JPH02227175A - 超音波振動体支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波振動体を支持するための支持構造に
関し、特に振動系に影響を与えずかつ振動垂直方向の剛
性が高い超音波振動体支持構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第１２図は従来の超音波振動体支持構造を示す側面図で
ある。同図において、（１）は超音波振動を発生する一
般に周知の超音波振動子であって、その全体形状は円柱
状となっている。（２）は上記超音波振動子（１）の下
端面に接合された振動伝達体であって、その下端面には
超音波振動を利用して機械加工を行う工具（３）が固定
てれている。（４）は摂動伝達体（２）の下部におヴる
縦振動振幅が生じ無い部分の外周に設けられ九フランジ
でろって、振動伝達体（２）に一体化されている。（５
）はフランジ（４）を架台（６）に固定する固定具であ
って、ボＡ／　）　（７）によって架台（６）に固定さ
れている。

このように構成された超音波振動体支持構造においては
、７ランジ（４）が振動伝達体（２）における縦振動振
幅が生じ無い部分、つ１り縦儀動の節となる部分に設け
られていることから、このフランジ（４）を架台（６）
に固定することにより、超音波振動子に影響を与えるこ
となく、超音波摂動体を支持することが容品に行えるこ
とになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の超音波振動体支持構造は以上のように構成式れて
いるので、支持位置が固定されてしまうことになる。こ
の結果、形状および寸法が異なる工具（３）に交換した
場合等のように、各種条件が変化すると、これに応じて
振動系が変化し、これに伴りて共振周波数も変化してし
まうことになる。

従って、この場合には共振系の共振条件に合わせて最適
な共振がえられるように振動子電源の周波数を変えなけ
ればならないが、振動子電源の周波数を変えると、縦熾
動の生じない位置（節ンが変化′して、フフンジ（４）
部分が縦扱動してしまうことになる。この結果、７フン
ジ（４）による支持部分に超音波撮動子発生して、超音
波撮動子等の振動系に悪影響が生じて、効率が低下する
。これに対して、共振周波数の変動を許容式ぜるために
、フフンジ（４）部分の支持を柔軟構造にすると、振動
垂直方向に対する剛性が低くなって、機械加工等を行う
際の位置精度が悪くなる等の課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消する九めになされ
たもので、共振周波数の多少の変動では扱勧糸に悪影響
を及ぼ石ないと共に、振動垂直方向にも高い剛性を有す
る超音波振動体支持構造を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超音波振動体支持構造は、超音波撮動子
あるいは振動伝達体の支持は、上記振動子、伝達体の表
面に少なくとも２点の点接触にて支持構れるよう構成し
たものである。

〔作用〕

この発明における超音波振動体支持構造は、振動子、伝
達体の表面に少なくとも２点の点接触にて支持すること
により、移動そのものの拘束することを抑制する。

〔発明の冥施例〕

以下、この発明の一冥施例を図について説明する。

第１図においって、（１）は超音波振動を発生する一般
に周知の超音波振動子で、その全体形状は円柱状となっ
ている。この超音波撮動子（１）の下端面には図示され
ていないが従来装置と同様、振動伝達体が接合され、さ
らにその下端面には超音波振動を利用して機械加工を行
う工具が固定されている。（図示せず）（８）は上記超
音波撮動子（１）を支持する友めリング状に形成され上
記超音波振動子（１）の外周部に配設され友支持具で、
超音波振動子（１）の外周部位置２ケ所に配設されてい
る。さらにこの支持具（８）のリング状の外周部には複
数個のねじ穴が設けられ、ボルト（９）をこのねじ穴に
ねじ込んで、このボルト（９）の先端部にて上記超音波
振動子（１）の外径部を押圧して支持でれている。

このように構成てれた超音波振動体支持構造は、支持具
（８）、ボルト（９）によって小さな面積に圧縮力を伝
えて、超音波振動子（１）を支持しているので、超音波
振動そのものはほとんど拘束されず、損失は無視できる
。し友がって、支持具（８）、およびボルトト（９）で
構成され九叉持体の超音波撮動子（１）およびそれに接
合された摂動体の軸方向における設定位置は任意である
。

１に２図〜！１１図はこの発明の他の冥施例を示し、第
２図は超音波振動子（１）は不動体αＱにねじ込まれｔ
ポルト（９）によって軸方向に移動するＶブロック（ロ
）によって圧縮力が伝えられ支持される。第２図ｆｃｌ
Ｈ上記に示す変形例でハンドＡ／（ロ）を回転させるこ
とによってブロック（ｌｌ＆）が移動し、このブロック
（ｌｌ＆）の開口端部によって超音波振動子（１）を支
持する。

第８図において、超音波振動子（１）は円筒状の不動体
Ｑ３の内周部に設けられた針α荀によって圧縮力が伝え
られ支持される。また針０４は超音波振動子（１）の外
周部に設けられたものでもよい。

第４＠において、超音波撮動子（１）は不動体（２）に
ねじ込まれ九ボ＃　ト（３）によって移動するワイヤ固
定具（至）によって引張られる。超音波撮動子（１）に
接合されたワイヤｃＬ・によってその接合部に引張力が
伝えられ支持でれる。また引張力を伝える機＊は第４図
（ｂ）の様であってもよい。

第５図において、第５図（５Ｌ）は超音波振動体支持構
造の正面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）におけるＶ　
−Ｖ線による断面図で、Ｑのは超音波撮動子（１）の左
右にそれぞれ設けられ念にりであり、超音波振動子（１
３および外周円ｉ１（ト）と一体化嘔れており、外周円
１１１（至）を固定することにより超音波微動子（１）
を支持する構造となっている。また第５図（Ｃ）（ｄ）
に示すごとく、超音波振動子（１）とはり（１７ａ）外
周円ｆｌ（１８→とはポルトα呻によって脱着できるよ
うな構造であってもよい。

第６図において、（１）は超音波振動子（１）の上部と
下部に設けられた板ばねであり、超音波振動子（１）お
よび不動体（２）に固定されている。超音波振動子（１
）はこの板ばね（１）によって支持される。超音波振動
子（１）の軸方向における板ばね（ホ）の位置は任意で
ある。板ばね（１）の軸方向の位置が縦摂動変位が大き
い位置であっても、板ばねＱＩＪは横振動し、一般にそ
の共扱周波数は低いため超音波縦振動はほとんど拘束て
れない。

ＷＩＪ７図、第８図において、第８図は超音波振動子（
１）がコレットチャックに嵌合された状態を示す断面図
で、超音波摂動子（１）は、縦にスリットの入り九コレ
ットチャック翰に嵌合てれ、コレットチャック＠はミー
りングチャック（至）に嵌合された後、締付けられ上部
に多数の溝が切ってありコレットチャック翰内面へほぼ
線接触するようにして超音波振動子（１）を支持する。

第９図において、（財）は超音波振動子（１）に設けら
れ几加圧子であり、超音波振動子（１）の振動に応じて
ホーン四をＷ圧し振動を伝達するためのものである。（
ホ）はホーン（至）のストレート部分に適当な距離をあ
けて設けられ九溝で、ベアリング（至）のボーＩＶ＠Ｆ
ｌこの溝にそって回転しながら移動することができる。

ベアリング（至）の外輪を固定することによってホーン
＠は高剛性に支持される。ま友モータ翰の回転軸に装着
でれたプーリ（７）との間にベル）（ＩＩ）が掛は渡さ
れて回転駆動されるようになっている。

このように構成された超音波振動体支持構造においては
、ホーン（２）と超音波振動子（１）との接合が点接合
となることから、超音波摂動の伝達効率を下げることな
くホーン（至）の回転が自由になる。この場合、ホーン
（２）の先端部に工具（２）を取り付ければ、例えばセ
ラミックスやグラファイト材などに対する高速Ｗ工が容
易に実現出来、しかも全体の演劇性が高いことなどから
精密数値制御が可能となる。

第１０図において、超音波曲げ振動体の支持構造を示す
もので、超音波振動子（１）で発生した超音波縦振動は
ホーン（ホ）で拡大されホーン（ハ）の下端面に接合さ
れた曲げ振動体（至）に伝達され、曲げ振動に変換され
る。曲げ摂動体曽は、ベース（至）にボルト（至）で固
定されるアングｌｖ（至）に任意間隔でねじ込まれたボ
ルト（９）によって、小面積に圧縮力が伝わり摂動をほ
とんど拘束しないで支持でれる。

第１１図において、超音波ねじり摂動体の支持構造を示
すもので、（２）はねじり振動体であり不動体αｑにね
じ込まれたボルト（９）によって圧縮力が伝えられ支持
される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば珈動体表面を少なくと
も２点の点接触にて振動体を支持するよう構成し九ので
、その支持位置は、摂動節部めるいは振動腹部の位置に
かかわらず、微動をほとんど拘束せずに摂動体を高剛性
に支持でき、精度の高いものが得られるのみならず広帯
域の摂動数の振動が得られ、また装置が安価にできる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による超音波振動体支持構造の一実施
例を示し、第１図（ａ）はその要部構成図、第１図（ｂ
）はその要部斜視図、第２図は他の実施例を示す超音波
振動体支持構造で、第２図（ａ）は要部構成図、第２図
（ｂ）はその平面図、第２図（Ｃ）はＷＩｚ図（ａ）に
示す変形例の斜視図、第８図は他の実施例を示す超音波
振動体支持構造で、第８図（ａ）は要部断面図、第８図
（４）は平面断面図、第４図は他の実施例を示す超音波
振動体支持構造で、第４図（ａ）は要部断面図、第４図
（切は支持部の断面図、第５図は他の実施例を示す超音
波振動体支持構造で、第５図（ａ）ハ要部正面図、第５
図（ｂ）［Ｇ５図（ａ）ＯＶ−Ｖ線による断面図、第５
図（Ｃ）は要部正面図、第５図（ｄ）は要部構成図、第
６図は他の実施例を示す超音波振動体支持構造の要部断
面図、第７図、第８図は他の実施例を示す超音波振動体
支持構造で、！７図は要部構成図、第８図は要部断面図
、第９図は他の実施例を示す超音波振動体支持構造の構
成図、第１０図は他の実施例を示す超音波振動体支持構
造を示し、第１０図（ａ）は平面図、第１０同第 （ｂ）は要部構成図、１ｌｌ１図は他の実施例を示す超
音波振動体支持構造の要部構成図、Ｗ！Ｊ１２図は従来
の超音波振動体支持構造を示す側面図でめる。 図において、（１）は超音波扱動子、（２）はホーン、
（８）は支持具、（９）はボルトでめる。 なお、図中、同一符号は同一、ま友は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波振動子、あるいはこの超音波振動子の端部に接合
   され、上記超音波振動子からの超音波振動が伝達される
   振動伝達体の支持構造において、上記超音波振動子ある
   いは振動伝達体の支持は、上記振動子、伝達体の表面に
   少なくとも２点の点接触にて支持されるよう構成されて
   いることを特徴とする超音波振動体支持構造。