JP2891570B2 - Ultrasonic processing head - Google Patents

Ultrasonic processing head

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JP2891570B2
JP2891570B2 JP24177891A JP24177891A JP2891570B2 JP 2891570 B2 JP2891570 B2 JP 2891570B2 JP 24177891 A JP24177891 A JP 24177891A JP 24177891 A JP24177891 A JP 24177891A JP 2891570 B2 JP2891570 B2 JP 2891570B2
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machining head
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雅典 益本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスの超音波研
削加工、あるいは粉粒体粒子の圧縮加工、フィルムの接
着、金属薄板の圧延加工などに適用される超音波加工ヘ
ッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic machining head used for ultrasonic grinding of ceramics, compression of powder particles, bonding of films, rolling of metal sheets, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、セラミックス等の硬脆材料の穴明
け加工や平面研削加工において、工具を超音波振動させ
ながら加工する方法が従来からよく知られており、この
加工に適用される超音波加工ヘッドも各種のものが提案
されている。例えば、特開昭63−200953号公報
において開示されたものがある。
2. Description of the Related Art In recent years, in the drilling and surface grinding of hard and brittle materials such as ceramics, a method of processing while ultrasonically oscillating a tool has been well known. Various processing heads have been proposed. For example, there is one disclosed in JP-A-63-200953.

【0003】図4に特開昭63−200953号公報に
て開示された従来の超音波加工ヘッドの主要部を示す。
図4に示すように、101は超音波発振子(電歪素子)
であり、ボルト102により押え板103をはさんで伝
送ホーン104に締めつけられている。超音波発振子1
01に図示しない超音波電源からスリップリング等を介
して超音波電力がケーブル105,106で供給される
と、超音波発振子101は振動し、伝送ホーン104で
増幅されながら、伝送ホーン104のもう一方の端に着
脱自在に取り付けられている工具107に伝送され、工
具107は高振幅で超音波振動する。
FIG. 4 shows a main part of a conventional ultrasonic machining head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-200953.
As shown in FIG. 4, 101 is an ultrasonic oscillator (electrostrictive element)
, And is fastened to the transmission horn 104 with the holding plate 103 sandwiched by bolts 102. Ultrasonic oscillator 1
When ultrasonic power is supplied by cables 105 and 106 from an ultrasonic power supply (not shown) via a slip ring or the like at 01, the ultrasonic oscillator 101 vibrates and is amplified by the transmission horn 104 while the transmission horn 104 amplifies it. It is transmitted to the tool 107 which is detachably attached to one end, and the tool 107 vibrates with high amplitude by ultrasonic vibration.

【0004】この超音波振動系の支持は線X−Xで示し
た軸方向の振動の節(ノード位置)と、線R−Rで示し
た径方向の振動の節(ループ位置)の部分であって、そ
れぞれ薄い円板108,109を介して外筒110と1
11にボルト112,113で締めつけられている。外
筒110の他端部には工作機械の主軸に着脱可能なよう
にテーパシャンク114が設けられており、その先端に
プルスタッド115が取りつけられている。
The ultrasonic vibration system is supported by nodes of axial vibration (node position) indicated by line XX and nodes of radial vibration (loop position) indicated by line RR. And outer cylinders 110 and 1 through thin disks 108 and 109, respectively.
11 is fastened with bolts 112 and 113. At the other end of the outer cylinder 110, a taper shank 114 is provided so as to be detachable from the main shaft of the machine tool, and a pull stud 115 is attached to the tip thereof.

【0005】また、高圧の研削液は矢印Mのところから
図示していない回転継手を介して外筒111に設けた穴
116から供給され、伝送ホーン104に設けた穴11
7を通って工具107に設けた孔118から噴出される
ようになっている。
[0005] High-pressure grinding fluid is supplied from a hole 116 provided in the outer cylinder 111 through a rotary joint (not shown) from a position indicated by an arrow M, and is supplied to a hole 11 provided in the transmission horn 104.
7, and is ejected from a hole 118 provided in the tool 107.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般に、超音波加工ヘ
ッドでは、超音波振動系の支持剛性が低く、重研削がで
きないために十分な研削能力が得られなかったり、また
は、振動系の回転精度が悪くなって高速回転ができなか
ったり、使用する工具が変わるとその質量変化への対応
も不十分となりやすいという問題があった。
Generally, in an ultrasonic machining head, the rigidity of support of an ultrasonic vibration system is low and heavy grinding cannot be performed, so that sufficient grinding ability cannot be obtained, or the rotational accuracy of the vibration system cannot be improved. However, there has been a problem in that high-speed rotation cannot be performed due to poor performance, and that when a tool to be used is changed, the change in mass tends to be insufficient.

【0007】そのため、従来の超音波加工ヘッドにあっ
ては、前述したように、超音波振動系の支持剛性を向上
させている。ところが、円板108,109による2個
所の支持は振動を外筒110と伝送ホーン111へ伝え
ないようにするために必然的にこの円板108,109
を薄いものにしなくてはならず、且つ、線R−Rで示し
た径方向の振動の節(ループ位置)は軸振動の振幅が最
も大きい位置であり、円板109は軸振動を阻害する要
因となってしまう。
Therefore, in the conventional ultrasonic machining head, as described above, the support rigidity of the ultrasonic vibration system is improved. However, the support of the two places by the disks 108 and 109 inevitably prevents the vibrations from being transmitted to the outer cylinder 110 and the transmission horn 111.
Must be thin, and the radial vibration node (loop position) indicated by the line RR is the position where the amplitude of the axial vibration is the largest, and the disk 109 inhibits the axial vibration. It becomes a factor.

【0008】また、円板109は工具107の近傍に位
置しているため、工具107の加工範囲を阻害すること
となってしまうという問題があった。
Further, since the disk 109 is located near the tool 107, there is a problem that the working range of the tool 107 is obstructed.

【0009】一方、超音波研削加工では、工具内部から
高圧の研削液を噴出させながら研削すれば、工具の冷却
や潤滑性の改善による砥粒への熱的影響の減少、摩擦の
減少などが生じて加工能率の向上が得られることが従来
から知られている。
On the other hand, in the ultrasonic grinding, if the grinding is performed while jetting a high-pressure grinding fluid from the inside of the tool, the thermal effect on the abrasive grains due to the cooling of the tool and the improvement in lubricity, and the friction are reduced. It has been conventionally known that the resulting increase in processing efficiency can be obtained.

【0010】ところが、前述したように、従来の超音波
加工ヘッドにあっては、外部から回転継手を介して超音
波振動系に側面から高圧の研削液を供給する方法が一般
に用いられており、このため回転精度に影響がでて高速
回転ができなかったり、超音波加工ヘッドの自動交換が
できないなどの問題があった。
However, as described above, in the conventional ultrasonic processing head, a method of supplying a high-pressure grinding fluid from the side to the ultrasonic vibration system from the outside via a rotary joint is generally used. For this reason, there are problems that rotation accuracy is affected and high-speed rotation cannot be performed, and the ultrasonic processing head cannot be automatically replaced.

【0011】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、研削能力の向上を図った超音波加工ヘッドを提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic machining head having improved grinding ability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の超音波加工ヘッドは、工具に超音波振動を
与えて加工を行う超音波加工ヘッドにおいて、超音波振
動子と、該超音波振動子を支持して発生した超音波振動
を伝送する伝送ホーンと、該伝送ホーンの先端部に着脱
自在に装着される工具と、前記伝送ホーンを支持する外
筒とを具え、前記伝送ホーンにおける軸振動の節の部分
の外径側に外方に突出するフランジを設けると共に該伝
送ホーンにおける軸振動の節の部分の軸中心部に支持軸
を設け、前記伝送ホーンが該フランジ及び支持軸により
前記外筒に押圧支持されたことを特徴とするものであ
る。
An ultrasonic machining head according to the present invention for achieving the above object is an ultrasonic machining head which performs machining by applying ultrasonic vibration to a tool. A transmission horn for transmitting an ultrasonic vibration generated while supporting the ultrasonic vibrator, a tool detachably attached to a tip portion of the transmission horn, and an outer cylinder supporting the transmission horn; An outwardly protruding flange is provided on the outer diameter side of the shaft vibration node portion of the horn, and a support shaft is provided at the shaft center of the shaft vibration node portion of the transmission horn. The shaft is pressed and supported by the outer cylinder.

【0013】また、本発明の超音波加工ヘッドは、伝送
ホーンのフランジに該伝送ホーンの先端部側に向かう第
1テーパ部を形成すると共に支持軸の先端部に第2テー
パ部を形成する一方、前記第1テーパ部に対向する第3
テーパ部が形成された締付けリングを前記外筒に装着す
ると共に前記第2テーパ部に対向する第4テーパ部を前
記外筒の軸中心に形成したことを特徴とするものであ
る。
In the ultrasonic machining head according to the present invention, a first tapered portion is formed on a flange of the transmission horn toward a distal end of the transmission horn, and a second tapered portion is formed on a distal end of the support shaft. A third facing the first tapered portion;
A fastening ring having a tapered portion is attached to the outer cylinder, and a fourth tapered portion facing the second tapered portion is formed at an axial center of the outer cylinder.

【0014】更に、本発明の超音波加工ヘッドは、外筒
と支持軸と伝送ホーンと工具のそれぞれに軸方向に貫通
する貫通孔を形成し、各貫通孔を連通することで冷却媒
体の供給通路を形成したことを特徴とするものである。
Further, in the ultrasonic machining head of the present invention, the outer cylinder, the support shaft, the transmission horn, and the tool are formed with through-holes penetrating in the axial direction, and the respective through-holes communicate with each other to supply the cooling medium. A passage is formed.

【0015】また、本発明の超音波加工ヘッドには、支
持軸の軸方向一方における伝送ホーンの内部に該支持軸
の外径と同等あるいはそれ以上の径を有する空洞を設け
たことを特徴とするものである。
The ultrasonic machining head according to the present invention is characterized in that a cavity having a diameter equal to or larger than the outer diameter of the support shaft is provided inside the transmission horn in one axial direction of the support shaft. Is what you do.

【0016】また、本発明の超音波加工ヘッドには、外
筒の軸方向一端部に工作機械の回転主軸に着脱自在なテ
ーパシャンクを設けると共に該テーパシャンクに前記回
転主軸の給電部から受電して超音波振動子に給電を行う
ソケット端子を設けたことを特徴とするものである。
In the ultrasonic machining head according to the present invention, a taper shank is provided at one end of the outer cylinder in the axial direction so as to be detachable from the rotary spindle of the machine tool, and power is supplied to the taper shank from the power supply portion of the rotary spindle. And a socket terminal for supplying power to the ultrasonic vibrator.

【0017】[0017]

【作用】超音波加工ヘッドの軸中心部が外筒と支持軸、
支持軸と伝送ホーン、伝送ホーンと工具で各々連結され
ており、工具が受ける加工反力において、スラスト力に
ついては工具から伝送ホーン、支持軸を経て直接的に外
筒本体が受けるために伝送ホーンのフランジには、大き
なスラスト力は作用しない。一方ラジアル力については
伝送ホーンのフランジと支持軸を介して外筒が受けるた
めに従来に比べて高剛性支持となる。
[Function] The center of the axis of the ultrasonic machining head is the outer cylinder and the support shaft,
The support shaft is connected to the transmission horn, and the transmission horn is connected to the tool by the tool.For the machining reaction force received by the tool, the thrust force is transmitted directly from the tool via the transmission horn and the support shaft to the outer cylinder body. A large thrust force does not act on the flange. On the other hand, the radial force is received by the outer cylinder via the flange of the transmission horn and the support shaft, so that the rigidity is higher than in the conventional case.

【0018】また、伝送ホーンの軸振動の節の部分の外
径側のフランジには第1テーパ部、一方、支持軸先端部
には第2テーパ部が形成され、第1テーパ部に対向する
第3テーパ部を有した締めつけフランジを外筒に締めつ
けると、支持軸先端部の第2テーパ部は外筒の軸中心部
に設けた第4テーパ部にはめあわされ、伝送ホーンの軸
中心が外筒の軸中心と一致するように自動調心されなが
ら精度よく、且つ、高剛性で外筒に伝送ホーンが支持さ
れる。
Further, a first tapered portion is formed on an outer diameter side flange portion of a node of a shaft vibration of the transmission horn, and a second tapered portion is formed on a distal end portion of the support shaft, and faces the first tapered portion. When the tightening flange having the third taper portion is tightened to the outer cylinder, the second taper portion at the distal end of the support shaft is fitted to the fourth taper portion provided at the shaft center of the outer cylinder, and the shaft center of the transmission horn is adjusted. The transmission horn is supported on the outer cylinder with high accuracy and high rigidity while being self-aligned to coincide with the axial center of the outer cylinder.

【0019】更に、外筒と支持軸、伝送ホーン、工具の
軸中心部には各々貫通孔が設けられて連続冷却媒体の供
給通路が形成されており、軸中心部を超音波加工ヘッド
が高速回転しても遠心力の作用が小さい部位であり、こ
の部位を高圧の研削液等の通路とすることにより、回転
バランスを良好に保つことが可能となる。
Further, through holes are provided in the outer cylinder, the support shaft, the transmission horn, and the center of the shaft of the tool to form supply passages for the continuous cooling medium. Even if it rotates, it is a part where the action of the centrifugal force is small, and by making this part a passage for high-pressure grinding fluid or the like, it becomes possible to maintain a good rotational balance.

【0020】また、伝送ホーン内部に支持軸の直径と同
等以上の直径を有する空胴を設けることで、工具の超音
波振動が逆に伝送ホーンを通じて支持軸に直接伝送され
ることが防止され、超音波振動が外部へ伝送されるのを
極力おさえることができる。
By providing a cavity having a diameter equal to or greater than the diameter of the support shaft inside the transmission horn, ultrasonic vibration of the tool is prevented from being directly transmitted to the support shaft through the transmission horn. Ultrasonic vibrations can be minimized from being transmitted to the outside.

【0021】また、外筒の軸方向の一端部に工作機械等
の回転主軸に着脱可能なテーパシャンクを設けてここに
給電部から受電するソケット部を設け、超音波発動子へ
給電することにより工作機械等の回転主軸から研削液の
供給、および給電が可能となり、これまで実現されてい
なかった超音波加工ヘッドの自動交換が可能となる。
Also, a taper shank is provided at one end in the axial direction of the outer cylinder, which is detachable from a rotating main shaft of a machine tool or the like, and a socket portion for receiving power from a power supply portion is provided here to supply power to the ultrasonic oscillator. The supply and supply of the grinding fluid from the rotating spindle of the machine tool or the like become possible, and the automatic replacement of the ultrasonic processing head, which has not been realized so far, becomes possible.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0023】図1に本発明の第1実施例に係る超音波加
工ヘッドを示す。図1に示すように、11は超音波発振
子(電歪素子)であり、本実施例では4枚の穴明き円板
状のもので構成されており、押え板12をはさんで押え
治具13により伝送ホーン14のねじ部15で伝送ホー
ン14に締めつけられている。外筒16の軸方向一方の
端部にはテーパシャンク17が形成されており、シャン
ク部に超音波電力受電ソケット端子18,19が設けら
れ、このソケット端子18,19は電力ケーブル20,
21を介して超音波発振子11に接続されている。テー
パシャンク17は図示していない工作機械等の回転主軸
に着脱自在に取付けられるものであり、このとき、ソケ
ット端子18,19も図示しない工作機械等の回転主軸
に設けられている給電部に着脱自在に装入される。
FIG. 1 shows an ultrasonic machining head according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, reference numeral 11 denotes an ultrasonic oscillator (electrostrictive element), which is formed of four perforated discs in this embodiment, and The transmission horn 14 is fastened to the transmission horn 14 by a screw 13 of the transmission horn 14 by a jig 13. A tapered shank 17 is formed at one end of the outer cylinder 16 in the axial direction, and ultrasonic power receiving socket terminals 18 and 19 are provided at the shank portion. These socket terminals 18 and 19 are connected to the power cables 20 and
It is connected to the ultrasonic oscillator 11 via 21. The taper shank 17 is detachably attached to a rotating spindle of a machine tool or the like (not shown). At this time, the socket terminals 18 and 19 are also attached to and detached from a power supply unit provided on the rotating spindle of the machine tool or the like (not shown). It is inserted freely.

【0024】この超音波振動系の支持は線X−Xで示し
た軸方向の振動の節(ノード位置)で伝送ホーン14の
外径側に設けたフランジ22と、伝送ホーン14の軸中
心部に設けた支持軸23が締めつけフランジ24により
ボルト25で外筒16に押しつけられて支持されてい
る。この支持構造はフランジ24に下向きの第1テーパ
部26を形成し、且つ、支持軸23の先端部には上向き
の第2テーパ部27を形成し、一方、フランジ24の第
1テーパ部26を、これとはめあわされる第3テーパ部
28を有した締めつけフランジ24によりボルト25で
外筒16に締めつけらえる。この時、支持軸23の先端
の第2テーパ部27は外筒16の軸中心部に設けた第4
テーパ部29にはめあわされ、伝送ホーン14の軸中心
が外筒16の軸中心と一致するように自動調心されなが
ら、精度よく、且つ、高剛性で外筒16に伝送ホーン1
4が支持される構造となっている。
The ultrasonic vibration system is supported by a flange 22 provided on the outer diameter side of the transmission horn 14 at an axial vibration node (node position) indicated by line XX, and a shaft center portion of the transmission horn 14. Is supported by being pressed against the outer cylinder 16 by bolts 25 by a fastening flange 24. This support structure forms a first downward tapered portion 26 on the flange 24 and a second upward tapered portion 27 at the distal end of the support shaft 23, while forming the first tapered portion 26 on the flange 24. The outer cylinder 16 is fastened to the outer cylinder 16 with the bolt 25 by the fastening flange 24 having the third tapered portion 28 fitted thereto. At this time, the second tapered portion 27 at the tip of the support shaft 23 is connected to the fourth
The transmission horn 1 is fitted to the outer cylinder 16 with high accuracy and high rigidity while being fitted to the tapered portion 29 and being self-aligned so that the axis of the transmission horn 14 coincides with the axis of the outer cylinder 16.
4 is supported.

【0025】また、外筒16の軸中心部には貫通穴30
が設けられており、テーパシャンク部17にはプルスタ
ッド31が取付けられているが、プルスタッド31にも
貫通穴32が設けられている。支持軸23の第2テーパ
部30はOリングによる研削液等のシール33がなされ
ており、支持軸23、伝送ホーン14、工具34の軸中
心部にもそれぞれ貫通孔35,36,37,38がそれ
ぞれ設けられ、これらが連続した孔となっており、研削
液等の供給通路を構成している。
Further, a through hole 30 is provided at the center of the shaft of the outer cylinder 16.
The pull stud 31 is attached to the tapered shank portion 17, and the pull stud 31 is also provided with a through hole 32. The second taper portion 30 of the support shaft 23 is provided with a seal 33 such as a grinding fluid by an O-ring, and through holes 35, 36, 37, and 38 are also provided at the center of the support shaft 23, the transmission horn 14, and the tool 34. Are provided, and these are continuous holes, and constitute a supply passage for the grinding fluid or the like.

【0026】而して、超音波発振子11にソケット端子
18,19から電力ケーブル20,21を通じて超音波
電力が供給されると、超音波発振子11は振動し、伝送
ホーン14で増幅されながら伝送ホーン14のもう一方
の端部に着脱自在に取付けられている工具34に伝送さ
れ、この工具34は高振幅で超音波振動する。
When ultrasonic power is supplied to the ultrasonic oscillator 11 from the socket terminals 18 and 19 through the power cables 20 and 21, the ultrasonic oscillator 11 vibrates and is amplified by the transmission horn 14. The power is transmitted to a tool 34 which is detachably attached to the other end of the transmission horn 14, and the tool 34 is ultrasonically vibrated at a high amplitude.

【0027】このとき、超音波加工ヘッドの軸中心部は
超音波加工ヘッドが高速回転しても遠心力の作用が小さ
い部位であり、この部位を高圧の研削液等の供給通路と
することにより、回転バランスを良好に保つことが可能
となる。また、超音波加工ヘッドの軸中心部は外筒1
6、支持軸23、伝送ホーン14、工具34で連結され
ており、工具34が受ける加工反力はスラスト力につい
ては工具34から伝送ホーン14及び支持軸23を経て
直接的に外筒16が受けるため、伝送ホーン14のフラ
ンジ22には大きなスラスト力は作用しない。一方、ラ
ジアル力については伝送ホーン14のフランジ22と支
持軸23を介して外筒16が受ける構造となっており、
これらから従来に比べて高剛性支持ができることとな
る。なお、研削実験では、スラスト力150kg以上の重
研削が容易にでき、かつ4,000rpmの高速回転にも何
ら問題は生じなかった。今後、セラミックス等の小径穴
あけ加工では10,000rpm 以上の高速回転に適用で
きる超音波加工ヘッドが要望されてくるものと判断され
るが、本発明の超音波加工ヘッドは、充分期待に応じら
れるものと推定される。
At this time, the center of the axis of the ultrasonic machining head is a portion where the action of centrifugal force is small even when the ultrasonic machining head rotates at high speed, and this portion is used as a supply passage for high-pressure grinding fluid or the like. , It is possible to maintain a good rotation balance. The center of the axis of the ultrasonic machining head is the outer cylinder 1
6. The support shaft 23, the transmission horn 14, and the tool 34 are connected to each other. The processing reaction force received by the tool 34 is directly received by the outer cylinder 16 from the tool 34 via the transmission horn 14 and the support shaft 23 for the thrust force. Therefore, no large thrust force acts on the flange 22 of the transmission horn 14. On the other hand, with respect to the radial force, the outer cylinder 16 receives the radial force through the flange 22 and the support shaft 23 of the transmission horn 14,
From these, it is possible to support with higher rigidity than before. In the grinding experiment, heavy grinding with a thrust force of 150 kg or more could be easily performed, and no problem occurred even at a high speed rotation of 4,000 rpm. In the future, it is considered that there will be a demand for an ultrasonic processing head applicable to high-speed rotation of 10,000 rpm or more in small-diameter drilling of ceramics and the like, but the ultrasonic processing head of the present invention can sufficiently satisfy expectations. It is estimated to be.

【0028】なお、図1中、37で示す伝送ホーン14
の内部空洞は工具34の超音波振動が逆に伝送ホーン1
4を通じて支持軸23に直接伝送されるのを防止するも
のであり、図1中Dで示す空胴の直径は支持軸23の直
径と同等以上であることが望ましい。これにより超音波
振動が外部へ伝送されるのを極力おさえることができ、
効率のよい安定した伝送ホーンの支持構造を形成するこ
とができる。
The transmission horn 14 indicated by 37 in FIG.
The internal cavity of the transmission horn 1
4 to prevent direct transmission to the support shaft 23, and the diameter of the cavity indicated by D in FIG. 1 is desirably equal to or greater than the diameter of the support shaft 23. This minimizes the transmission of ultrasonic vibrations to the outside,
An efficient and stable transmission horn support structure can be formed.

【0029】図2に本発明の第2実施例に係る超音波加
工ヘッドを示す。なお、前述の実施例と同様の機能を有
する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例の超音波加工ヘッドは伝送ホーンと支持軸
とが別体となっている。
FIG. 2 shows an ultrasonic machining head according to a second embodiment of the present invention. Note that members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the ultrasonic processing head of this embodiment, the transmission horn and the support shaft are separate.

【0030】図2に示すように、線X−Xで示した軸方
向の振動の節(ノード位置)で伝送ホーン41とこの伝
送ホーン41の軸中心部を支持する軸42がその接触部
43で精度よくはめあわされ、Oリングによる研削液等
のシール44が挿入されている。支持軸42の軸中心部
には研削液等の通路となる貫通孔45が設けられ、先端
部には第1テーパ部47が形成されている。超音波発振
子11は押え板12をはさんで押えボルト47で伝送ホ
ーン41に締めつけられている。押えボルト47の軸中
心部には大きな穴があいており、この内に支持軸42が
取付けられる構造となっている。
As shown in FIG. 2, a transmission horn 41 and a shaft 42 supporting the central portion of the transmission horn 41 at a node (node position) of the vibration in the axial direction indicated by a line XX form a contact portion 43 of the transmission horn 41. , And a seal 44 such as a grinding fluid with an O-ring is inserted. A through hole 45 serving as a passage for a grinding fluid or the like is provided at the center of the support shaft 42, and a first tapered portion 47 is formed at the tip. The ultrasonic oscillator 11 is fastened to the transmission horn 41 by holding bolts 47 with the holding plate 12 interposed therebetween. The holding bolt 47 has a large hole in the center of the shaft, into which the support shaft 42 is mounted.

【0031】なお、伝送ホーン41には第一テーパ部4
8を有するフランジ49が形成されると共に、貫通孔4
5と連通する貫通孔50,51,52が形成されてい
る。
The transmission horn 41 has a first tapered portion 4
8 is formed, and the through hole 4 is formed.
5, through holes 50, 51, and 52 are formed.

【0032】而して、本実施例の超音波加工ヘッドによ
れば、伝送ホーン41の加工が容易となる。しかし、ラ
ジアル力に対して剛性が前述の実施例のものより低下す
るため、セラミックスの穴あけ加工等スラスト力主体の
超音波加工ヘッドに適用することが望ましい。
Thus, according to the ultrasonic processing head of the present embodiment, the processing of the transmission horn 41 becomes easy. However, since the rigidity is lower than that of the above-described embodiment with respect to the radial force, it is desirable to apply the present invention to an ultrasonic machining head mainly composed of a thrust force such as drilling of ceramics.

【0033】図3に本発明の第3実施例に係る超音波加
工ヘッドを示す。本実施例の超音波加工ヘッドは粉粒体
や粒子の超音波圧縮加工、フィルムの超音波接着、等の
超音波振動を利用した圧縮加工用ヘッドに適用したもの
である。
FIG. 3 shows an ultrasonic machining head according to a third embodiment of the present invention. The ultrasonic processing head of the present embodiment is applied to a compression processing head utilizing ultrasonic vibration such as ultrasonic compression processing of powders and particles, ultrasonic bonding of a film, and the like.

【0034】図3に示すように、伝送ホーン61には支
持軸62とフランジ63が一体に形成され、内部に空胴
64と貫通孔65が形成されている。この伝送ホーン6
1は締めつけフランジ24によって外筒66に固定さ
れ、外筒66は回転しないハウジング67にボルト68
により取付けられている。そして、伝送ホーン61の下
端部には圧縮加工用工具69が装着されている。
As shown in FIG. 3, the transmission horn 61 is integrally formed with a support shaft 62 and a flange 63, and has a cavity 64 and a through hole 65 formed therein. This transmission horn 6
1 is fixed to the outer cylinder 66 by the fastening flange 24, and the outer cylinder 66 is bolted to the non-rotating housing 67.
It is attached by. A compression tool 69 is mounted on the lower end of the transmission horn 61.

【0035】なお、本実施例においては、研削液等の供
給通路は設けられていないが、必要があれば回転主軸に
取りつけてもよいし、軸中心部に連続した穴を形成し、
加工液、冷却水などの通路としてもよい。
In this embodiment, a supply passage for the grinding fluid or the like is not provided. However, if necessary, the supply passage may be attached to the rotating spindle, or a continuous hole may be formed in the center of the shaft.
It may be a passage for processing fluid, cooling water, or the like.

【0036】このように本実施例においては、超音波振
動系の剛性の高い支持装置として各種の用途に、例え
ば、超音波圧延ロールの超音波加振源として使用するこ
ともできる等広範囲に適用できるものである。
As described above, in this embodiment, the present invention can be applied to a wide range of applications such as an ultrasonic vibrating system which can be used as an ultrasonic vibration source of an ultrasonic rolling roll for various uses as a highly rigid supporting device for an ultrasonic vibration system. You can do it.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の超音波加工ヘッドによれば、軸振動を阻害
しないで、且つ、加工範囲も阻害しないでより剛性を向
上させた超音波振動系の支持を得ることができ、また、
外筒への精度の良い組込みが可能となった。
As has been described in detail with reference to the embodiments, according to the ultrasonic machining head of the present invention, the rigidity can be further improved without inhibiting the axial vibration and the machining range. The support of the ultrasonic vibration system can be obtained,
Accurate incorporation into the outer cylinder became possible.

【0038】また、軸中心部に形成した供給通路から冷
却媒体等を供給することで、重研削、高速回転可能で、
且つ、コンパクトとすることができ、自動交換も可能と
なる。その結果、研削能力の向上を図ることができる。
By supplying a cooling medium or the like from a supply passage formed at the center of the shaft, heavy grinding and high-speed rotation are possible.
Moreover, it can be made compact and automatic replacement is also possible. As a result, the grinding ability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る超音波加工ヘッドの
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic machining head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例に係る超音波加工ヘッドの
要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of an ultrasonic machining head according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例に係る超音波加工ヘッドの
要部断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an essential part of an ultrasonic machining head according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の超音波加工ヘッドの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional ultrasonic processing head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 超音波振動子 14,41,61 伝送ホーン 16,66 外筒 17 テーパシャンク 18,19 ソケット端子 22,49,63 フランジ 23,42,62 支持軸 24 締めつけフランジ 26〜29,46,48 テーパ部 30,32,35〜38,45,50〜52,64,6
5 貫通孔(供給通路) 34,69 工具
11 Ultrasonic vibrator 14, 41, 61 Transmission horn 16, 66 Outer cylinder 17 Taper shank 18, 19 Socket terminal 22, 49, 63 Flange 23, 42, 62 Support shaft 24 Tightening flange 26-29, 46, 48 Tapered portion 30, 32, 35 to 38, 45, 50 to 52, 64, 6
5 Through holes (supply passages) 34, 69 Tools

フロントページの続き (72)発明者 中村 克己 京都府京都市右京区太秦巽町1番地 三 菱重工業株式会社 京都精機製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 1/04 Continuing from the front page (72) Katsumi Nakamura, Inventor Katsumi Nakamura 1 Tatsumimachi, Uzumasa-machi, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Japan Mitsui Heavy Industries, Ltd. Kyoto Seiki Seisakusho Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B24B 1/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 工具に超音波振動を与えて加工を行う超
音波加工ヘッドにおいて、超音波振動子と、該超音波振
動子を支持して発生した超音波振動を伝送する伝送ホー
ンと、該伝送ホーンの先端部に着脱自在に装着される工
具と、前記伝送ホーンを支持する外筒とを具え、前記伝
送ホーンにおける軸振動の節の部分の外径側に外方に突
出するフランジを設けると共に該伝送ホーンにおける軸
振動の節の部分の軸中心部に支持軸を設け、前記伝送ホ
ーンが該フランジ及び支持軸により前記外筒に押圧支持
されたことを特徴とする超音波加工ヘッド。
An ultrasonic processing head for performing processing by applying ultrasonic vibration to a tool, comprising: an ultrasonic vibrator; a transmission horn for transmitting ultrasonic vibration generated by supporting the ultrasonic vibrator; The transmission horn includes a tool detachably attached to a tip end thereof, and an outer cylinder that supports the transmission horn, and has a flange that protrudes outward on an outer diameter side of a portion of the transmission horn at a node of an axial vibration. An ultrasonic machining head, wherein a support shaft is provided at an axial center of a portion of the transmission horn at a node of axial vibration, and the transmission horn is pressed and supported by the outer cylinder by the flange and the support shaft.
【請求項2】 請求項1記載の超音波加工ヘッドにおい
て、伝送ホーンのフランジに該伝送ホーンの先端部側に
向かう第1テーパ部を形成すると共に支持軸の先端部に
第2テーパ部を形成する一方、前記第1テーパ部に対向
する第3テーパ部が形成された締付けリングを前記外筒
に装着すると共に前記第2テーパ部に対向する第4テー
パ部を前記外筒の軸中心に形成したことを特徴とする超
音波加工ヘッド。
2. The ultrasonic machining head according to claim 1, wherein a first tapered portion is formed on a flange of the transmission horn toward a distal end of the transmission horn, and a second tapered portion is formed on a distal end of the support shaft. On the other hand, a fastening ring having a third tapered portion facing the first tapered portion is mounted on the outer cylinder, and a fourth tapered portion facing the second tapered portion is formed at the center of the axis of the outer cylinder. An ultrasonic machining head characterized in that:
【請求項3】 請求項1記載の超音波加工ヘッドにおい
て、外筒と支持軸と伝送ホーンと工具のそれぞれに軸方
向に貫通する貫通孔を形成し、各貫通孔を連通すること
で冷却媒体の供給通路を形成したことを特徴とする超音
波加工ヘッド。
3. The ultrasonic machining head according to claim 1, wherein each of the outer cylinder, the support shaft, the transmission horn, and the tool is formed with a through hole penetrating in the axial direction, and the cooling medium is communicated with each of the through holes. An ultrasonic machining head, wherein a supply passage is formed.
【請求項4】 請求項1記載の超音波加工ヘッドにおい
て、支持軸の軸方向一方における伝送ホーンの内部に該
支持軸の外径と同等あるいはそれ以上の径を有する空洞
を設けたことを特徴とする超音波加工ヘッド。
4. The ultrasonic machining head according to claim 1, wherein a cavity having a diameter equal to or larger than the outer diameter of the support shaft is provided inside the transmission horn in one axial direction of the support shaft. Ultrasonic processing head.
【請求項5】 請求項1記載の超音波加工ヘッドにおい
て、外筒の軸方向一端部に工作機械の回転主軸に着脱自
在なテーパシャンクを設けると共に該テーパシャンクに
前記回転主軸の給電部から受電して超音波振動子に給電
を行うソケット端子を設けたことを特徴とする超音波加
工ヘッド。
5. An ultrasonic machining head according to claim 1, wherein a tapered shank is provided at one end of the outer cylinder in the axial direction so as to be detachable from a rotating spindle of the machine tool, and power is supplied to the tapered shank from a feeder of the rotating spindle. And a socket terminal for supplying power to the ultrasonic vibrator.
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