JP3831479B2 - 超音波加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型，大重量の工具ホーンを有する超音波加工装置に係り、特に超音波加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持する超音波加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、超音波振動子と、この超音波振動子に連結された固定ホーンと、この固定ホーンに連結された工具ホーンとを備えた超音波加工装置、あるいは前記固定ホーンと工具ホーンとの間に必要に応じ駆動ホーンを介装した超音波加工装置は一般に知られているが、この種の超音波加工装置においては、前記各ホーンの入力面と放射面との間の寸法を、使用振動周波数のほぼ１／２波長に長さ設定し、超音波振動子からの振動エネルギが工具ホーンの放射面を介しワークに効率よく伝達されるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の超音波加工装置においては、工具ホーンの放射面を上に向けて工具ホーンを超音波定盤として使用する場合にも、また工具ホーンの放射面を下に向け定盤上に配したワークに工具ホーンを上方から圧接させて使用する場合にも、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側に固定することにより、超音波加工時に負荷される荷重を支持するようにしている。
【０００４】
ところが、大きな加工面積を確保する等の必要から、工具ホーンを大型化した場合には、工具ホーンだけでもかなりの大重量物となるため、固定ホーンの固定フランジを固定する従来の支持構造では、加工時に負荷される荷重を充分に支持できず、安定した加工状態を得ることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる現況に鑑みなされたもので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持し安定した加工状態を得ることができる超音波加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、支持機構の製作が容易で、しかも安定した支持力が得られる超音波加工装置を提供するにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することができ、しかも安定した支持力が得られる超音波加工装置を提供するにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることができる超音波加工装置を提供するにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、工具ホーンの段部と固定側の段部との離間を防止することができ、しかも振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻害されるおそれがほとんどない超音波加工装置を提供するにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、工具ホーンの製作が容易で、しかも隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても問題がない超音波加工装置を提供するにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、工具ホーンを複数の単位工具ホーンで構成した場合であっても、その制御が容易であるとともに、大出力を容易に得ることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、製作が容易でしかも機械的および電気的精度を向上させることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、容易に加工面積の大型化を図ることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、超音波振動子と、この超音波振動子に連結された固定ホーンと、入力面と放射面との間の寸法が使用振動周波数に対しほぼ１／２波長に設定され入力面に前記固定ホーンからの振動エネルギが供給される大型の工具ホーンとを具備する超音波加工装置において、前記工具ホーンに支持機構を設け、この支持機構を固定側で支持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持して安定した加工状態を得ることが可能となる。
【００１６】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられたフランジで形成し、このフランジを両側から挾持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、支持機構の製作が容易で、しかも安定した支持力を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面の中央位置に設けられた凹溝で形成し、この凹溝内に固定側の支持材先端部を挿入することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することが可能となり、しかも安定した支持力を得ることが可能となる。
【００１８】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面から使用振動周波数のほぼ１／２波長の長さで突出し、中央部に固定部が設けられた支持部材で形成し、前記固定部を固定側に固定することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることが可能となる。
【００１９】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた段部で形成し、この段部を固定側の段部に当接させることにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、支持機構の構造を大幅に簡素化することが可能となる。
【００２０】
本発明はまた、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側で支持することにより、工具ホーンの段部の固定側の段部からの離間を阻止することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、工具ホーンの段部と固定側の段部との離間を防止することが可能となり、しかも振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻害されるおそれがほとんどない。
【００２１】
本発明はまた、工具ホーンを、複数の単位工具ホーンを並置して構成し、かつ隣位する単位工具ホーンの間の入力面，放射面間の中央位置に、シート状の隔絶材を介装するようにしたことを特徴とする。ところで、複数の単位工具ホーンを同時に駆動した場合、各単位工具ホーンの寸法，形状を正確に一致させることは不可能であるので、仮えすべての単位工具ホーンに同一の振動エネルギを与えた場合であっても、各単位工具ホーンの振幅等が完全に一致することは有り得ない。このため、隣位する単位工具ホーンを直接密着させた場合には、単位工具ホーンの密着面間にカジリが生じ、安定した出力が得られないおそれがあるが、隣位する単位工具ホーン間にシート状の隔絶材を介装することにより、単位工具ホーン間に隔絶材の厚さに相当する狭い間隙が形成され、隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても特に問題はない。
【００２２】
本発明はまた、固定ホーンおよび超音波振動子を、各単位工具ホーン毎にそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、大型の工具ホーンの場合であってもその制御が容易であり、しかも大出力を容易に得ることが可能となる。
【００２３】
本発明はまた、複数の単位工具ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに固定ホーンおよび超音波振動子を任意数設けるようにしたことを特徴とする。そして、駆動ホーンで各単位工具ホーンを連結することで製作が容易となり、また機械的および電気的精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
本発明はさらに、工具ホーンを、加工テーブルに放射面を上に向け配設して超音波定盤として使用できるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、容易に加工面積の大型化を図ることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波加工装置を示すもので、この超音波加工装置１は、中央位置に開口２を有する加工テーブル３を備えており、この加工テーブル３の上方には、支柱４を介して支持部材５が配設されている。
【００２６】
この支持部材５には、図１に示すように昇降シリンダ６が搭載されており、そのロッド６ａの下端部は、昇降部材７に連結されている。この昇降部材７の上面側には、前記支持部材５を貫通して支持部材５に摺動自在に支持されるガイドロッド８の下端部が連結されており、昇降部材７は、前記昇降シリンダ６の伸縮作動により、ガイドロッド８をガイドとして昇降駆動されるようになっている。
【００２７】
また、昇降部材７の下面側には、図１に示すように金型９が着脱交換可能に装着されており、この金型９は、昇降部材７の昇降とともに昇降し、後述する工具ホーン１０上にワーク（図示せず）を押圧して溶着等の超音波加工をワークに施すことができるようになっている。
【００２８】
前記工具ホーン１０は、図１に示すように、同一形状寸法の例えば４個の単位工具ホーン１０ａを並置して構成されており、この工具ホーン１０は、前記開口２内に挿入された状態で加工テーブル３に固定されているとともに、前記各単位工具ホーン１０ａ下端の入力面１３には、固定ホーン１１を介し超音波振動子１２がそれぞれ取付けられている。そして、これら各超音波振動子１２を同相で駆動することにより、各超音波振動子１２からの振動エネルギが固定ホーン１１を介し各単位工具ホーン１０ａに伝達され、さらに各単位工具ホーン１０ａ上端の放射面１４を介し図示しないワークに与えられるようになっている。
【００２９】
前記各単位工具ホーン１０ａは、図２および図３に示すように、例えばチタン合金，燐青銅あるいはジュラルミン等の金属素材を板状のブロックに加工して形成されており、その入力面１３と放射面１４との間の寸法Ｌは、入力される超音波振動の周波数λに対しほぼλ／２に設定されている。
【００３０】
これら各単位工具ホーン１０ａの板面には、図３に示すように、任意数のスロット１５が設けられており、また各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図２および図３に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、工具ホーン１０を加工テーブル３に固定する支持機構としてのフランジ１６がそれぞれ一体に設けられている。そして、このフランジ１６は、加工テーブル３に設けた段部１７と加工テーブル３上に取付けた押さえ板１８との間で上下に挾持固定されるようになっている。
【００３１】
すなわち、前記フランジ１６は、図３に示すように、加工テーブル３に設けた段部１７上に、ゴム，ガラステープあるいはポリテトラフロロエチレン製の薄い下緩衝材１９を介し載置されており、フランジ１６の上面側には、下緩衝材１９と同材質の厚い上緩衝材２０および金属板２１が順次載置されている。そしてフランシジ１６は、前記押さえ板１８に螺装された締付けねじ２２を締付けることにより、段部１７と押さえ板１８との間で上下に挾持固定されるようになっている。
【００３２】
前記各単位工具ホーン１０ａの板面にはまた、図３に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置のスロット１５間およびスロット１５とフランジ１６との間に、例えばポリエステル製の薄いシート状の隔絶材２３が貼着されており、この隔絶材２３により、図２に示すように単位工具ホーン１０ａの同士が直接密着せず、単位工具ホーン１０ａの密着面間にカジリが生じるのを防止できるようになっている。
【００３３】
一方、前記固定ホーン１１は、図２および図３に示すように、前記工具ホーン１０と同様の素材を用いて長さが寸法Ｌの丸棒状に形成されており、その放射面２４側の上半部は、入力面２５側の下半部よりも細径に形成されているとともに、放射面２４および入力面２５からの寸法Ｌ／２の位置には、固定フランジ２６が一体に設けられている。そして、この固定ホーン１１は、前記放射面２４が各単位工具ホーン１０ａの入力面１３中央部に連結されているとともに、前記入力面２５の中央部には超音波振動子１２が連結され、超音波振動子１２からの振動エネルギを各単位工具ホーン１０ａに伝達するようになっている。
【００３４】
なお、図１において、符号２７は加工テーブル３に取付けられた防音ケースであり、この防音ケース２７内には、超音波振動子１２駆動用のアンプ（図示せず）等も組込まれるようになっている。
【００３５】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
図示しないワークの超音波加工に際しては、まず各超音波振動子１２を同相で駆動する。すると、各超音波振動子１２からの振動エネルギは、各固定ホーン１１を介し各単位工具ホーン１０ａに伝達される。この際、各固定ホーン１１は、放射面２４側が入力面２５側よりも小面積となっているので、超音波振動子１２からの振動エネルギを、その振幅を拡大して各単位工具ホーン１０ａに伝達することができる。
【００３６】
ところで、各超音波振動子１２を同相で駆動した場合、各固定ホーン１１同士および各単位工具ホーン１０ａ同士が完全に同一形状寸法であれば、各単位工具ホーン１０ａの変位は完全に同一となり、各単位工具ホーン１０ａの端面を直接密着させても、密着面間にカジリが生じるおそれはない。ところが、各ホーン１１，１０ａ同士を正確に同一形状寸法に形成することは実際には不可能であるので、各単位工具ホーン１０ａの変位が完全に一致することは有り得ない。そしてこの場合には、相互の単位工具ホーン１０ａの密着面間にカジリが生じ、安定した出力が得られないおそれがある。
【００３７】
ところが、本実施の形態においては、隣位する単位工具ホーン１０ａ間に隔絶材２３を介装するようにしているので、カジリが生じて出力が不安定になるといった不具合がない。しかも、隔絶材２３は、変位が零か極めて小さい部位に配されているので、長期間使用しても隔絶材２３が損傷するといったおそれもない。
【００３８】
また、各単位工具ホーン１０ａのフランジ１６も、緩衝材１９，２０を介し上下に挾持固定されているので、各単位工具ホーン１０ａを駆動した際に、フランジ１６に多少変位が生じた場合であっても固定支持状態を安定させることができる。しかも、超音波加工時に加工圧が作用する下緩衝材１９の厚さを薄くしているので、加工時の工具ホーン１０の沈み込みをほぼ零とすることができ、これにより加工精度を向上させることができる。
【００３９】
このようにして工具ホーン１０を駆動したならば、工具ホーン１０上に図示しないワークを載置するとともに、昇降シリンダ６を伸長作動させて昇降部材７を下降させ、金型９でワークを工具ホーン１０に押付ける。これにより、振動エネルギがワークに与えられ、ワークに溶着等の超音波加工が施される。
【００４０】
しかして、大型，大重量の工具ホーン１０を直接固定支持するようにしているので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持し安定した加工状態を得ることができる。
【００４１】
また、工具ホーン１０は、複数の単位工具ホーン１０ａで構成されているので、大型の単一の工具ホーンを製作するよりも製作が容易であるとともに、単位工具ホーン１０ａの個数の増減により、必要とする大きさの超音波定盤を容易に得ることができる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、凹溝３６を設けるようにしたものである。
【００４３】
すなわち、各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図４に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、例えばＶ溝状の凹溝３６がそれぞれ設けられており、この凹溝３６内には、支持材３７の先端部が緩衝材３８を介し挿入され、この支持材３７は、固定ねじ３９を介し加工テーブル３上に固定されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００４４】
しかして、凹溝３６により支持機構を形成することにより、フランジ１６で支持機構を形成するよりも、より少ない材料で単位工具ホーン１０ａを製作することができ、しかもフランジ１６と同等の支持固定力を得ることができる。
【００４５】
図５は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、支持部材４６を用いるようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この支持部材４６は、図５に示すように、長さが寸法Ｌの丸棒状に形成されており、その両端から寸法Ｌ／２の位置には、フランジ部４７が一体に設けられ、上端中央部には、連結ねじ４８が突設されている。そして、この支持部材４６は、各単位工具ホーン１０ａの入力面１３の固定ホーン１１を介しその両側位置に２本連結固定されており、これら各支持部材４６のフランジ部４７を固定側に固定することにより、加工時に各単位工具ホーン１０ａに負荷される荷重を支持することができるようになっている。
【００４７】
具体的には、前記フランジ部４７は、薄肉の下緩衝材４９を介し支持台５１上に載置されており、フランジ部４７の上面側は、厚肉の上緩衝材５０を介し支持ブロック５２で支持され、この支持ブロック５２は、固定ねじ５３を介し支持台５１上に固定されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００４８】
しかして、支持部材４６を用いて加工時に負荷される荷重を支持するようにしているので、フランジ１６や凹溝３６を有しない既存の単位工具ホーン１０ａにも容易に適用することができる。
【００４９】
なお、前記第３の実施の形態においては、支持部材４６にフランジ部４７を設け、このフランジ部４７を固定側に固定する場合について説明したが、フランジ部４７に代えて支持部材４６の外周部にリング状のＶ溝を設け、このＶ溝を図４に示すような方法で固定側に固定するようにしてもよい。
【００５０】
図６は、本発明の第４の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、段部６６を設けるようにしたものである。
【００５１】
すなわち、各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図６に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、下向きに切欠かれた段部６６がそれぞれ設けられており、一方加工テーブル３には、上向きに切欠かれた段部６７が設けられている。そして、各単位工具ホーン１０ａの段部６６は、薄肉の緩衝材６８を介し加工テーブル３の段部６７上に載置され、加工時に各単位工具ホーン１０ａに負荷される荷重を支持することができるようになっている。
【００５２】
一方、固定ホーン１１の固定フランジ２６は、図６に示すように、薄肉の下緩衝材６９を介し支持台７１上に載置されており、固定フランジ２６の上面側は、厚肉の上緩衝材７０を介し支持ブロック７２で支持され、この支持ブロック７２は、固定ねじ７３を介し支持台７１上に固定されている。そしてこれにより、各単位工具ホーン１０ａの段部６７からの浮き上がりおよび位置ずれを防止することができるようになっている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００５３】
しかして、段部６６を用いて加工時に負荷される荷重を支持するようにしているので、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる。なお、段部６６の場合、各単位工具ホーン１０ａの上方に持ち上げる力に対しては、これを支持する機能を有しておらず、したがって、固定ホーン１１側で支持する必要があるが、段部６６には各単位工具ホーン１０ａ等の自重が常時負荷されていて安定状態が確保されているので、固定ホーン１１側での支持は、万一の場合の安全策として考えればよく、極めて簡単な支持構造で足りる。
【００５４】
図７および図８は、本発明の第５の実施の形態を示すもので前記第１の形態における工具ホーン１０と固定ホーン１１との間に、駆動ホーン８０を介装するようにしたものである。
【００５５】
すなわち、前記駆動ホーン８０は、図７および図８に示すように、所定厚の方形板状に形成されており、その入力面８１と放射面８２との間の長さは寸法Ｌに設定され、また板面には、任意数のスロット８３が設けられている。そして、この駆動ホーン８０は、各単位工具ホーン１０ａに対し直角状に配置され、その放射面８２が各単位工具ホーン１０ａの入力面１３に連結されているとともに、入力面８１には、入力面２５に超音波振動子１２が連結された例えば２個の固定ホーン１１の放射面２４が連結されている。また、本実施の形態においては、各単位工具ホーン１０ａが駆動ホーン８０に連結固定されているため、前記第１の実施の形態における隔絶材２３は省略されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００５６】
しかして、工具ホーン１０と固定ホーン１１との間に、駆動ホーン８０を介装するようにしているので、各固定ホーン１１からの振動が駆動ホーン８０で平均化された後に各単位工具ホーン１０ａに伝達されることになり、各単位工具ホーン１０ａに固定ホーン１１を各別に連結する場合に比較して、各単位工具ホーン１０ａをより均一に振動させることができ、加工精度をより向上させることができる。また、駆動ホーン８０に各単位工具ホーン１０ａを連結した状態で、各単位工具ホーン１０ａの放射面１４等を加工できるので、加工が容易であるとともに、工具ホーン１０全体としての放射面１４の平坦度をより向上させることができる。また、単位工具ホーン１０ａの個数に無関係に固定ホーン１１および超音波振動子の個数を決定できるので、選択の幅を広げることができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００５７】
なお、前記各実施の形態においては、工具ホーン１０を超音波定盤として用いる場合について説明したが、例えば図１の金型９と工具ホーン１０との位置を上下逆にした使用方法の場合にも同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持して安定した加工状態を得ることができる。
【００５９】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられたフランジで形成し、このフランジを両側から挾持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、支持機構の製作が容易であるとともに、安定した支持力を得ることができる。
【００６０】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた凹溝で形成し、この凹溝内に固定側の支持材先端部を挿入することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することができ、しかも安定した支持力を得ることができる。
【００６１】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面から使用振動周波数のほぼ１／２波長の長さで突出し中央部に固定部が設けられた支持部材で形成し、前記固定部を固定側に固定することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることができるとともに、支持機構の個数を容易に増減できるので、使用目的にあった最適な支持力を容易に得ることができる。
【００６２】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた段部で形成し、この段部を固定側の段部に当接させることにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる。
【００６３】
本発明はまた、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側で支持することにより、工具ホーンの段部の固定側の段部からの離間を阻止できるようにしているので、工具ホーンの設置状態を安定させることができるとともに、固定フランジの支持は段部の離間を阻止するだけでよいので、簡単な構造のもので足り、振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻止されるおそれがほとんどない。
【００６４】
本発明はまた、工具ホーンを、複数の単位工具ホーンを並置して構成し、かつ隣位する単位工具ホーンの間の入力面，放射面間の中央位置に、シート状の隔絶材を介装するようにしているので、隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても、単位工具ホーン相互間でカジリが生じることがなく、安定した出力を得ることができる。
【００６５】
本発明また、固定ホーンおよび超音波振動子を、各単位工具ホーン毎にそれぞれ設けるようにしているので、大型の工具ホーンの場合であっても、その制御が容易であり、しかも大出力を容易に得ることができる。
【００６６】
本発明はまた、複数の単位工具ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに固定ホーンおよび超音波振動子を任意数設けるようにしているので、各単位工具ホーンをより均一に振動させることができるとともに、駆動ホーンで各単位工具ホーンを連結した状態で各単位工具ホーンを加工することで製作が容易となり、また機械的および電気的精度を向上させることができる。
【００６７】
本発明はさらに、工具ホーンを、加工テーブルに放射面を上に向けて配設して超音波定盤として使用できるようにしているので、容易に加工面積の大型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波加工装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図３相当図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図３相当図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す図３相当図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す図２相当図である。
【図８】図７の側面図である。
【符号の説明】
１ 超音波加工装置
２ 開口
３ 加工テーブル
６ 昇降シリンダ
７ 昇降部材
９ 金型
１０ 工具ホーン
１０ａ 単位工具ホーン
１１ 固定ホーン
１２ 超音波振動子
１３，２５，８１ 入力面
１４，２４，８２ 放射面
１５，８３ スロット
１６ フランジ
１７，６６，６７ 段部
１８ 押さえ板
１９，４９，６９ 下緩衝材
２０，５０，７０ 上緩衝材
２３ 隔絶材
２６ 固定フランジ
２７ 防音ケース
３６ 凹溝
３７ 支持材
３８，６８ 緩衝材
４６ 支持部材
４７ フランジ部
５１，７１ 支持台
５２，７２ 支持ブロック
８０ 駆動ホーン
Ｌ，Ｌ／２ 寸法
λ 周波数
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型，大重量の工具ホーンを有する超音波加工装置に係り、特に超音波加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持する超音波加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、超音波振動子と、この超音波振動子に連結された固定ホーンと、この固定ホーンに連結された工具ホーンとを備えた超音波加工装置、あるいは前記固定ホーンと工具ホーンとの間に必要に応じ駆動ホーンを介装した超音波加工装置は一般に知られているが、この種の超音波加工装置においては、前記各ホーンの入力面と放射面との間の寸法を、使用振動周波数のほぼ１／２波長に長さ設定し、超音波振動子からの振動エネルギが工具ホーンの放射面を介しワークに効率よく伝達されるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の超音波加工装置においては、工具ホーンの放射面を上に向けて工具ホーンを超音波定盤として使用する場合にも、また工具ホーンの放射面を下に向け定盤上に配したワークに工具ホーンを上方から圧接させて使用する場合にも、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側に固定することにより、超音波加工時に負荷される荷重を支持するようにしている。
【０００４】
ところが、大きな加工面積を確保する等の必要から、工具ホーンを大型化した場合には、工具ホーンだけでもかなりの大重量物となるため、固定ホーンの固定フランジを固定する従来の支持構造では、加工時に負荷される荷重を充分に支持できず、安定した加工状態を得ることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる現況に鑑みなされたもので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持し安定した加工状態を得ることができる超音波加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、支持機構の製作が容易で、しかも安定した支持力が得られる超音波加工装置を提供するにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することができ、しかも安定した支持力が得られる超音波加工装置を提供するにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることができる超音波加工装置を提供するにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、工具ホーンの段部と固定側の段部との離間を防止することができ、しかも振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻害されるおそれがほとんどない超音波加工装置を提供するにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、工具ホーンの製作が容易で、しかも隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても問題がない超音波加工装置を提供するにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、工具ホーンを複数の単位工具ホーンで構成した場合であっても、その制御が容易であるとともに、大出力を容易に得ることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、製作が容易でしかも機械的および電気的精度を向上させることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、容易に加工面積の大型化を図ることができる超音波加工装置を提供するにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、超音波振動子と、この超音波振動子に連結された固定ホーンと、入力面と放射面との間の寸法が使用振動周波数に対しほぼ１／２波長に設定され入力面に前記固定ホーンからの振動エネルギが供給される大型の工具ホーンとを具備する超音波加工装置において、前記工具ホーンに支持機構を設け、この支持機構を固定側で支持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持して安定した加工状態を得ることが可能となる。
【００１６】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられたフランジで形成し、このフランジを両側から挾持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、支持機構の製作が容易で、しかも安定した支持力を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面の中央位置に設けられた凹溝で形成し、この凹溝内に固定側の支持材先端部を挿入することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することが可能となり、しかも安定した支持力を得ることが可能となる。
【００１８】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面から使用振動周波数のほぼ１／２波長の長さで突出し、中央部に固定部が設けられた支持部材で形成し、前記固定部を固定側に固定することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることが可能となる。
【００１９】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた段部で形成し、この段部を固定側の段部に当接させることにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、支持機構の構造を大幅に簡素化することが可能となる。
【００２０】
本発明はまた、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側で支持することにより、工具ホーンの段部の固定側の段部からの離間を阻止することができるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、工具ホーンの段部と固定側の段部との離間を防止することが可能となり、しかも振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻害されるおそれがほとんどない。
【００２１】
本発明はまた、工具ホーンを、複数の単位工具ホーンを並置して構成し、かつ隣位する単位工具ホーンの間の入力面，放射面間の中央位置に、シート状の隔絶材を介装するようにしたことを特徴とする。ところで、複数の単位工具ホーンを同時に駆動した場合、各単位工具ホーンの寸法，形状を正確に一致させることは不可能であるので、仮えすべての単位工具ホーンに同一の振動エネルギを与えた場合であっても、各単位工具ホーンの振幅等が完全に一致することは有り得ない。このため、隣位する単位工具ホーンを直接密着させた場合には、単位工具ホーンの密着面間にカジリが生じ、安定した出力が得られないおそれがあるが、隣位する単位工具ホーン間にシート状の隔絶材を介装することにより、単位工具ホーン間に隔絶材の厚さに相当する狭い間隙が形成され、隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても特に問題はない。
【００２２】
本発明はまた、固定ホーンおよび超音波振動子を、各単位工具ホーン毎にそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、大型の工具ホーンの場合であってもその制御が容易であり、しかも大出力を容易に得ることが可能となる。
【００２３】
本発明はまた、複数の単位工具ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに固定ホーンおよび超音波振動子を任意数設けるようにしたことを特徴とする。そして、駆動ホーンで各単位工具ホーンを連結することで製作が容易となり、また機械的および電気的精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
本発明はさらに、工具ホーンを、加工テーブルに放射面を上に向け配設して超音波定盤として使用できるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、容易に加工面積の大型化を図ることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波加工装置を示すもので、この超音波加工装置１は、中央位置に開口２を有する加工テーブル３を備えており、この加工テーブル３の上方には、支柱４を介して支持部材５が配設されている。
【００２６】
この支持部材５には、図１に示すように昇降シリンダ６が搭載されており、そのロッド６ａの下端部は、昇降部材７に連結されている。この昇降部材７の上面側には、前記支持部材５を貫通して支持部材５に摺動自在に支持されるガイドロッド８の下端部が連結されており、昇降部材７は、前記昇降シリンダ６の伸縮作動により、ガイドロッド８をガイドとして昇降駆動されるようになっている。
【００２７】
また、昇降部材７の下面側には、図１に示すように金型９が着脱交換可能に装着されており、この金型９は、昇降部材７の昇降とともに昇降し、後述する工具ホーン１０上にワーク（図示せず）を押圧して溶着等の超音波加工をワークに施すことができるようになっている。
【００２８】
前記工具ホーン１０は、図１に示すように、同一形状寸法の例えば４個の単位工具ホーン１０ａを並置して構成されており、この工具ホーン１０は、前記開口２内に挿入された状態で加工テーブル３に固定されているとともに、前記各単位工具ホーン１０ａ下端の入力面１３には、固定ホーン１１を介し超音波振動子１２がそれぞれ取付けられている。そして、これら各超音波振動子１２を同相で駆動することにより、各超音波振動子１２からの振動エネルギが固定ホーン１１を介し各単位工具ホーン１０ａに伝達され、さらに各単位工具ホーン１０ａ上端の放射面１４を介し図示しないワークに与えられるようになっている。
【００２９】
前記各単位工具ホーン１０ａは、図２および図３に示すように、例えばチタン合金，燐青銅あるいはジュラルミン等の金属素材を板状のブロックに加工して形成されており、その入力面１３と放射面１４との間の寸法Ｌは、入力される超音波振動の周波数λに対しほぼλ／２に設定されている。
【００３０】
これら各単位工具ホーン１０ａの板面には、図３に示すように、任意数のスロット１５が設けられており、また各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図２および図３に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、工具ホーン１０を加工テーブル３に固定する支持機構としてのフランジ１６がそれぞれ一体に設けられている。そして、このフランジ１６は、加工テーブル３に設けた段部１７と加工テーブル３上に取付けた押さえ板１８との間で上下に挾持固定されるようになっている。
【００３１】
すなわち、前記フランジ１６は、図３に示すように、加工テーブル３に設けた段部１７上に、ゴム，ガラステープあるいはポリテトラフロロエチレン製の薄い下緩衝材１９を介し載置されており、フランジ１６の上面側には、下緩衝材１９と同材質の厚い上緩衝材２０および金属板２１が順次載置されている。そしてフランシジ１６は、前記押さえ板１８に螺装された締付けねじ２２を締付けることにより、段部１７と押さえ板１８との間で上下に挾持固定されるようになっている。
【００３２】
前記各単位工具ホーン１０ａの板面にはまた、図３に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置のスロット１５間およびスロット１５とフランジ１６との間に、例えばポリエステル製の薄いシート状の隔絶材２３が貼着されており、この隔絶材２３により、図２に示すように単位工具ホーン１０ａの同士が直接密着せず、単位工具ホーン１０ａの密着面間にカジリが生じるのを防止できるようになっている。
【００３３】
一方、前記固定ホーン１１は、図２および図３に示すように、前記工具ホーン１０と同様の素材を用いて長さが寸法Ｌの丸棒状に形成されており、その放射面２４側の上半部は、入力面２５側の下半部よりも細径に形成されているとともに、放射面２４および入力面２５からの寸法Ｌ／２の位置には、固定フランジ２６が一体に設けられている。そして、この固定ホーン１１は、前記放射面２４が各単位工具ホーン１０ａの入力面１３中央部に連結されているとともに、前記入力面２５の中央部には超音波振動子１２が連結され、超音波振動子１２からの振動エネルギを各単位工具ホーン１０ａに伝達するようになっている。
【００３４】
なお、図１において、符号２７は加工テーブル３に取付けられた防音ケースであり、この防音ケース２７内には、超音波振動子１２駆動用のアンプ（図示せず）等も組込まれるようになっている。
【００３５】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
図示しないワークの超音波加工に際しては、まず各超音波振動子１２を同相で駆動する。すると、各超音波振動子１２からの振動エネルギは、各固定ホーン１１を介し各単位工具ホーン１０ａに伝達される。この際、各固定ホーン１１は、放射面２４側が入力面２５側よりも小面積となっているので、超音波振動子１２からの振動エネルギを、その振幅を拡大して各単位工具ホーン１０ａに伝達することができる。
【００３６】
ところで、各超音波振動子１２を同相で駆動した場合、各固定ホーン１１同士および各単位工具ホーン１０ａ同士が完全に同一形状寸法であれば、各単位工具ホーン１０ａの変位は完全に同一となり、各単位工具ホーン１０ａの端面を直接密着させても、密着面間にカジリが生じるおそれはない。ところが、各ホーン１１，１０ａ同士を正確に同一形状寸法に形成することは実際には不可能であるので、各単位工具ホーン１０ａの変位が完全に一致することは有り得ない。そしてこの場合には、相互の単位工具ホーン１０ａの密着面間にカジリが生じ、安定した出力が得られないおそれがある。
【００３７】
ところが、本実施の形態においては、隣位する単位工具ホーン１０ａ間に隔絶材２３を介装するようにしているので、カジリが生じて出力が不安定になるといった不具合がない。しかも、隔絶材２３は、変位が零か極めて小さい部位に配されているので、長期間使用しても隔絶材２３が損傷するといったおそれもない。
【００３８】
また、各単位工具ホーン１０ａのフランジ１６も、緩衝材１９，２０を介し上下に挾持固定されているので、各単位工具ホーン１０ａを駆動した際に、フランジ１６に多少変位が生じた場合であっても固定支持状態を安定させることができる。しかも、超音波加工時に加工圧が作用する下緩衝材１９の厚さを薄くしているので、加工時の工具ホーン１０の沈み込みをほぼ零とすることができ、これにより加工精度を向上させることができる。
【００３９】
このようにして工具ホーン１０を駆動したならば、工具ホーン１０上に図示しないワークを載置するとともに、昇降シリンダ６を伸長作動させて昇降部材７を下降させ、金型９でワークを工具ホーン１０に押付ける。これにより、振動エネルギがワークに与えられ、ワークに溶着等の超音波加工が施される。
【００４０】
しかして、大型，大重量の工具ホーン１０を直接固定支持するようにしているので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持し安定した加工状態を得ることができる。
【００４１】
また、工具ホーン１０は、複数の単位工具ホーン１０ａで構成されているので、大型の単一の工具ホーンを製作するよりも製作が容易であるとともに、単位工具ホーン１０ａの個数の増減により、必要とする大きさの超音波定盤を容易に得ることができる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、凹溝３６を設けるようにしたものである。
【００４３】
すなわち、各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図４に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、例えばＶ溝状の凹溝３６がそれぞれ設けられており、この凹溝３６内には、支持材３７の先端部が緩衝材３８を介し挿入され、この支持材３７は、固定ねじ３９を介し加工テーブル３上に固定されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００４４】
しかして、凹溝３６により支持機構を形成することにより、フランジ１６で支持機構を形成するよりも、より少ない材料で単位工具ホーン１０ａを製作することができ、しかもフランジ１６と同等の支持固定力を得ることができる。
【００４５】
図５は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、支持部材４６を用いるようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この支持部材４６は、図５に示すように、長さが寸法Ｌの丸棒状に形成されており、その両端から寸法Ｌ／２の位置には、フランジ部４７が一体に設けられ、上端中央部には、連結ねじ４８が突設されている。そして、この支持部材４６は、各単位工具ホーン１０ａの入力面１３の固定ホーン１１を介しその両側位置に２本連結固定されており、これら各支持部材４６のフランジ部４７を固定側に固定することにより、加工時に各単位工具ホーン１０ａに負荷される荷重を支持することができるようになっている。
【００４７】
具体的には、前記フランジ部４７は、薄肉の下緩衝材４９を介し支持台５１上に載置されており、フランジ部４７の上面側は、厚肉の上緩衝材５０を介し支持ブロック５２で支持され、この支持ブロック５２は、固定ねじ５３を介し支持台５１上に固定されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００４８】
しかして、支持部材４６を用いて加工時に負荷される荷重を支持するようにしているので、フランジ１６や凹溝３６を有しない既存の単位工具ホーン１０ａにも容易に適用することができる。
【００４９】
なお、前記第３の実施の形態においては、支持部材４６にフランジ部４７を設け、このフランジ部４７を固定側に固定する場合について説明したが、フランジ部４７に代えて支持部材４６の外周部にリング状のＶ溝を設け、このＶ溝を図４に示すような方法で固定側に固定するようにしてもよい。
【００５０】
図６は、本発明の第４の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態におけるフランジ１６に代え、段部６６を設けるようにしたものである。
【００５１】
すなわち、各単位工具ホーン１０ａの両側部には、図６に示すように、入力面１３および放射面１４から寸法Ｌ／２の位置に、下向きに切欠かれた段部６６がそれぞれ設けられており、一方加工テーブル３には、上向きに切欠かれた段部６７が設けられている。そして、各単位工具ホーン１０ａの段部６６は、薄肉の緩衝材６８を介し加工テーブル３の段部６７上に載置され、加工時に各単位工具ホーン１０ａに負荷される荷重を支持することができるようになっている。
【００５２】
一方、固定ホーン１１の固定フランジ２６は、図６に示すように、薄肉の下緩衝材６９を介し支持台７１上に載置されており、固定フランジ２６の上面側は、厚肉の上緩衝材７０を介し支持ブロック７２で支持され、この支持ブロック７２は、固定ねじ７３を介し支持台７１上に固定されている。そしてこれにより、各単位工具ホーン１０ａの段部６７からの浮き上がりおよび位置ずれを防止することができるようになっている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００５３】
しかして、段部６６を用いて加工時に負荷される荷重を支持するようにしているので、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる。なお、段部６６の場合、各単位工具ホーン１０ａの上方に持ち上げる力に対しては、これを支持する機能を有しておらず、したがって、固定ホーン１１側で支持する必要があるが、段部６６には各単位工具ホーン１０ａ等の自重が常時負荷されていて安定状態が確保されているので、固定ホーン１１側での支持は、万一の場合の安全策として考えればよく、極めて簡単な支持構造で足りる。
【００５４】
図７および図８は、本発明の第５の実施の形態を示すもので前記第１の形態における工具ホーン１０と固定ホーン１１との間に、駆動ホーン８０を介装するようにしたものである。
【００５５】
すなわち、前記駆動ホーン８０は、図７および図８に示すように、所定厚の方形板状に形成されており、その入力面８１と放射面８２との間の長さは寸法Ｌに設定され、また板面には、任意数のスロット８３が設けられている。そして、この駆動ホーン８０は、各単位工具ホーン１０ａに対し直角状に配置され、その放射面８２が各単位工具ホーン１０ａの入力面１３に連結されているとともに、入力面８１には、入力面２５に超音波振動子１２が連結された例えば２個の固定ホーン１１の放射面２４が連結されている。また、本実施の形態においては、各単位工具ホーン１０ａが駆動ホーン８０に連結固定されているため、前記第１の実施の形態における隔絶材２３は省略されている。
なお、その他の点については、前記第１の実施の形態と同一構成となっており、作用も同一である。
【００５６】
しかして、工具ホーン１０と固定ホーン１１との間に、駆動ホーン８０を介装するようにしているので、各固定ホーン１１からの振動が駆動ホーン８０で平均化された後に各単位工具ホーン１０ａに伝達されることになり、各単位工具ホーン１０ａに固定ホーン１１を各別に連結する場合に比較して、各単位工具ホーン１０ａをより均一に振動させることができ、加工精度をより向上させることができる。また、駆動ホーン８０に各単位工具ホーン１０ａを連結した状態で、各単位工具ホーン１０ａの放射面１４等を加工できるので、加工が容易であるとともに、工具ホーン１０全体としての放射面１４の平坦度をより向上させることができる。また、単位工具ホーン１０ａの個数に無関係に固定ホーン１１および超音波振動子の個数を決定できるので、選択の幅を広げることができるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００５７】
なお、前記各実施の形態においては、工具ホーン１０を超音波定盤として用いる場合について説明したが、例えば図１の金型９と工具ホーン１０との位置を上下逆にした使用方法の場合にも同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、加工時に大きな荷重が負荷された場合であっても、この荷重を充分に支持して安定した加工状態を得ることができる。
【００５９】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられたフランジで形成し、このフランジを両側から挾持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、支持機構の製作が容易であるとともに、安定した支持力を得ることができる。
【００６０】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた凹溝で形成し、この凹溝内に固定側の支持材先端部を挿入することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、大形状の素材を用いることなく工具ホーンおよび支持機構を製作することができ、しかも安定した支持力を得ることができる。
【００６１】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面から使用振動周波数のほぼ１／２波長の長さで突出し中央部に固定部が設けられた支持部材で形成し、前記固定部を固定側に固定することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、既存の工具ホーンに対しても、支持機構を容易に設けることができるとともに、支持機構の個数を容易に増減できるので、使用目的にあった最適な支持力を容易に得ることができる。
【００６２】
本発明はまた、支持機構を、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けられた段部で形成し、この段部を固定側の段部に当接させることにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持できるようにしているので、支持機構の構造を大幅に簡素化することができる。
【００６３】
本発明はまた、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側で支持することにより、工具ホーンの段部の固定側の段部からの離間を阻止できるようにしているので、工具ホーンの設置状態を安定させることができるとともに、固定フランジの支持は段部の離間を阻止するだけでよいので、簡単な構造のもので足り、振動エネルギの工具ホーンへの伝達が阻止されるおそれがほとんどない。
【００６４】
本発明はまた、工具ホーンを、複数の単位工具ホーンを並置して構成し、かつ隣位する単位工具ホーンの間の入力面，放射面間の中央位置に、シート状の隔絶材を介装するようにしているので、隣位する単位工具ホーンの振動が完全に同期していなくても、単位工具ホーン相互間でカジリが生じることがなく、安定した出力を得ることができる。
【００６５】
本発明また、固定ホーンおよび超音波振動子を、各単位工具ホーン毎にそれぞれ設けるようにしているので、大型の工具ホーンの場合であっても、その制御が容易であり、しかも大出力を容易に得ることができる。
【００６６】
本発明はまた、複数の単位工具ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに対し１個の駆動ホーンを設け、この駆動ホーンに固定ホーンおよび超音波振動子を任意数設けるようにしているので、各単位工具ホーンをより均一に振動させることができるとともに、駆動ホーンで各単位工具ホーンを連結した状態で各単位工具ホーンを加工することで製作が容易となり、また機械的および電気的精度を向上させることができる。
【００６７】
本発明はさらに、工具ホーンを、加工テーブルに放射面を上に向けて配設して超音波定盤として使用できるようにしているので、容易に加工面積の大型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波加工装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図３相当図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図３相当図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す図３相当図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す図２相当図である。
【図８】図７の側面図である。
【符号の説明】
１ 超音波加工装置
２ 開口
３ 加工テーブル
６ 昇降シリンダ
７ 昇降部材
９ 金型
１０ 工具ホーン
１０ａ 単位工具ホーン
１１ 固定ホーン
１２ 超音波振動子
１３，２５，８１ 入力面
１４，２４，８２ 放射面
１５，８３ スロット
１６ フランジ
１７，６６，６７ 段部
１８ 押さえ板
１９，４９，６９ 下緩衝材
２０，５０，７０ 上緩衝材
２３ 隔絶材
２６ 固定フランジ
２７ 防音ケース
３６ 凹溝
３７ 支持材
３８，６８ 緩衝材
４６ 支持部材
４７ フランジ部
５１，７１ 支持台
５２，７２ 支持ブロック
８０ 駆動ホーン
Ｌ，Ｌ／２ 寸法
λ 周波数
Claims (9)
- 超音波振動子と、この超音波振動子に連結された固定ホーンと、入力面と放射面との間の寸法が使用振動周波数に対しほぼ１／２波長に設定され入力面に前記固定ホーンからの振動エネルギが供給される工具ホーンとを具備する超音波加工装置において、前記工具ホーンに支持機構を設け、この支持機構を固定側で支持することにより、加工時に負荷される荷重を工具ホーンで支持するとともに、前記工具ホーンを、複数の単位工具ホーンを並置して構成し、かつ隣位する単位工具ホーンの間における入力面，放射面間の中央位置に、シート状の隔絶材を介装したことを特徴とする超音波加工装置。
- 支持機構は、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けたフランジで形成され、工具ホーンは、前記フランジを両側から挾持することにより、加工時に負荷される荷重を支持することを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 支持機構は、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けた凹溝で形成され、工具ホーンは、前記凹溝内に固定側の支持材先端部を挿入することにより、加工時に負荷される荷重を支持することを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 支持機構は、工具ホーンの入力面から使用振動周波数のほぼ１／２波長の長さで突出し中央部に固定部を有する支持部材で形成され、工具ホーンは、前記固定部を固定側に固定することにより、加工時に負荷される荷重を支持することを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 支持機構は、工具ホーンの入力面，放射面間の中央位置に設けた段部で形成され、工具ホーンは、前記段部を固定側の段部に当接させることにより、加工時に負荷される荷重を支持することを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 工具ホーンは、固定ホーンに設けられた固定フランジを固定側で支持することにより、その段部の固定側の段部からの離間が阻止されることを特徴とする請求項５記載の超音波加工装置。
- 固定ホーンおよび超音波振動子は、各単位工具ホーン毎にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 複数の単位工具ホーンに対し１個の駆動ホーンが設けられ、固定ホーンおよび超音波振動子は、前記駆動ホーンに任意数設けられていることを特徴とする請求項１記載の超音波加工装置。
- 工具ホーンは、加工テーブルに放射面を上に向けて配設され、超音波定盤として用いられることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の超音波加工装置。
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