JPH0852698A - 超音波式カッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切刃取付穴の加工精度を高精度としなくとも
切刃の横振れや折損を防止することを可能とする。 【構成】 超音波振動を発生する第１及び第２セラミッ
ク振動子１７，１９と、第１及び第２セラミック振動子
１７，１９からの超音波振動を伝達し出力するホーン２
と、第１及び第２セラミック振動子１７，１９，ホーン
２を収納したケース１１と、ケース１１先端から突出可
能に設けられた切刃１とを備え、ホーン２先端部分に切
刃取付面３ａを有する切刃取付穴３を形成し、ホーン２
外周部分から切刃取付穴３に貫通し且つ切刃取付面３ａ
に対向させてねじ取付穴４を形成し、切刃１を、切刃１
と切刃取付面３ａとの間に介挿され切刃取付面３ａより
平滑な表面を有する圧延薄板材６と，ねじ取付穴４に螺
合させた止めねじ５とにより切刃取付穴３に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波式カッタに係
り、特に、切削作業時における切刃の横振れや折損を防
止する場合に好適な超音波式カッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平４−３１７６５１号
公報等に記載されている如く、超音波振動させた切刃で
被加工物を切削加工する超音波式カッタが公知である。
当該超音波式カッタは、ケースの内部に、外部の発振機
から電極を介して印加された電圧に基づき超音波振動を
発生する振動子，当該振動子で発生した超音波振動を増
幅するブースタ，当該ブースタで増幅された超音波振動
を伝達し出力するホーン，当該ホーンの先端部の切刃取
付穴に止めねじを介して着脱自在に装着された切刃を備
えた構成となっている。被加工物の切削加工時には切刃
をケース外部へ突出させて使用するようになっている。

【０００３】図５及び図６は従来例における超音波式カ
ッタのホーン５０に対する切刃５１の取付状態を示す図
であり、ホーン５０の先端部分の内部には、切刃取付穴
５２がホーン先端面に対して直角に形成されると共に、
ホーン５０の先端部分の外周部から内部にかけては、ね
じ取付穴５３がホーン５０の軸線に対して直角に且つ切
刃取付穴５２に貫通して形成されている。ホーン５０の
切刃取付穴５２に切刃５１を固定する場合は、ホーン５
０の切刃取付穴５２に切刃５１の基端部分を挿入すると
共に、ホーン５０のねじ取付穴５３に止めねじ５４を締
め付け、止めねじ５４の先端部で切刃５１の側面を押さ
え付けることにより、切刃５１を切刃取付穴５２の切刃
固定面５２ａに圧接状態で固定するようになっている。
この場合、切刃取付穴５２は、放電加工或いはエンドミ
ル加工により形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の超音波式カッタにおいては、下記の問題があった。
即ち、超音波式カッタの切刃５１による被加工物の切削
作業時には、振動子（図示略）からホーン５０を介して
切刃５１へ超音波振動が伝達される構造となっているた
め、切刃５１を止めねじ５４で切刃取付穴５２の切刃固
定面５２ａに圧接状態で強固に固定する必要がある。と
ころが、ホーン５０における切刃取付穴５２の切刃固定
面５２ａの加工精度が悪いと、切刃固定面５２ａに細か
い凹凸等が生ずるため、切刃５１を切刃固定面５２ａに
圧接状態で強固に固定できなくなる結果、図７に示す如
く切刃５１に横振れが発生する現象や，切刃５１が折損
する現象が発生していた。

【０００５】このため、上記の現象を抑えるためには、
ホーン５０における切刃取付穴５２の切刃固定面５２ａ
の加工精度を高精度とする必要があった。しかしなが
ら、ホーン５０の材質としては一般にチタン合金等が用
いられているため、上述した放電加工或いはエンドミル
加工によりホーン５０の切刃取付穴５２の切刃取付面５
２ａの加工精度を高精度とするためには、極めて高度な
加工技術が要求され、工数が増大すると共に加工コスト
が極めて高くつくという不都合があった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、従来のように切刃取付穴の加工精度を高
精度としなくとも、切刃の横振れや折損を防止し切削作
業を円滑に行えるようにした超音波式カッタを提供する
ことを、その目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、超音波振動を
発生する振動子と、振動子からの超音波振動を伝達し出
力するホーンと、振動子及びホーンを収納したケース
と、ケースの先端から突出可能にホーンの先端部分に固
定される切刃とを備え、ホーンの先端部分に、切刃取付
面を有する切刃取付穴を形成すると共に、ホーンの外周
部分から切刃取付穴に貫通し且つ切刃取付面に対向する
ように、ねじ取付穴を形成し、切刃を、ねじ取付穴に螺
合させたねじを介して切刃取付穴に固定して成る超音波
式カッタにおいて、切刃と切刃取付面との間に、切刃取
付面よりも平滑な表面を有する板状部材を介挿する、と
いう構成を採っている。これによって前述した目的を達
成しようとするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、超音波式カッタのホーンの切
刃取付穴に切刃を装着する場合には、先ず、切刃の基端
部分を切刃取付穴の内部に挿入する。次に、切刃取付穴
の切刃取付面と切刃の側面との間に、切刃取付面よりも
平滑な表面を有する板状部材を挿入する。次に、ホーン
のねじ取付穴にねじを締め付ける。これに伴い、切刃の
基端部分が、板状部材とねじの先端面とにより挟持さ
れ、切刃取付穴の内部に固定される。板状部材は、その
表面が切刃取付面よりも平滑であるため、切刃の側面は
板状部材の表面に密着状態となる。これにより、切刃が
ホーンの切刃取付穴に強固に固定される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を適用してなる実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１０】先ず、本実施例における超音波式カッタの
全体構成を図３に基づき説明する。超音波式カッタ１０
は、先端部に開口部１１ａが設けられた中空の棒状のケ
ース１１と，ケース１１の内部に収納された超音波発生
器１２と，超音波発生器１２を構成するホーン（後述）
の先端部に一対の止めねじを介して着脱自在に装着され
た切刃１とを備える構成となっており、更に、前述の超
音波発生器１２は、超音波変換器１３と，ブースタ１４
と，ホーン２とから構成されている。

【００１１】これを詳述すると、超音波変換器１３は、
超音波振動を発生させるものであり、アルミブロック１
５，電極１６，第１セラミック振動子１７，電極１８，
第２セラミック振動子１９から構成されており、これら
各部は、ボルト（図示略）によりアルミブロック１５の
端面からブースタ１４に締め付け固定されている。即
ち、第１及び第２セラミック振動子１７，１９は、電極
１６，１８を介してアルミブロック１５とブースタ１４
との間に挟持されており、いわゆる内周締め形ボルト締
めランジュバン振動子として構成されている。

【００１２】また、前述した電極１６，１８には、超音
波式カッタ１０の外部に設置された発振器２０がリード
線１６ａ，１８ａを介して接続されており、超音波式カ
ッタ１０外部のリード線１６ａ，１８ａはケーブル２１
で被覆されている。発振器２０からリード線１６ａ，１
８ａを介して電極１６，１８に所定発振周波数の電圧を
印加すると、第１及び第２セラミック振動子１７，１９
で超音波振動（ねじり振動）が発生するようになってい
る。ブースタ１４は、第１及び第２セラミック振動子１
７，１９で発生した超音波振動を増幅しホーン２へ伝達
するようになっている。

【００１３】ホーン２は、直径が比較的大きい円柱状の
第１ホーン部２ａと，ほぼエクスポネンシャル形状の第
２ホーン部２ｂと，直径が比較的小さい円柱状の第３ホ
ーン部２ｃとから一体に構成されている。ホーン２の第
１ホーン部２ａは、植込みボルト２２を介してブースタ
１４に締め付け固定されている。ホーン２は、第１及び
第２セラミック振動子１７，１９からの超音波振動を伝
達し出力するようになっている。更に、ケース１１の先
端部には、図中左右方向へ移動可能な切刃カバー２３が
装備されている。図中実線で示す切刃カバー２３の位置
は切刃１の使用時における位置を示し、図中２点鎖線で
示す切刃カバー２３の位置は切刃１の非使用時における
位置を示す。

【００１４】次に、本実施例における超音波式カッタの
ホーン２の切刃１装着部分の構造を図１及び図２に基づ
き説明する。ホーン２の先端面から内部にかけては、切
刃１の基端部分が緩挿状態で挿入される直方体形状を有
する切刃取付穴３が，ホーン２の先端面に対して直角方
向に形成されている。切刃取付穴３は、ホーン２の軸線
に対して上下左右が対称な形状となっている。切刃取付
穴３には、ホーン２の軸線と平行に切刃取付面３ａが形
成されている。

【００１５】また、ホーン２の先端寄りの外周部分から
内部にかけては、ねじ取付穴４が形成されている。即
ち、ねじ取付穴４は、ホーン２の先端寄りの外周部分か
ら切刃取付穴３にかけて貫通すると共に，切刃取付穴３
の切刃取付面３ａに対して対向する状態で形成されてい
る。ねじ取付穴４の軸線は、ホーン２の軸線に対して直
角に設定されている。ねじ取付穴４には、止めねじ５が
螺合されるようになっている。

【００１６】更に、ホーン２の切刃取付穴３に対する切
刃１の装着時には、切刃取付穴３の切刃取付面３ａと，
切刃取付穴３に挿入した切刃１の側面部分との間に、例
えば既成品で金属から成り切刃取付面３ａより平滑な表
面を有する圧延薄板材６が介挿されるようになってい
る。圧延薄板材６の長手方向寸法は、切刃取付穴３の長
手方向寸法と同じに設定されている。圧延薄板材６とし
ては、切刃１の側面が圧延薄板材６の表面に均等に接触
するような加工精度のものを予め用意しておくようにな
っている。

【００１７】即ち、本実施例では、ホーン２の切刃取付
穴３の切刃取付面３ａと切刃１の基端部分との間に切刃
取付面３ａより平滑な表面を有する圧延薄板材６を介挿
し、ホーン２のねじ取付穴４に止めねじ５を締め付ける
ことにより、切刃１の基端部分の側面を圧延薄板材６に
密着状態で固定するようになっている。これにより、切
刃１の基端部分を切刃取付穴３の内部に強固に固定する
ようになっている。

【００１８】次に、上記の如く構成した本実施例の作用
を説明する。

【００１９】超音波式カッタのホーン２の切刃取付穴３
に切刃１を装着する場合には、先ず、切刃１の基端部分
を切刃取付穴３の内部に挿入する。次に、切刃取付穴３
の切刃取付面３ａと切刃１の側面との間に、圧延薄板材
６を挿入する。次に、ホーン２のねじ取付穴４に止めね
じ５を螺合させ、ドライバーにより止めねじ５をねじ取
付穴４に締め付ける。これにより、切刃１の基端部分
が、圧延薄板材６と止めねじ５の先端面とにより挟持さ
れ、切刃取付穴３の内部に固定される。

【００２０】ところで、本実施例では、ホーン２の切刃
取付穴３の切刃取付面３ａと切刃１の基端部分の側面と
の間に介挿した圧延薄板材６の表面は、切刃取付面３ａ
よりも平滑であり、切刃１の側面が圧延薄板材６の表面
に均等に接触するような状態に加工されているため、切
刃１の側面は圧延薄板材６に密着状態となる。これによ
り、切刃１がホーン２の切刃取付穴３に強固に固定され
る。

【００２１】上述したように、本実施例によれば、ホー
ン２の切刃取付穴３の切刃取付面３ａと切刃１の基端部
分の側面との間に切刃取付面３ａよりも平滑な表面を有
する圧延薄板材６を介挿し，切刃１を止めねじ５で切刃
取付穴３に固定するため、切刃１の側面が圧延薄板材６
の表面に均等に接触する結果、切刃１をホーン２の切刃
取付穴３に強固に固定することができる。これにより、
切刃１による被加工物の切削作業時に、切刃１が横振れ
したり折損したりする現象を防止することができる。従
って、圧延薄板材６として、切刃１の側面が圧延薄板材
６の表面に均等に接触するような加工精度のものを予め
用意しておけばよいため、従来の如く，切刃の横振れや
折損を防止するためホーンの切刃取付穴の切刃取付面の
加工精度を高精度としていた場合のように，工数や加工
コストがかかるといった不具合を解消することができ
る。

【００２２】また、本実施例によれば、超音波式カッタ
１０のホーン２及び切刃１を含めた共振周波数を調整す
る場合には、ホーン２及び切刃１の形状を変えなくとも
圧延薄板材６の形状及び板厚を適宜変えれば、前述のホ
ーン２及び切刃１を含めた共振周波数を容易に調整する
ことができるため、超音波式カッタ１０のホーン２に改
造を施したり切刃１を交換したりする等の煩雑さを解消
することができる。

【００２３】次に、本実施例の変形例について説明す
る。図４は変形例における超音波式カッタのホーン２の
切刃１装着部分の構造を示す図であり、変形例に示す各
部が上記実施例に示す各部と共通する構成については同
一符号を付し、説明を省略または簡略化する。変形例で
は、上記実施例の圧延薄板材６と同じ材質を有し切刃取
付面３ａよりも平滑な表面を有する圧延薄板材１０の長
手方向寸法を、切刃取付穴３の長手方向寸法より短く設
定した点が特徴となっている。

【００２４】圧延薄板材１０は、切刃１をホーン２の切
刃取付穴３に止めねじ５を介して固定した際に、圧延薄
板材１０と止めねじ５の先端面とによって切刃１を安定
した状態で挟持できるような形状に設定されている。即
ち、圧延薄板材１０における切刃１との接触部分の面積
は、少なくとも止めねじ５の先端面の面積よりも大きい
面積であればよい。

【００２５】変形例によれば、ホーン２の切刃取付穴３
の切刃取付面３ａと切刃１の基端部分の側面との間に切
刃取付面３ａよりも平滑な表面を有する圧延薄板材１０
を介挿し，切刃１を止めねじ５で切刃取付穴３に固定す
るため、上記実施例と同様に、切刃１をホーン２の切刃
取付穴３に強固に固定することができる。これにより、
切刃１による被加工物の切削作業時に、切刃１が横振れ
したり折損したりする現象を防止することができる。

【００２６】ここで、上記実施例及び変形例における圧
延薄板材６，１０の形状及び板厚は、図示のものに限定
されず、必要に応じた任意の寸法とすることができる。
即ち、ホーン２及び切刃１の形状を変えなくとも、圧延
薄板材６，１０の形状及び板厚を適宜変えれば、ホーン
２及び切刃１を含めた共振周波数を容易に調整すること
ができる。また、上記実施例及び変形例における圧延薄
板材６，１０の材質は、金属に限定されず、必要に応じ
た任意の材質とすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波式
カッタによれば、ホーンの切刃取付穴の切刃取付面に切
刃取付面よりも平滑な表面を有する板状部材を介挿し，
ホーンのねじ取付穴に螺合させたねじの先端面と板状部
材とによって切刃を切刃取付穴に固定する構造であるた
め、切刃の側面を板状部材の表面に密着させることがで
き、これにより、切刃をホーンの切刃取付穴に強固に固
定することができ、この結果、切刃による切削作業時に
切刃が横振れしたり折損したりする現象を防止すること
ができるため、切削作業を円滑に行うことができる。従
って、従来のように，工数や加工コストをかけてホーン
の切刃取付穴の切刃固定面の加工精度を高精度とするこ
とが不要となる、という効果を奏する。

【００２８】また、本発明の超音波式カッタによれば、
ホーン及び切刃を含めた共振周波数を調整する場合に
は、ホーン及び切刃の形状を変えなくとも板状部材の形
状及び板厚を適宜変えれば、前述のホーン及び切刃を含
めた共振周波数を容易に調整することができるため、超
音波式カッタのホーンに改造を施したり切刃を交換した
りする等の煩雑さを解消することができる、という効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した本実施例における超音波式カ
ッタのホーンに対する切刃の取付状態を示す要部を断面
とした説明図である。

【図２】図１における矢視Ａ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図３】本実施例における超音波式カッタの全体構成を
示す要部を断面とした説明図である。

【図４】変形例における超音波式カッタのホーンに対す
る切刃の取付状態を示す要部を断面とした説明図であ
る。

【図５】従来例における超音波式カッタのホーンに対す
る切刃の取付状態を示す要部を断面とした説明図であ
る。

【図６】図５における矢視Ｂ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。

【図７】従来例における超音波式カッタのホーンに対す
る切刃の横振れ状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 切刃 ２ ホーン ３ 切刃取付穴 ３ａ 切刃取付面 ４ ねじ取付穴 ５ ねじとしての止めねじ ６ 板状部材としての圧延薄板材 １１ ケース １７ 振動子としての第１セラミック振動子 １９ 振動子としての第２セラミック振動子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を発生する振動子と、該振動
   子からの超音波振動を伝達し出力するホーンと、前記振
   動子及びホーンを収納したケースと、該ケースの先端か
   ら突出可能に前記ホーンの先端部分に固定される切刃と
   を備え、 前記ホーンの先端部分に、切刃取付面を有する切刃取付
   穴を形成すると共に、前記ホーンの外周部分から前記切
   刃取付穴に貫通し且つ前記切刃取付面に対向するよう
   に、ねじ取付穴を形成し、 前記切刃を、前記ねじ取付穴に螺合させたねじを介して
   前記切刃取付穴に固定して成る超音波式カッタにおい
   て、 前記切刃と前記切刃取付面との間に、当該切刃取付面よ
   りも平滑な表面を有する板状部材を介挿したことを特徴
   とする超音波式カッタ。