断していることを説明する。

そして、実施形態５では、超音波振動子に接続されるカッターとして振動方向に長く、刃先の長い方向に振動するカッターに本発明を適用したときの超音波カッター装置を説明する。

実施形態６は、実施形態３のハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段としてバネとカムと小型モータを用いて、カッターの姿勢を制御して被切断物を切断していくことを説明する。

(実施形態１)
本発明の実施形態１にかかる超音波カッター装置を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の正面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の右側面図である。

図１（ａ）では、超音波振動子１の下面に、カッター５の一端にある接続部５ｂを当てた状態で、両者を埋め込みボルト５０を用いて接続している。接続部５ｂで接続した超音波振動子１とカッター５の超音波振動子１にはハウジング４が取り付けられている。

なお、カッター５の接続部５ｂの無い他の端、図１では接続部５ｂに対向する他端に刃先５ａが設けてある。カッター５は、厚さを接続部５ｂのある一端から刃先５ａのある他端に向けて薄くするとともに、途中に複数の長孔５ｃをあけて、超音波振動子１の振動が接続部５ｂから刃先５ａに均一な振動数と振幅で伝わるようにしている。

円筒状をしたハウジング本体部４ａには超音波振動子１を入れて締めつけ固定して取り付けている。カッター５はハウジング本体部４ａの下方に露出している。カッター５は超音波振動子１の軸方向の超音波振動により刃先５ａを超音波振動させる。

ハウジング４の外側には、ハンドル部４ｂを突出させている。ハンドル部４ｂは、カッターの刃先５ａが振動する平面上に突出していて、ハンドル部４ｂの表面には、カッターの刃先の長さ方向の中央から所定距離（ｅ）だけ離れた位置に、カッターの刃先の長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部４ｄを形成している。

図１で、ハンドル部４ｂは、円筒状をしたハウジング本体部４ａの軸方向と交わるハンドル中心軸４ｃの上に外周面が波上の形をしたハンドル円筒部４ｂ-０を重ねて一体にした構造にしている。ハウジング本体部４ａの軸方向と交わるハンドル中心軸４ｃの材料として金属を用い、ハンドル円筒部４ｂ-０は硬質プラスチックや木材などを用いている。図２、３、４は、本発明の実施形態１に係る超音波カッター装置の刃先５ａを被切断物７に当てて切断作業を始めたとき、切断作業をしているときの状態を示した図である。図２、３、４では、苺入りケーキのように、全体として柔らかい被切断物７ａの中に硬い被切断物７ｂが入っている場合を示している。

本発明の超音波カッター装置を用いて、図２のように、超音波カッター装置の刃先５ａを被切断物７に当てて切断作業を始めると、刃先５ａは、柔らかい被切断物７ａを切断して、硬い被切断物７ｂに当たる。硬い被切断物７ｂがすぐに切断されないと、超音波カッター装置は、被切断物７ｂから刃先に伝わる反力とハンドル部４ｂの受圧部４ｄに加わる外力（Ｆ）による偶力によって、図２から図３、図４のように、時計回り方向に傾く。刃先５ａは硬い被切断物７ｂの表面に当たる位置を少しずつ変えて当接角度を変えていく。

この動きは、図５に示したように、カッターの刃先が硬い被切断物７ｂの表面に当たる位置を少しずつ変え、当該硬い被切断物７ｂに与える超音波振動の方向も変えて、切断していく。硬い被切断物７ｂの表面をいわゆる撫で切りしていくことになる。

本発明の超音波カッター装置を用いると、刃先５ａが被切断物７に当接する位置を、切断した表面からまだ切断されていない表面に刃先５ａを少しずつずらして超音波振動を与えて切断していく。そのため、柔らかい被切断物７ａの中に硬い被切断物７ｂが入っていても、柔らかい被切断物７ａも硬い被切断物７ｂも迅速に切断される。硬い被切断物７ｂについては、一方向から強引に押圧して押し切るより、硬い部分の表面に刃先５ａが当たる位置を少しずつ変えて当接角度を変えて切断するほうが、早く切断できる。

なお、ハンドル部４ｂの受圧部４ｄに与えている外力（Ｆ）を増大すれば、被切断物７（７ａ、７ｂ）を押圧する力が増大するとともに、外力（Ｆ）が生み出す偶力が大きくなるので、多少切りにくい被切断物７でも、スムーズに切断することができる。

繰り返しになるが、本発明の超音波カッター装置は、一体に接続した超音波振動子１とカッター５の超音波振動子１に取り付けたハウジング４の外側に、カッターの刃先５ａが振動する平面上にハンドル部４ｂを突出させ、当該ハンドル部４ｂの表面には、カッターの刃先５ａの長さ方向の中央から所定距離（ｅ）だけ離れた位置に、カッターの刃先５ａの長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部４ｄを設け、ハウジング４をハンドル部４ｂで支持した状態で、カッターの刃先５ａを被切断物に向けて移動して当接させ、ハンドル部４ｂの受圧部４ｄに外力（Ｆ）を加え、カッターの刃先５ａが、被切断物７の表面から受ける反力と外力による偶力で、カッターの刃先５ａが振動する平面上で傾いて、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断していくように構成した。

カッター５の材質は、超音波振動の工具ホーンとしてジュラルミン、チタンなどの軽量合金が用いられる。そこで、例えば図１で説明した、ハウジング４のハンドル部４ｂのハンドル円筒部４ｂ-０の材料として硬質プラスチックや木材などの代わりにより比重の大きい鉄や銅などの金属材料を用いれば、外力（Ｆ）にハンドル部４ｂの重力が加わるため、作業者としては少しの外力（Ｆ）で容易に硬い被切断物７ｂを切断することができる。

特に、例えば苺入りケーキのように、柔らかい被切断物７ａの中に硬い部分、つまり硬い被切断物７ｂが含まれていたり、混在したりしていても、硬い被切断物７ｂである苺と苺を支えている周囲部分を変形させず、苺を傾かせずに、綺麗に切断することができる。

特に、被切断物７の切断を開始するときに、図２のように予めカッター５を傾けた状態でカッターの刃先５ａを被切断物７に当てると、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たった位置から当接角度を変えながら被切断物７を切断していく距離が長くなるので、被切断物７が切断しやすくなる。

なお、被切断物７として柔らかい被切断物７ａの中に硬い部分、つまり硬い被切断物７ｂが含まれていたり、混在したりしている場合を説明したが、柔らかい被切断物７ａの中に硬い部分が含まれていなかったり、混在したりしていなくても、被切断物７が全体的に硬い場合、あるいは切りにくい場合に、本発明の超音波カッター装置を用いれば、カッターの切れ味を高めてスムーズに切断することができる。

(実施形態２)
実施形態２では、実施形態１で説明した超音波カッター装置のハンドル部４ｂの表面を、支持手段あるいは、弾性体からなる支持手段８で支持し、カッターの刃先５ａが被切断物７の表面を押圧する方向に当該支持手段８を移動させて、被切断物７の表面にカッター５が当接した後に、当該刃先５ａが表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７（７ａ、７ｂ）を切断していくように構成している。

図６は、本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の一部を断面とした正面図である。被切断物７は、アンビル６の上に載置されていて、アンビル６には、フレーム部分６ｃを略コの字型に形成している。フレーム部分６ｃの上面には、上下動手段９を構成するエアーシリンダー９ａを下向きに取付けている。エアーシリンダー９ａの動作軸の先端に形成したホルダー９ｂの中には、円筒状をした弾性体からなる支持手段８を収納している。支持手段８は、エアーシリンダー９ａが動作すると、ホルダー９ｂに支持された形で上下動する。

なお、上下動手段９を構成するエアーシリンダー９ａは、図示していない上下動制御手段により、動作軸の先端に形成したホルダー９ｂが所定の位置まで下がってカッター５の刃先５ａがアンビル６に接近して当たる直前に反転上昇して切断作業を終了するようにしてある。図示していない上下動制御手段は、上下動手段９を構成するエアーシリンダー９ａの上下動の動作を制御する。

図６では、上記支持手段８の中空円筒部分に、本発明の超音波カッター装置のハンドル部４ｂを圧入して支持している。フレーム部分６ｃには、超音波振動子１を超音波振動させる超音波駆動手段２と、超音波制御手段３を取り付けていて、本発明の超音波カッター装置の超音波振動子１を所定の周波数と振幅で超音波振動させ、超音波振動子１に一体に接続したカッター５の刃先５ａを超音波振動させる。

本発明の超音波カッター装置では、上下動手段９を動作させることにより、超音波振動しているカッター５の刃先５ａをアンビル６の上に載置した被切断物７に押しつけて切断する。以下の説明では、図７に示した、本発明の超音波カッター装置の主要部の動きを図８から図１５を用いて説明する。

図８のように、被切断物７に向けて、カッター５の刃先５ａを押し当てると、柔らかい被切断物７ａは切断されて、硬い被切断物７ｂに当たる。カッター５が傾いていないときは、図９のように、弾性体からなる支持手段８の厚さは、ハンドル部４ｂの全長にわたって、上下方向にほぼ均一あるいは同じ厚さを保っている。

図９は、本発明の実施形態２に係る超音波カッター装置の図８のＡ方向から見た要部側面図である。図９で示したように、弾性体からなる支持手段８とそれを入れている上下動手段９のホルダー９ｂの断面を、上下に長い楕円形にしている。弾性体からなる支持手段８と上下動手段９のホルダー９ｂの断面が上下に長い楕円形、又は、たまご形であると、支持手段８の弾性体の上下の厚みが厚く、側面の厚みがうすくなる。このことにより、支持手段８の弾性体の変形が主として上下方向に起きるようにしている。図９では、弾性体からなる支持手段８の厚みが、ハンドル部４ｂより上方の厚み（Ｔ０）と下方の厚み（Ｔ０）が等しい状態を示している。

図１０のように、刃先５ａが硬い被切断物７ｂに当たって、スムーズに切断されないまま所定の抵抗力を受けると、カッター５は傾き、刃先５ａが硬い被切断物７ｂと当接する位置がずれる。このとき刃先５ａと硬い被切断物７ｂの当接角度も変化して超音波振動の加わる向きも変化する。そして、新たな当接位置を切断していく。

カッター５が傾くと、弾性体からなる支持手段８の圧縮量がハンドル部４ｂの長さ方向に変化し、図１１のようにハンドル部４ｂのＡから見た支持手段８の端部の上方の厚み（Ｔ１）が厚く、下方の厚み（Ｔ２）が薄くなる。弾性体からなる支持手段８は圧縮されると、元の形に復元しようとして、カッター５の傾きを元に戻そうとする。

硬い被切断物７ｂが切断されると、図１２のようにカッター５の傾きは変わり、弾性体からなる支持手段８は逆の傾向に、例えば図１３のようにハンドル部４ｂのＡから見た支持手段８の端部の上方の厚み（Ｔ３）が薄く、下方の厚み（Ｔ４）が厚くなる。そして、カッター５は、例えば図１４、１５に示したように傾きを変えながら被切断物７（７ａ、７ｂ）を切断する。

カッター５の刃先５ａの動きは、実施形態１で説明したのと同様に、カッターの刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置を少しずつ変え、被切断物７に与える超音波振動の方向も変えて、切断していく。このことは、硬い被切断物７ｂの表面をいわゆる撫で切りしていくことになる。

（実施形態２の変形例）
図１６に、実施形態２の変形例にかかる超音波カッター装置を示した。実施形態２の変形例は、ハンドル部４ｂ−１の受圧部４ｄ−２のあるハンドル円筒部４ｂ-０の材料をウレタンゴム等の弾性体とし、当該弾性体からなるハンドル円筒部４ｂ−０をハンドル部４ｂ−１のハンドル中心軸４ｃに嵌めている。そしてハンドル円筒部４ｂ-０を支持手段８−１に圧入して支持し、更に上下動手段９のホルダー９ｂの中に入れている。実施形態２の変形例では、ハンドル円筒部４ｂ-０が弾性変形するので、支持手段８−１の材料を弾性体でない硬いアルミニュウムや鉄等の金属材料にしている。

実施形態２の変形例では、カッター５の刃先５ａで被切断物７を押圧すると、ハンドル部４ｂ−１のハンドル円筒部４ｂ-０が弾性変形してカッター５が傾く。動きとしては、図６で説明した、実施形態２と基本的に同じである。

カッターの刃先５ａは硬い被切断物７ｂの表面に当たる位置を少しずつ変え、与える超音波振動の方向も変えて、被切断物７（７ａ、７ｂ）を切断していく。このことは、被切断物７、特に硬い被切断物７ｂの表面をいわゆる撫で切りしていくことになる。

図１６の実施形態２の変形例では、カッター５−１の刃先５ａ−１を直線刃でなく、下に凸の曲線刃にした場合を示している。カッター５−１の刃先５ａ−１が下に凸の曲線刃であると、刃先５ａ−１の中央部付近を被切断物７に当てることが容易に出来て、被切断物７の厚さが薄い板材に近いようなものであっても切断しやすいという利点がある。特に古タイヤのように、ゴム材の中に硬い補強材が入った被切断物７を切断するのに、図１６の実施形態２の変形例は、適していると言える。

なお、実施形態２でも、被切断物７として柔らかい被切断物７ａの中に硬い部分が含まれていたり、混在したりしている場合を説明したが、柔らかい被切断物７ａの中に硬い部分が含まれていなかったり、混在したりしていなくても、被切断物７が全体的に硬い場合、あるいは切りにくい場合に、本発明の超音波カッター装置を用いれば、カッターの切れ味を高めてスムーズに切断することができるのは、実施形態１と同じである。

(実施形態３)
実施形態３では、実施形態２で説明した支持手段８に、超音波カッター装置のハンドル部４ｂの姿勢を制御する手段として、ハンドル部４ｂの姿勢を変更する姿勢変更手段と、姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段とを設けている。すなわち、ハンドル部４ｂの姿勢を変更する姿勢変更手段として、支持手段８の中に４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４と、図示しないポンプ手段を用い、図示しない圧力可変制御手段を、姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段として用いて、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４の圧力を可変して、超音波カッター装置のハンドル部４ｂの姿勢を制御している。

そして、超音波カッター装置のハンドル部４ｂの姿勢を制御しながら、上下動手段９のホルダー９ｂを上下動させて、カッター５の刃先５ａを被切断物７の表面に押圧して、被切断物７の表面にカッター５の刃先５ａが当たった後に、当該刃先５ａが被切断物７、特に硬い被切断物７ｂの表面に当たる位置と当接角度を変えながら切断していくように構成している。

図１７には、実施形態３の超音波カッター装置の主要部の一部を断面した正面図を示した。上下動手段９のホルダー９ｂに入れられた支持手段８には、超音波カッター装置のハンドル部４ｂの姿勢を制御する姿勢変更手段として、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４が形成されているのが確認できる。４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４はそれぞれ独立した空間であり、図示しないポンプ手段を加えた姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段である圧力可変制御手段により、例えば空気（エアー）が供給される。圧力は、単純にハイ（高）とロー（低）を切り替えるだけであるが、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４のそれぞれに加える圧力の高低を必要により所定の組み合わせることで、多様な姿勢制御をするようにしている。

図１８と図１９では、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４の圧力を変えて、刃先５ａを一の方向に傾けたとき、他の方向に傾けたとき、下方向に寄せたとき、上方向に寄せたときのそれぞれの状態を図示した。

例えば、図１８（ａ）では、圧力付与空間８−Ｐ１と８−Ｐ４の圧力が高く、圧力付与空間８−Ｐ２と８−Ｐ３の圧力が低い。ハンドル部４ｂは、反時計回り方向に傾いている。図１８（ｂ）では、圧力付与空間８−Ｐ１と８−Ｐ４の圧力が低く、圧力付与空間８−Ｐ２と８−Ｐ３の圧力が高い。そのため、ハンドル部４ｂは、時計回り方向に傾いている。図１９（ａ）では、圧力付与空間８−Ｐ１と８−Ｐ２の圧力が高く、圧力付与空間８−Ｐ３と８−Ｐ４の圧力が低い。そのため、ハンドル部４ｂは、水平で下方に片寄せられている。図１９（ｂ）では、圧力付与空間８−Ｐ１と８−Ｐ２の圧力が低く、圧力付与空間８−Ｐ３と８−Ｐ４の圧力が高い。そのため、ハンドル部４ｂは、水平で上方に片寄せられている。このように、超音波カッター装置のハンドル部４ｂは、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４と図示しないポンプ手段と圧力可変制御手段の作用により、姿勢制御される。

また図１７では、カッター５の接続部５ｂの近くに、カッター５が被切断物７から受ける抵抗力を検出する抵抗力検出手段１０を取り付けていることを示した。抵抗力検出手段１０は、カッター５が被切断物７から受ける抵抗力を検出し、当該抵抗力が所定の抵抗力を検知したときに、ハンドル部４ｂの姿勢制御手段を動作させるようにしている。

抵抗力検出手段１０には、歪みゲージなどが用いられる。抵抗力検出手段１０の取り付け位置としては、上記の位置に取り付けていることを図１７で示したが、他の位置に設けても良い。

図２０は、実施形態３の超音波カッター装置の切断動作手順のフローチャートである。図２０では、まず、切断動作を開始すると、超音波制御手段３が、超音波駆動手段２を動作させ、超音波振動子１により、カッター５を超音波振動させる。そして、図示していない上下動制御手段により、カッターの刃先５ａを被切断物７に押し当てる。カッター５の刃先５ａは、被切断物７の表面の切断を開始するとともに抵抗力を受け始める（ステップＳＴ１）。

抵抗力検出手段１０が、所定の抵抗力を検知したときは（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、ハンドル部４ｂの姿勢制御をして、刃先５ａを一方向に傾斜させて、上下動手段９でカッター５を押下させる（ステップＳＴ４）。そして、刃先５ａを他方向に傾斜させて、上下動手段９でカッター５を押下させる（ステップＳＴ５）。更に、刃先５ａの傾きを元の水平にして、上下動させつつ、上下動手段９でカッター５を押下させる（ステップＳＴ６）。

一方、ステップＳＴ２で、所定の抵抗力を検知しないときは（ステップＳＴ２のＮＯ）、上下動手段９でカッター５を刃先５ａが水平のまま押下させる（ステップＳＴ３）。

そして、抵抗力検出手段１０が所定の抵抗力を検出しなければ（ステップＳＴ７のＮＯ）、刃先５ａを水平にして、上下動手段９でカッター５を押下する（ステップＳＴ８）。カッター５が所定の位置まで下がると、切断完了と判断して（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、切断動作を終了する（ステップＳＴ１０）。カッター５が所定の位置まで下がっておらず、切断が完了していないと判断したときは（ステップＳＴ９のＮＯ）、ステップＳＴ２に戻り、所定のフローによる作業を行う。また、抵抗力検出手段１０が所定の抵抗力を検出したときは（ステップＳＴ７のＹＥＳ）ステップＳＴ２に戻り、所定のフローによる作業を行う。

なお、ステップＳＴ４、ステップＳＴ５、ステップＳＴ６で示した刃先５ａの姿勢制御の順序と内容は例示であり、被切断物７に応じて任意に順序を変更したり、内容を変更したりしても良い。

上記の図２０のフローチャートのように動作させると、図２１に示したように、刃先５ａで被切断物７（７ａ、７ｂ）に対して、（ａ）刃先５ａを一の方向に傾けたとき、（ｂ）他の方向に傾けたとき、（ｃ）下方向に寄せ、その後、上方向に寄せたときというように、刃先５ａと被切断物７の当接位置と当接角度を少しずつ変えながら、切断していくことができる。

図２２に、実施形態３の第一の変形例を示した。図２２では、ハンドル部４ｂ−３の延びる方向をカッターの刃先５ａの長さ方向に対して傾斜させている。ハンドル部４ｂ−３の延びる方向とカッターの刃先５ａの長さ方向がなす角度は、実施形態１と２で示したように平行のままでも良いし、図２２の実施形態３の第一の変形例のように、傾斜させてもよい。また、事前に予め実験を行うことにより特定の被切断物７に対する好ましい角度範囲を求めておき、求めた所定の角度範囲で動作するように設定しておくこともできる。更に、各種の被切断物７に対応できるように、ハンドル部４ｂ−３の延びる方向とカッターの刃先５ａがなす角度を可変設定できる構造にしておいてもよい。

実施形態３の超音波カッター装置では、超音波振動子１と、カッター５と、一体に接続した超音波振動子１とカッター５の超音波振動子１に取り付けるハウジング４と、を有する実施形態１の図１で説明した超音波カッター装置の基本部分と、支持手段８と、上下動手段９と、抵抗力検出手段１０と、を用いて、超音波カッター装置のハンドル部４ｂを支持手段８で支持し、カッターの刃先５ａが被切断物７の表面を押圧する方向に当該支持手段８を上下動手段９で上下動させて、カッター５の刃先５ａを被切断物７に向けて移動して当接させ、その後、抵抗力検出手段１０が所定の抵抗力を検出したときに、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断していくように構成し、抵抗力検出手段１０が所定の抵抗力を検出しなくなったときに、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を元の状態に戻して被切断物７を切断していくように構成していることを説明した。

図２３に、実施形態３の第二の変形例を示した。図２３では、ハンドル部４ｂ−４の延びる方向をカッターの刃先５ａの長さ方向と直交させている。ハンドル部４ｂ−４の果たす機能は同じである。図２３の第二の変形例では、超音波カッター装置の水平方向の幅が小さく、床面積が少なくて済むという利点があるので、超音波カッター装置を狭い場所に配置するときに好都合である。

なお、上記では、超音波カッター装置のハンドル部４ｂ−４の姿勢を変更する姿勢変更手段として、支持手段８の中に４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４と、図示しないポンプ手段を設け、図示しない圧力可変制御手段を、姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段として用いて、４つの圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４の圧力を可変して、超音波カッター装置のハンドル部４ｂ−４の姿勢を制御することを説明したが、これは、例示である。上記と同等の姿勢制御を行う他の機械的あるいは電気的手段、例えば、バネ、カム、送りネジ、ソレノイド、小型モータ等を用いて、ハンドル部４ｂ−４の姿勢を制御する他の手段を用いた制御をしても良い。他の手段としてバネ、カム、小型モータを用いた場合を実施形態６として後述する。

(実施形態４)
実施形態４にかかる超音波カッター装置では、超音波振動子１と、カッター５と、一体に結合した超音波振動子１とカッター５の超音波振動子１に取り付けたハウジング４と、を有する超音波カッター装置で、更に、位置検出手段４１と、上記で説明した超音波カッター装置の支持手段８とを用いて、超音波カッター装置のハンドル部４ｂを支持手段８で支持し、カッターの刃先５ａが被切断物７の表面を押圧する方向に当該支持手段８を上下動手段９で上下動させて、上下動手段が所定の位置に到達したことを位置検出手段４１が検出したときに当該刃先５ａが表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断している。より具体的には、上下動手段９が到達した位置として、位置検出手段４１が第一位置を検出したときに、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断していく。そして、位置検出手段４１が第二位置を検出したときに、刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を元の状態に戻して被切断物７を切断していくように構成している。

苺入りショートケーキのように、全体の柔らかいスポンジケーキの中に硬い苺があるときは、カッター５にかかる抵抗力の変化を検出しやすいのであるが、例えば、巻き寿司のように、外の柔らかいご飯と、中の具（例えば、かんぴょうやキュウリ等）の硬さにそれほど差がないものを切断するときは、図２４に示したように、上下動手段９の突起９ｃの位置を、磁気スケールセンサー４０を利用した位置検出手段４１で読み取り、第一位置に到達したことを検出すると、当該刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断していくようにし、位置検出手段４１が第二位置を検出したときに、当該刃先５ａが表面に当たる位置と当接角度を元の状態に戻して被切断物７を切断していくようにしておくと、柔らかい被切断物７ａと硬い被切断物７ｂの硬さの差が小さく、例えば抵抗力検出手段１０で検出しにくい程度の差であるときでも、刃先５ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断することができる。

図２５に、実施形態４にかかる超音波カッター装置の切断動作手順をフローチャートとして示した。図２５では、切断動作を開始すると、超音波制御手段３が、超音波駆動手段２を動作させ、超音波振動子１により、カッター５を超音波振動させる。そして、位置検出手段４１が、上下動手段の突起９ｃの位置検出を開始するとともに。図示していない上下動制御手段により、カッターの刃先５ａを被切断物７に押し当てる。カッター５の刃先５ａは、被切断物７の表面の切断を開始する（ステップＳＴ２１）。

上下動手段の突起９ｃの位置が第一位置に到達したときは（ステップＳＴ２２のＹＥＳ）、ハンドル部４ｂの姿勢制御をして、刃先５ａを一方向に傾斜させて押下させる（ステップＳＴ２４）。そして、刃先５ａを他方向に傾斜させて押下させる（ステップＳＴ２５）。更に、刃先５ａの傾きを元の水平にして、上下動させつつ押下させる（ステップＳＴ２６）。一方、ステップＳＴ２２で、検出位置が第一位置に到達しないときは（ステップＳＴ２２のＮＯ）、上下動手段９でカッター５を刃先５ａが水平のまま押下させる（ステップＳＴ２３）。

そして、上下動手段９の突起９ｃの位置が第二位置に到達していれば（ステップＳＴ２７のＹＥＳ）、刃先５ａを水平にして押下する（ステップＳＴ２８）。カッター５が所定の位置まで下がると、切断完了と判断して（ステップＳＴ２９のＹＥＳ）、切断動作を終了する（ステップＳＴ３０）。

カッター５が所定の位置まで下がっておらず、切断が完了していないと判断したときは（ステップＳＴ２９のＮＯ）、ステップＳＴ２８に戻り、刃先を水平にして押下する（ステップＳＴ２８）。

ステップＳＴ２７で、上下動手段９の突起９ｃの位置が第二位置に到達していなければ（ステップＳＴ２７のＮＯ）、ステップ２２に戻って、フローの動作を行う。なお、ステップＳＴ２４、ステップＳＴ２５、ステップＳＴ２６で示した刃先５ａの姿勢制御の順序と内容は例示であり、被切断物７に応じて任意に順序を変更したり内容を変更したりしても良いのは、図２０のフローチャートと同じである。

上記の図２５のフローチャートのように動作させると、既に、図２１で説明したのと同じように、刃先５ａで被切断物７（７ａ、７ｂ）に対して、（ａ）刃先５ａを一の方向に傾けたとき、（ｂ）他の方向に傾けたとき、（ｃ）下方向に寄せ、後に、上方向に寄せたときというように、刃先５ａと被切断物７の当接位置と当接角度を少しずつ変えながら、切断していくことができる。

なお、実施形態３の超音波カッター装置と、実施形態４の超音波カッター装置の両方を組み合わせて、抵抗力検出手段１０が所定の抵抗力を検出したときの出力と、位置検出手段４１が所定の位置を検出した出力の両方を利用して、切断動作を行うようにしても良い。

(実施形態５)
実施形態５にかかる超音波カッター装置では、超音波振動子１に接続されるカッター５として振動方向に長いカッター５−２を用いた場合を説明する。図２６（ａ）は、本発明の実施形態５に係る超音波カッター装置の一部を断面にした平面図、図２６（ｂ）は本発明の実施形態５に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図、図２６（ｃ）は、図２６（ｂ）のＡより見た一部を断面にした右側面図である。

実施形態５にかかる超音波カッター装置の上下動手段９のホルダー９ｂ−３は、中空の四角柱の形をしていて、中に支持部材８−２を収納している。支持部材８−２は四角柱の形をしていて、内部に計８つの圧力付与空間を設けている。８つの圧力付与空間は、十字型断面をしたハンドル部４ｂ−５の上下左右の四つの周囲で、上下動手段９のホルダー９ｂ−３の長手方向に各２つを配置している。図２６（ａ）の平面図では、圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ５、８−Ｐ６の四つが、ハンドル部４ｂ−５を挟んで配置されているのが見える。また、図２６（ｂ）の正面図では、圧力付与空間８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４の四つが、ハンドル部４ｂ−５を挟んで配置されているのが見える。図２６（ｃ）の右側面図では、圧力付与空間８−Ｐ２、８−Ｐ４、８−Ｐ６、８−Ｐ８の四つが、ハンドル部４ｂ−５を挟んで配置されているのが見える。

実施形態５にかかる超音波カッター装置では、上記の８つの圧力付与空間、８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４、８−Ｐ５、８−Ｐ６、８−Ｐ７、８−Ｐ８について、図示しないポンプ手段と圧力可変制御手段とにより、それぞれの圧力の高・低を所望の組み合わせにする制御をして、カッター５−２の刃先５−２ａの傾きを姿勢制御している。姿勢制御方法の基本的内容は、既に図１７から図１９を用いて説明した内容とほぼ同じであるが、実施形態５にかかる超音波カッター装置では、図２６（ｃ）の右側面図で示したように、カッター５−２の振動面をＡの方向から見て左右に揺動回転させて傾ける動きができることが新しい。

即ち、図２６（ｃ）に示した圧力付与空間８−Ｐ２とその対角線斜め下の圧力付与空間８−Ｐ８の圧力を高にし、圧力付与空間８−Ｐ４とその対角線斜め上の圧力付与空間８−Ｐ６の圧力を低にすると、十字型断面をしたハンドル部４ｂ−５の姿勢は図２６（ｃ）で見たときに時計回り方向に傾き、カッター５−２の刃先５−２ａも同様に傾く。圧力の高低を入れ替えれば、カッター５−２の刃先５−２ａが上述した姿勢と逆向きに傾くようにしている。

実施形態５にかかる超音波カッター装置のように、超音波振動子１に接続されるカッターとして振動方向に長いカッター５−２を用いたときは、刃先を設ける接続部のない他の端が実施形態１から４と違っていて、カッター５−２の振動方向が、実施形態１から４と違うが、全体の構成は同じである。

すなわち、超音波振動子１と、超音波振動子１と接続する接続部を一端に備え、接続部のない他の端に被切断物７を切断する刃先５−２ａを備えたカッター５−２と、接続部で接続した超音波振動子１とカッター５−２の超音波振動子１に取り付けるハウジング４と、を有し、ハウジング４の外側には、カッター５−２の刃先５−２ａが振動する平面上にハンドル部４ｂ−５を突出させ、当該ハンドル部４ｂ−５の表面には、カッター５−２の刃先５−２ａの長さ方向の中央から所定距離だけ離れた位置に、カッター５−２の刃先５−２ａの長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部４ｄ−５を設け、超音波振動子１に取り付けたハウジング４をハンドル部４ｂ−５で支持した状態で、カッター５−２の刃先５−２ａを被切断物７に向けて移動して当接させ、ハンドル部４ｂ−５の受圧部４ｄ−５に外力（Ｆ）を加えたとき、カッター５−２の刃先５−２ａが、被切断物７の表面から受ける反力と外力（Ｆ）による偶力で、カッター５−２の刃先５−２ａが振動する平面上で傾いて当該刃先５−２ａが被切断物７の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物７を切断する動作を行うように構成した。実施形態５にかかる超音波カッター装置の基本構成は、実施形態１から４の超音波カッター装置の基本構成と同じである。

実施形態５にかかる超音波カッター装置では、実施形態１から４の超音波カッター装置と同様に、被切断物７の表面にカッター５−２の刃先５−２ａが当たると被切断物７の表面に応じてカッター５−２の刃先５−２ａの当接角度が変わり、被切断物７の表面を新たな角度から超音波振動しているカッター５−２が押し切る動き、いわゆるなで切りの動作をする。

以上説明したとおり、本発明の超音波カッター装置によれば、特に、柔らかい被切断物７の中に硬い部分が含まれ、あるいは混在しているときに、硬い部分の表面にカッター５−２が当たると、超音波振動の刃先５−２ａが硬い部分の表面を撫で切りしていくように動いて被切断物７を切断する超音波カッター装置ができている。なお、柔らかい被切断物７の中に硬い部分が含まれていなかったり、混在したりしていなくても、被切断物７が全体的に硬い場合、あるいは切りにくい場合に、本発明の超音波カッター装置を用いれば、カッター５−２の切れ味を高めてスムーズに切断することができる超音波カッター装置が実現できている。

（実施形態６）
既に実施形態３で説明した超音波カッター装置では、支持手段８を弾性体としたり、弾性体の中に圧力付与空間を設けた構造にしたりして、ハンドル部が所定の範囲内で傾斜するように支持していた。実施形態６では、支持手段８の外側に、ハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段を設けている。図２７に、本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置の一部を断面にした正面図を示し、図２８に、本発明の実施形態６に係る超音波カッター装置の外観斜視図を示した。

実施形態６に係る超音波カッター装置では、支持手段８の孔にハウジング４のハンドル部４ｂを入れ、支持手段８の外周を上下動手段のホルダー９ｂ−４で支えている。そして、上下動手段のホルダー９ｂ−４をエアーシリンダー９ａのスピンドルの先端に軸９０の回りに揺動自在に取り付けている。エアーシリンダー９ａのスピンドルの先端部には、水平方向にブラケット部分９ａ−４を張り出し、ブラケット部分９ａ−４の一端側にはカム９２とカム９２を回転させる小型モータ９１を取り付け、ブラケット部分９ａ−４の他端側にバネ９３を取り付けている。バネ９３の反発力により、カム９２の外周面は、上下動手段のホルダー９ｂ−４の表面に当接している。そのため、カム９２を小型モータ９１で回転させると、カム９２の外周面は、上下動手段のホルダー９ｂ−４の一端側の表面を上下動させ、上下動手段のホルダー９ｂ−４をエアーシリンダー９ａのスピンドルの先端に軸９０の回りに揺動させる。上下動手段のホルダー９ｂ−４が揺動するということは、上下動手段のホルダー９ｂ−４で支えている支持手段８と、支持手段８の孔に入れているハウジング４のハンドル部４ｂを揺動させる。そして、カッター５の刃先５ａを揺動させる。

図２９（ａ）（ｂ）は、支持手段８の外側に設けたハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段の動作により、カッター５の刃先５ａが一の向きに、あるいは他の向きに傾いた状態を示した図である。図２９（ａ）（ｂ）は、カム９２を小型モータ９１で回転させると、カム９２の外周面は、上下動手段のホルダー９ｂ−４の一端側の表面を上下動させ、上下動手段のホルダー９ｂ−４をエアーシリンダー９ａのスピンドルの先端に軸９０の回りに揺動させる。上下動手段のホルダー９ｂ−４が揺動するということは、上下動手段のホルダー９ｂ−４で支えている支持手段８と、支持手段８の孔に入れているハウジング４のハンドル部４ｂを揺動させる。この動きは、既に説明した図１８（ａ）（ｂ）の動きと同じである。

実施形態６に係る超音波カッター装置では、他の実施形態でアンビル６と説明してきた部分を、台座部分６−１と、上下動手段を取り付けるフレーム部分６ｃ−１とを別部品にして一体に組み立てる組立構造として、台座部分６−１に対するフレーム部分６ｃ−１の相対角度を可変できるようにしている。

そして、台座部分６−１の上面に、スライドシート６−２と回転テーブル６−３が載せてあり、回転テーブル６−３は、下方に突出している回転軸６−３ｂの回りに水平回転自在に支持している。回転テーブル６−３の上面には、被切断物７が載置される。そして、図２８の外観斜視図で示したように、回転テーブル６−３を所定角度だけ回転させて位置決めし、カッター５の刃先５ａを超音波振動させながら押し下げることを繰り返すことで、切断面を所定角度で交差させて被切断物７を細かく切断することができる。

実施形態６に係る超音波カッター装置では、フレーム部分６ｃ−１を台座部分６−１の上面に対して、所定の角度で傾けられようにしている。すなわち、台座部分６−１とフレーム部分６ｃ−１は、切り離された別部品であり、フレーム部分６ｃ−１は、台座部分６−１から半円形に上方に盛り上がった一対の台座直立部分６−１ｂ、６−１ｃを貫く支持軸６ｃ−２で傾斜自在に支持されている。位置決めピン６ｃ−５は、図２７の右方向に抜き差し自在であり、台座直立部分６−１ｃに複数形成された位置決め孔の一つとフレーム部分６ｃ−１の位置決め孔とが重なった状態で位置決めピン６ｃ−５の先端部分６ｃ−４を挿入することで、フレーム部分６ｃ−１を所定角度で傾いた位置に位置決め固定できるようにしている。

（実施形態６の変形例）
図３０は、台座部分６−５の上面に、スライドシート６−２と回転テーブル６−３の代わりに、水平方向にスライドするスライドテーブル６−５ａが載せてある。

実施形態６の変形例では、台座部分６−５上で、スライドテーブル６−５ａが刃先５ａの連なる方向と交差する方向に水平移動して位置決め自在に支持している。実施形態６の変形例では、刃先５ａを所定の角度だけ傾けた状態で、被切断物７を水平方向に所定間隔をあけて細かく切断することができる。

実施形態１から６で示したように、本発明による超音波カッター装置は、魚や肉、ケーキ、パン類などの食品や、古タイヤのようなゴムを切断するための超音波カッター装置に適用することができる。特に骨の付いている魚や肉、苺入りケーキ、補強部材が入っている古タイヤなど、柔らかい全体部分の中に硬い部分が含まれている被切断物を切断するのに適した超音波カッター装置に適用することができる。

なお、柔らかい被切断物の中に硬い部分が含まれていなかったり、混在したりしていないときで、被切断物が全体的に硬い場合、あるいは切りにくい場合の超音波カッター装置に適用することができる。

１ 超音波振動子
２ 超音波駆動手段
３ 超音波制御手段
４ ハウジング
４ａ ハウジング本体部
４ｂ ハンドル部
４ｃ ハンドル中心軸
５ カッター
５ａ カッターの刃先
６ アンビル
７ 被切断物
７ａ 柔らかい被切断物
７ｂ 硬い被切断物
８ 支持手段
８−Ｐ１、８−Ｐ２、８−Ｐ３、８−Ｐ４ 圧力付与空間
９ 上下動手段
９ａ エアーシリンダー
９ｂ 上下動手段のホルダー
１０ 抵抗力検出手段
４１ 位置検出手段

Claims (13)

1. 超音波振動子と、
   前記超音波振動子と接続する接続部を一端に備え、前記接続部のない他の端に被切断物を切断する刃先を備えたカッターと、
   前記接続部で接続した前記超音波振動子と前記カッターの前記超音波振動子に取り付けるハウジングと、を有し、
   前記ハウジングの外側には、前記カッターの刃先が振動する平面上にハンドル部を突出させ、当該ハンドル部の表面には、前記カッターの刃先の長さ方向の中央から所定距離だけ離れた位置に、前記カッターの刃先の長さ方向と交差する方向の外力を受ける受圧部を設け、
   前記超音波振動子に取り付けた前記ハウジングをハンドル部で支持した状態で、前記カッターの刃先を被切断物に向けて移動して当接させ、前記ハンドル部の受圧部に外力を加えたとき、前記カッターの刃先が、被切断物の表面から受ける反力と前記外力による偶力で、前記カッターの刃先が振動する平面上で傾いて当該刃先が被切断物の表面に当たる位置と当接角度を変えながら被切断物を切断する動作を行うように構成した超音波カッター装置。
2. 前記ハンドル部が所定の範囲内で傾斜するように支持する支持手段を設け、
   前記ハンドル部を前記支持手段で支持した状態で、前記カッターの刃先が、被切断物の表面から受ける反力と前記外力による偶力により、所定の範囲内で傾くように構成した請求項１に記載の超音波カッター装置。
3. 前記ハンドル部が所定の範囲内で傾斜するように弾性的に支持する支持手段を設け、
   前記ハンドル部を前記支持手段で弾性的に支持した状態で、前記カッターの刃先が、被切断物の表面から受ける反力と前記外力による偶力により、所定の範囲内で傾くように構成した請求項１に記載の超音波カッター装置。
4. 前記支持手段を上下動させる上下動手段と、
   前記上下動手段の上下動を制御する上下動制御手段と、
   前記ハンドル部の姿勢を変更する姿勢変更手段と、
   当該姿勢変更手段を制御する姿勢制御手段と、
   少なくとも前記上下動手段を取り付けるフレーム部分を有するアンビルと、を設け、
   前記上下動制御手段で前記上下動手段の上下動を制御するとともに、
   当該姿勢変更手段と姿勢制御手段とで、前記ハンドル部の姿勢を変更する制御を行うように構成した請求項２又は３のいずれかに記載の超音波カッター装置。
5. 前記カッターが被切断物から受ける抵抗力を検出する抵抗力検出手段、を設け、
   前記抵抗力検出手段が所定の抵抗力を検出したときに、前記姿勢変更手段と前記姿勢制御手段とで前記ハンドル部の姿勢を変更する制御を行うように構成した請求項４に記載の超音波カッター装置。
6. 前記上下動手段の上下動した位置を検出する位置検出手段、を設け、
   前記位置検出手段が、前記上下動手段が所定位置に到達したことを検出したときに、前記姿勢変更手段と前記姿勢制御手段とで前記ハンドル部の姿勢を変更する制御を行うように構成した請求項４又は５に記載の超音波カッター装置。
7. 前記超音波振動子の振動方向と、前記カッターの刃先の長さ方向を、一つの一平面内で交差させた、請求項１から６のいずれかに記載の超音波カッター装置。
8. 前記超音波振動子の振動方向と、前記カッターの刃先の長さ方向を、一つの一平面内で平行にした、請求項１から６のいずれかに記載の超音波カッター装置。
9. 前記姿勢変更手段については、前記支持手段の材料をゴム等の弾性部材として、内部に複数の圧力付与空間を形成し、前記圧力付与空間の圧力を可変することにより前記圧力付与空間を伸縮させて前記ハンドル部の姿勢を変更するようにした請求項４から６のいずれかに記載の超音波カッター装置。
10. 前記姿勢変更手段については、前記支持手段をカムの回転運動で動きを可変して、前記ハンドル部の姿勢を変更するようにした請求項４から６のいずれかに記載の超音波カッター装置。
11. 前記アンビルについて、前記上下動手段を取り付けるフレーム部分と台座部分を別部品として、互いの相対角度を可変できる組立構造として、
    前記台座部分の表面のある平面に対して任意の角度で、前記支持手段を上下動させるようにした請求項４から９のいずれかに記載の超音波カッター装置。
12. 前記台座部分の上に、被切断物をのせる回転テーブルを取り付けた請求項１１に記載の超音波カッター装置。
13. 前記台座部分の上に、被切断物をのせるスライドテーブルを取り付けた請求項１１に記載の超音波カッター装置。
    
    

Images