JPS5994591A - 超音波加工機械 - Google Patents

超音波加工機械

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JPS5994591A
JPS5994591A JP57204248A JP20424882A JPS5994591A JP S5994591 A JPS5994591 A JP S5994591A JP 57204248 A JP57204248 A JP 57204248A JP 20424882 A JP20424882 A JP 20424882A JP S5994591 A JPS5994591 A JP S5994591A
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JP
Japan
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ultrasonic
holding
movable frame
frequency
ultrasonic transducer
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Kunimitsu Yoshida
吉田　国光
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Brother Industries Ltd
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Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は超音波加工機械に関する。
従来技術 超音波加工機械を使用する超音波加工に際して、例えば
第６図（ａ　）　　ｉ　）に示すようにかしめ加工を行
う場合には、超音波の振動周波数が高いけうが良い。つ
まり、振動周波数が高いとその周波数の減衰率が高いた
めに、加工機械のホーン１０と接りる部分おＪ、びその
近傍のみに超音波振動が付与されて、ビン３７の頭部の
みが溶融されるからである。また、第７図（ａ　＞　　
（ｂ　）に示１ように、例えば２個の加工物３９．４０
を溶着する場合には、前記とは逆の理由にＪ：り振動周
波数は低いほうがにい。つまり、振動周波数が低いと減
衰率が低いために、振動が加工物３９．４０の接合面に
まで達するからである。従って、従来上記かしめ作業及
び溶る作業を行う際にはそれぞれの作業内容に最適な振
動周波数を有する超音波加工機械を用意づ°る必要があ
った。
目的 この発明の目的は上記問題点に鑑み為されたもので、１
台の超音波加工機械にて異なる超音波加工を良好に行う
ことができる追音波加工機械を提供することにある。
実施例 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
第１図に示ずＪ：うに機枠１は、テーブル２と、そのテ
ーブル２上に立設された支柱３と、その支社３の−Ｅ部
に固定された固定台４とからなる。その固定台４には第
１流体圧シリンダ５が固定され、イの第１ビス１〜ンロ
ツド６は、第１流体圧シリンダ５に供給される流体圧の
方向を制御する方向制御バルブ７を切換えることにより
、上下往幾動される。その第１ピストンロツド６には可
動枠体８が固定支持され、その可動枠体８には超音波振
動子９が保持されている。その超音波振動子９の下端に
は加工用ホーン１０が一体に連結され、その加工面１０
ａが前記テーブル２と対向している。
又、超音波振動子９を縦方向に発振させる発振回路１１
が設けられている。
さて、テーブル２上に冶具１２を載置し、その治具１２
内に２枚のプラスチックからなる被加工物１３を相合載
置して、流体圧シリンダ５のピストンロッド６を下動さ
せると、可動枠体８とともに加工用ボーン１０が下動さ
れ、その加工面１０ａが被加工物１３の加工部１３ａを
押圧する。その状態で発振回路１１により超音波振動子
９を振動させ被加工物１３に加工面１０ａから超音波縦
振動を付与すると、加工部１３ａが超音波加工される。
超音波振動子９は、例えば２個の異なる振動子を内蔵づ
るようにして、異なる２１類の周波数「０゜２ｆＯで共
振可能に構成されている。超音波振動子９と加工用ホー
ン１０とは第２図に示すように一体に形成されており、
上から順に８個の段差部Ａ〜Ｈが形成されている。超音
波振動子９が周波数ｆＯにて振動された時、その縦振動
の振幅特性は上方より下方のほうが振幅ＡＭＰが大とな
り、加工部１０ａにＪ３いて振幅ＡＭＰが最大となる定
在波で示され、上端、段差部Ａ、Ｅ、及び下端が腹、上
端と段差部Ａとの中間、段差部Ｃ，Ｇが節となる。又、
超音波振動子９が前記周波数ｆＯの２倍の周波数２ｆＯ
で振動された時も同様の定在波が発ケし、上端、段差部
Ａと上端との中間、段差部Ａ。
Ｃ，Ｅ、Ｇ及び下端にて腹、段差部Ｂ、Ｄ、Ｆ。
１１等において節どなる。そして、周波数２ｆＯにて節
となる段差部Ｂの外周に溝状の第１係合部１４が形成さ
れ、周波ｆｉｆＯにて節となる段差部Ｃの外周に溝状の
第２係合部１５が形成されている。
第１図に示す発振回路１１は前記異なる２種類の周波数
ｆＯ，２ｆＯのうちいずれか一方の周波数で選択的に発
振可能に構成されており、スイッチ１１ａを作動させる
ことにより周波数「０にて発振する発振回路と、スイッ
チ１１ｂを作動させることにより周波数２ｆＯにて発振
する発振回路とを内蔵している。
次に超音波振動子９を保持りる保持装置１６を主に第３
図〜第５図に従って説明する。前記可動枠体８には第２
流体圧シリンダ１８が固定きれており、その下方に延び
る第２ピストンロツド１９は、第２流体圧シリンダ１８
に供給される流体圧の方向を制御する方向制御バルブ１
７の切換えにより上下に往復動される。そして、その方
向１１ｉ！ｌ　ｍバルブ１７は、発振回！Ｂ７７のスイ
ッチ１１ａ又は１１１）を作動させることによりその方
向が切抗えられる。前記第１係合部１４の周囲において
可動枠体８には軸２０により一対の第１保持片２１が互
いに開閉回動可能に支持され、各第１保持片２１ののほ
ぼ半円状をなす先端部内側縁には、その先端部間の開成
時に第１係含部１４を係合把持する２個の第１保持突起
２１ａが突設されている。
両第１保持片２７の後端部内側縁には互いに対向するほ
ぼ半円状の第１凹部２１ｂが形成されている。また、両
第１保持片２１はそれらの間のばね２２により先端部が
開放する方向へ付勢されている。同様に、第２係合部１
５の周囲において可動枠体８には軸２３により一対の第
２保持片２４が互いに開閉回動可能に支持され、各第２
保持片２４のほぼ半円状をなす先端部内側縁には、その
先端部間の１３ＩＪＪＡ時にＭ２２係部１５を係合把持
する２個の第２保持突起２４ａが突設されている。両第
２保持片２４の後端部内側縁には互いに対向するほぼ半
円状の第２四部２４ｂがそれぞれ形成されている。また
、両第２保持片２４はばね２５ににり先端部が開放Ｊ°
る方向へ付勢されている。
前記ピストンロッド１９の下端には前記第１凹部２１ｂ
及びＭ２２凹２４ｂ内へ挿通ずる保持杆２Ｇが着脱可能
に取付けられており、その保持杆２６は、小径の第１及
び第３保持部２７．２９と、両者２７．２９の間に一体
形成された大径の第２保持部２８とからなる。
第１保持片２１と第２保持片２４との副には第１図に示
スにうに可動枠体８の中間枠体８ａが配設され、第１保
持片２１の上部には上部枠体８ｂが配設され、第２保持
片２４の下部には下部枠体８Ｃが配設されており、各枠
体８ａ　、　８１）　、　（３ｃをボルト３０により締
付けることににす、第１保持片２１及び第２保持片２４
が可動枠体８に支持される。そして、第１及び第２保持
片２１．２４を回動可能にするために、上部枠体８ｂと
中間枠体８ａとの間には第１保持片２１より僅かに厚い
スペーサ３１が配設され、同様に中間枠体８ａと下部枠
体８ｃとの間には第２保持片２４より僅かに厚いスベー
→）３２が配設されている。又、第２保持片２４の下面
において下部枠体８ｃの上部には第２保持片２４を弾性
的に支持する弾性リング３３が設【プられ、第２保持片
２４の上面において中間枠体８ａの下部には剛性リング
３４が設けられている。同様に、第１保持片２１の下面
において中間枠体８ａの上部には第１保持片２１を支持
する弾性リング３５が設けられ、第１保持片２１の上面
において上部枠体８ｂの下部には剛性リング３６が設け
られている。
次に以上のように構成されたこの実施例の超音波加コｌ
　ＩＮ械の作用を説明する。さて、発振回路１１のスイ
ッチ１１ａが作動されると、超音波振動子９は周波数ｒ
Ｏにて振動される。又、そのスイッチ１１ａの操作に関
連して方向制御バルブ１７が作動し、第２流体圧シリン
ダ１８のビス１−ンロツド１９が下動される。それによ
り、第５図に示すように第１四部２４ｂ内に大径の第２
保持部２８が押通され、ばね２５のばね力に抗して両第
２保持片２４の先端部間が互いに開成する方向へ回動さ
れる。それにより、第２係合部１５が第２係合突起２４
ａにより係合把持されて、超音波振動子９が第２保持片
２４により可動枠体８に支持される。又、第４図に示す
ように第１凹部２ｉｂ内には小径の第１保持部２７が挿
通され、ばね２２のばね力に基づいて両第１保持片２１
の先端部間が互いに開放する方向へ回動される。それに
より第１係合部１７！Ｉから第１保持突起２１　’ａが
顔量され、従って超音波振動子９は第１保持片２１によ
っては可動枠体８に支持されない。そして前述したよう
に超音波振動子９の振動周波数がｆＯの時にＪ３いて第
２係合部１５の点では超音波縦振動の振幅ＡＭＰがほと
んどＯとなるため、その第２係合部１５が第２保持片２
４により保持されても、その振動特性に影響を与えるこ
とはない。又、第１係合部１４の点では振幅値が存在づ
るが、その第１係合部１４においては第１保持片２１が
離間されているＩＣめ、超音波振動子９の振動特性に影
響を与えない。
次に、発振回路１１のスイッチ１１１）が作動される（
スイッチ１ｉａは作動せず）、超音波振動子９は周波数
２ｆＯにて振動される。そのスイッチ７１１ｂの操作に
関連して方向制御バルブ１７が作動し、第２流体圧シリ
ンダ１８の第２ピストンロッド１９が上動される。それ
にＪ、す、第５図に示すように第１四部２Ｉｂ内へ大径
の第２保持部２８が挿通され、ばね２２のばね力に抗し
て画策１保持片２１の先端部間が互いに閉成する方向へ
回動される。従って、第１係合部１４は第１保持突起２
１ａにより係合把持され、超音波振動子９（ユ第１保持
片２゛１により可動枠体８に保持される。
又、第４図に示ずＪ、うに第２凹部２４．　ｂ内には小
径の第３保持部２９が挿通され、ばね２５のばね力に基
づいて画策２保持片２４の先端部間が互いに開放する方
向へ回動される。それにより第２係合部１５かｄ第２保
持突起２４ａが離間され、超音波振動子９は第２保持片
２４によっては保持されない。そして、前述したにうに
超音波振動子４９の振動周波数が２１０の時には第１係
合部１４の点では超音波縦振動の振幅ＡＭＰがほとんど
０となるため、その第１係合部１４が第１保持片２１に
より保持されても、その振動特性に影響を与えることは
ない。又、第２係合部１５の点では振幅ＡＭＰの腹どな
るが、その第２係合部１５においては第２保持片２４が
離間されているため、超音波振動子９の振動特性に影響
を与えない。
以上のようにしてこの実施例の超音波加工機械は異なる
２種類の周波数ｆＯ，２ｆＯに°Ｃ加二［用ホーン１ｏ
を縦振動させることができる。
従って、この超音波加工機械においでは、第６図（ａ　
）　（ｂ　）および第７図（ａ　）　（ｂ　）に示すＪ
：うな異なる超音波加工を１台で良好に行うことができ
る。これに対し、従来の超音波加工機においては、前記
のＪ：うに周波数を切換えるとともに保持位置を変更す
るというよ・うな対策がなされていないために、設定さ
れた周波数域以外の加工゛作業の効率がダウンするもの
であった。
効果 以」−詳述したようにこの発明は超音波振動子９を少な
くとも異なる２種類の周波数で共振可能に構成し、旦つ
その２種類の異なる共振周波数に対応してノ（振される
それぞれの周波数においてその縦方向振動が小となるそ
の超音波振動子の少な（とも２つの離れて位置Ｊる縦方
向位置に対応するにうにその超音波振動子を前記可動枠
体８に位置さぜるための複数個の保持用係合部を形成す
るとともに、その超音波振動子に形成された複数個の保
持用係合部のうらいずれか一方の係合部と係合づるよう
に切換操作可能に前記可動枠体に配置され、その超音波
振動子を保持する保持装置と、その保持装置の前記係合
部の切換えのための操作に関連して、前記超音波振動子
を前記界なる２種類の周波数のうらいずれか一方の周波
数で選択的に発振可能に構成された発振回路とを設（プ
たことにより、１台の超音波加工機にて例えばかしめ又
は溶着等の貌なる種類の超音波加工を確実に行うことが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面はこの考案を具体化した一実施例を示し、第１図は
側面図、第２図は超音波振動子と加工用ホーンの振幅特
性図、第３図は保持装置を示す斜視図、第４図及び第５
図は保持ｇ、置の作用を示す平面図、第６図（ａ　）は
かしめ加工の加工前の状態を示づ側面図、第６図（ｂ）
は同じく加工後の状態を示゛吏側面図、第７図（ａ　）
は溶着加工の加］二前の状態を示す側面図、第７図（ｂ
）は同じく溶着後の状態を示す側面図である。 機枠１、第１流体圧シリンダ５、第１ピストンロツド６
、可動枠体８、超音波振動子９、加工用ホーン１０、加
工面１０ａ１発振回路１１、第１係合部１４、第２係合
部１５、保持装置１６、方向制御バルブ１７、第２流体
圧シリンダ１８、第２ピストンロツド１９、第１保持片
２１、第２保持片２４、保持杆２６、被加工物３７〜４
０１段差部Ａ〜Ｈ１周波数［０、周波数２ｆＯ０特　許
　出　願　人　　ブラザーエ栗　株式会社代　理　人　
　　弁理士　　恩１）博宣ｊｌａ図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、機枠（１）に往復動可能に支持された可動枠体（８
    ）と、 その可動枠体（８）に保持され、一端に加工用ホーン（
    １０）が連結された超音波振動子（９）と を含み、その可動枠体（８）の往復動に関連して前記加
    工用ホーン（１０）を被加工物（１３）に押圧しつつそ
    の加工用ホーン（１０）に超音波縦振動を付与すること
    により被加工物（１３）に加工を施すようにされた超音
    波加工機械において、０ひ起用音波振動子（９）を少な
    くとも異なる２種類の周波数（ｆＯ，”　２ｆＯ）で共
    振可能に構成し、且つその２種類の異なる共振周波数（
    ｆＯ，２ｆＯ）に対応して共振されるそれぞれの周波数
    （ｆＯ，−２ｆＯ）においてその縦方向振動が小となる
    その超音波Ｊ騒動子（９）の少なくとも２つの離れて位
    置する縦方向位置に対応するようにその超音波振動子（
    ９）を前記可動枠体（８）に保持させるための複数個の
    保持用係合部（１４，；５＞を形成するとともに、 イの超音波振動子（９）に形成された複数個の保持用係
    合部（１４，１５）のうちいずれか一方の係合部（１４
    ，１’５）と係合するように切換操作可能に前記可動枠
    体（８）に配置され、その超音波振動子（９）を保持す
    る保持装置（１６）と、その保持装置（１６）の前記係
    合部（１４，１５）の切換えのための操作に関連して、
    前記超音波振動子（９）を前記具なる２種類の周波数（
    「０゜２ｆＯ）のうちいずれか一方の周波数で選択的に
    発振可能に構成された発振回路（１１）と、を設けたこ
    とを特徴とする超音波加工機械。
JP57204248A 1982-11-20 1982-11-20 超音波加工機械 Granted JPS5994591A (ja)

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