JPH0453628B2 - - Google Patents

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JPH0453628B2
JPH0453628B2 JP57204248A JP20424882A JPH0453628B2 JP H0453628 B2 JPH0453628 B2 JP H0453628B2 JP 57204248 A JP57204248 A JP 57204248A JP 20424882 A JP20424882 A JP 20424882A JP H0453628 B2 JPH0453628 B2 JP H0453628B2
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ultrasonic
ultrasonic transducer
movable frame
frequency
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Kunimitsu Yoshida
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Brother Industries Ltd
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Publication of JPH0453628B2 publication Critical patent/JPH0453628B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は超音波加工機械に関する。
従来技術 超音波加工機械を使用する超音波加工に際し
て、例えば第６図ａ，ｂに示すようにかしめ加工
を行う場合には、超音波の振動周波数が高いほう
が良い。つまり、振動周波数が高いとその周波数
の減衰率が高いために、加工機械のホーン10と接
する部分およびその近傍のみに超音波振動が付与
されて、ピン３７の頭部のみが溶融されるからで
ある。また、第７図ａ，ｂに示すように、例えば
２個の加工物３９，４０を溶着する場合には、前
記とは逆の理由により振動周波数は低いほうがよ
い。つまり、振動周波数が低いと減衰率が低いた
めに、振動が加工物３９，４０の接合面にまで達
するからである。従つて、従来上記かしめ作業及
び溶着作業を行う際にはそれぞれの作業内容に最
適な振動周波数を有する超音波加工機械を用意す
る必要があつた。
目 的 この発明の目的は上記問題点に鑑み為されたも
ので、１台の超音波加工機械にて異なる超音波加
工を良好に行うことができる超音波加工機械を提
供することにある。
実施例 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に
従つて説明する。
第１図に示すように機枠１は、テーブル２と、
そのテーブル２上に立設された支柱３と、その支
柱３の上部に固定された固定台４とからなる。そ
の固定台４には第１流体圧シリンダ５が固定さ
れ、その第１ピストンロツド６は、第１流体圧シ
リンダ５に供給される流体圧の方向を制御する方
向制御バルブ７を切換えることにより、上下往復
動される。その第１ピストンロツド６には可動枠
体８が固定支持され、その可動枠体８には超音波
振動子９が保持されている。その超音波振動子９
の下端には加工用ホーン１０が一体に連結され、
その加工面１０ａが前記テーブル２と対向してい
る。又、超音波振動子９を縦方向に発振させる発
振回路１１が設けられている。
さて、テーブル２上に治具１２を載置し、その
治具１２内に２枚のプラスチツクからなる被加工
物１３を重合載置して、流体圧シリンダ５のピス
トンロツド６を下動させると、可動枠体８ととも
に加工用ホーン１０が下動され、その加工面１０
ａが被加工物１３の加工部１３ａを押圧する。そ
の状態で発振回路１１により超音波振動子９を振
動させ被加工物１３に加工面１０ａから超音波縦
振動を付与すると、加工部１３ａが超音波加工さ
れる。
超音波振動子９は、例えば２個の異なる振動子
を内蔵するようにして、異なる２種類の周波数
o，2oで共振可能に構成されている。超音波振
動子９と加工用ホーン１０とは第２図に示すよう
に一体に形成されており、上から順に８個の段差
部Ａ〜Ｈが形成されている。超音波振動子９が周
波数oにて振動された時、その縦振動の振幅特
性は上方より下方のほうが振幅AMPが大となり、
加工面１０ａにおいて振幅AMPが最大となる定
在波で示され、上端、段差部Ａ，Ｅ、及び下端が
腹、上端と段差部Ａとの中間、段差部Ｃ，Ｇが節
となる。又、超音波振動子９が前記周波数foの２
倍の周波数2oで振動された時も同様の定在波が
発生し、上端、段差部Ａと上端との中間、段差部
Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ及び下端にて腹、段差部Ｂ，Ｄ，
Ｆ，Ｈ等において節となる。そして、周波数2o
にて節となる段差部Ｂの外周に保持用係合部とし
ての溝状の第１係合部１４が形成され、周波数fo
にて節となる段差部Ｃの外周に保持用係合部とし
ての溝状の第２係合部１５が形成されている。
第１図に示す発振回路１１は前記異なる２種類
の周波数o，2oのうちいずれか一方の周波数で
選択的に発振可能に構成されており、スイツチ１
１ａを作動させることにより周波数oにて発振
する発振回路と、スイツチ１１ｂを作動させるこ
とにより周波数2oにて発振する発振回路とを内
蔵している。
次に超音波振動子９を保持する保持装置１６を
主に第３図〜第５図に従つて説明する。前記可動
枠体８には第２流体圧シリンダ１８が固定されて
おり、その下方に延びる第２ピストンロツド１９
は、第２流体圧シリンダ１８に供給される流体圧
の方向を制御する方向制御バルブ１７の切換えに
より上下に往復動される。そして、その方向制御
バルブ１７は、発振回路１１のスイツチ１１ａ又
は１１ｂを作動させることによりその方向が切換
えられる。前記第１係合部１４の周囲において可
動枠体８には軸２０により一対の第１保持片２１
が互いに開閉回動可能に支持され、各第１保持片
２１のほぼ半円状をなす先端部内側縁には、その
先端部間の閉成時に第１係合部１４を係合把持す
る２個の第１保持突起２１ａが突設されている。
両第１保持片２１の後端部内側縁には互いに対向
するほぼ半円状の第１凹部２１ｂが形成されてい
る。また、両第１保持片２１はそれらの間のばね
２２により先端部が開放する方向へ付勢されてい
る。同様に、第２係合部１５の周囲において可動
枠体８には軸２３により一対の第２保持片２４が
互いに開閉回動可能に支持され、各第２保持片２
４のほぼ半円状をなす先端部内側縁には、その先
端部間の閉成時に第２係合部１５を係合把持する
２個の第２保持突起２４ａが突設されている。両
第２保持片２４の後端部内側縁には互いに対向す
るほぼ半円状の第２凹部２４ｂがそれぞれ形成さ
れている。また、両第２保持片２４はばね２５に
より先端部が開放する方向へ付勢されている。
前記ピストンロツド１９の下端には前記第１凹
部２１ｂ及び第２凹部２４ｂ内へ挿通する保持杆
２６が着脱可能に取付けられており、その保持杆
２６は、小径の第１及び第３保持部２７，２９
と、両者２７，２９の間に一体形成された大径の
第２保持部２８とからなる。
第１保持片２１と第２保持片２４との間には第
１図に示すように可動枠体８の中間枠体８ａが配
設され、第１保持片２１の上部には上部枠体８ｂ
が配設され、第２保持片２４の下部には下部枠体
８ｃが配設されており、各枠体８ａ，８ｂ，８ｃ
をボルト３０により締付けることにより、第１保
持片２１及び第２保持片２４が可動枠体８に支持
される。そして、第１及び第２保持片２１，２４
を回動可能にするために、上部枠体８ｂと中間枠
体８ａとの間には第１保持片２１より僅かに厚い
スペーサ３１が配設され、同様に中間枠体８ａと
下部枠体８ｃとの間には第２保持片２４より僅か
に厚いスペーサ３２が配設されている。又、第２
保持片２４の下面において下部枠体８ｃの上部に
は第２保持片２４を弾性的に支持する弾性リング
３３が設けられ、第２保持片２４の上面において
中間枠体８ａの下部には剛性リング３４が設けら
れている。同様に、第１保持片２１の下面におい
て中間枠体８ａの上部には第１保持片２１を支持
する弾性リング３５が設けられ、第１保持片２１
の上面において上部枠体８ｂの下部には剛性リン
グ３６が設けられている。
次に以上のように構成されたこの実施例の超音
波加工機械の作用を説明する。さて、発振回路１
１のスイツチ１１ａが作動されると、超音波振動
子９は周波数oにて振動される。又、そのスイ
ツチ１１ａの操作に関連して方向制御バルブ１７
が作動し、第２流体圧シリンダ１８のピストンロ
ツド１９が下動される。それにより、第５図に示
すように第１凹部２４ｂ内に大径の第２保持部２
８が挿通され、ばね２５のばね力に抗して両第２
保持片２４の先端部間が互いに閉成する方向へ回
動される。それにより、第２係合部１５が第２係
合突起２４ａにより係合把持されて、超音波振動
子９が第２保持片２４により可動枠体８に支持さ
れる。又、第４図に示すように第１凹部２１ｂ内
には小径の第１保持部２７が挿通され、ばね２２
のばね力に基づいて両第１保持片２１の先端部間
が互いに開放する方向へ回動される。それにより
第１係合部１４から第１保持突起２１ａが離間さ
れ、従つて超音波振動子９は第１保持片２１によ
つては可動枠体８に支持されない。そして前述し
たように超音波振動子９の振動周波数がoの時
において第２係合部１５の点では超音波縦振動の
振幅AMPがほとんど０となるため、その第２係
合部１５が第２保持片２４により保持されても、
その振動特性に影響を与えることはない。又、第
１係合部１４の点では振幅値が存在するが、その
第１係合部１４においては第１保持片２１が離間
されているため、超音波振動子９の振動特性に影
響を与えない。
次に、発振回路１１のスイツチ１１ｂが作動さ
れると（スイツチ１１ａは作動せず）、超音波振
動子９は周波数2oにて振動される。そのスイツ
チ１１ｂの操作に関連して方向制御バルブ１７が
作動し、第２流体圧シリンダ１８の第２ピストン
ロツド１９が上動される。それにより、第５図に
示すように第１凹部２１ｂ内へ大径の第２保持部
２８が挿通され、ばね２２のばね力に抗して両第
１保持片２１の先端部間が互いに閉成する方向へ
回動される。従つて、第１係合部１４は第１保持
突起２１ａにより係合把持され、超音波振動子９
は第１保持片２１により可動枠体８に保持され
る。又、第４図に示すように第２凹部２４ｂ内に
は小径の第３保持部２９が挿通され、ばね２５の
ばね力に基づいて両第２保持片２４の先端部間が
互いに開放する方向へ回動される。それにより第
２係合部１５から第２保持突起２４ａが離間さ
れ、超音波振動子９は第２保持片２４によつては
保持されない。そして、前述したように超音波振
動子９の振動周波数が2oの時には第１係合部１
４の点では超音波縦振幅の振幅AMPがほとんど
０となるため、その第１係合部１４が第１保持片
２１により保持されても、その振動特性に影響を
与えることはない。又、第２係合部１５の点では
振幅AMPの腹となるが、その第２係合部１５に
おいては第２保持片２４が離間されているため、
超音波振動子９の振動特性に影響を与えない。
以上のようにしてこの実施例の超音波加工機械
は異なる２種類の周波数o，2oにて加工用ホー
ン１０を縦振動させることができる。
従つて、この超音波加工機械においては、第６
図ａ，ｂおよび第７図ａ，ｂに示すような異なる
超音波加工を１台で良好に行うことができる。こ
れに対し、従来の超音波加工機においては、前記
のように周波数を切換えるとともに、保持位置を
変更するというような対策がなされていないため
に、設定された周波数域以外の加工作業の効率が
ダウンするものであつた。
効 果 以上詳述したようにこの発明は超音波振動子を
共振させる複数種類の周波数のうち、いずれか一
種類の周波数で選択的に発振可能な発振回路と、
前記各周波数毎に、前記超音波振動子の縦方向振
動が小となる超音波振動子の位置に設けた複数個
の保持用係合部と、前記可動枠体に切換え可能に
設けられ、前記発振回路から発振される周波数に
対応する保持用係合部毎に係合可能な保持装置と
を設けたことにより、１台の超音波加工機にて例
えばかしめ又は溶着等の異なる種類の超音波加工
を確実に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面はこの考案を具体化した一実施例を示し、
第１図は側面図、第２図は超音波振動子と加工用
ホーンの振幅特性図、第３図は保持装置を示す斜
視図、第４図及び第５図は保持装置の作用を示す
平面図、第６図ａはかしめ加工の加工前の状態を
示す側面図、第６図ｂは同じく加工後の状態を示
す側面図、第７図ａは溶着加工の加工前の状態を
示す側面図、第７図ｂは同じく溶着後の状態を示
す側面図である。 機枠……１、第１流体圧シリンダ……５、第１
ピストンロツド……６、可動枠体……８、超音波
振動子……９……加工用ホーン……１０、加工面
……１０ａ、発振回路……１１、保持用係合部と
しての第１係合部１４及び第２係合部、保持装置
……１６、方向制御バルブ……１７、第２流体圧
シリンダ……１８、第２ピストンロツド……１
９、第１保持片……２１、第２保持片……２４、
保持杆……２６、被加工物……３７〜４０、段差
部……Ａ〜Ｈ、周波数……o、周波数……2o。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 機枠１に往復動可能に支持された可動枠体８
    と、 その可動枠体８に保持され、一端に加工用ホー
    ン１０が連結された超音波振動子９と を含み、その可動枠体８の往復動に関連して加工
    用ホーン１０に超音波縦振動を付与することによ
    り被加工物１３に加工を施すようにされた超音波
    加工機械において、 前記超音波振動子９を共振させる複数種類の周
    波数o，2oのうち、いずれか一種類の周波数
    o，2oで選択的に発振可能な発振回路１１と、 前記各周波数o，2o毎に、前記超音波振動子
    ９の縦方向振動が小となる超音波振動子９の位置
    に設けた複数個の保持用係合部１４，１５と、 前記可動枠体８に切換え可能に設けられ、前記
    発振回路１１から発振される周波数fo，2foに対
    応する保持用係合部１４，１５毎に係合可能な保
    持装置１６と、 を設けたことを特徴とする超音波加工機械。
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