JPH0248153A - 超音波振動体の支持装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波振動子とこの超音波振動子に連結さ
れた振動伝達体とを有する超音波振動体の支持装置に関
するものである。

［従来の技術］ 第２図は、先に特順昭６２−２４３２６号として提案さ
れた超音波振動体の支持装置を示す縦断面図である。第
２図において、１は超音波振動を発生する通常の超音波
振動子であり、これの全体形状は円柱状に形成されてい
る。２は超音波振動子１の下端面にこれと同軸に接合さ
れた振動伝達体、３は振動伝達体２の下端面に接合され
超音波振動を利用して機械加工を行う工具である。４ａ
４ｂは振動伝達体２の上端部と下端部との外周に互いに
離間させてそれぞれ設けられ振動伝達体２と一体化され
さらにピストンとして作用するフランジ、５はフランジ
４ａ、４ｂが軸方向すなわち上下方向に摺動可能に嵌合
されたシリンダ、７ａ７ｂはフランジ４ａ　　４ｂとシ
リンダ５の両端との間に形成した空間６ａ、６ｂに加圧
空気のような加圧流体を供給する機構であり、これらの
機構７ａ、７ｂは、加圧流体供給源（図示せず）と接続
された供給管８ａ、８ｂがそれぞれ独立して制御される
制御弁９ａ、９ｂを有して上記空間６ａ６ｂに接続され
ている。１１はシリンダ５のフランジ４ａ、４ｂ間の空
間１０を外部に解放する開口である。

次に、この超音波振動体の支持装置の動作について説明
する。制御弁９ａ、９ｂを開くと加圧流体供給源から空
間６ａ、６ｂに加圧空気のような加圧流体が満たされ、
超音波振動子１、振動伝達体２などからなる超音波振動
体がシリンダ５に浮遊支持された状態となる。次に、超
音波振動子１を交流電源によって動作させ周波数に応じ
た超音波振動を発生させると、この超音波振動が、振動
伝達体２を介して工具３に伝達されることにより、この
工具３によって被加工物を超音波加工することができる
。ここで、振動伝達体２が超音波振動を伝達すると、こ
の振動伝達体２と一体化されているフランジ４ａ、４ｂ
も超音波振動するが、フランジ４ａ、４ｂとシリンダ５
の当り面における摩擦は極めて小さいものとなる。この
結果、超音波振動体は超音波振動方向に自由にスライド
すること、および振動方向の軸回りに自由に回転するこ
とが可能な構造となる。また、振動伝達体２は、シリン
ダ５に浮遊支持されているので、振動系の共振周波数が
変化しても、固定支持端の存在しない浮遊状態での共振
体となることから、振動を妨げる如何なる要因も存在し
ないことになる。従って、超音波振動の伝達におけるパ
ワーロスが生じなくなる。

また、空間６ａ、６ｂの流体圧に差をつけると、超音波
振動体全体の自重支持に加えて、機械加工を行う際の加
工圧力を自由に設定することが可能になる。

上記のような超音波振動体の支持装置において、超音波
振動の振幅を拡大して工具３に伝達するには、第３図に
示すように、振動伝達体２のシリンダ５下端から下方に
突出している下端面に、超音波振動拡大用として一般に
用いられている通常の振動拡大具１２を振動伝達体２と
同軸に接合することにより、振動伝達体２から振動拡大
具１２を介してこれの下端面に接合された工具３に振動
を伝達するとともに、振幅を拡大して大きな振幅で工具
３を超音波振動させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 第３図に示す超音波振動体の支持装置は、振幅拡大機能
を持たせるために、振動拡大具を振動伝達体の下端面に
接合させていることにより、支持装置の軸方向の全長が
長くなり、また工具位置での振動垂直方向の剛性が小さ
くなってしまうという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、装置の軸方向の全長を変化させず、また振
動垂直方向の剛性を小さくせずに、超音波振動の振幅を
大きくすることができる超音波振動体の支持装置を得る
ことを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記のような２つのフランジとシリンダと
を有する超音波振動体の支持装置において、シリンダの
軸方向の一端部に断面積が変化した部分を設け、この部
分に一方のフランジを他方のフランジと外径を異ならせ
て嵌合させたものである。

［作　用］ この発明における超音波振動体の支持装置は、シリンダ
の一端部と他端部、および振動伝達体の一方のフランジ
と他方のフランジとの断面積を互いに異ならせたので、
シリンダの一端部および一方のフランジの部分で、断面
積の変化によって、ピストン作用を行う一方のフランジ
部分で超音波縦振動の振幅を拡大させることが、装置の
軸方向の全長を第３図に示すもののように大きくする必
要もない。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。

第１図において、第２図、第３図と同一符号は相当部分
を示し、この実施例では、シリンダ５の下端部に小内径
部５ａを設けることにより、この下端部に横断面積を小
さくするとともに、振動伝達体２の下端部に小外径部２
ａを設け、小外径部２ａの外周に上方のフランジ４ａよ
り小外径の下方のフランジ４ｂをシリンダ５の小内径部
５ａに軸方向に往復摺動可能に嵌合させたものである。

なお、この実施例の上述した以外の構成は第２図に示す
ものと同様である。

次に、この実施例の作用について説明する。この実施例
は振動子１によって発生する超音波振動を振動伝達体２
が超音波加工に用いる工具３に伝達し、振動伝達体２の
外周に一体に設けた２つのフランジ４ａ、４ｂをこれら
が嵌まったシリンダ３に振動垂直方向に剛に支持し、ま
た空間６ａ６ｂ内の加圧流体によって超音波振動体全体
を振動方向に柔に支持するという、第２図に示す支持装
置による基本作用をそのまま有する。さらに、この実施
例は、フランジ４ａと４ｂ、振動伝達体２およびシリン
ダ５の上端部と下端部で、横断面積を変化させたことに
よって、一般の超音波振動拡大具を振動伝達体２と工具
３との間に介在させたと同様な超音波振動の振幅拡大機
能を、装置の軸方向長さを第２図に示すものより長くせ
ずに、持たせることができる。

なお、上記実施例では超音波機械加工を行うものについ
て説明したが、この発明は、超音波振動を適用した超音
波プラスチックウエルダなどの他の機器にも適用でき、
この場合にも上記実施例と同様な効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、超音波振動子に連結
された振動伝達体の外周にピストンとして作用する２つ
のフランジを設け、これらのフランジとシリンダの両端
との間に形成した空間にそれぞれ加圧流体を供給するよ
うにした超音波振動体の支持装置において、上記シリン
ダの軸方向の一端部に断面積が変化した部分を設け、こ
の部分に一方のフランジを他方のフランジと外径を異な
らせて嵌合させたので、超音波振動体を固定支持端がな
い浮遊状態で上記シリンダに支持することができ、振動
系の変化による共振周波数の多少の変化を許容できると
ともに、振動垂直方向に対する剛性の高い支持ができ、
しかも、装置の全長を長くすることなく、超音波振動の
振幅を拡大させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超音波振動体の支持
装置を示す縦断面図、第２図は先行例による超音波振動
体の支持装置を示す縦断面図、第３図は第２図に示す超
音波振動体の支持装置に通常の振動拡大具を設けた例の
縦断面図である。 １・・・超音波振動子、２・・・振動伝達体、２ａ・・
・小外径部、３・・・工具、４ａ、４ｂ・・・フランジ
、５・・・シリンダ、５ａ・・・内径部、６ａ、６ｂ・
・・空間、７ａ、７ｂ・・・加圧流体を供給する機構。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超音波振動子と、この超音波振動子の端面に同軸に連
   結された振動伝達体と、この振動伝達体の外周に互いに
   所定距離だけ離して設けられピストンとして作用する２
   つのフランジと、これらのフランジを軸方向に可動に嵌
   合したシリンダと、上記フランジとシリンダの両端との
   間に形成した２つの空間にそれぞれ加圧流体を供給する
   機構とを備えた超音波振動体の支持装置において、上記
   シリンダの軸方向の一端部に断面積が変化した部分を設
   け、この部分に一方のフランジを他方のフランジと外径
   を異ならせて嵌合させたことを特徴とする超音波振動体
   の支持装置。