JPH06198249A - 超音波加工装置のソノトロード - Google Patents

超音波加工装置のソノトロード

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JPH06198249A
JPH06198249A JP5262734A JP26273493A JPH06198249A JP H06198249 A JPH06198249 A JP H06198249A JP 5262734 A JP5262734 A JP 5262734A JP 26273493 A JP26273493 A JP 26273493A JP H06198249 A JPH06198249 A JP H06198249A
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sonotrode
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axis
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ミッヒヤエル・ボリー
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ハンス・バウアー
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control And Other Processes For Unpacking Of Materials (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取り扱い難い加工品を容易に加工でき、工具
の振動方向に短い構造長のソノトロードを提供する。 【構成】 提唱するソノトロードはリング状で、主に周
囲に配分された４つの節を有し、曲げ振動として固有周
波数で振動する。従って、入口１７で軸１０に沿って導
入される振動が出口１８で 90 °の角になった出力軸１
９に沿って取り出せる。この構成により、取り扱い難い
加工品も効果的に超音波で処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波加工装置のソ
ノトロードに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波加工装置は、多くの場合、例えば
圧電振動励起子、同軸状のソノトロードおよび同じよう
に同軸状の工具で構成されている。このソノトロードは
回転対称な本体で、バネ質量系として働く。振動励起子
によって、ソノトロードが励起されて節平面の周りに生
じる縦固有振動が生じる。ソノトロードはしばしば入力
側で出力側よりも大きな断面積を有する。従って、ソノ
トロードは振幅増幅器として働く。
【０００３】周知の超音波装置は振動軸の方向にかなり
長く形成さているので、取り扱い難い加工品はしばしば
加工が困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、工
具の振動方向に構造長さが短くできるソノトロードを提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、入口１７が入口軸１０に沿ってソノトロード５
の曲げ固有周波数で励起されるとき、出口１８がその出
口軸１９に沿って振動するようにソノトロード５を構成
し、入口軸１０と出口軸１９が零に等しくない角度で交
差している、振動励起子１，４に接続する入口１７と工
具６を接続する出口１８を備えた超音波加工装置用のソ
ノトロードによって解決されている。
【０００６】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００７】
【実施例】以下では、この発明の実施例を図面に基づき
説明する。図１の超音波加工装置は、圧電水晶厚さ振動
子２と端面に接続する二つの金属シリンダ３を有する振
動励起子１，増幅器あるいはブースタ４，ソノトロード
５および工具６で構成されている。振動励起子は円筒状
で、軸方向の長さ中心に節平面を有する軸１０に沿って
高調波縦振動を発生する。最大振幅は振動励起子１の両
端面に生じる。一方の端面には、回転対称体として形成
された同軸増幅器４の厚い端面が接続する。増幅器４は
他方の端面に対して主に先細りとなり、同じように節平
面の周りに縦方向に固有周波数で振動する。先細り部分
によって振動振幅が増幅される。
【０００８】ソノトロード５はリング状の曲げ振動子と
して構成され、円筒状の外面１５と同軸状の円筒内面１
６を有する。増幅器４の薄い端部は内ネジとして形成さ
れたソノトロードの入口１７にネジ込まれている。この
入口１７は軸１０に対して同軸で、円筒状の外面１５に
対して半径方向に向いている。ソノトロード５の出口１
８は穴として形成されている。この穴にはこの場合円管
状の工具６が固定（例えば蝋付けで）されている。出口
の軸１９も同じように半径方向に向き、入口の軸１０を
約 90 °の角度で切断する。ソノトロード４には、同軸
状の管片２０が成形されている。この管片は振動励起子
１と増幅器４を貫通する穴２１に連通している。管片２
０はホース２０を介して工具６の軸方向の穴２３に連結
している。超音波加工時には、潤滑剤が穴２１，ホース
２２および中空工具６を経由して作業面として働く工具
６の端面２４から吸い出され、この端面２４に導入され
る。
【０００９】ソノトロード５の曲げ固有周波数は増幅器
４と振動励起子１の縦振動固有周波数に等しい。この場
合、ソノトロード５は４つの節点３３〜３６の周りを振
動する。第２図には、ソノトロード５の中立線の振動が
示してある。ソノトロード５の断面積が全周にわたって
同じである場合、ソノトロードの振動の出力振幅３１は
入力振幅３０に等しい（摩擦損失を無視して）。明らか
なように、出力振幅は出力軸１９が入力軸１０に対して
垂直のとき最大で、角度がこの値から僅か、例えば± 2
0 °ずれると出力振幅が最大値に近い。
【００１０】しかし、ソノトロード５のリング断面が出
口１８から両方の側面に向けて円周上で対向する位置ま
で増加すると特に有利である。この他の実施例の有利な
構成は第３図に示してある。ソノトロード５は入力軸１
０の方向に投影すると楔状になる。従って、ソノトロー
ド５は増幅器として働き、出力振幅３１は入力振幅３０
より大きい。
【００１１】第４図には、ソノトロード５の他の実施例
が示してある。この場合、工具６はソノトロードに脱着
可能に連結している。例えば、上からナットネジ１８′
にネジ込まれている。第４図から明らかなように、更に
増幅器４の補助穴４０を経由する潤滑剤導入部、他のホ
ース４１および工具６を取り囲むリングノズル４２も設
けることもできる。
【００１２】ソノトロード５をこの発明によりリング状
の曲げ振動子として形成すると、工具６が振動励起子１
と増幅器４の軸１０に対して角度をなして振動する。従
って、取り扱い難い加工品も効果的に超音波で作業でき
る。
【００１３】工具６が縦振動に加えて横に振動する場合
には、この工具をアングル状にできる。ソノトロード５
に対して、場合によっては、４つ以上の節点の他の曲げ
固有振動も考えられる。これ等の場合では、軸１０，１
９が交差する角度が 90 °より異なる。６つの節点の場
合には、軸１０，１９は例えば好ましくは 120°で交差
する。
【００１４】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
ソノトロードにより、取り扱い難い加工品が容易に加工
でき、工具の振動方向に構造長さを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続する振動励起子と工具を備えたソノトロー
ドの模式断面図、
【図２】ソノトロードの振動の表示、
【図３】ソノトロードの側面図、
【図４】他のソノトロード。
【符号の説明】
１ 振動励起子 ２ 圧電水晶厚さ振動子 ３ 金属シリンダ ４ 増幅器 ５ ソノトロード ６ 工具 １０，１９ 軸 １５ 外面 １６ 内面 １７ 入口 １８ 出口 ２０ 管片 ２１，２３，４０ 穴 ２２，４１ ホース ２４ 端面 ３３〜３６ 節点 ３０ 入力振幅 ３１ 出力振幅 ４２ リングノズル

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口（１７）が入口軸（１０）に沿って
    ソノトロード（５）の曲げ固有周波数で励起されると
    き、出口（１８）が出口軸（１９）に沿って振動するよ
    うにソノトロード（５）を形成し、入口軸（１０）と出
    口軸（１９）が零に等しくない角度で交差している、振
    動励起子（１，４）に接続する入口（１７）と工具
    （６）を接続する出口（１８）とを備えた超音波加工装
    置用のソノトロード。
  2. 【請求項２】 リング状に形成され、入口軸（１０）と
    出口軸（１９）が半径方向を向いている請求項１のソノ
    トロード。
  3. 【請求項３】 ソノトロード（５）のリング断面積が出
    口（１８）から両方の方向に円周上に対向する位置まで
    漸次増加する請求項２のソノトロード。
  4. 【請求項４】 円筒状の外面（１５）と同軸で円筒状の
    内面（１６）を有する請求項２または３のソノトロー
    ド。
  5. 【請求項５】 入口軸（１０）に平行に投影して楔状に
    形成されている請求項３または４のソノトロード。
  6. 【請求項６】 入口軸（１０）と出口軸（１８）は 70
    °〜 110°の角度で交差している請求項１〜５のいずれ
    か１項のソノトロード。
  7. 【請求項７】 入口（１８）に対して同軸状に潤滑剤を
    導入するリングノズル（４２）がある請求項１〜６のい
    ずれか１項のソノトロード。
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