JPWO2014017460A1 - 工具を備えた超音波振動体の支持構造 - Google Patents

Abstract

工具と超音波振動体との振動複合体を高い安定性を以て支持し、かつ超音波振動体において発生する超音波振動の振動エネルギーの該複合体の支持体（固定支持体）への漏出を低いレベルに抑制することによって、振動エネルギーの工具への高い効率での印加を可能にする支持構造を提供する。工具を備えた超音波振動体にフランジを付設し、フランジの片側面を、別に用意した固定体に形成したフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造、ただし、超音波振動体のフランジは、固定体のフランジ支持面には接合されてなく、また固定体の支持面に接触して係合支持された超音波振動体のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされる。

Description

本発明は、工具を備えた超音波振動体の支持構造に関する。さらに詳しくは、本発明は、穿孔具、切削具、研削具あるいは研磨具などの材料加工用工具を備えた超音波振動体を安定な状態で、かつ該超音波振動体にて発生する超音波振動エネルギーの該工具への効率的な付与を可能とする工具を備えた超音波振動体の支持構造に関する。

従来より、ドリルなどの穿孔具、切削チップなどの切削具、ダイサーなどの円盤状切削具、円環状研削具、そして円環状研磨具などの各種工具に超音波振動体もしくは超音波振動子を付設して、その超音波振動体に電気エネルギーを印加することにより超音波振動を起こさせ、その超音波振動を工具に付与しながら、加工対象の各種材料の各種の加工を行う材料加工方法が知られており、超音波加工との名前で一般的に利用されている。この超音波加工を利用すると、工具が、その加工作業に際して超音波振動するため、効率の高い材料加工が可能となる。なお、本明細書で用いる「超音波振動体」とは、ランジュバン振動子のような、圧電素子とその圧電素子の両側に接合された質量体からなる複合体、あるいは基板の表面に超音波振動子が固定された複合体を意味する。「超音波振動子」の代表例としては、圧電素子および電歪素子を挙げることができる。

超音波加工は優れた材料加工方法であるが、一方において各種の問題がある。たとえば、ドリルなどの穿孔具を一方の端部に備えたランジュバン振動子では、ドリルの質量に比べてランジュバン振動子の質量が圧倒的に大きいため、穿孔具とランジュバン振動子との複合体（超音波振動複合体）の支持は、ランジュバン振動子の側面に付設された支持具を介して行われる。この支持具での上記複合体の支持は、ランジュバン振動子の安定な振動を実現するために、該振動子が示す縦方向（長尺方向）の振動の「節（ノード）」となる位置にて行われる。図１は、ランジュバン振動子（超音波振動体）１が、その振動の「節」となる位置にて支持具２により支持されている状態を示す模式図である。このような振動体の「節」の位置は、各振動体について、有限要素法を利用して知ることができる。しかしながら、超音波振動体に工具が付設された場合の該振動体と工具との複合体の振動の「節」の位置を正確に求めることは困難である。さらに、超音波振動体に付設された工具が加工対象材料に触れた場合、また加工処理が進行するに従って発生する工具の摩耗などが発生した場合、超音波振動体と工具との複合体の振動の「節」の位置が移動する。このため、超音波振動体のみについて求めた支持位置にて該振動体の支持を行っても、上記複合体の支持位置を、正確に「節」の位置に定めることも、また正確に「節」の位置に維持することもできない。従って、図１に示した支持構造では、超音波振動体と工具との複合体の安定な振動を実現しにくいとの問題がある。

上記の問題を考慮して、超音波振動体と工具との複合体の支持を、人為的に定めた複数箇所での固定支持により行う方法も知られている。たとえば、特許文献１には、工具を備えた長尺円柱状超音波振動体のケーシング内での支持を、該円柱状超音波振動体の両側端部の近傍に付設された二個の環状のフランジにより行うことの記載がある。但し、この支持構造では、長尺円柱状超音波振動体の側面に環状体として形成されたフランジがケーシング内面にネジにより接続固定されている。この支持方法によれば、確かに超音波振動体と工具の複合体の安定な振動が可能となるが、今度は、超音波振動体にて生成した超音波振動の振動エネルギーの内のかなりの部分が上記フランジ（支持具）を介してケーシング側に漏出するため、充分な量の超音波エネルギーが工具に伝達されず、従って、超音波振動を利用する超音波加工が予定した加工効率にて実現することを期待できないとの問題が起きる。

特許文献２には、工具を備えた超音波振動体（超音波振動子と基体とから構成されている）にて発生した超音波振動の振動エネルギーの超音波振動体の支持体への漏出を抑制させるための構造として、基体の超音波振動子と支持体との間の位置にスリットを形成し、このスリットの存在により、超音波振動子にて発生した超音波振動の振動エネルギーのを支持体への伝達（漏出）を防ぐ構造が記載されている。

特許文献３には、超音波加工に利用する円盤状の切削工具を備えた円盤状超音波振動体（超音波振動子と円場状基体とから構成されている）にて発生した超音波振動の振動エネルギーの超音波振動体の支持体への漏出を抑制させるための構造として、基体の超音波振動子と支持体との間の位置にスリットを形成し、このスリットの存在により、超音波振動子にて発生した超音波振動の振動エネルギーの支持体への伝達（漏出）を防ぐ構造が記載されている。

特許文献４には、超音波加工に利用する円盤状の研磨具を備えた円盤状超音波振動体（超音波振動子と円盤状基体とから構成されている）にて発生した超音波振動の振動エネルギーの超音波振動体の支持体への漏出を抑制させるための構造として、基体の超音波振動子と支持体との間の位置にスリットを形成し、このスリットの存在により、超音波振動子にて発生した超音波振動の振動エネルギーの支持体への伝達（漏出）を防ぐ構造が記載されている。

特開２００９−２８８８２号公報 特開２００８−１６２００４号公報 ＷＯ ２００８／０４７７８９ Ａ１ ＷＯ ２００６／１３７４５３ Ａ１

超音波加工に用いる工具と超音波振動体との振動複合体の支持構造については、前記のように各種の構造が知られているが、工具と超音波振動体との複合体を高い安定性を以て支持し、かつ超音波振動体において発生する超音波振動の振動エネルギーの該複合体の支持体（固定支持体）への漏出を低いレベルに抑制することによって、振動エネルギーの工具への高い効率での印加を可能にする支持構造は、これまでに知られていない。

従って、本発明の目的は、工具と超音波振動体との振動複合体を高い安定性を以て支持し、かつ超音波振動体において発生する超音波振動の振動エネルギーの該複合体の支持体（固定支持体）への漏出を低いレベルに抑制することによって、振動エネルギーの工具への高い効率での印加を可能にする工具を備えた超音波振動体の支持構造を提供することにある。

第一の態様として、本発明は、一方の端部に工具を備えた長尺状超音波振動体をケーシング内にて支持する構造であって、該超音波振動体の両端部もしくはその近傍に、該超音波振動体の側面に交差する方向に延びるフランジを付設し、それぞれのフランジの対向する内側面もしくは外側面を、ケーシングの端面もしくはその近傍の内面に形成されたケーシングの内側面に交差する方向に延びるフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造にある。ただし、該超音波振動体のフランジのそれぞれはケーシングのフランジ支持面には接合されてなく、またケーシングの支持面に接触して係合支持された超音波振動体のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。

上記の第一の態様の好ましいのは、次の通りである。
（１）長尺状超音波振動体の工具が備えられた側とは反対側の端部もしくはその周辺のフランジが、該超音波振動体の長さ方向の位置を変えることができる構造とされている。
（２）長尺状超音波振動体に付設されたフランジの少なくとも一つとケーシングの支持面との接触面が、該超音波振動体の側面に対して斜め方向となるように形成されている。
（３）工具が穿孔工具もしくは切削工具である。
（４）長尺状超音波振動体に付設された二個のフランジとケーシングの対応する支持面とが接触する面に付与される応力が、それぞれのフランジを互いに離隔させる方向に付与されている。

第二の態様として、本発明は、超音波振動子を備えた円盤状切削具を一対の円盤状支持板で両側から支持する構造であって、該切削具を、その両側表面にそれぞれの表面に対して交差する方向に延びる環状のフランジが形成された構造とし、それぞれのフランジの円盤の外周側の表面もしくは内周側の表面を、円盤状支持板の外周側端面もしくは内側側面に形成されたフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造にある。ただし、該超音波振動体のフランジは円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてなく、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状切削具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。

上記の第二の態様として好ましいのは、次の通りである。
（１）円盤状切削具が、円盤状切削具本体とその両側面に接合された補強板を含む構成とされ、超音波振動子が該補強板の表面に備えられている。
（２）円盤状切削具がダイサーである。
（３）環状フランジと円盤状支持板とが接触する面に付与される応力が、フランジを円盤状切削具の外周側に変形させる方向に付与されている。

第三の態様として、本発明は、超音波振動子を備えた円盤状基板の底面に環状研削具もしくは環状研磨具が固定されてなる円盤状工具を該円盤状基板の上側に配置された円盤状支持板で支持する構造であって、該工具を、その円盤状基板の上側表面の外周縁部に立設された環状のフランジを持つ構造とし、その環状フランジの円盤状基板の外周側の表面もしくは内周側の表面を、円盤状支持板の外周側端面もしくは外周側底面に形成されたフランジの側面である円盤状工具フランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造にある。ただし、該工具の基板上のフランジは、円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてなく、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状工具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にフランジの厚み方向に超音波振動を行う構造とされている。

上記の第三の態様として好ましいのは、次の通りである。
（１）円盤状工具の環状フランジと円盤状支持板とが接触する面に付与される応力が、該フランジを円盤状工具の外周側に変形させる方向に付与されている。
（２）円盤状工具の円盤状基板がさらに中心軸の周囲の上面に立設された環状のフランジを持ち、その環状フランジの内周側の表面を、円盤状支持板の底面に中心軸に沿って設けられた円柱の外周面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造を備える。

本発明の支持構造を利用することにより、工具と超音波振動体との振動複合体を高い安定性を以て支持し、かつ超音波振動体において発生する超音波振動の振動エネルギーの該複合体の支持体（固定支持体）への漏出を低いレベルに抑制することが可能となり、振動エネルギーの工具への高い効率での印加を可能にする工具を備えた超音波振動体の支持構造が実現する。

従来から一般的に利用されている超音波振動体の支持構造の模式図を示す。 本発明に従う第一の態様の支持構造の例（ドリルを備えた超音波振動体の支持構造）を示す。 本発明に従う第一の態様の支持構造の基本概念を示す図である。 本発明に従う第一の態様の支持構造の変形の基本概念を示す図である。 本発明に従う第一の態様の支持構造の別の例（チップ状バイトを備えた超音波振動体の支持構造）を示す。 本発明に従う第二の態様の支持構造の例（ダイサーに超音波振動子が付設された超音波振動体の支持構造）を示す。 本発明に従う第二の態様の支持構造の別の例（ダイサーを備えた超音波振動体の支持構造）を示す。 本発明に従う第三の態様の支持構造の例（円環状研削具に超音波振動子が付設された超音波振動体の支持構造）を示す。

図２に、本発明に従う第一の態様の支持構造を、ドリル１６を備えた長尺状超音波振動体の支持構造を例として示す。図２の超音波振動体の支持構造は、基台８、基台上に配置されたモータ９ａ、支柱（ボールネジ軸）１１、ボールネジナット１２、そして昇降台１４を含む支持固定構造体に、超音波振動体１が支持固定される構造である。図２において、超音波振動体１は、一般にランジュバン振動子と呼ばれる超音波振動体である。超音波振動体１の下端部にはドリル１６が備えられている。超音波振動体１の下端部の近傍には超音波振動体１と一体として形成したリング状フランジ２ａが、そして超音波振動体１の上端部（頂部）には、超音波振動体１と一体として形成したネジ構造を持つ延長部に嵌め合わされたリング状フランジ２ｂが備えられている。このフランジ２ｂは、ネジ構造に嵌め合わされているナット６を回転させることにより、上下に移動可能なように構成されている。なお、ランジュバン振動子に備えられた圧電振動子への電力の供給方式はすでに知られているので、図２では、その電力供給系統の記入は省略した。

超音波振動体１に備えられているリング状フランジ２ａとリング状フランジ２ｂは、超音波振動体１の周囲に設けられているケーシング（固定体）３により、そのケーシング３に斜め方向（ケーシングの側面に対して１５〜７５°の範囲にあることが好ましい）に形成されたフランジ支持面３ａ、３ｂに、ナット６の回転によるフランジ支持面３ｂの下降により発生する応力が掛かった状態で接触させることにより係合支持する支持構造にて、ケーシング（固定体）３に係合支持されている。ただし、超音波振動体１のフランジ２ａ、２ｂはケーシング３のフランジ支持面３ａ、３ｂには接合されてなく、またケーシング３の支持面３ａ、３ｂに接触して係合支持された超音波振動体のフランジ２ａ、２ｂは、超音波振動体１が振動状態にある時にはフランジ２ａ、２ｂの厚み方向に超音波振動する構造とされている。ケーシング３は、昇降台１４に下側に備えられた円筒ケース１５の内側に、モータ９ｂと回転軸１０、そしてベアリング１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにより、回転軸１０を中心軸として回転するように支持されている。

図３の（ａ）は、図２に示したドリルを備えた超音波振動体１の支持構造の基本概念を示す図である。即ち、超音波振動体１の一方の端部近傍に一体として形成されたフランジ２ａは、その右側表面（該端部とは反対側に向いた表面）にて、固定体３の左側の支持面と接触している。超音波振動体１の他方の端部には、先端がネジ構造とされた棒状延長部４が形成されていて、そのネジ構造５に係合したナット構造を持つフランジ２ｂ（図２とは異なって、フランジ２ｂ自体がナット構造を持つ形で示している）の回転により、フランジ２ｂが左側に移動し、これにより棒状突起は右側（矢印の方向）に引っ張られる。このため、フランジ２ａは左側に僅かに変形するようにして右側に移動し、一方フランジ２ｂは、右側に僅かに変形するようにして左側に移動する。なお、図３の両方向矢印は超音波振動体１の振動方向を示す。

図３の（ａ）の超音波振動体１のフランジ２ａ、２ｂに記入された破線は、フランジ２ａ、２ｂの振動モードを示す。すなわち、超音波振動体１の長さ方向の振動に応じて、フランジ２ａ、２ｂも厚み方向に超音波振動を起こす。なお、フランジ２ａ、２ｂにこのようなモードの超音波振動を起こさせるために、フランジ２ａ、２ｂの厚さ（平均厚さ）は、フランジ２ａ、２ｂの幅（フランジの基部、あるいは、超音波振動体表面からフランジ外周縁までの長さ）の１／２〜１／２０（特に、１／３〜１／１０）の範囲にあることが好ましい。なお、フランジ２ａ、２ｂの超音波振動は、フランジ２ａ、２ｂの基部（超音波振動体１との接合部）を一方の「節」とする振動であり、他方の「節」は、超音波振動体１の振動に応じて、固定体３との接触面（接触支持面）に沿って周期的に移動する。従って、フランジ２ａ、２ｂと固定体３との接触面は固定された接触面とはならず、その接触は超音波振動により常に位置が変動する微小な領域での接触となる。このため、超音波振動体１からの固定体３へのフランジ２ａ、２ｂを介しての超音波エネルギーの漏出が顕著に低いレベルに保たれる。

図３の（ｂ）では、フランジ２ａ、２ｂのいずれもが超音波振動体１と一体として形成されており、固定体３とフランジ２ａ、２ｂとの応力が掛けられた状態での接触係合は、一方の固定体にネジ機構により移動可能に係合している固定補助具７（図３の（ｂ）では右側の固定体の固定補助具）の右側への移動（矢印の方向９の移動）により実現する。

図４の（ａ）は、図２に示したドリルを備えた超音波振動体１の支持構造とは逆の支持構造の基本概念を示す図である。即ち、超音波振動体１の一方の端部近傍に一体として形成されたフランジ２ａは、その左側表面（該端部に向いた表面）にて、固定体３にネジ機構によりに移動可能に係合している固定補助具７の右側の支持面と接触している。超音波振動体１の他方の端部にはナット構造の孔部に一端がネジ構造とされた棒状接続補助具４が係合され、棒状接続補助具４の他端近傍にはフランジ２ｂが形成されている。そのネジ構造に係合したナット構造のフランジ２ｂの回転により、フランジ２ｂが右側に移動する。このため、フランジ２ａは右側に僅かに変形するようにして左側に移動し、一方フランジ２ｂは、左側に僅かに変形するようにして右側に移動する。なお、図４（ａ）の両方向矢印は超音波振動体１の振動方向を示す。

図４の（ｂ）では、フランジ２ａ、２ｂのいずれもが超音波振動体１と一体として形成されており、固定体３ａ、３ｂのそれぞれとフランジ２ａ、２ｂのそれぞれとの応力が掛けられた状態での接触係合は、一方の固定体３ｂにネジ機構により移動可能に係合している固定補助具７（図４の（ｂ）では右側の固定体の固定補助具）の左側への移動（矢印の方向の移動）により実現する。

図５に、本発明に従う第一の態様の支持構造の別の例（チップ状バイトを備えた超音波振動体の支持構造）を示す。図５の（ａ）では、長尺状超音波振動体１の一方の端部にチップ状バイト（バイトチップ）１７が着脱可能に固定されている。超音波振動体１は、側面に超音波振動子を備えた基体（バイトシャンク）である。なお、超音波振動子を備えたバイトシャンクの超音波振動子へのへの電力の供給方式はすでに知られているので、図５では、その電力供給系統の記入は省略した。超音波振動体１のチップ状バイト１７が固定された端部の近傍には、超音波振動体１と一体として形成されたフランジ２ａが立設され、その反対側の端部には、ボルトとネジ構造により超音波振動体１に接続されたフランジ２ｂが備えられている。フランジ２ａ、２ｂのそれぞれは、超音波振動体１を収容しているケーシング（固定体）３の両端部に斜面として形成されている支持面と、応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持されている。ただし、超音波振動体１のフランジ２ａ、２ｂはケーシング３のフランジ支持面３ａ、３ｂには接合されてはおらず、またケーシング３の支持面３ａ、３ｂに接触して係合支持された超音波振動体のフランジ２ａ、２ｂは、超音波振動体１が振動状態にある時にはフランジ２ａ、２ｂの厚み方向に超音波振動する構造とされている。

図５の（ｂ）に、ケーシング３の支持面３ａに接触して係合支持された超音波振動体１のフランジ２ａが、超音波振動体１が振動状態にある時にフランジ２ａの厚み方向に超音波振動する状態を模式図として示す。

図６に、本発明に従う第二の態様の支持構造を、周縁に塗粒が固着されたダイサーに超音波振動子が付設された円盤状切削具（円盤状超音波振動体）の支持構造を例として示す。

図６には、超音波振動子１８ａ、１８ｂを備えた円盤状切削具２３（周縁部に切削用の塗粒２３ａが固着された切削具）を一対の円盤状支持板２４、２５で両側から支持する構造であって、該切削具をその両側表面にそれぞれの表面に対して交差する方向に延びる環状のフランジ２ａ、２ｂが形成された構造とし、それぞれのフランジ２ａ、２ｂの円盤の内周側の表面を、円盤状支持体の外周側端面に形成されたフランジ支持面２４ａ、２５ａに応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造が図示されている。ただし、円盤状切削具のフランジは円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてはおらず、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状切削具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。なお、円盤状支持板２４、２５には、特許文献２〜４に開示されているような超音波振動の伝達を妨げるスリットが形成されていてもよい。

図６の円盤状切削具２３に備えられた超音波振動子１８ａ、１８ｂへの電力の供給は、円盤状切削具２３を回転させるローター２０と円盤状支持板２４、２５との間に設けられたロータリートランス２０ａにより行われるが、ロータリートランスを用いての超音波振動子への電力供給方式は既に公知であるため、その電力供給系統の図示は省略する。

図７には、超音波振動子１８ａ、１８ｂを備えた円盤状切削具４３（周縁部に切削用の塗粒４３ａが固着された円盤状切削具本体４３とその両側面に接合された補強板４２ａ、４２ｂを含む構成とされている）を、該補強板を介して一対の円盤状支持板３ａ、３ｂで両側から支持する構造であって、該切削具４３を、その円盤状補強板４２ａ、４２ｂの両側表面にそれぞれの表面に対して交差する方向に延びる環状のフランジ２ａ、２ｂが形成された構造とし、それぞれのフランジ２ａ、２ｂの円盤の内周側の表面を、円盤状支持板３ａ、３ｂの外周側端面に形成されたフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造が図示されている。ただし、円盤状切削具のフランジは円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてなく、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状切削具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。なお、図７には、円盤状切削具の構成と、超音波振動子（圧電振動子）への電力の供給系統が記入されているが、そのような円盤状切削具の構成、そして圧電振動子への電力の供給系統方式はすでに知られているので、それらの詳しい説明は省略する。

図８に、本発明に従う第三の態様の支持構造を、円盤状研削具が底部に付設された超音波振動体を例にして示す。

図８には、超音波振動子１８を備えた円盤状基板５３の底面に環状研削具２６が固定されてなる円盤状工具（円盤状研削具）を該円盤状基板５３の上側に配置された円盤状支持板（固定体）３で支持する構造であって、該工具を、円盤状基板５３の上側表面の外周縁部に立設された環状のフランジ２ａを持つ構造とし、その環状フランジ２ａの円盤状基板の外周側の表面もしくは内周側の表面を、円盤状支持板３の外周側底面に形成されたフランジの側面である円盤状工具フランジ支持面３ｃに、ナット構造を持つ円盤状支持板３とボルト２１との係合締め付けにより、応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造とした構造が図示されている。ただし、該工具の基板５３上のフランジ２ａは、円盤状支持板３のフランジ支持面３ｃには接合されておらず、また円盤状支持板３の支持面３ｃに接触して係合支持された円盤状工具のフランジ２ａは、該超音波振動体が振動状態にある時にフランジの厚み方向に超音波振動を行う構造とされている。

なお、円盤状工具の円盤状基板５３がさらに中心軸の周囲の上面に立設された環状のフランジ２ｂを持ち、その環状フランジ２ｂの内周側の表面を、円盤状支持体の底面に中心軸に沿って設けられたボルト（円柱）の外周面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造を備えていても良い。

１ 超音波振動体
２ 支持具
２ａ、２ｂ フランジ
３ 固定体（ケーシング、円盤状支持板）
３ａ、３ｂ、３ｃ フランジ支持面
４ 棒状延長部、棒状接続補助具
５ ネジ構造
６ ナット
７ 固定補助具
１８、１８ａ、１８ｂ 超音波振動子
２３ 円盤状切削具
２３ａ 塗粒
２４、２５ 円盤状支持板
２４ａ、２５ａ 支持面
２６ 環状研削具
４２ａ、４２ｂ 円盤状補強板
４３ 円盤状切削具
４３ａ 塗粒
５３ 円盤状基板

Claims (12)

1. 一方の端部に工具を備えた長尺状超音波振動体をケーシング内にて支持する構造であって、該超音波振動体の両端部もしくはその近傍に、該超音波振動体の側面に交差する方向に延びるフランジを付設し、それぞれのフランジの対向する内側面もしくは外側面を、ケーシングの端面もしくはその近傍の内面に形成されたケーシングの内側面に交差する方向に延びるフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造、ただし、該超音波振動体のフランジのそれぞれはケーシングのフランジ支持面には接合されてなく、またケーシングの支持面に接触して係合支持された超音波振動体のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。
2. 長尺状超音波振動体の工具が備えられた側とは反対側の端部もしくはその近傍のフランジが、該超音波振動体の長さ方向の位置を変えることができる構造とされている請求項１に記載の支持構造。
3. 長尺状超音波振動体に付設されたフランジの少なくとも一つとケーシングの支持面との接触面が、該超音波振動体の側面に対して斜め方向となるように形成されている請求項１に記載の支持構造。
4. 工具が穿孔工具もしくは切削工具である請求項１に記載の支持構造。
5. 長尺状超音波振動体に付設された二個のフランジとケーシングの対応する支持面とが接触する面に付与される応力が、それぞれのフランジを互いに離隔させる方向に付与されている請求項１に記載の支持構造。
6. 超音波振動子を備えた円盤状切削具を一対の円盤状支持板で両側から支持する構造であって、該切削具を、その両側表面にそれぞれの表面に対して交差する方向に延びる環状のフランジが形成された構造とし、それぞれのフランジの円盤の外周側の表面もしくは内周側の表面を、円盤状支持板の外周側端面もしくは内側側面に形成されたフランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造、ただし、該超音波振動体のフランジは円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてなく、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状切削具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にはフランジの厚み方向に超音波振動する構造とされている。
7. 円盤状切削具が、円盤状切削具本体とその両側面に接合された補強板を含む構成とされ、超音波振動子が該補強板の表面に備えられている請求項６に記載の支持構造。
8. 円盤状切削具がダイサーである請求項６に記載の支持構造。
9. 環状フランジと円盤状支持板とが接触する面に付与される応力が、フランジを円盤状切削具の外周側に変形させる方向に付与されている請求項６に記載の支持構造。
10. 超音波振動子を備えた円盤状基板の底面に環状研削具もしくは環状研磨具が固定されてなる円盤状工具を該円盤状基板の上側に配置された円盤状支持板で支持する構造であって、該工具を、その円盤状基板の上側表面の外周縁部に立設された環状のフランジを持つ構造とし、その環状フランジの円盤状基板の外周側の表面もしくは内周側の表面を、円盤状支持板の外周側端面もしくは外周側底面に形成されたフランジの側面である円盤状工具フランジ支持面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造、ただし、該工具の基板上のフランジは、円盤状支持板のフランジ支持面には接合されてなく、また円盤状支持板の支持面に接触して係合支持された円盤状工具のフランジは、該超音波振動体が振動状態にある時にフランジの厚み方向に超音波振動を行う構造とされている。
11. 円盤状工具の環状フランジと円盤状支持板とが接触する面に付与される応力が、該フランジを円盤状工具の外周側に変形させる方向に付与されている請求項１０に記載の支持構造。
12. 円盤状工具の円盤状基板がさらに中心軸の周囲の上面に立設された環状のフランジを持ち、その環状フランジの内周側の表面を、円盤状支持板の底面に中心軸に沿って設けられた円柱の外周面に応力を掛けた状態で接触させることにより係合支持する支持構造を備える請求項１０に記載の支持構造。

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