JPH0820000A - 超音波カッター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具ホーンの損傷事故の低減を図った超音波
カッター装置を提供すること。 【構成】 超音波振動子３に円柱状のブースタ５を介し
て装備された工具ホーン７を有する超音波ホーン部１
と、この超音波ホーン部１を内径側に配置し且つそのブ
ースタ５部分を介して前記超音波ホーン部１を保持する
円筒状ホーン保持体９とを備えている。また、円筒状ホ
ーン保持体９を、その外周に設けられた鍔部９Ａと当該
鍔部９Ａに併設されたばね機構１１とを介して保持する
ツールホルダ１３を設ける。そして、このツールホルダ
１３に、前記円筒状ホーン保持体９が中心軸に沿って往
復移動するのを許容するガイドスリーブ９Ｂを設けたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波カッター装置に
係り、特にＸーＹ面上の任意の方向に移動して面状部材
を切断加工する超音波カッター装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＸーＹ面上の任意の方向に移動して被加
工物を切断加工する超音波カッターは、従来よりＸーＹ
軸ロボットに組み込まれて使用されている。

【０００３】一方、この種の超音波カッターにあって
は、使用時に僅かな押圧力を印加すると加工能率の向上
を図り得ることが一般によく知られている。このため、
従来より、超音波カッターには、その使用時には所定の
押圧力が印加されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、被加工物に対する超音波カッターの押
圧力はＸーＹ軸ロボットによって常に一定の大きさに固
定されているため、超音波カッターの加工限度を越える
過大な負荷に対しては当該超音波カッターの工具ホーン
若しくは当該工具ホーンの装備される加工刃が破損する
等の不都合が生じていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに工具ホーン若しくは当該工具ホーンの
装備される加工刃の損傷事故の発生を抑制した超音波カ
ッター装置を提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、超音波振動
子に円柱状のブースタを介して装備された工具ホーンを
有する超音波ホーン部と、この超音波ホーン部を内径側
に配置し且つそのブースタ部分を介して超音波ホーン部
を保持する円筒状ホーン保持体とを備え、ている。

【０００７】また、円筒状ホーン保持体を、その外周に
設けられた鍔部と当該鍔部に併設されたばね機構とを介
して保持するツールホルダを備えている。このツールホ
ルダには、円筒状ホーン保持体が中心軸に沿って往復移
動するのを許容するガイドスリーブを設ける、という構
成を採っている。これによって前述した目的を達成しよ
うとするものである。

【０００８】

【作 用】被加工部材側から超音波ホーン部１の加工刃
７Ａ部分に過大の反力が生じると、ばね機構１１が図３
に示す二点鎖線状態（凸状）に変形し、超音波ホーン部
１および円筒状ホーン保持体９部分の全体が押し上げて
これを吸収する。このため工具ホーン７又は加工刃７Ａ
部分の損傷が有効に回避される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１０】この図１において、符号１は超音波ホーン
部を示す。この超音波ホーン部１は、圧電素子からなる
超音波振動子３と、この超音波振動子３に円柱状のブー
スタ５を介して装備された円柱状の工具ホーン７を備え
ている。この超音波ホーン部１は、図１に示すように工
具ホーン７部分を下方に突設させて円筒状ホーン保持体
９の内径側で、当該円筒状ホーン保持体９の中心軸上に
固定装備されている。

【００１１】符号９Ｃは円筒状ホーン保持体９のキャッ
プ部を示す。このキャップ部９Ｃを介して前述した超音
波振動子３に所定周波数の励振電圧が印加されるように
なっている。また、工具ホーン７には所定の加工刃７Ａ
が装着されている。

【００１２】ここで、符号１ａは超音波ホーン部１のブ
ースタ５部分に設けられた固定鍔部を示す。また、符号
９ａは前述した超音波ホーン部１を係止するために円筒
状ホーン保持体９の内径側に設けられた環状突起を示
し、符号１０は超音波ホーン部１を円筒状ホーン保持体
９の内径側に固定する筒状螺子部材を示す。超音波ホー
ン部１は、その固定鍔部１ａを介して、筒状螺子部材１
０と円筒状ホーン保持体９の環状突起９ａとに挟持さ
れ、円筒状ホーン保持体９の中心軸上に固定装備される
ようになっている。

【００１３】更に、円筒状ホーン保持体９は、その外周
に設けられた鍔部９Ａと当該鍔部９Ａに併設されたばね
機構１１とを介してツールホルダ１３に保持されてい
る。これにより、超音波加工中に工具ホーン７の加工刃
７Ａ部分は過大な反力を受けた場合に、当該ばね機構１
１が撓むことにより工具ホーン７部分の損傷が有効に回
避されるようにになっている。

【００１４】ツールホルダ１３は、全体的には図１の上
端部がカップ状に広げられた円筒状をなし、その図１の
上単部の開口部で前述した円筒状ホーン保持体９を保持
している。また、このツールホルダ１３はその内径側中
央部に、前述した円筒状ホーン保持体９がその中心軸に
沿って往復移動するのを許容するガイドスリーブ９Ｂが
設けられている。

【００１５】このため、円筒状ホーン保持体９は、工具
ホーン７部分の加工位置をずらすことなくその全体の上
下動が可能となっている。

【００１６】更に、このツールホルダ１３は、ベアリン
グ１３ａ，１３ｂを介してＸーＹ軸ロボット２０のキャ
リッジ２３に回転自在に支持され、同時にその中央部外
周に、段付きベルト用のプーリ部１３Ａが形成されてい
る。符号１４は段付きベルトを示す。この段付きベルト
１４は、図４乃至図５に示すＸーＹ軸ロボット２０のキ
ャリッジ２３部分に装備された角度設定モータ３１によ
って駆動されるようになっている。

【００１７】ばね機構１１は、本実施例では、図２乃至
図３に示すように、全体的にはばね部材によって円盤状
に形成され、中央部に設けられたホーン係着部１１Ａ
と，外周囲に設けられたホーン支持部１１Ｂと，このホ
ーン係着部１１Ａとホーン支持部１１Ｂとの間に設けら
れ前述したホーン支持部１１Ｂおよび円筒状ホーン保持
体９を保持する曲折ばね部１１Ｃ，１１Ｄとにより構成
されている。

【００１８】この曲折ばね部１１Ｃ，１１Ｄは、細長い
Ｕ字状に形成されており、ホーン係着部１１Ａとホーン
支持部１１Ｂとの間の空間に沿って反時計方向に配設さ
れている。

【００１９】そして、ツールホルダ１３を介して図１の
下方に向かう所定の押圧力が超音波ホーン部１に印加さ
れた場合、当該押圧力は、この円盤状のばね機構１１を
介して中継されるようになっている。

【００２０】ここで、ＸーＹ軸ロボット２０の一例を図
４ないし図５に示す。

【００２１】この図４ないし図５において、符号２０Ａ
は加工基台を示す。この加工基台２０Ａ上には、図５に
示すように図の上下方向に配設されたＸロボット２１が
右端部に固定装備されている。このＸロボット２１に付
勢されて当該Ｘロボット２１に沿って同図移動するＹロ
ボット２２が図の下方に左右に延設された状態で配設さ
れている。このＹロボット２２にはキャリッジ２３が装
備されている。このキャリッジ２３はＹロボット２２に
沿って図５の左右に往復移動可能に装備され、また、Ｙ
ロボット２２と共にＸロボット２１に沿って同図の上下
方向に往復移動可能に装備されている。

【００２２】これらの各部はロボット制御部２５制御さ
れて作動し、キャリッジ２３が加工基台２０Ａ上を任意
に移動して当該加工基台２０Ａ上設定される被加工物を
切断加工し得るようになっている。符号２６は入力部２
７で設定される動作指令等を演算してロボット制御回路
２５に動作条件等を設定する演算部を示す。この演算部
２６には、当該演算部での演算結果を基準データとして
記憶するメモリ２６Ａが併設されている。

【００２３】また、符号２８は前述したツールホルダ１
３を支持する必要に応じて所定角度回転させるツールホ
ルダ支持ロボットを示す。このツールホルダ支持ロボッ
ト２８も前述したロボット制御部２５に制御されて作動
するようになっている。符号１５Ａはツールホルダ１３
の回転角度情報を検出し演算部２６に送り込む角度検出
器を示す。また、Ｙロボット２２およびキャリッジ２３
の位置情報も図示しないセンサによって常時検出され演
算部２６に送りこまれる。

【００２４】演算部２６では、送られてくる情報を入力
し、キャリッジ２３が予定通りの動作を行っているか否
かを判定し、ずれが生じた場合にはそれを修正指令を発
するようになっている。また、符号２２ＡはＹロボット
２２の図５に於ける左端部の移動を案内する端部ガイド
機構を示す。

【００２５】次に、上記実施例に於ける超音波ホーン部
１および円筒状ホーン保持体９部分の動作を説明する。

【００２６】図４乃至図５において、装置全体を駆動状
態に設定すると、超音波ホーン部１の加工刃７Ａ部分の
向きが設定され、続いて被加工部材に対する適度の押圧
力が当該超音波ホーン部１に加えられた後、被加工部材
に対する超音波加工が開始される。この場合、被加工部
材に対する押圧力は、ロボット制御部２５に制御されて
ツールホルダ支持ロボット２８が作動し、設定するよう
になっている。

【００２７】以後は、前述したようにＸーＹ軸ロボット
２０の支持にしたって被加工部材に対する超音波加工が
継続される。

【００２８】そして、被加工部材側から超音波ホーン部
１の加工刃７Ａ部分に過大の反力が生じると、前述した
ばね機構１１が図３に示す二点鎖線状態（凸状）に変形
し、超音波ホーン部１および円筒状ホーン保持体９部分
の全体が押し上げられてこれを吸収する。このため工具
ホーン７又は加工刃７Ａ部分の損傷が有効に回避され
る。

【００２９】次に、超音波ホーン部１の加工刃７Ａの向
きを設定する場合の他の例を図６に基づいて説明する。

【００３０】この図６に開示した例は、前述した図１に
示すツールホルダ１３部分を回転自在に支持するホーン
保持枠体３１を装備すると共に、このホーン保持枠体３
１を被加工物に向けて押下することによって所定の押圧
力を超音波ホーン部１の加工刃７Ａに加えるようになっ
ている。符号３２は、ホーン保持枠体３１を吊持すると
共に当該ホーン保持枠体３１に所定の押圧力を付勢し、
且つ前述した超音波ホーン部１の加工刃の向きを設定す
るホーン支持回転機構を示す。また、符号３３は角度検
出器を示す。

【００３１】この角度検出器３３およびホーン支持回転
機構３２は、支柱部材３４に支持されて前述したキャリ
ッジ２３上に装備されている。また、符号３５は、ホー
ン保持枠体３１の上下動を案内するガイド部材を示し、
符号３５Ａはガイドスリーブを示す。その他の構成は前
述した図１乃至図５の実施例と同一となっている。

【００３２】このようにしても、前述した実施例と同一
の作用効果を備えたものを得ることができる。

【００３３】ここで、上記各実施例では、ばね機構１１
として円盤状の特殊な板ばねを装備した場合を例示した
が、通常のコイルばねをドーナツ状の座板で挟持するよ
うにした構造のものをばね機構１１として使用してもよ
い。

【００３４】また、円盤状の特殊な板ばねとしては、図
２乃至図３に開示したものに代えて図７に示すものを使
用してもよい。この図７に示す円盤状ばね機構４１は、
前述した図２に於ける細長いＵ字状の曲折ばね部９Ｃと
同等に形成されたＵ字状曲折ばね部４１Ｃを、ホーン係
着部４１Ａとホーン支持部４１Ｂとの間に四個設け、こ
れを左右対象に配置した点に特長を備えている。

【００３５】このようにしても前述した図２のものと同
等の作用効果を有するほか、Ｕ字状曲折ばね部４１Ｃを
四個設け且つ左右対象に配置したので、耐久性増大を図
り得るという利点がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、超音波ホーン部を保持する円筒状
ホーン保持体と当該円筒状ホーン保持体を保持するツー
ルホルダとの間にばね機構を装備したので、被加工物側
から加工刃に過大の反力が印加されても当該ばね機構が
これを有効に吸収することができ、このため、工具ホー
ン若しくは当該工具ホーンの装備される加工刃の損傷事
故の発生を有効に抑制することができるという従来にな
い優れた超音波カッター装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部省略した断面図で
ある。

【図２】図１内に開示した円盤状のばね機構の一例を示
す説明図である。

【図３】図２の動作を示す説明図である。

【図４】図１に示す実施例を装備したＸーＹ軸ロボット
の例を示す一部省略した正面図である。

【図５】図４に開示したＸーＹ軸ロボットの一部省略し
た平面図である。

【図６】図１に示す実施例の他の使用状態を示す正面図
である。

【図７】図１内に開示した円盤状のばね機構の他の例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 超音波ホーン部 ３ 超音波振動子 ５ ブースタ ７ 工具ホーン ７Ａ 加工刃 ９ 円筒状ホーン保持体 ９Ａ 鍔部 ９Ｂ ガイドスリーブ １１ ばね機構 １１Ａ ホーン係着部 １１Ｂ ホーン支持部 １１Ｃ，１１Ｄ 曲折ばね部 １３ ツールホルダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動子に円柱状のブースタを介し
   て装備された工具ホーンを有する超音波ホーン部と、こ
   の超音波ホーン部を内径側に配置し且つそのブースタ部
   分を介して前記超音波ホーン部を保持する円筒状ホーン
   保持体とを備え、 前記円筒状ホーン保持体を、その外周に設けられた鍔部
   と当該鍔部に併設されたばね機構とを介して保持するツ
   ールホルダを設け、 このツールホルダに、前記円筒状ホーン保持体が中心軸
   に沿って往復移動するのを許容するガイドスリーブを設
   けたことを特徴とする超音波カッター装置。
2. 【請求項２】 前記ばね機構は、全体的にはばね部材に
   よって円盤状に形成され、中央部に設けられたホーン係
   着部と，外周囲に設けられたホーン支持部と，このホー
   ン係着部とホーン支持部との間に設けられ前述したホー
   ン支持部および円筒状ホーン保持体を保持する曲折ばね
   部とにより構成されていることを特徴とした請求項１記
   載の超音波カッター装置。