JPH05177520A - ツール交換型超音波加工用ホーン - Google Patents
ツール交換型超音波加工用ホーンInfo
- Publication number
- JPH05177520A JPH05177520A JP3361434A JP36143491A JPH05177520A JP H05177520 A JPH05177520 A JP H05177520A JP 3361434 A JP3361434 A JP 3361434A JP 36143491 A JP36143491 A JP 36143491A JP H05177520 A JPH05177520 A JP H05177520A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- collet chuck
- horn
- hone
- ultrasonic processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波加工時のツール研磨あるいはツール交
換のため、機上からその都度ホーンを着脱する現状をあ
らため、工期を短縮すること。 【構成】 本発明はホーン出力端に設けたテーパー穴２
にコレットチャック５をしっくり保持し、これを同じく
出力端に設けたおねじ３と嵌め合う袋ナット６によりホ
ーンと一体化させ、同時にコレットチャック中のツール
４を強固に保持するものである。
換のため、機上からその都度ホーンを着脱する現状をあ
らため、工期を短縮すること。 【構成】 本発明はホーン出力端に設けたテーパー穴２
にコレットチャック５をしっくり保持し、これを同じく
出力端に設けたおねじ３と嵌め合う袋ナット６によりホ
ーンと一体化させ、同時にコレットチャック中のツール
４を強固に保持するものである。
Description
【０００１】
【産業の利用分野】本発明は、硬脆材料の穴あけあるい
は各種接合などに用いられる超音波加工に関する。
は各種接合などに用いられる超音波加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬脆材料の超音波加工において代表的分
野であるダイヤモンド線引きダイスの成形加工を例に取
る。本加工のツールはダイス口径の大小に応じて適当な
外径を持つピアノ線の先端をテーパー状に研磨して用い
る。加工に際しツール先端の摩耗が著しく、加工完了ま
でに頻繁にツールを再研磨したり、ろー付けによって交
換する必要がある。ここでツールのホーンへの取りつけ
は超音波振動をロスなく伝達する必要上、多くの試行錯
誤の結果ろー付けがほとんど唯一の方法として定着して
いる。
野であるダイヤモンド線引きダイスの成形加工を例に取
る。本加工のツールはダイス口径の大小に応じて適当な
外径を持つピアノ線の先端をテーパー状に研磨して用い
る。加工に際しツール先端の摩耗が著しく、加工完了ま
でに頻繁にツールを再研磨したり、ろー付けによって交
換する必要がある。ここでツールのホーンへの取りつけ
は超音波振動をロスなく伝達する必要上、多くの試行錯
誤の結果ろー付けがほとんど唯一の方法として定着して
いる。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】ツール再研磨あるいはろー付
けのため、ホーンをその都度加工機から取り外し再び取
りつける手間を省くため、ホーンを付けたまま、ツール
のみを着脱自在に取りつけることのできるツール固定構
造の創案。
けのため、ホーンをその都度加工機から取り外し再び取
りつける手間を省くため、ホーンを付けたまま、ツール
のみを着脱自在に取りつけることのできるツール固定構
造の創案。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においてはホーン
出力端にテーパー穴とおねじを設け、上記テーパー穴内
面にしっくりと保持されるおすテーパー部を持つツール
付きコレットチャックを、上記おねじと嵌め合う袋ナッ
トをもって軸方向に押圧するとともに、上記コレットチ
ャックと上記袋ナットの合計重量を、ホーン、ツールを
含む全重量の１０％以下に抑えるものとする。
出力端にテーパー穴とおねじを設け、上記テーパー穴内
面にしっくりと保持されるおすテーパー部を持つツール
付きコレットチャックを、上記おねじと嵌め合う袋ナッ
トをもって軸方向に押圧するとともに、上記コレットチ
ャックと上記袋ナットの合計重量を、ホーン、ツールを
含む全重量の１０％以下に抑えるものとする。
【０００５】
【作用】コレットチャックに保持されるツールは、その
接触面の半径方向にコレットチャックから作用する緊縛
（ばく）力を受ける。ツールが超音波振動するときその
呈する巨大な慣性力は、この緊縛（ばく）力と摩擦によ
って受け止められ、ツールはあたかもホーンと一体化し
たかのごとく振る舞う。また、コレットチャック、袋ナ
ット、ツールおよびホーンの間に存在する４つの接触面
に現われるコンプライアンスの変動は、一体化振動体と
して持つ固有振動数を変化させ著しく実用化を妨げる
が、本発明においては、コレットチャックと袋ナットの
重量を全体の１０％以下に抑えるように十分な重さを持
つホーンを用いてこの難点を克服した。
接触面の半径方向にコレットチャックから作用する緊縛
（ばく）力を受ける。ツールが超音波振動するときその
呈する巨大な慣性力は、この緊縛（ばく）力と摩擦によ
って受け止められ、ツールはあたかもホーンと一体化し
たかのごとく振る舞う。また、コレットチャック、袋ナ
ット、ツールおよびホーンの間に存在する４つの接触面
に現われるコンプライアンスの変動は、一体化振動体と
して持つ固有振動数を変化させ著しく実用化を妨げる
が、本発明においては、コレットチャックと袋ナットの
重量を全体の１０％以下に抑えるように十分な重さを持
つホーンを用いてこの難点を克服した。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。図１におい
て、１は出力端にテーパー穴２とおねじ３を持つ実質長
さ１／２波長のホーンである。ツール４を把（は）持す
るコレットチャック５は、袋ナット６により、上記ホー
ン１に対ししっかりと固定される。図から明らかなよう
に、上記テーパー穴２の底にコレットチャック５を収納
する穴７を設け、その深さを図２に示すコレットチャッ
ク５のスリーブ端８との間に隙間を設けるように選び、
ホーン１とコレットチャック５がテーパー部２および１
１で強固に保持されるようにする。図２に示すコレット
チャック５は、ツール把（は）持部９が半径方向に変形
しやすいようにスリット１０を円周４等分上に設け、か
つスリーブ長さをツール径Ｄの数倍以上に取る。なお上
記スリット１０の数は円周４等分に限らないが、少なく
とも円周３等分は必要である。コレットチャック５の全
長は、テーパー部１１の動荷重負担を減らすため半径方
向の変形を許せる範囲で小さく選ぶ。また上記全長の音
響的制約として全長が１／４波長に近ずかないことを指
摘しなければならない。上記コレット５の材料はツール
４との接触面９の摩耗を抑えるため調質した高速度鋼な
どの耐摩耗性材料を用いるものとし、とくに接触面９に
は超硬合金を使用することにより寿命を延ばすことがで
きる。図３に袋ナット６を示す。このめねじ１３は上記
ホーンのおねじ３としっくり嵌まり合う精密ねじで、ね
じ部の動荷重負担力を高めるためねじ斜面の総面積を増
やすと同時に平坦度を高めなければならない。袋ナット
の底面１４の平坦度も十分高く、図２のコレットチャッ
ク５の当り面１２との間で十分な機械的接触面積を保持
しなければならない。また袋ナット６の底の厚さＴも十
分大きく、超音波振動時にコレットチャック当り面１２
との間にフレッティング摩耗を起さないよう、振動論的
配慮のもとにその値を決定する。なお、袋ナットの材質
は高力アルミ合金あるいはチタン合金などとし、極力そ
の重量を減らす。一具体例をあげると、袋ナット２０ｇ
ｒｗと３ｍｍ用コレット７．５ｇｒｗつまり合計２７．
５ｇｒｗのとき、これを駆動するホーンの重量を１．１
４Ｋｇｗに選んだ。全重量に対するナットコレット系の
重量比はほぼ２．５％である。これに外径３ｍｍ長さ１
４５ｍｍのストレートツールを取りつけたところ、振動
数２０．３ＫＨｚでツール先端複振幅２０μｍで動作さ
せ、ツール取付部の発熱が少なく十分長時間の運転に耐
え、ツール把持部およびテーパー部の損傷もほとんど無
かった。本発明に至る多くの試行経験によると、重量比
が１０％を越えるとき袋ナットの締めつけトルクの大小
に応じホーンの固有振動数が微妙に変動し、実用に耐え
ないことが判明した。そこで本発明においては重量比１
０％を上方限界に選ぶことにした。なお本発明に使用す
るツールの形状はストレートに限らずコレットチャック
に嵌（かん）合する丸頸部を持ち、許される重要範囲に
入る限り、その先端形状はたとえばパイプあるいは異形
などとある範囲の自由度を持つものである。またツール
自体を共振型ホーンにすることもでき、ホーンを頻繁に
交換する接合用途にも用いられる。
て、１は出力端にテーパー穴２とおねじ３を持つ実質長
さ１／２波長のホーンである。ツール４を把（は）持す
るコレットチャック５は、袋ナット６により、上記ホー
ン１に対ししっかりと固定される。図から明らかなよう
に、上記テーパー穴２の底にコレットチャック５を収納
する穴７を設け、その深さを図２に示すコレットチャッ
ク５のスリーブ端８との間に隙間を設けるように選び、
ホーン１とコレットチャック５がテーパー部２および１
１で強固に保持されるようにする。図２に示すコレット
チャック５は、ツール把（は）持部９が半径方向に変形
しやすいようにスリット１０を円周４等分上に設け、か
つスリーブ長さをツール径Ｄの数倍以上に取る。なお上
記スリット１０の数は円周４等分に限らないが、少なく
とも円周３等分は必要である。コレットチャック５の全
長は、テーパー部１１の動荷重負担を減らすため半径方
向の変形を許せる範囲で小さく選ぶ。また上記全長の音
響的制約として全長が１／４波長に近ずかないことを指
摘しなければならない。上記コレット５の材料はツール
４との接触面９の摩耗を抑えるため調質した高速度鋼な
どの耐摩耗性材料を用いるものとし、とくに接触面９に
は超硬合金を使用することにより寿命を延ばすことがで
きる。図３に袋ナット６を示す。このめねじ１３は上記
ホーンのおねじ３としっくり嵌まり合う精密ねじで、ね
じ部の動荷重負担力を高めるためねじ斜面の総面積を増
やすと同時に平坦度を高めなければならない。袋ナット
の底面１４の平坦度も十分高く、図２のコレットチャッ
ク５の当り面１２との間で十分な機械的接触面積を保持
しなければならない。また袋ナット６の底の厚さＴも十
分大きく、超音波振動時にコレットチャック当り面１２
との間にフレッティング摩耗を起さないよう、振動論的
配慮のもとにその値を決定する。なお、袋ナットの材質
は高力アルミ合金あるいはチタン合金などとし、極力そ
の重量を減らす。一具体例をあげると、袋ナット２０ｇ
ｒｗと３ｍｍ用コレット７．５ｇｒｗつまり合計２７．
５ｇｒｗのとき、これを駆動するホーンの重量を１．１
４Ｋｇｗに選んだ。全重量に対するナットコレット系の
重量比はほぼ２．５％である。これに外径３ｍｍ長さ１
４５ｍｍのストレートツールを取りつけたところ、振動
数２０．３ＫＨｚでツール先端複振幅２０μｍで動作さ
せ、ツール取付部の発熱が少なく十分長時間の運転に耐
え、ツール把持部およびテーパー部の損傷もほとんど無
かった。本発明に至る多くの試行経験によると、重量比
が１０％を越えるとき袋ナットの締めつけトルクの大小
に応じホーンの固有振動数が微妙に変動し、実用に耐え
ないことが判明した。そこで本発明においては重量比１
０％を上方限界に選ぶことにした。なお本発明に使用す
るツールの形状はストレートに限らずコレットチャック
に嵌（かん）合する丸頸部を持ち、許される重要範囲に
入る限り、その先端形状はたとえばパイプあるいは異形
などとある範囲の自由度を持つものである。またツール
自体を共振型ホーンにすることもでき、ホーンを頻繁に
交換する接合用途にも用いられる。
【０００７】
【発明の効果】本発明の結果、ツール摩耗時にツールろ
ー付けあるいは再研磨のためホーンを加工機から外し、
ろー付けあるいは再研磨終了後、再び上記ホーンを上記
加工機に取りつける煩わしさから解放された。このため
ツール交換の所要時間が大幅に減少し、加工工期の大幅
短縮につながる。また同時にろー付けの繰り返し加熱に
よるホーン材料の劣化が無くなり、ホーン寿命も延び
る。
ー付けあるいは再研磨のためホーンを加工機から外し、
ろー付けあるいは再研磨終了後、再び上記ホーンを上記
加工機に取りつける煩わしさから解放された。このため
ツール交換の所要時間が大幅に減少し、加工工期の大幅
短縮につながる。また同時にろー付けの繰り返し加熱に
よるホーン材料の劣化が無くなり、ホーン寿命も延び
る。
図１は本発明の一実施例、図２は図１中のコレットチャ
ックの断面図、さらに図３は、図１中の袋ナットの断面
図である。
ックの断面図、さらに図３は、図１中の袋ナットの断面
図である。
１ ・・・・ ホーン ２ ・・・・ テーパー穴 ３ ・・・・ おねじ ４ ・・・・ ツール ５ ・・・・ コレットチャック ６ ・・・・ 袋ナット
Claims (1)
- 【請求項１】出力端にテーパー穴とおねじを設けたホー
ン、上記テーパー穴内面に保持されるコレットチャッ
ク、上記おねじと嵌め合いかつ上記コレットチャックを
軸方向に押圧固定する袋ナットと上記コレットチャック
に着脱自在に固定されるツールとからなり、上記コレッ
トチャックと上記袋ナットの合計重量を、全重量の１０
％以下に抑えたことを特徴とする超音波加工用ホーン
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3361434A JPH05177520A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | ツール交換型超音波加工用ホーン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3361434A JPH05177520A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | ツール交換型超音波加工用ホーン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177520A true JPH05177520A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18473564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3361434A Pending JPH05177520A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | ツール交換型超音波加工用ホーン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05177520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014009999A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Ogura Jewel Ind Co Ltd | スタイラス |
| JP2016508884A (ja) * | 2013-02-25 | 2016-03-24 | ブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション | 超音波溶接機用の超音波コレットホーン |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147414U (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-30 | 長田電機工業株式会社 | 超音波ハンドピ−ス |
| JPS6121764B2 (ja) * | 1982-11-16 | 1986-05-28 | Seiwa Seiki Kk |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3361434A patent/JPH05177520A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6121764B2 (ja) * | 1982-11-16 | 1986-05-28 | Seiwa Seiki Kk | |
| JPS60147414U (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-30 | 長田電機工業株式会社 | 超音波ハンドピ−ス |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014009999A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Ogura Jewel Ind Co Ltd | スタイラス |
| JP2016508884A (ja) * | 2013-02-25 | 2016-03-24 | ブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション | 超音波溶接機用の超音波コレットホーン |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7175506B2 (en) | Tool unit for ultrasonically assisted rotary machining | |
| KR100316003B1 (ko) | 초음파를 이용한 마이크로 버니싱 장치 | |
| US7131797B2 (en) | Tool holder | |
| EP0101096A1 (en) | Core and oil-well drill bits | |
| US4673317A (en) | Shaper cutter with replaceable cutting wafer | |
| CA2341138C (en) | Tool for resurfacing machine | |
| JP2003517937A (ja) | 工作物の同心円筒研削の方法および装置 | |
| JPH05177520A (ja) | ツール交換型超音波加工用ホーン | |
| JP2008023696A (ja) | 超音波加工装置 | |
| US5098231A (en) | Shaper cutter with disposable spring type insert | |
| US4368634A (en) | Extrusion punch and method of construction | |
| KR100506874B1 (ko) | 피시디 탬프 커터 및 그 제조방법 | |
| CN209735991U (zh) | 齿轮齿根超声挤压强化专用装置 | |
| RU2291764C1 (ru) | Комбинированный инструмент для обработки отверстий иглофрезерованием с упрочнением | |
| JPH11503673A (ja) | 振動減衰手段を具えた研削カップと摩滅部品 | |
| JP2527516B2 (ja) | 振動切削装置 | |
| CN211192552U (zh) | 一种蘑菇头顶杆 | |
| JP3629389B2 (ja) | シャンクタイプ回転工具 | |
| JPS63200953A (ja) | 超音波加工用アタツチメント | |
| KR20090121825A (ko) | 절삭공구의 구조 | |
| Mishiro et al. | Development of an ultrasonic torsional vibration tool utilizing the 3rd order wave mode | |
| JPH02237762A (ja) | ホーニングヘッド | |
| RU2304039C2 (ru) | Прерывистый торцекруглошлифовальный инструмент | |
| RU2300453C1 (ru) | Способ прерывистого торцекруглого шлифования | |
| CN112264672A (zh) | 一种数控刀具及其制作方法 |