JPH11169791A - Ultrasonic horn - Google Patents
Ultrasonic hornInfo
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- JPH11169791A JPH11169791A JP9337257A JP33725797A JPH11169791A JP H11169791 A JPH11169791 A JP H11169791A JP 9337257 A JP9337257 A JP 9337257A JP 33725797 A JP33725797 A JP 33725797A JP H11169791 A JPH11169791 A JP H11169791A
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- ultrasonic horn
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波穿孔機、超
音波圧搾機、超音波かしめ機、超音波半田付機、超音波
切断機などの超音波加工機や、超音波洗浄機、超音波攪
拌機などに用いられる超音波ホーンに関するものであ
る。The present invention relates to an ultrasonic drilling machine, an ultrasonic pressing machine, an ultrasonic caulking machine, an ultrasonic soldering machine, an ultrasonic cutting machine, etc., an ultrasonic cleaning machine, The present invention relates to an ultrasonic horn used for an ultrasonic stirrer or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、この種の超音波ホーンとして
は、鋼製、チタン合金製、アルミニウム合金製のものが
知られている。更に、近年では、ホーンの先端部の耐摩
耗性を向上させるために、ホーンの先端部に超硬合金か
らなる硬質部材を接合したもの（特表平２−５０４４８
７号公報参照）が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of ultrasonic horn, those made of steel, titanium alloy, and aluminum alloy are known. Furthermore, in recent years, in order to improve the wear resistance of the tip of the horn, a hard member made of a cemented carbide is joined to the tip of the horn (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-50448).
No. 7) has been proposed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】また、これとは別に、
硬質部材として、超硬合金ではなく耐摩耗性に優れたセ
ラミックチップを使用することが考えられるが、セラミ
ックチップは一般に脆いため、例えば溶接に用いる場合
などに、チッピングなどの破損が生じることが考えられ
る。In addition, apart from this,
As a hard member, it is conceivable to use a ceramic chip having excellent wear resistance instead of a cemented carbide, but since a ceramic chip is generally brittle, it is considered that breakage such as chipping may occur when used for welding, for example. Can be
【０００４】本発明は上記の問題点を鑑みて提案された
もので、セラミックチップの形状を検討して、摩耗性だ
けでなく、破損等の発生を防止できる超音波ホーンを提
供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above problems, and has as its object to provide an ultrasonic horn capable of preventing the occurrence of breakage as well as abrasion by examining the shape of a ceramic chip. And
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、金属からなる基体の先端部に、超
音波による作業を行なうセラミックチップを取り付けた
超音波ホーンにおいて、セラミックチップの作業面に、
溝が形成してあることを特徴とする超音波ホーンを要旨
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic horn in which a ceramic chip for performing an operation using ultrasonic waves is attached to an end of a base made of metal. On the work surface,
An ultrasonic horn is characterized in that a groove is formed.
【０００６】本発明では、セラミックチップの作業面
（例えば溶接の場合には被加工部材に直接に接する面）
に、溝が形成してあるので、被加工部材をしっかりと保
持して振動させることができる。これによって、加工性
が向上するので、例えば強固な溶接などの優れた作業を
行うことが可能となる。In the present invention, the working surface of the ceramic chip (for example, in the case of welding, the surface directly in contact with the workpiece).
In addition, since the groove is formed, the workpiece can be held firmly and vibrated. Thereby, workability is improved, so that it is possible to perform excellent work such as strong welding.
【０００７】・前記セラミックチップの取り付け位置と
しては、基体の先端部の側面側又は先端面側が挙げられ
る。特に基体の側面にセラミックチップを取り付ける場
合には、ホーンの縦方向の振動を効率よく被加工物に付
与できるという利点がある。 ・作業面に形成する溝としては、例えばメッシュ状の様
に、ある程度数が多い方が、被加工部材を保持して振動
させる能力が高いので、好適である。例えば溝として
は、いわゆるローレット加工により形成された交差する
溝が挙げられる。The mounting position of the ceramic chip is, for example, on the side surface or the front end side of the front end of the base. In particular, when a ceramic chip is attached to the side surface of the base, there is an advantage that the longitudinal vibration of the horn can be efficiently applied to the workpiece. It is preferable that the number of grooves formed on the work surface is large to some extent, for example, in a mesh shape, since the ability to hold and vibrate the workpiece is high. For example, as the groove, an intersecting groove formed by so-called knurling may be mentioned.
【０００８】・また、超音波ホーン全体の形状として
は、その基端部を太くし、先端部を細くしたものを採用
できる。また、この形状とは別に、基端部と先端部との
材質を違えることによって、所望の振動特性を得られる
ようにしてもよい。 ・更に、超音波ホーンの先端部の形状としては、円柱
形、角柱形等を採用でき、先端部の側面又は先端面にセ
ラミックチップを取り付けることができる形状であれ
ば、特に限定はない。[0008] The ultrasonic horn may be formed as a whole having a thicker base end and a thinner front end. In addition to this shape, desired vibration characteristics may be obtained by changing the material of the base end portion and the material of the distal end portion. The shape of the tip of the ultrasonic horn is not particularly limited as long as it can adopt a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like, and can attach a ceramic chip to the side surface or the tip surface of the tip.
【０００９】・セラミックチップを基体の先端部に取り
付ける方法としては、ろう材により、先端部の側面や先
端面にセラミックチップを接合するろう付けや、セラミ
ックチップを基体の先端部の側面や先端面に設けた嵌合
孔に嵌合させて応力によって結合する方法、例えば圧
入、焼き嵌め、冷し嵌めなどを採用できる。[0009] The method of attaching the ceramic chip to the tip of the base body is as follows: brazing for joining the ceramic chip to the side face or tip face of the tip with a brazing material; A method of fitting by fitting into the fitting hole provided in the above and joining by stress, for example, press fitting, shrink fitting, cold fitting, etc. can be adopted.
【００１０】請求項２の発明は、前記溝の開く角度が３
０度以上であることを特徴とする請求項１に記載の超音
波ホーンを要旨とする。本発明では、溝の開く角度が３
０度以上であるので、溝と溝との間の凸部がチッピング
し難いので好適である。According to a second aspect of the present invention, the opening angle of the groove is 3
The gist of the ultrasonic horn according to claim 1, wherein the angle is 0 degree or more. In the present invention, the opening angle of the groove is 3
Since the angle is 0 degrees or more, the protrusion between the grooves is not easily chipped, which is preferable.
【００１１】請求項３の発明は、溝の開く角度が６０度
以上であることを特徴とする前記請求項２に記載の超音
波ホーンを要旨とする。本発明では、溝の開く角度が６
０度以上であるので、溝と溝との間の凸部が一層チッピ
ングし難いので好適である。According to a third aspect of the invention, there is provided an ultrasonic horn according to the second aspect, wherein an opening angle of the groove is 60 degrees or more. In the present invention, the opening angle of the groove is 6
Since it is 0 degrees or more, the convex portion between the grooves is more difficult to be chipped, which is preferable.
【００１２】請求項４の発明は、溝の底部に、曲率半径
０．０５ｍｍ以上のスミの丸ミが形成されていることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波ホー
ンを要旨とする。本発明では、溝の底部が滑めらかな曲
線となるように、曲率半径０．０５ｍｍ以上のスミの丸
ミが形成してある。それによって、溝の底部から割れが
発生しにくくなり、溝と溝との間の凸部がチッピングし
難いので好適である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic horn according to any one of the first to third aspects, wherein a round corner of a radius having a curvature radius of 0.05 mm or more is formed at the bottom of the groove. Is the gist. In the present invention, the round corners with a radius of curvature of 0.05 mm or more are formed so that the bottom of the groove has a smooth curve. This is preferable because cracks are less likely to be generated from the bottom of the groove, and the protrusion between the grooves is less likely to chip.
【００１３】請求項５の発明は、溝の底部に、曲率半径
０．１ｍｍ以上のスミの丸ミが形成されていることを特
徴とする請求項４に記載の超音波ホーンを要旨とする。
本発明では、溝の底部が滑めらかな曲線となるように、
曲率半径０．１ｍｍ以上のスミの丸ミが形成してある。
それによって、溝の底部から割れが発生しにくくなり、
溝と溝との間の凸部が一層チッピングし難いので好適で
ある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic horn according to the fourth aspect, wherein a round corner of a radius having a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed at a bottom of the groove.
In the present invention, so that the bottom of the groove is a smooth curve,
A round spot with a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed.
This makes it difficult for cracks to occur from the bottom of the groove,
This is preferable because the protrusion between the grooves is more difficult to chip.
【００１４】請求項６の発明は、セラミックチップの作
業面における外周部に、面取りの深さが０．１ｍｍ以上
の面取りが形成されていることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の超音波ホーンを要旨とする。According to a sixth aspect of the present invention, a chamfer having a chamfer depth of 0.1 mm or more is formed on an outer peripheral portion of the working surface of the ceramic chip.
The gist is the ultrasonic horn described in any one of 5 above.
【００１５】本発明では、セラミックチップの作業面に
おける外周部に、面取りの深さが０．１ｍｍ以上の面取
り加工が施してある。そのため、セラミックチップの作
業面の外周部がチッピングし難いので好適である。ここ
で、面取りの深さとは、例えば図６（ｂ）にセラミック
チップの断面を示す様に、４５度の面取り角度でＣ面取
りを行なう場合には、図の縦（及び横）方向の面取り部
分の寸法を示す。また、図６（ｃ）に示す様に、面取り
の角度が４５度からずれている場合（例えば３０度の場
合）には、面取り部分の長い方（図では縦方向）の寸法
を示す。In the present invention, the outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip is chamfered to a chamfer depth of 0.1 mm or more. Therefore, the outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip is not easily chipped, which is preferable. Here, the depth of the chamfer means, for example, when the C chamfer is performed at a chamfer angle of 45 degrees as shown in a cross section of the ceramic chip in FIG. The dimensions of are shown. In addition, as shown in FIG. 6C, when the angle of the chamfer deviates from 45 degrees (for example, 30 degrees), the longer dimension (vertical direction in the figure) of the chamfered portion is shown.
【００１６】尚、セラミックチップの作業面にローレッ
ト加工等により溝が面取り部分に及ぶ場合、本発明の面
取りの深さは測定可能な範囲で測定した最大値とする。
請求項７の発明は、前記セラミックチップの作業面にお
ける外周部に、曲率半径０．１ｍｍ以上のカドの丸ミが
形成されていることを特徴とする前記請求項１〜５のい
ずれかに記載の超音波ホーンを要旨とする。When the groove extends over the chamfered portion of the work surface of the ceramic chip by knurling or the like, the chamfered depth of the present invention is the maximum value measured within a measurable range.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the ceramic chip according to any one of the first to fifth aspects, wherein a round corner having a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed on an outer peripheral portion of the work surface. Abstract of the ultrasonic horn.
【００１７】本発明では、セラミックチップの作業面に
おける外周部に、図６（ｄ）に示す様に、曲率半径０．
１ｍｍ以上のカドの丸ミ（いわゆるＲ面取り）が形成し
てある。そのため、セラミックチップの作業面の外周部
がチッピングし難いので好適である。According to the present invention, as shown in FIG.
A round corner of 1 mm or more (so-called round chamfering) is formed. Therefore, the outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip is not easily chipped, which is preferable.
【００１８】請求項８の発明は、セラミックチップが、
主として窒化珪素からなることを特徴とする請求項１〜
７のいずれかに記載の超音波ホーンを要旨とする。この
窒化珪素を主成分とする硬質部材は、耐熱性、耐摩耗
性、優れた靱性を備えているので、好ましいものであ
る。According to an eighth aspect of the present invention, the ceramic chip comprises:
2. The method according to claim 1, wherein the material is mainly made of silicon nitride.
The gist is the ultrasonic horn according to any one of 7 above. The hard member containing silicon nitride as a main component is preferable because it has heat resistance, wear resistance, and excellent toughness.
【００１９】尚、前記セラミックチップの材料として
は、前記窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）以外に、例えば、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、炭化珪素
（ＳｉＣ）、サイアロン（Ｓｉａｌｏｎ）、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの周知のセ
ラミック材料が使用可能である。As the material of the ceramic chip, in addition to the silicon nitride (Si 3 N 4 ), for example, alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), sialon (Sialon) ), Aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), and other well-known ceramic materials can be used.
【００２０】尚、前記カドの丸ミ、スミの丸ミ、面取り
深さの表現は、ＪＩＳ Ｂ０７０１の表現を用いた。In addition, the expressions of the roundness of the corners, the radius of the corners, and the chamfering depth are represented by JIS B0701.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の超音波ホーンの実施の形
態の例（実施例）について、図面に基づいて説明する。 （実施例１）本実施例の超音波ホーンは、ホーン本体
（基体）の先端部の側面に、圧入によりセラミックチッ
プを結合したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment (example) of an ultrasonic horn according to the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) The ultrasonic horn of this embodiment is one in which a ceramic chip is connected to a side surface of a tip portion of a horn body (base) by press-fitting.
【００２２】ａ）まず、本実施例の超音波ホーンの構成
について説明する。図１に示す様に、本実施例の超音波
ホーンは、中間部分から先端に向かって細く形成された
円柱状の基体１と、基体１の細い先端部２に取り付けら
れた硬質部材であるセラミックチップ３とから構成され
ている。A) First, the configuration of the ultrasonic horn of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the ultrasonic horn according to the present embodiment has a cylindrical base body 1 formed thinner from an intermediate portion toward a front end, and a ceramic member as a hard member attached to a thin front end portion 2 of the base body 1. And a chip 3.
【００２３】前記基体１は、ＪＩＳ ＳＮＣＭ６３０の
鋼からなり、セラミックチップ３は、窒化珪素を主成分
とする材料からなる。尚、セラミックチップ３の材料
は、主成分の窒化珪素９０重量％に、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ
2Ｏ3、ＴｉＮが適量添加された材料である。The base 1 is made of JIS SNCM630 steel, and the ceramic chip 3 is made of a material containing silicon nitride as a main component. The material of the ceramic chip 3 is composed of 90% by weight of silicon nitride as a main component, Al 2 O 3 and Y.
It is a material to which appropriate amounts of 2 O 3 and TiN are added.
【００２４】このうち、基体１は、図示しない超音波振
動子が取り付けられる断面円形の基端部（直径２０ｍｍ
×長さ３０ｍｍ）４と、基端部４から徐々に径が小さく
なる断面円形の中間部（直径２０〜１５ｍｍ×長さ２０
ｍｍ）６と、セラミックチップ３が取り付けられている
先端部（直径１２．５ｍｍ×長さ１５ｍｍ）２とからな
る。この基体１は、全体が焼き入れされて、その硬度
は、ロックウエル硬度（ＨＲＣ）４８となっている。Among them, the base 1 has a base end (having a diameter of 20 mm) having a circular cross section to which an ultrasonic transducer (not shown) is attached.
× length 30 mm) 4 and an intermediate portion (diameter 20 to 15 mm × length 20) having a circular cross section whose diameter gradually decreases from the base end 4.
mm) 6 and a tip (12.5 mm in diameter × 15 mm in length) 2 to which the ceramic chip 3 is attached. The substrate 1 is entirely quenched and has a Rockwell hardness (HRC) of 48.
【００２５】尚、基端部４の軸中心には、その端面側４
ａに開口する第１孔７ａが設けられ、そ側面４ｂには、
等間隔に第２孔〜第４孔７ｃ〜ｅが設けられている。ま
た、前記先端部２には、図１の上下方向の側面がカット
されて、平面状とされた側面１１，１２が形成されてい
る。このうち、一方の側面（嵌合面）１１には、図２に
基体１のみを示す様に、セラミックチップ３が嵌合され
る嵌合孔（直径４．９８ｍｍ×深さ５ｍｍ）１３が、基
体１の軸と直交する様に設けられている。It should be noted that the end face 4
A first hole 7a opening to the side a is provided.
The second to fourth holes 7c to 7e are provided at equal intervals. Further, the front end portion 2 is formed with flat side surfaces 11 and 12 in which the side surfaces in the vertical direction in FIG. On one side (fitting surface) 11, a fitting hole (diameter 4.98 mm × depth 5 mm) 13 into which the ceramic chip 3 is fitted is formed as shown in FIG. It is provided so as to be orthogonal to the axis of the base 1.
【００２６】一方、図１に示す様に、セラミックチップ
３は、軸方向の長さが８．２５ｍｍの断面円形の部材で
あり、先端部２の嵌合面１１からは、３．２５ｍｍの高
さに突出している。このセラミックチップ３では、図３
（ａ）に示す様に、嵌合孔１３に嵌合される嵌合部３ａ
の径（直径５ｍｍ）は、嵌合面１１から突出する加工部
３ｂの径（直径３．５ｍｍ）よりも大きくされている。
また、セラミックチップ３の圧入側の底面３ｅの周囲に
は、半径１ｍｍのＲ加工が施してある。On the other hand, as shown in FIG. 1, the ceramic chip 3 is a member having a circular section with an axial length of 8.25 mm, and a height of 3.25 mm from the fitting surface 11 of the tip 2. It is protruding. In this ceramic chip 3, FIG.
As shown in (a), the fitting portion 3a fitted in the fitting hole 13
Has a diameter (diameter 5 mm) larger than the diameter (diameter 3.5 mm) of the processed portion 3 b protruding from the fitting surface 11.
The periphery of the bottom surface 3e on the press-fit side of the ceramic chip 3 is rounded with a radius of 1 mm.
【００２７】尚、本実施例では、嵌合孔１３に対してセ
ラミックチップ３の嵌合部３ａを圧入するので、嵌合部
３ａの直径は、嵌合孔１３の直径よりわずかに大きく、
例えば０．０１〜０．０２ｍｍ大きく設定されている。
特に、本実施例では、図３（ｂ），（ｃ）に示す様に、
セラミックチップ３の加工部３ｂの先端に設けられた作
業面３ｃには、ローレット加工が施してある。このロー
レット加工とは、複数の溝３ｄを直交させてメッシュ状
にしたものであり、断面三角形状の溝３ｄのピッチは
０．２ｍｍ、深さは０．１ｍｍ、外側に開く角度（溝角
度）は９０度である。更に、図３（ａ）に示す様に、セ
ラミックチップ３の作業面３ｃの周囲には、０．１ｍｍ
の面取り深さのＣ面取り（面取り角度４５度）が施され
ている。In this embodiment, since the fitting portion 3a of the ceramic chip 3 is press-fitted into the fitting hole 13, the diameter of the fitting portion 3a is slightly larger than the diameter of the fitting hole 13.
For example, it is set to be larger by 0.01 to 0.02 mm.
In particular, in the present embodiment, as shown in FIGS.
The work surface 3c provided at the tip of the processing portion 3b of the ceramic chip 3 is knurled. This knurling is a process in which a plurality of grooves 3d are orthogonally formed into a mesh shape, and the pitch of the grooves 3d having a triangular cross section is 0.2 mm, the depth is 0.1 mm, and the opening angle (groove angle). Is 90 degrees. Further, as shown in FIG. 3A, the periphery of the work surface 3c of the ceramic chip 3 is 0.1 mm.
C chamfering (chamfering angle 45 degrees) with a chamfering depth of.
【００２８】また、図３（ｄ）に拡大して示す様に、溝
３ｄの底部には、半径０．１５ｍｍのＲ加工が施してあ
り、更に、隣合う溝３ｄに挟まれた断面三角形状の凸部
（壁部）３ｆの頂部は、僅かに平坦となっている。ｂ）
次に、本実施例の超音波ホーンの製造方法について説明
する。As shown in an enlarged view in FIG. 3 (d), the bottom of the groove 3d has a radius of 0.15 mm, and further has a triangular cross section sandwiched between adjacent grooves 3d. The top of the convex portion (wall portion) 3f is slightly flat. b)
Next, a method of manufacturing the ultrasonic horn according to the present embodiment will be described.
【００２９】まず、基体１となる鋼の棒材（図示せず）
に対し、金属切削用のバイト及び旋盤を使用して、基端
部４から先端部２までを切削加工した。それとともに、
先端部２の両側面を平面状に切削して、嵌合面１１及び
その反対側の側面１２を形成した。First, a steel bar (not shown) serving as the base 1
On the other hand, the cutting from the base end portion 4 to the tip end portion 2 was performed using a cutting tool and a lathe for metal cutting. With it,
Both side surfaces of the tip 2 were cut into a flat shape to form a mating surface 11 and a side surface 12 on the opposite side.
【００３０】次に、先端部２の平面状の嵌合面１１に、
ドリルで穴を開けて嵌合孔１３などを形成した。これに
より、前記図２に示す形状の基体１を完成した。また、
これとは別のセラミックチップ３の製造工程にて、例え
ば粉末の窒化珪素等の材料を、成形した後に焼結して、
セラミックチップ３を製造した。Next, the flat fitting surface 11 of the tip 2
Holes were drilled to form fitting holes 13 and the like. Thus, the base 1 having the shape shown in FIG. 2 was completed. Also,
In another manufacturing process of the ceramic chip 3, for example, a material such as powdered silicon nitride is molded and then sintered.
A ceramic chip 3 was manufactured.
【００３１】そして、このセラミックチップ３に対し
て、その底面３ｅの周囲にＲ加工を施して、周囲を丸く
した。また、セラミックチップ３の作業面３ｃの外周に
面取りを施した。更に、作業面３ｃに対して、ダイヤモ
ンド砥石により複数の溝３ｄを形成することによりロー
レット加工を施した。尚、このローレット加工により、
同時に溝３ｄの底部のＲ加工がなされた。The ceramic chip 3 was rounded around the bottom surface 3e to make the periphery round. Further, the outer periphery of the working surface 3c of the ceramic chip 3 was chamfered. Further, knurling was performed on the working surface 3c by forming a plurality of grooves 3d with a diamond grindstone. In addition, by this knurl processing,
At the same time, the bottom of the groove 3d was rounded.
【００３２】次に、セラミックチップ３の外周部分及び
基体１の嵌合孔１３の内側に、滑剤としてステアリン酸
のエマルジョンを塗布し、セラミックチップ３の嵌合部
３ａを基体１の嵌合孔１３内に圧入した。その後、３５
０℃に加熱して滑剤を飛ばした。Next, an emulsion of stearic acid is applied as a lubricant to the outer peripheral portion of the ceramic chip 3 and the inside of the fitting hole 13 of the base 1, and the fitting portion 3a of the ceramic chip 3 is Pressed into. Then 35
Heated to 0 ° C to remove lubricant.
【００３３】これにより、セラミックチップ材３は基体
１と機械的な応力によって結合され、図１に示す超音波
ホーンを完成した。ｃ）次に、超音波ホーンのチッピン
グ（カケ等の破損）に関する実験例について説明する。As a result, the ceramic chip material 3 was bonded to the substrate 1 by mechanical stress, and the ultrasonic horn shown in FIG. 1 was completed. c) Next, an experimental example relating to chipping of ultrasonic horn (breakage of chip and the like) will be described.
【００３４】本実施例の超音波ホーンの完成品を、超
音波溶接機に取り付け、厚さ０．５ｍｍ×幅１０ｍｍ×
長さ５０ｍｍの銅板同士を溶接した。溶接条件は、先端
の振幅を２５μｍ、荷重１００ｋｇ、荷重負荷時間１
秒、超音波印加時間０．５秒、超音波周波数４０ｋＨｚ
とした。The finished product of the ultrasonic horn of this embodiment was attached to an ultrasonic welding machine, and the thickness was 0.5 mm × width 10 mm ×
50 mm long copper plates were welded together. The welding conditions were as follows: the tip amplitude was 25 μm, the load was 100 kg, and the load time was 1
Second, ultrasonic application time 0.5 second, ultrasonic frequency 40 kHz
And
【００３５】この溶接により、銅板同士は強固に接合さ
れた。そして、この接合を行った超音波ホーンのセラミ
ックチップ３を調べたところ、カケなどの不具合は認め
られなかった。 更に、超音波ホーンの耐チッピング性を調べるため
に、本実施例と同様な超音波ホーンのうち、セラミック
チップの形状を代えた試料No.１〜１１を作成し、同様
な溶接を１００回繰り返した。その結果、下記表１に示
す。By this welding, the copper plates were firmly joined to each other. When the ceramic chip 3 of the ultrasonic horn thus joined was examined, no defect such as chipping was recognized. Further, in order to examine the chipping resistance of the ultrasonic horn, among ultrasonic horns similar to the present embodiment, samples No. 1 to 11 in which the shape of the ceramic chip was changed were prepared, and the same welding was repeated 100 times. Was. The results are shown in Table 1 below.
【００３６】また、比較例として、本発明の範囲外の試
料No.１２〜１３を作成し、同様な実験を行った。その
結果を、同じく下記表１に記す。ａAs comparative examples, samples Nos. 12 and 13 outside the scope of the present invention were prepared, and similar experiments were performed. The results are also shown in Table 1 below. a
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】尚、ここで、カケとは、ローレット加工に
よりできたセラミック凸部のカケを示し、外周カケと
は、上記凸部のうちセラミック外周部と隣接している部
分のカケを示す。この表１から明かな様に、本実施例の
超音波ホーンの試料No.１〜１１では、銅板同士が強固
に接合され、溶接性に優れているだけでなく、カケの発
生がそれほど多くなく好適である。それに対して比較例
の試料No.１２，１３では、溶接性が悪いという問題が
あり、好ましくない。Here, the chip indicates the chip of the ceramic protrusion formed by knurling, and the outer chip indicates the chip of the portion of the protrusion adjacent to the ceramic outer part. As is clear from Table 1, in the sample Nos. 1 to 11 of the ultrasonic horn of the present embodiment, the copper plates are firmly joined to each other, and not only are excellent in weldability, but also there is not much occurrence of chipping. It is suitable. On the other hand, the sample Nos. 12 and 13 of the comparative examples have a problem that the weldability is poor, which is not preferable.
【００３９】特に、溝角度が３０度以上の範囲の例えば
試料No.１〜４では、カケの発生が２箇所以下と好適で
あり、更に、溝角度が６０度以上の範囲の試料No.１．
２では、カケの発生がなく、一層好適である。また、溝
の底部のＲが０．０５ｍｍ以上の範囲の例えば試料No.
２，６，７では、カケの発生が１箇所以下と好適であ
り、更に、溝の底部のＲが０．１ｍｍ以上の範囲の試料
No.２，６では、カケの発生がなく、一層好適である。Particularly, in Sample Nos. 1 to 4 in which the groove angle is in the range of 30 ° or more, for example, it is preferable that chipping occurs in two places or less. .
In the case of No. 2, there is no generation of chipping, which is more preferable. Further, for example, when the R at the bottom of the groove is 0.05 mm or more, for example, the sample No.
In the samples 2, 6, and 7, it is preferable that the number of chips is 1 or less, and further, the sample whose R at the bottom of the groove is 0.1 mm or more is used.
In Nos. 2 and 6, there is no occurrence of chipping, which is more preferable.
【００４０】更に、作業面の面取りが０．１ｍｍ度以上
の範囲の例えば試料No.２，９では、カケの発生が１箇
所以下と好適である。この様に、本実施例の超音波ホー
ンでは、基体１の先端部２の側面に設けられた嵌合孔１
３に、セラミックチップ３が圧入されて結合されてお
り、そのセラミックチップ３の作業面３ｃには、ローレ
ット加工によって多数の溝３ｄが形成されるとともに、
その底部はＲ状となっている。また、作業面３ｃの外周
には面取り加工が施されている。Further, in the case of the sample Nos. 2 and 9 in which the chamfer of the working surface is in the range of 0.1 mm or more, for example, it is preferable that the occurrence of chipping is one or less. As described above, in the ultrasonic horn according to the present embodiment, the fitting hole 1 provided on the side surface of the distal end portion 2 of the base 1 is provided.
3, a plurality of grooves 3d are formed by knurling on a working surface 3c of the ceramic chip 3 by press fitting.
The bottom is rounded. The outer periphery of the work surface 3c is chamfered.
【００４１】そのため、例えば溶接の作業を行う場合に
は、強固な溶接を行うことができるとともに、セラミッ
クチップ３にカケなどの損傷が生じることが少なく、耐
久性に優れている。また、セラミックチップ３が、主と
して窒化珪素からなるので、耐熱性、耐摩耗性、優れた
靱性を備えている。 （実施例２）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１と同様な箇所の説明は省略又は簡略化する。For this reason, for example, in the case of performing a welding operation, strong welding can be performed, and the ceramic chip 3 is hardly damaged by chips and the like, and is excellent in durability. Further, since the ceramic chip 3 is mainly made of silicon nitride, it has heat resistance, wear resistance, and excellent toughness. (Embodiment 2) Next, Embodiment 2 will be described, but the description of the same parts as in Embodiment 1 will be omitted or simplified.
【００４２】本実施例の超音波ホーンは、基体の先端部
の側面に、ろう付けによりセラミックチップを接合した
ものである。 ａ）まず、本実施例の超音波ホーンの構成について説明
する。図４に示す様に、本実施例の超音波ホーンでは、
基体２１は、ＪＩＳ ＳＮＣＭ６３０からなり、その構
造及び寸法は、前記実施例１とほぼ同様である。The ultrasonic horn of this embodiment has a ceramic chip joined to the side surface of the tip of the base by brazing. a) First, the configuration of the ultrasonic horn of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 4, in the ultrasonic horn of this embodiment,
The base 21 is made of JIS SNCM630, and its structure and dimensions are almost the same as those of the first embodiment.
【００４３】本実施例では、先端部２２の側面には、セ
ラミックチップ２３をろう付けするために、平面状の基
体側接合面２４が形成されているが、この基体側接合面
２４には、嵌合孔が形成されていない。一方、セラミッ
クチップ２３は、前記実施例１と同じく、窒化珪素を主
成分とするものであるが、その形状が多少異なる。In this embodiment, a flat base-side joining surface 24 is formed on the side surface of the tip end portion 22 for brazing the ceramic chip 23. No fitting hole is formed. On the other hand, the ceramic chip 23 is mainly composed of silicon nitride as in the first embodiment, but the shape thereof is slightly different.
【００４４】つまり、図５に示す様に、セラミックチッ
プ２３は、高さ３．２５ｍｍの断面円形の部材であり、
その基台２３ａの底面、即ち基体側接合面２４に接合さ
れるチップ側接合面２３ｂの径（直径５ｍｍ）は、セラ
ミックチップ２３の先端側の加工部２３ｃの径（直径
３．５ｍｍ）よりも大きくされている。That is, as shown in FIG. 5, the ceramic chip 23 is a member having a height of 3.25 mm and a circular cross section.
The diameter (diameter 5 mm) of the bottom surface of the base 23a, that is, the chip-side bonding surface 23b bonded to the base-side bonding surface 24 is larger than the diameter (3.5 mm in diameter) of the processed portion 23c on the tip end side of the ceramic chip 23. Has been enlarged.
【００４５】また、セラミックチップ２３の加工部２３
ｃの先端の作業面２３ｄには、前記実施例１と同様に、
ローレット加工により多数の溝２３ｅが形成され、作業
面２３ｄの外周には面取りが施されている。 ｂ）次に、本実施例の超音波ホーンの製造方法について
説明するが、ここでは、ろう付け方法について説明す
る。The processing part 23 of the ceramic chip 23
On the working surface 23d at the tip of c, as in the first embodiment,
A number of grooves 23e are formed by knurling, and the outer periphery of the work surface 23d is chamfered. b) Next, a method for manufacturing the ultrasonic horn of this embodiment will be described. Here, a brazing method will be described.
【００４６】セラミックチップ２３のチップ側接合面２
３ｂに、真空蒸着により、セラミック側から順に、厚さ
０．２μｍのチタン、厚さ０．２μｍのモリブデン、厚
さ２μｍの銅の膜を形成した。次に、Ａｇ７２重量％、
Ｃｕ２８重量％からなり、厚さ０．０３ｍｍ×直径５ｍ
ｍの寸法のろう材（図示せず）を準備し、このろう材
を、基体側接合面２４とチップ側接合面２３ｂとの間に
挟み、アルゴン中で８３０℃に加熱して、ろう付けを行
った。Chip-side bonding surface 2 of ceramic chip 23
3b, a film of titanium having a thickness of 0.2 μm, molybdenum having a thickness of 0.2 μm, and copper having a thickness of 2 μm were formed in this order from the ceramic side by vacuum evaporation. Next, Ag 72% by weight,
Composed of 28% by weight of Cu, thickness 0.03mm x diameter 5m
A brazing material (not shown) having a size of m is prepared, and the brazing material is sandwiched between the base-side bonding surface 24 and the chip-side bonding surface 23b, and heated to 830 ° C. in argon to braze. went.
【００４７】その他の製造手順は、前記実施例１とほぼ
同様にして、本実施例の超音波ホーンを完成した。尚、
セラミックチップ２３に対するローレット加工及び面取
りは、ろう付前に行っておくのが好適である。この様に
して製造された本実施例の超音波ホーンにおいても、前
記実施例１と同様な効果を奏する。The other manufacturing procedure was substantially the same as that of the first embodiment, and the ultrasonic horn of the second embodiment was completed. still,
The knurling and chamfering of the ceramic chip 23 are preferably performed before brazing. The ultrasonic horn according to the present embodiment manufactured as described above has the same effects as those of the first embodiment.
【００４８】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各
種の態様で実施できるのは勿論である。 （１）例えば前記実施例１，２では、同じ金属で基体を
作成したが、必要な機能を発揮する限りでは、異なる金
属を結合（又は接合）させて基体を作成してもよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. (1) For example, in the first and second embodiments, the base is made of the same metal. However, the base may be made by bonding (or joining) different metals as long as the required function is exhibited.
【００４９】（２）また、セラミックチップの作業面の
溝は、前記ローレット加工による直交した溝でなくと
も、各種の寸法、数、交差角度などを採用でき、また、
必ずしも交差していなくともよい。 （３）前記ローレット加工としては、カゴ目ローレット
やアヤ目ローレット等を採用できる。(2) The grooves on the working surface of the ceramic chip need not be orthogonal grooves formed by knurling, but may have various dimensions, numbers, and intersection angles.
They do not necessarily have to cross. (3) As the knurling, a basket-shaped knurl, an awned knurl, or the like can be employed.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明で
は、セラミックチップの作業面に、溝が形成してあるの
で、被加工部材をしっかりと保持して振動させることが
できる。これによって、加工性が向上するので、例えば
強固な溶接を行うことができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, since the grooves are formed in the work surface of the ceramic chip, the workpiece can be firmly held and vibrated. Thereby, workability is improved, and for example, strong welding can be performed.
【００５１】請求項２の発明では、溝の開く角度が３０
度以上であるので、溝と溝との間の凸部がチッピングし
難いので好適である。請求項３の発明では、溝の開く角
度が６０度以上であるので、溝と溝との間の凸部が一層
チッピングし難いので好適である。According to the second aspect of the present invention, the opening angle of the groove is 30 degrees.
Since the degree is not less than the degree, the protrusion between the grooves is not easily chipped, which is preferable. According to the third aspect of the present invention, since the opening angle of the groove is 60 degrees or more, the convex portion between the grooves is more difficult to chip, which is preferable.
【００５２】請求項４の発明では、溝の底部に、曲率半
径０．０５ｍｍ以上のスミの丸ミが形成してあるので、
溝と溝との間の凸部がチッピングし難いので好適であ
る。請求項５の発明では、溝の底部に、曲率半径０．１
ｍｍ以上のスミの丸ミが形成してあるので、溝と溝との
間の凸部が一層チッピングし難いので好適である。According to the fourth aspect of the present invention, since a round spot having a radius of curvature of 0.05 mm or more is formed at the bottom of the groove,
This is preferable because the protrusion between the grooves is difficult to chip. According to the invention of claim 5, a curvature radius of 0.1 is provided at the bottom of the groove.
Since round spots having a radius of not less than mm are formed, it is preferable that the convex portions between the grooves are more difficult to chip.
【００５３】請求項６の発明では、セラミックチップの
作業面における外周部に、面取りの深さが０．１ｍｍ以
上の面取りが形成してあるので、セラミックチップの作
業面の外周部がチッピングし難いので好適である。請求
項７の発明では、セラミックチップの作業面における外
周部に、曲率半径０．１ｍｍ以上のカドの丸ミが形成し
てあるので、セラミックチップの作業面の外周部がチッ
ピングし難いので好適である。In the sixth aspect of the present invention, since the chamfer having a chamfering depth of 0.1 mm or more is formed on the outer peripheral portion of the working surface of the ceramic chip, the outer peripheral portion of the working surface of the ceramic chip is less likely to chip. This is preferable. According to the seventh aspect of the present invention, since a round corner having a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed on the outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip, the outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip is less likely to chip, which is preferable. is there.
【００５４】請求項８の発明では、セラミックチップ
が、主として窒化珪素からなるので、優れた耐熱性、耐
摩耗性、靱性を備えている。In the invention of claim 8, since the ceramic chip is mainly made of silicon nitride, it has excellent heat resistance, wear resistance and toughness.
【図１】 実施例１の超音波ホーンを示し、（ａ）はそ
の一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。FIG. 1 shows an ultrasonic horn according to a first embodiment, (a) is a front view showing a part of the ultrasonic horn, and (b) is a side view thereof.
【図２】 実施例１の超音波ホーンの基体を示し、
（ａ）はその一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその
側面図である。FIG. 2 shows a substrate of the ultrasonic horn of Example 1,
(A) is a front view showing a part of the structure, and (b) is a side view thereof.
【図３】 実施例１の超音波ホーンのセラミックチップ
を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は嵌合した状態を
上面から示す説明図、（ｃ）は先端面の凹凸を拡大して
示す説明図、（ｄ）は先端面の溝及び壁部を更に拡大し
て示す説明図である。3A and 3B show a ceramic chip of the ultrasonic horn of Example 1, wherein FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is an explanatory view showing a fitted state from the top, and FIG. (D) is an explanatory diagram showing the groove and the wall portion on the distal end surface in a further enlarged manner.
【図４】 実施例２の超音波ホーンを示し、（ａ）はそ
の一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。4A and 4B show an ultrasonic horn according to a second embodiment, wherein FIG. 4A is a front view showing a part of the ultrasonic horn, and FIG. 4B is a side view thereof.
【図５】 実施例２の超音波ホーンのセラミックチップ
を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は接合した状態を
上面から示す説明図である。5A and 5B show a ceramic chip of an ultrasonic horn according to a second embodiment, wherein FIG. 5A is a front view thereof, and FIG.
【図６】 セラミックチップを示し、（ａ）はセラミッ
クチップの斜視図、（ｂ）はＣ面取りを示す説明図、
（ｃ）は３０度の面取りを示す説明図、（ｄ）はカドの
丸ミを示す説明図である。FIG. 6 shows a ceramic chip, (a) is a perspective view of the ceramic chip, (b) is an explanatory view showing C chamfering,
(C) is an explanatory diagram showing a 30-degree chamfer, and (d) is an explanatory diagram showing a rounded corner.
１，２１…基体（ホーン本体） ２，２２…先端部 ３，２３…セラミックチップ ３ｃ，２３ｄ…作業面 ３ｄ，２３ｅ…溝 １１…嵌合面 ２４…基体側接合面 ２３ｂ…チップ側接合面 1, 21: Base (horn body) 2, 22: Tip 3, 23: Ceramic chip 3c, 23d: Working surface 3d, 23e: Groove 11: Fitting surface 24: Base side joining surface 23b: Chip side joining surface
Claims (8)
よる作業を行なうセラミックチップを取り付けた超音波
ホーンにおいて、 前記セラミックチップの作業面に、溝が形成してあるこ
とを特徴とする超音波ホーン。1. An ultrasonic horn in which a ceramic chip for performing an operation using ultrasonic waves is attached to a tip portion of a base made of a metal, wherein a groove is formed in a work surface of the ceramic chip. Sonic horn.
とを特徴とする前記請求項１に記載の超音波ホーン。2. The ultrasonic horn according to claim 1, wherein an opening angle of the groove is 30 degrees or more.
とを特徴とする前記請求項２に記載の超音波ホーン。3. The ultrasonic horn according to claim 2, wherein an opening angle of the groove is 60 degrees or more.
以上のスミの丸ミが形成されていることを特徴とする前
記請求項１〜３のいずれかに記載の超音波ホーン。4. A radius of curvature of 0.05 mm at the bottom of the groove.
The ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3, wherein the above-mentioned round corners are formed.
上のスミの丸ミが形成されていることを特徴とする前記
請求項４に記載の超音波ホーン。5. The ultrasonic horn according to claim 4, wherein a round corner of a summit having a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed at a bottom of the groove.
外周部に、面取りの深さが０．１ｍｍ以上の面取りが形
成されていることを特徴とする前記請求項１〜５のいず
れかに記載の超音波ホーン。6. The super-compact according to claim 1, wherein a chamfer having a chamfering depth of 0.1 mm or more is formed on an outer peripheral portion of the working surface of the ceramic chip. Sonic horn.
外周部に、曲率半径０．１ｍｍ以上のカドの丸ミが形成
されていることを特徴とする前記請求項１〜５のいずれ
かに記載の超音波ホーン。7. The super-conductor according to claim 1, wherein a round corner having a radius of curvature of 0.1 mm or more is formed on an outer peripheral portion of the work surface of the ceramic chip. Sonic horn.
珪素からなることを特徴とする前記請求項１〜７のいず
れかに記載の超音波ホーン。8. The ultrasonic horn according to claim 1, wherein said ceramic chip is mainly made of silicon nitride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337257A JPH11169791A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Ultrasonic horn |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337257A JPH11169791A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Ultrasonic horn |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11169791A true JPH11169791A (en) | 1999-06-29 |
Family
ID=18306929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9337257A Pending JPH11169791A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Ultrasonic horn |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11169791A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001252588A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-18 | Nippon Shokubai Co Ltd | Powder classifying method |
| JP2005074441A (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Punch Industry Co Ltd | Punch for press die |
| KR100724065B1 (en) | 2007-03-20 | 2007-06-04 | (주)지멕스 | Horn for ultrasonic welding with plural tip |
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-
1997
- 1997-12-08 JP JP9337257A patent/JPH11169791A/en active Pending
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Legal Events
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