JPH0580735U - 超音波加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造を簡素化し、かつ小型化する。 【構成】 上側ロッド３ａと下側ロッド３ｂとを、ピス
トン６により１本に連結し、昇降軸３を構成する。ピス
トン６をエアシリンダ２のシリンダチュ−ブ７内に挿入
する。上側ロッド３ａを、上部ロッドカバ−８で支持す
る。下側ロッド３ｂを、下部ロッドカバ−９で支持す
る。上部ロッドカバ−８に、下降ポ−ト１１を設ける。
下部ロッドカバ−９に、上昇ポ−ト１２を設ける。下側
ロッド３ｂの下端内部に、超音波振動子４および固定ホ
−ン５を組込む。エアシリンダ２が、昇降軸３の支持機
構と駆動機構とを兼ねているので、構造が簡単となり、
小型にできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波溶着等の加工を行なう超音波加工装置に係り、特に接近した 複数の箇所を加工する際に用いるのに好適な超音波加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、予め上下位置が設定される固定フレ−ムに、固定ホ−ンを備えた超音波 振動子を昇降可能に取付けるとともに、固定フレ−ム上に、この超音波振動子を 昇降駆動するエアシリンダを固設した構造の超音波加工装置は一般に知られてい る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の超音波加工装置においては、超音波振動子を昇降可能に支持する機 構と、超音波振動子を昇降駆動する機構とが、完全に別部材で構成されているた め、装置構成が複雑となつてコスト高となるとともに、超音波振動子が外部に露 出しているため、固定フレ−ムに、超音波振動子の周囲を覆うカバ−を設けなけ ればならず、装置構成が複雑であることと相俟って、装置の小型化に一定の制限 があり、これが実際の作業の上で大きな問題となっている。

【０００４】 すなわち、例えば自動車部品等の中には、近接した多数の箇所を加工しなけれ ばならないものがあるが、このような被加工材を従来の装置で加工しようとする と、装置が相互に接触してしまい、すべての箇所を同時に加工できないことがあ る。

【０００５】 そこで従来、このような場合には、同時に加工できる箇所のみをまず加工し、 次工程において、残りの箇所を加工する方法を採っているが、加工工程が増える ため作業能率が悪いとともに、最悪の場合には、定められた加工時間内で加工が 完了せず、ライン全体の速度を遅くしなければならないおそれもある。

【０００６】 本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、装置構成を簡素化して小型化お よびコストダウンを図ることができるとともに、加工箇所が接近している場合で も、何等支障なく同時に加工することができる超音波加工装置を提供することを 目的とする。

【０００７】 本考案の他の目的は、大きなストロ−クで昇降軸を昇降させることができ、適 用範囲を拡大することができる超音波加工装置を提供するにある。

【０００８】 本考案の他の目的は、簡単な構造で昇降軸の昇降を安定させることができる超 音波加工装置を提供するにある。

【０００９】 本考案の他の目的は、超音波振動子を充分に冷却することができる超音波加工 装置を提供するにある。

【００１０】 本考案のさらに他の目的は、一部の部品の交換のみで、被加工材への加圧力を 容易に調節することができる超音波加工装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記目的を達成する手段として、下端内部に超音波振動子が組込ま れた昇降軸と；この昇降軸の外周部に位置して固定側に固定され、昇降軸を昇降 駆動する駆動機構と；をそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。

【００１２】 そして、本考案においては、駆動機構を、昇降軸をピストンロッドとしてピス トンを設けた複動形あるいは単動形の流体圧シリンダで構成したり、さらには、 昇降軸をプランジャとして電磁吸引力で下降させる電磁石と、昇降軸を上昇させ る戻しスプリングとで構成することが好ましい。

【００１３】 また、流体圧シリンダを、両ロッド形とすることが好ましく、また、昇降軸を 、上下端閉塞の筒状に形成し、かつその上下端部に、超音波振動子冷却用の空気 出入口をそれぞれ設けることがより好ましい。

【００１４】 さらに、昇降軸を、ピストンを介しその上側ロッドと下側ロッドとが別体とな っている構造にすることが好ましい。

【００１５】

【作用】

本考案に係る超音波加工装置においては、超音波振動子が昇降軸の下端内部に 組込まれ、この昇降軸が、直接駆動機構により昇降駆動される。このため、超音 波振動子の駆動機構が支持機構を兼ねることになるとともに、カバ−も兼ねるこ とになり、装置構成が簡素化されて、小型化およびコストダウンを図ることが可 能となる。また、加工箇所が接近していても、同時加工が可能となる。

【００１６】 そして、本考案において、駆動機構を、昇降軸をピストンロッドとしてピスト ンを設けた複動形の流体圧シリンダで構成することにより、大きなストロ−クで 昇降軸を昇降させることができ、例えば深い穴の底部の加工等にも、何等支障な く適用することができ、適用範囲を拡大することが可能となる。

【００１７】 また、駆動機構を、昇降軸をピストンロッドとしてピストンを設けた単動形の 流体圧シリンダと、流体圧で下降した昇降軸を上昇させる戻しスプリングとから 構成することにより、複動形ほど大きなストロ−クは得られないが、その他の効 果は同様に得られる。

【００１８】 また、駆動機構を、昇降軸をプランジャとして電磁吸引力で下降させる電磁石 と、昇降軸を上昇させる戻しスプリングとから構成することにより、エア等の流 体圧源がない場合でも適用することが可能となる。

【００１９】 また、流体圧シリンダを、両ロッド形とすることにより、昇降軸のストロ−ク を大きくした場合でも、昇降軸の動作を安定させることができ、また昇降軸の軸 廻りの廻り止め機構等を、容易に取付けることが可能となる。

【００２０】 また、昇降軸を、上下端閉塞の筒状に形成することにより、超音波振動子の組 込みが容易となるとともに、軽量化を図ることが可能となる。また、昇降軸の上 下端部に、空気出入口をそれぞれ設けることにより、充分な煙突効果が得られ、 特別な強制冷却機構を設けることなく、超音波振動子を充分に冷却することが可 能となる。

【００２１】 さらに、昇降軸を、ピストンを介しその上側ロッドと下側ロツドとを別体構造 とすることにより、製作が容易となるとともに、上側ロッドの外径調節により、 ピストンの受圧面積が変化し、これにより、加圧力を調節して、最適な加圧力を 容易に得ることが可能となる。また、その際の交換部品を、最小限に抑えること が可能となる。

【００２２】

【実施例】

以下、本考案を図面を参照して説明する。 図１は、本考案の第１実施例に係る超音波加工装置を示すもので、この超音波 加工装置１は、両ロッド形で複動形のエアシリンダ２と、このエアシリンダ２の ピストンロッドを構成する昇降軸３とを備えており、昇降軸３の下端内部には、 電歪振動子等の超音波振動子４が、固定ホ−ン５とともに組込まれている。

【００２３】 前記エアシリンダ２は、図１および図２に示すように、ピストン６が上下に摺 動するシリンダチュ−ブ７と、シリンダチュ−ブ７の上端部に装着された上部ロ ッドカバ−８と、シリンダチュ−ブ７の下端部に装着された下部ロッドカバ−９ と、上下のロッドカバ−８，９を連結する例えば４本のタイロッド１０とを備え ており、上部ロッドカバ−８には、昇降軸３を下降させるための下降ポ−ト１１ が設けられているとともに、下部ロッドカバ−９には、昇降軸３を上昇させるた めの上昇ポ−ト１２が設けられている。

【００２４】 一方、前記昇降軸３は、図１に示すように、前記ピストン６の上側に螺装され る上側ロッド３ａと、ピストン６の下側に螺装される下側ロッド３ｂとから、二 分割構造をなしており、これら両ロッド３ａ，３ｂは、外径が同一の円筒材で形 成されている。

【００２５】 前記上側ロッド３ａは、図１および図２に示すように、その上端開口部がキャ ップ１３により閉止されており、かつ上側ロッド３ａの上端側の周面には、例え ば４個の冷却空気出口１４が設けられている。また、これらの冷却空気出口１４ と、前記キャップ１３との間には、取付部材１５が締付ねじ１６を締付けること により取付けられており、この取付部材１５に固定したガイドロッド１７は、図 １に示すように、前記上部ロッドカバ−８に設けたガイド孔１８に挿入されてい る。そしてこれにより、昇降軸３の軸廻りの廻り止めがなされ、固定ホ−ン５に 取付られる工具ホ−ン（図示せず）に方向性がある場合でも、その位置決めを正 確に行なうことができるようになっている。

【００２６】 一方、前記下側ロッド３ｂの下端内部には、図１に示すように、固定ホ−ン５ の下端部を下側ロッド３ｂから突出させた状態で、固定ホ−ン５と一体の超音波 振動子４が組込まれており、固定ホ−ン５の固定フランジ５ａは、リング状の雄 ねじ部材１９を下側ロッド３ｂの下端部に螺入することにより、この雄ねじ部材 １９と下側ロッド３ｂ内面の段部との間で挾持固定されるようになっている。

【００２７】 この下側ロッド３ｂの下端側の周面には、図１および図２に示すように、例え ば４個の冷却空気入口２０が設けられており、これら各冷却空気入口２０から昇 降軸３内に流入して前記各冷却空気出口１４から外部に排出される空気の流れに より、前記超音波振動子４が冷却されるようになっている。

【００２８】 次に、本実施例の作用について説明する。 超音波加工に際しては、まずエアシリンダ２を、図示しない固定フレ−ム等の 固定側に固定するとともに、固定ホ−ン５の下端部に、図示しない工具ホ−ンを 装着する。

【００２９】 この状態で、下降ポ−ト１１に高圧エアを供給し、ピストン６を下降させる。 すると、図１に示すように、ピストン６と一体の昇降軸３も下降し、工具ホ−ン が所定の圧力で被加工材に押付けられて、所望の超音波加工，例えば超音波溶着 がなされる。

【００３０】 なお、この超音波加工の際、通常は、ピストン６が下死点まで下降する前に、 工具ホ−ンが被加工材に接触するように位置設定され、被加工材に対する加圧力 は、高圧エアの圧力により調節される。

【００３１】 このよにして、超音波加工が終了したならば、上昇ポ−ト１２に高圧エアを供 給し、ピストン６を上昇させる。すると、ピストン６と一体の昇降軸３も上昇し 、元の状態に復帰する。以後、前述の動作が繰返されて、超音波加工がなされる 。

【００３２】 しかして、昇降軸３の下端内部に、超音波振動子４および固定ホ−ン５を組込 むとともに、この昇降軸３をピストンロッドとしてエアシリンダ２で直接駆動す するようにしているので、装置構成が大幅に簡素化され、装置の小型化およびコ ストダウンを図ることができる。そして、装置の小型化により、超音波加工装置 １を接近して配置することができ、複数の加工箇所が接近している場合でも、何 等支障なく同時に加工することができる。

【００３３】 また、超音波振動子４が昇降軸３内に組込まれているので、カバ−が不要とな るとともに、開放空間内に超音波振動子４を設置するよりも、上下に長い筒状の 昇降軸３内に設置した方が、煙突効果により冷却空気の流れが増大し、より有効 に超音波振動子４を冷却することができる。

【００３４】 また、エアシリンダ２は複動形であるので、昇降軸３の昇降ストロ−クを長く することができ、例えば深底の容器の底部を加工する等の場合でも、何等支障な く加工することができる。そして、エアシリンダ２は両ロッド形であるので、昇 降軸３の昇降ストロ−クを長くした場合でも、昇降動作を安定させることができ るとともに、ガイドロッド１７等も容易に取付けることができる。

【００３５】 また、昇降軸３は、上側ロッド３ａと下側ロッド３ｂとから二分割構造となっ ているので、製作が容易であることはもとより、上側ロッド３ａの外径を変化さ せることにより、ピストン６の受圧面積が変化して被加工材への加圧力を調整す ることができる。このため、高圧エアの圧力調節だけでは、被加工材への加圧力 を最適値に設定できない場合でも、シリンダ径を変化させることなく対応できる 。

【００３６】 なお、前記第１実施例においては、エアシリンダ２が両ロッド形の場合につい て説明したが、片ロッド形でもよく、また例えば上部ロッドカバ−８と取付部材 １５との間に戻しスプリングを介装するようにすれば、単動形のエアシリンダを 用いることもできる。ただし、片ロッド形のエアシリンダを用いる場合には、超 音波振動子４の冷却が不充分となるおそれがあるので、この場合には、ピストン ６が上昇する際にシリンダチュ−ブ７内に供給されるエアの一部を昇降軸３内に 導き、このエアで超音波振動子４を冷却するようにすることが好ましい。

【００３７】 また、前記実施例においては、エアシリンダ２を用いる場合について説明した が、エア以外の他の流体圧を用いるようにしてもよい。また、流体圧以外の駆動 源を用いるようにしてもよい。

【００３８】 図３は、流体圧以外の駆動源を用いた本考案の第２実施例に係る超音波加工装 置１０１を示すもので、この超音波加工装置１０１は、円筒状をなす昇降軸１０ ３と、この昇降軸１０３をプランジャとして電磁吸引力で下降させる電磁コイル １０２と、昇降軸１０３を上昇させる戻しスプリング１０４とを備えている。

【００３９】 前記昇降軸１０３は、図３に示すように、その下端内部に、前記第１実施例と 同様、超音波振動子４および固定ホ−ン５が組込まれており、固定ホ−ン５の固 定フランジ５ａは、雄ねじ部材１９により昇降軸１０３の内面に挾持固定されて いる。

【００４０】 この昇降軸１０３は、図３に示すように、タイロッド１０５で連結される上ガ イドブロック１０６と下ガイドブロック１０７とにより、昇降自在に支持されて おり、両ガイドブロック１０６，１０７の間には、電磁コイル１０２が配設され ている。そして、昇降軸１０３は、この電磁コイル１０２への給電により発生す る電磁吸引力により、後述する戻しスプリング１０４の付勢力に抗し下降するよ うになっている。

【００４１】 この昇降軸１０３の上端部には、図３に示すように、取付部材１５を介してガ イドロッド１７が取付けられており、このガイドロッド１７は、上ガイドブロッ ク１０６に設けたガイド孔１８に挿入され、昇降軸１０３の軸廻りの廻り止めを 行なっている。そして、前記戻しスプリング１０４は、前記取付部材１５と上ガ イドブロック１０６との間に介装され、電磁吸引力で下降した昇降軸１０３を、 上死点位置まで戻すようになっている。

【００４２】 なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構成となっており、作用 も同一である。

【００４３】 しかして、本実施例によっても、前記第１実施例と同様の効果が期待できると ともに、電磁コイル１０２を用いているので、流体圧源がない場所でも使用する ことができる。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、超音波振動子を、昇降軸の下端内部に組込むと ともに、この昇降軸を、その外周部に配した駆動機構で直接駆動するようにして いるので、装置構成を簡素化して小型化およびコストダウンを図ることができる 。また、装置を接近させて配置することができるので、接近している複数の加工 箇所を加工する場合でも、１工程で同時に加工することができる。

【００４５】 そして、本考案において、駆動機構を、複動形の流体圧シリンダで構成するこ とにより、大きなストロ−クで昇降軸を昇降させることができ、適用範囲を拡大 することができる。

【００４６】 また、駆動機構を、単動形の流体圧シリンダと戻しスプリングとから構成する ことにより、複動形ほど大きなストロ−クは得られないが、高圧流体の供給機構 を簡素化できるとともに、作業途中で流体圧源が喪失した場合でも、昇降軸を上 死点まで確実に戻すことができる。

【００４７】 また、駆動機構を、昇降軸を電磁吸引力で下降させる電磁石と、戻しスプリン グとから構成することにより、エア等の流体圧源がない場合でも適用することが できる。

【００４８】 また、流体圧シリンダを、両ロッド形とすることにより、昇降軸のストロ−ク を大きくした場合でも、昇降軸の動作を安定させることができ、また、昇降軸の 廻り止め機構や戻しスプリング等の取付けが容易である。

【００４９】 また、昇降軸を、上下端閉塞の筒状に形成することにより、超音波振動子の組 込みが容易となるとともに、軽量化を図ることができる。また、昇降軸の上下端 部に、空気出入口をそれぞれ設けることにより、充分な煙突効果が得られ、特別 な強制冷却機構を設けることなく、超音波振動子を充分に冷却することができる 。

【００５０】 さらに、昇降軸を、ピストンを介しその上側ロツドと下側ロッドとを別体構造 とすることにより、製作が容易となるとともに、上側ロッドの外径調節により、 ピストンの受圧面積が変化し、これにより、加圧力を調節して最適な加圧力を容 易に得ることができる。また、その際の交換部品を、最少限に抑えることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る超音波加工装置を示
す部分断面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】本考案の第２実施例に係る超音波加工装置を示
す部分断面図である。

【符号の説明】

１，１０１ 超音波加工装置 ２ シリンダ ３，１０３ 昇降軸 ３ａ 上側ロッド ３ｂ 下側ロッド ４ 超音波振動子 ５ 固定ホ−ン ６ ピストン １３ キャップ １４ 冷却空気出口 ２０ 冷却空気入口 １０２ 電磁コイル １０４ 戻しスプリング

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端内部に超音波振動子が組込まれた昇
   降軸と；この昇降軸の外周部に位置して固定側に固定さ
   れ、昇降軸を昇降駆動する駆動機構と；を具備すること
   を特徴とする超音波加工装置。
2. 【請求項２】 駆動機構は、昇降軸をピストンロッドと
   してピストンを設けた複動形の流体圧シリンダで構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の超音波加工装
   置。
3. 【請求項３】 駆動機構は、昇降軸をピストンロッドと
   してピストンを設けた単動形の流体圧シリンダと、流体
   圧で下降した昇降軸を上昇させる戻しスプリングとを備
   えていることを特徴とする請求項１記載の超音波下降装
   置。
4. 【請求項４】 流体圧シリンダは、両ロッド形となっ
   ていることを特徴とする請求項２または３記載の超音波
   加工装置。
5. 【請求項５】 昇降軸は、上下閉塞の筒状に形成され、
   かつその上下端部に、超音波振動子冷却用の空気出入口
   がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項４記
   載の超音波加工装置。
6. 【請求項６】 昇降軸は、ピストンを介しその上側ロッ
   ドと下側ロッドとが別体構造となっていることを特徴と
   する請求項４または５記載の超音波加工装置。
7. 【請求項７】 昇降軸は、昇降軸をプランジャとして電
   磁吸引力で下降させる電磁石と、昇降軸を上昇させる戻
   しスプリングとを備えていることを特徴とする請求項１
   記載の超音波加工装置。