JPH0624929U - 超音波加工用工具ホ−ン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具ホ−ンを、失敗することなく作れるよう
にする。 【構成】 駆動点４に縦振動Ｆを加え、撓み振動部２に
撓み振動を発生させる。撓み振動部２に、共振部３の上
端部を固定する。共振部３に、複数の開口部６を設け、
共振部３と撓み振動部２とが、駆動点４と同相で振動す
る部分のみで連結されるようにする。これにより、撓み
振動の縦振動成分のみが共振部３に伝えられ、放射面５
が縦振動する。撓み振動を用いて、共振部３を駆動して
いるので、開口部６の位置決めが容易で、工具ホ−ン１
を簡単に作ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波加工に用いられる横長板状の工具ホ−ンに係り、特に製作が 容易な超音波加工用工具ホ−ンに関する。

【０００２】 一般に、プラスチック溶着等に用いられる超音波加工用工具ホ−ンは、入力面 に対向する放射面を被溶着材に接触させ、被溶着材に振動エネルギを供給して溶 着を行なう構造になっている。

【０００３】 ところで、この種の超音波加工用工具ホ−ンは、例えば特開昭６１−８４２２ ６号公報に示されているように、使用振動周波数に対し約¹/₁₀〜¹/₄ 波長程度の 板厚を有する板状に形成されるのが通例であるが、ホ−ンの横幅寸法が、使用振 動周波数に対し¹/₄ 波長を超える場合には、放射面での変位が均一にならないと いう問題がある。

【０００４】 そこで従来は、例えば特開昭６２−２７３８３３号公報に示されているように 、入力面と放射面との間の板面に、横幅方向に¹/₄ 波長以下の間隔で複数本のス ロットを設け、放射面の変位の均一化を図っている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の超音波加工用ホ−ンにおいて、ホ−ンの横幅寸法とスロットとの関 係は、計算式で一律に求められるのではなく、永年の経験と勘のみを頼りに、ス ロットの形状，寸法およびスロット間隔を決定しなければならない。

【０００６】 このため、ホ−ンの横幅寸法が変更になる都度、何回も失敗を重ねなければ所 期の効果を有する製品を得ることができず、ホ−ンの製作が容易でないとともに 、コスト高となるという問題がある。

【０００７】 本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、ホ−ンの横幅寸法が変更になっ た場合でも、放射面での変位が均一なホ−ンを極めて容易に製作することができ る超音波加工用工具ホ−ンを提供することを目的とする。

【０００８】 本考案の他の目的は、放射面での変位をより均一にすることができる超音波加 工用工具ホ−ンを提供するにある。

【０００９】 本考案のさらに他の目的は、放射面での変位を拡大することができる超音波加 工用工具ホ−ンを提供するにある。

【００１０】

【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、横長の角棒状をなし、長手方向中 央部の駆動点に縦振動が加えられて撓み振動を発生させる撓み振動部と；この撓 み振動部に上端部が連結され、下端部が放射面をなす板状の共振部と；横幅方向 に所定間隔で任意数設けられ、共振部と撓み振動部との連結部を、前記駆動点と 同相で振動する部分のみまたは逆相で振動する部分のみに限定するための開口部 と；をそれぞれ設けるようにしたことを特徴とする。

【００１１】 そして、本考案においては、撓み振動部を、その両端部が駆動点と同相または 逆相で振動するような長さに寸法設定することが好ましい。

【００１２】 また、共振部の放射面側の板厚を薄くすることがより好ましい。

【００１３】

【作用】

本考案に係る超音波加工用工具ホ−ンにおいては、駆動点に縦振動を加えると 、撓み振動部に撓み振動が発生する。そして、この振動は共振部に伝えられるが 、共振部と撓み振動部との連結部は、駆動点と同相で振動する部分のみまたは逆 相で振動する部分のみに限定されているため、共振部には、縦振動成分のみが伝 えられ、放射面では純粋な縦振動が得られる。すなわち、撓み振動が縦振動に変 換される。しかも、撓み振動を用いて共振部を駆動しているので、共振部の横幅 寸法が長くなっても、その両端部まで充分に駆動力が伝えられ、放射面での変位 を、容易に均一にすることが可能となる。

【００１４】 そして、本考案において、撓み振動部を、その両端部が駆動点と同相または逆 相で振動するような長さに寸法設定することにより、安定した均一な撓み振動が 得られ、結果として、放射面での変位を、より均一にすることが可能となる。

【００１５】 また、共振部の放射面側の板厚を薄くすることにより、従来のホ−ンと同様、 放射面での変位を拡大することが可能となる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の第１実施例を図面を参照して説明する。 図１ないし図３は、本考案に係る超音波加工用工具ホ−ンの一例を示すもので 、この工具ホ−ン１は、撓み振動を発生させるための撓み振動部２と、撓み振動 を縦振動に変換するための共振部３とを備えている。

【００１７】 前記撓み振動部２は、図１ないし図３に示すように、長手方向中央部の駆動点 ４に超音波の縦振動Ｆが加えられる横長の角棒状に形成されており、その長さ寸 法Ｗ₁ は、両端部が駆動点４と同相または逆相（図の場合は逆相）で振動するよ うな長さに設定されている。そしてこれにより、撓み振動部２を、その両端部ま でほぼ均一に撓み振動させることができるようになっている。

【００１８】 一方、前記共振部３は、図１および図２に示すように、下端面が放射面５をな す横長の方形板状に形成されており、その上端部は、前記撓み振動部２の下面に 一体に連結固定されている。そして、この共振部３の板面には、共振部３と撓み 振動部２との連結部を駆動点４と同相で撓み振動する部分のみに限定するための 開口部６が複数設けられている。

【００１９】 これら各開口部６は、図１に示すように、共振部３と撓み振動部２との連結部 を駆動点４と同相で撓み振動する部分のみに限定する上端切欠き部６ａと、この 上端切欠き部６ａの横幅方向中央部から放射面５に向かって切れ込むスロット部 ６ｂとから構成されており、スロット部６ｂの幅寸法Ｗ₂ は、前記縦振動Ｆの周 波数λに対し、λ/₂₄ 以下に設定されている。そして、前記共振部３の幅寸法Ｗ ₃ は、前記開口部６の配列パタ−ンに符合する寸法に設定され、したがって、前 記撓み振動部２の長さ寸法Ｗ₁ と同一寸法となっている。

【００２０】 また、前記共振部３の縦寸法Ｌは、前記周波数λのほぼ半分の長さの約λ/₂に 設定され、半波長共振するようになっている。また、共振部３の板厚Ｔは、前記 周波数λに対しほぼλ/₄以下に設定されている。

【００２１】 次に、本実施例の作用について説明する。 駆動点４に縦振動Ｆを加えると、撓み振動部２には、図１に示すような撓み振 動が発生し、この振動が共振部３に伝えられる。

【００２２】 ところで、共振部３には、図１に示すように、複数の開口部６が設けられ、共 振部３と撓み振動部２との連結部が駆動点４と同相で撓み振動する部分のみに限 定されている。このため、共振部３には、撓み振動のうちの縦振動成分のみが伝 えられ、放射面５においては、縦振動Ｆと同相の縦振動が得られる。

【００２３】 しかして、共振部３を、撓み振動部２の撓み振動により駆動するようにしてい るので、共振部２の幅寸法Ｗ₃ が長くなっても、その両端部まで充分に駆動力が 伝えられ、放射面５での変位を、容易に均一にすることができる。

【００２４】 すなわち、共振部３と撓み振動部２との連結部を、駆動点４と同相で振動する 部分のみに限定できれば、共振部３の幅寸法Ｗ₃ が変更になっても、放射面５で の変位をほぼ均一にすることができる。そして、駆動点４と同相で振動する部分 の位置は、縦振動Ｆの周波数λに基づき、比較的容易に求めることができるので 、従来の工具ホ−ンと異なり、永年の経験と勘のみを頼りにして製作する必要が なく、失敗せずに所期の効果を有する製品を容易に得ることができる。

【００２５】 また、撓み振動部２の長さ寸法Ｗ₁ は、その両端部が駆動点４と同相または逆 相で振動する長さに設定されているので、不適切な位置で切断する場合に比較し て、撓み振動部２の両端部まで、より均一に撓み振動させることができる。この ことは、本考案者等の実験により確認されている。そして、この撓み振動の均一 化により、放射面５での変位をよより均一化することができる。

【００２６】 図４ないし図６は、本考案の第２実施例を示すもので、撓み振動部２と共振部 ３とを一体構造とし、かつ共振部３の放射面５側の板厚を薄くしたものである。

【００２７】 すなわち、本実施例における撓み振動部２および共振部３は、所定寸法の方形 板材に開口部６を設けることにより、一体に形成されており、共振部３の放射面 ５側の端部は、放射面５から縦寸法Ｌ₁ の範囲に亘り、板厚方向両側からカット され、その板厚Ｔ₁ が共振部３の上端部の板厚Ｔよりも薄肉となるように設定さ れている。また、この薄肉部分の上端部は、半径Ｒの円弧面となっている。すな わち、共振部３は、ステップ状をなしている。 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。

【００２８】 しかして、撓み振動部２と共振部３とが一体構造となっているので、撓み振動 部２の振動を効率よく共振部３に伝えることができる。また、共振部３がステッ プ状をなしているので、放射面５での変位（振幅）を、縦振動Ｆの変位を拡大す ることができる。このことは、本考案者等が有限要素法により解析を試みた結果 からも明らかである。また、この変位の拡大度は、板厚Ｔと板厚Ｔ₁ との比率， 縦寸法Ｌ₁ あるいは半径Ｒの値を調節することにより変化させることができ、し たがって必要な変位の拡大度を容易に得ることができる。なお、ステップ状とす る以外に、コニカル状，カテノイダル状あるいはエキスポネンシャル状としても 、同様の効果が得られる。

【００２９】 図７ないし図９は、本考案の第３実施例を示すもので、撓み振動部２と共振部 ３との連結部を、駆動点４と逆相で振動する部分のみに限定するようにしたもの である。

【００３０】 すなわち、本実施例における撓み振動部２と共振部３とは、図７に示すように 、駆動点４と逆相で振動する部分のみで相互に連結されており、したがって、放 射面５からは、縦振動Ｆと逆相の縦振動が出力されるようになっている。

【００３１】 また、前記撓み振動部２の長さ寸法Ｗ₁ は、前記両実施例とは逆に、両端部が 駆動点４と同相で振動するような長さに設定され、したがって、本実施例におい ても、前記長さ寸法Ｗ₁ と共振部３の幅寸法Ｗ₃ とは同一寸法となっている。 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。

【００３２】 しかして、撓み振動部２と共振部３との連結部を、駆動部４と逆相で振動する 部分のみに限定するようにしても、前記第１実施例と同様の効果が期待できる。

【００３３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、撓み振動部の撓み振動を用いて共振部を駆動す るようにしているので、共振部の横幅寸法が長くなっても、その両端部まで充分 に駆動力が伝えられ、放射面での変位を容易に均一にすることができる。このた め、必要な機能を有するホ−ンを、失敗することなく容易に製作することができ る。

【００３４】 そして、本考案において、撓み振動部を、その両端部が駆動点と同相または逆 相で振動するような長さに寸法設定することにより、撓み振動部が長くなっても 、安定した均一な撓み振動が得られ、結果として、放射面での変位を、より均一 にすることができる。

【００３５】 また、共振部の放射面側の板厚を薄くすることにより、従来のホ−ンと同様、 放射面での変位を拡大することができる。

【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用工具ホ
−ンを示す正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】本考案の第２実施例に係る超音波加工用工具ホ
−ンを示す正面図である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】図４の平面図である。

【図７】本考案の第３実施例に係る超音波加工用工具ホ
−ンを示す正面図である。

【図８】図７の側面図である。

【図９】図７の平面図である。

【符号の説明】

１ 工具ホ−ン ２ 撓み振動部 ３ 共振部 ４ 駆動点 ５ 放射面 ６ 開口部 ６ａ 上端切欠き部 ６ｂ スロット部 Ｆ 縦振動 λ 周波数 Ｗ₁ 長さ寸法 Ｗ₂ ，Ｗ₃ 幅寸法 Ｌ，Ｌ₁ 縦寸法 Ｔ，Ｔ₁ 板厚 Ｒ 半径

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 横長の角棒状をなし、長手方向中央部の
   駆動点に縦振動が加えられて撓み振動を発生させる撓み
   振動部と；この撓み振動部に上端部が連結され、下端部
   が放射面をなす板状の共振部と；横幅方向に所定間隔で
   任意数設けられ、共振部と撓み振動部との連結部を、前
   記駆動点と同相で振動する部分のみまたは逆相で振動す
   る部分のみに限定するための開口部と；を具備すること
   を特徴とする超音波加工用工具ホ−ン。
2. 【請求項２】 撓み振動部は、その両端部が駆動点と同
   相または逆相で振動するように寸法設定されていること
   を特徴とする請求項１記載の超音波加工用工具ホ−ン。
3. 【請求項３】 共振部は、その放射面側の板厚が薄くな
   っていることを特徴とする請求項１または２記載の超音
   波加工工具ホ−ン。