JPH06297069A - 超音波励振型ハンマリングツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】周波数２０ＫＨＺ〜４０ＫＨＺ、振幅５〜５０
μ程度の超音波振動を、金属の塑性加工などに適した、
繰り返しが毎秒数１０回〜数１００回で衝撃力の強い振
動に変換する。 【構成】超音波振動するホーンの端面と、棒状工具で
あるタガネとの間に、超音波振動端面に衝突励振され
タガネの間を激しく往復振動する金属コマを配置す
る。タガネと外囲器、勘合部Ａの断面形状が、タガ
ネが回転しないような角形で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

（イ） 先端がたいらなタガネを使い、銅、アルミ、軟
鉄などで作られたリベットを曲げずにつぶすカシメ作
業。金、銀、プラチナなどの貴金属を曲げたりつぶした
りして、宝石などを固定する作業。等、製品に傷を付け
ずに、かつ自在に塑性変形させる金属加工の分野。 （ロ） 先端に刃を形成したタガネを取り付けて、金
属、木、プラスティック等を彫る彫刻、彫金の分野。

【０００２】

【従来の技術】

（イ） 製品の見える部分にある小さなリベットのカシ
メ作業や貴金属の加工は、熟練者のハンマーとタガネに
よる手作業が主である。 （ロ） 偏芯カムの原理を利用して、モーターなどの回
転運動を前後運動に変えた電動ハンマーがあるが、大き
くて重いため微細な作業や宝飾用には使用されていな
い。 （ハ） 高い周波数の超音波振動を工作物に単純に圧接
するだけでは、繰り返しは早いが振幅が非常に小さいの
で曲り、つぶれは起こさない。 （ニ） 先端に刃を形成した彫金用のタガネを超音波振
動させた場合は有効性が認められて実用されているが、
タガネの着脱がネジ止めやロウ付けなど面倒なので普及
の妨げになっている。

【０００３】

【解決しようとする問題点】

（イ） 超音波振動の繰り返しは２００００回／秒以上
と早いが、ストロークが５０μ以下と短いために１回あ
たりの衝撃力が小さいので、このストロークを０．１ｍ
ｍ〜１ｍｍ程度まで飛躍的に拡大して、タガネへの衝撃
力を大きくする。 （ロ） コントロールしやすいように、打撃の繰り返し
は１秒間に数１０〜数１００回程度まで少なくする。 （ハ） タガネの交換を容易にする。

【０００４】

【解決の為の手段】超音波縦振動している金属ホーン
の端面と作業用工具であるタガネとの間に、ホーン
の振動端面に衝突励振されタガネとの間を激しく往復
する金属コマを配置する。工具とケースの摺動勘
合部Ａの断面を四角にする。

【０００５】

【作用】タガネに作業の為の圧力がかかり矢印方向に
押され金属コマが超音波振動ホーンに接触すると、
金属コマは弾き戻されてタガネと衝突し跳ね返され
る。コマは再度超音波振動面と接触し弾かれる。このよ
うにして振動は連続し、タガネに打撃振動を発生す
る。この振動の繰り返し回数は超音波の周波数には無関
係で、金属コマの質量が重いと打撃力は大きく繰り返
しは少ない振動になり、逆に金属コマの質量が軽いと
小さな打撃で早い振動になる。

【０００６】

【実施例】

（イ） 発振器を除く装置が片手で持てる程度の小さな
ハンドツール実施例について説明する。図１、超音波発
振器で発生された電気的な超音波エネルギーは超音波
振動子で機械的超音波振動に変換され、振幅拡大ホー
ンで振幅を拡大される。ホーンの端面は周波数２０
〜３０ＫＨＺ、振幅数１０μで振動している。衝撃振動
発生用の金属コマの一方の面は、ホーンの端面に対
向するように配置され、反対面の中央部にはタガネが
ケースのガイド穴を通して配置されている。装置を手
で持ちタガネ先端を被工作物に押し当てるとタガネは
矢印方向に押され、金属コマがホーンの端面に接触
するとホーンは超音波振動しているので金属コマは
弾かれる。弾かれた金属コマは今度はタガネに衝突
して跳ね返され、再度ホーンに弾かれる。このように
して金属コマは超音波ホーンとタガネの間を激し
く往復する。往復の早さとタガネにかかる衝撃の強さは
この金属コマの大きさ、重さ、超音波振動の大きさなど
により決まるので、被工作物の硬度や太さに応じて選択
する。 （ロ） タガネの太さ、長さ、工作物の弾性などの条件
が限定された使用条件では図２のように、金属コマとタ
ガネを一体化する等の構造の単純化も制作可能である。 （ハ） タガネが回転したり横方向にブレたりすると作
業に差し支えるので図３の様にタガネとケースの勘
合部Ａの断面を四角にして、縦方向にのみ自由に摺動出
来るような構造にする。この事はタガネの交換をも容易
にし、頻繁な工具交換が必要な彫金作業にも適する。ま
たＡ部の断面形状は図４のように３角や６角など丸以外
であれば目的が達成できるので、必要に応じてそれらの
形状にしてもよい。回転方向を拘束する必要の無い用途
では円形で良く、その方が制作も簡単である。

【０００７】

【発明の効果】

（イ） 直径１〜２ｍｍの銅のリベットのカシメ作業に
使用した場合、図５の様にリベットを曲げずに座屈させ
太く変形させる作業が簡単に出来る。 （ロ） 図６の様な金、プラチナの爪で宝石などを固
定する爪止め作業も、容易に熟練者並みの作業が出来
る。 （ハ） 金属の彫りやはつりが、普通の超音波振動だけ
の時よりも深彫り出来る。 （ニ） ツール交換が、抜き挿しするだけで簡単に出来
る。 （ホ） 手作業の場合はタガネとハンマーで両手がふさ
がるので製品を固定する何等かの方法が必要であった
が、本発明による超音波励振型ハンマリングツールでは
片手でタガネの保持とハンマリングが同時に出来るの
で、もう一方の手で製品を保持する事も可能となり、作
業効率が格段に良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成説明図である。

【図２】一部を一体簡略化した時の切り欠き図である。

【図３】本発明の一部を示す斜視図である。

【図４】他の実施例を示す斜視図である。

【図５・６】本発明の使用方法と効果を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 超音波発振器 超音波振動子 超音波振幅拡大ホーン 衝撃振動発生用金属コマ 外囲ケース 工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動をする振動子、またはこ
   れと連動する振幅拡大ホーンの振動端面とタガネなど
   棒状の作業工具との間に、衝撃振動発生用の金属コマ
   を配置する。
2. 【請求項２】 工具とケースの勘合部Ａの断面を
   四角形にし、縦方向にのみ摺動出来るようにする。以上
   のごとく構成された超音波励振型ハンマリングツール。