JPH08215901A - 超音波カッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平型と丸型の両方のツールを強固にホーン部
に装着する。 【構成】 先端部が所定の形状に形成され，この先端部
で切削，切断等を行うツール３と、このツール３の取付
側が挿入されるツール取付穴５を先端に有するホーン部
１と、超音波振動を発生し，ホーン部１を振動させる超
音波発生器２とを有し、さらに、ホーン部１がツール３
を着脱自在に係止する係止手段を有し、ホーン部１に設
けられたツール取付穴５の断面形状が，円形と長方形と
を重ねて成る形状となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波カッタに係り、
特に先端のツールを交換して使用する超音波カッタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波カッタは、一端が開口した
筒状のケース内部に、超音波振動を発生する超音波発生
器と，この超音波振動を増幅するブースタと，増幅され
た超音波振動により振動させられるホーン部とが収納さ
れ、このホーン部は、先端部をケースの開口部から外部
に突出させて収納されている。そして、このホーン部の
先端には、着脱自在に装着されると共に先端部で切削，
切断を行うツールの取付側が嵌合するツール取付穴が設
けられている。

【０００３】このホーン部の先端に取り付けられるツー
ルは、その目的に応じて、先端形状が異なっており、そ
して、それに伴いツールの取付側の断面形状も異なって
いる。これらツールの取付側の断面形状は、主に丸型と
平型の２種類に分類され、これらツール（以下、断面形
状が平型のツールを平型ツール，丸型のツールを丸型ツ
ールという。）を先端部に取り付けるために、ツールに
対応した断面形状のツール取付穴を有するホーン部がそ
れぞれ必要となる。

【０００４】図９乃至図１３は、各種のホーン部の先端
近くの断面を示しており、図９は平型ツール５０ａに対
応する断面形状が長方形のツール取付穴５１Ａを有する
ホーン部５１であり、図１１，図１２は、平型ツール５
０ａに対応する他の断面形状のツール取付穴５３Ａ，５
４Ａを有するホーン部５３，５４である。さらに、図１
０は丸型ツール５０ｂに対応する断面形状が円形のツー
ル取付穴５２Ａを有するホーン部５２であり、図１３は
平型と丸型の両ツールに対応する断面形状が幅広の長方
形のツール取付穴５５Ａを有するホーン部５５である。

【０００５】図９乃至図１３に示す各ホーン部は、外部
からツール取付穴に貫通され，このツール取付穴と垂直
を成すネジ穴６０Ａと、当該ネジ穴６０Ａに螺合する止
めネジ６０Ｂとを有している。各ホーン部は、この止め
ネジ６０Ｂを締めることにより、各ツールをツール取付
穴の内壁の一方方向に押圧して固定挟持する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示された図９乃至図１２のホーン部にあっては、
平型ツールか丸型ツールのどちらか一方のツールにしか
対応することができないため、平型ツールと丸型ツール
とを交換する必要が生じた場合には、同時にホーン部も
交換しなければならなかった。特に作業時に交換の必要
が生じた場合、まず、ホーン部の交換作業から行わなけ
ればならず、非常に手間がかかり、作業性が悪いものと
なっていた。

【０００７】また、図１３に示されたホーン部にあって
は、平型と丸型の両ツールに対応することが可能である
が、丸型ツールを装着した場合に、この丸型ツールの矢
印方向に余剰空間ができるため、使用時には、超音波振
動によりこの矢印方向にツールの逃げが生じてしまう場
合があった。かかる場合、正確な作業が行えないばかり
か、ツールが外れてしまうという恐れがあった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、平型と丸型の両方のツールを強固に装着
し得るホーン部を有する超音波カッタを提供すること
を、その目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、使用目的に応
じて複数のツールを使用するに際して、特に、断面形状
が丸型のツールと平型のツールとの２種類のツールに対
応することができるように構成されている。

【００１０】つまり、先端部が所定の形状に形成され，
この先端部で切削，切断等を行うツールと、このツール
の後端である取付側が挿入されるツール取付穴を有する
ホーン部と、超音波振動を発生し，ホーン部を振動させ
る超音波発生器とを備え、ホーン部が挿入されたツール
を着脱自在に係止する係止手段を有し、ホーン部に設け
たツール取付穴の断面形状が，円形と長方形とを重ねて
成る形状となっている。

【００１１】さらに、上述のツール取付穴の断面形状を
構成する長方形と円形とが、長方形の一方の長辺と円形
の外周端部とを揃えて配置されていても良い。

【００１２】また、上述の係止手段がホーン部に設けら
れたネジ穴と、当該ネジ穴に螺合すると共に先端がツー
ルに当接する止めネジとからなり、この止めネジとツー
ルとの間に、せん断強さの大きな材質からなる板状部材
を介挿させる構成としても良い。

【００１３】

【作用】上記に示した本発明における超音波カッタの使
用時には、例えば、平型ツールの使用を行う場合には、
ホーン部先端に形成されたツール取付穴の長方形断面部
に平型ツールの取付側を嵌合させて挿入し、係止手段に
より係止する。

【００１４】その後に、超音波発生器により発せられる
超音波振動がホーン部を介して平型ツールに伝達され、
振動せしめられた平型ツールの先端部により、切削，切
断等の作業が行われる。

【００１５】また、ツールの交換が必要となった場合に
は、平型ツールが係止状態を解除されホーン部のツール
取付穴から取り外される。そして、ホーン部のツール取
付穴の円形断面部に丸型ツールの取付側を嵌合させて挿
入し、係止手段により係止する。そして、平型ツールと
同様にして使用される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図８に基
づいて説明する。

【００１７】本実施例は、先端部が所定の形状に形成さ
れ，この先端部で切削，切断等を行うツール３と、この
ツール３の取付側が挿入されるツール取付穴５を先端に
設け，挿入されたツール３を係止する係止手段を有する
ホーン部１と、超音波振動を発生し，ホーン部１を振動
させる超音波発生器２とを備えている。また、これらに
加えてホーン部１と超音波発生器２とを内部に収納する
本体ケース部４から超音波カッタ１０を構成している。

【００１８】図１に超音波カッタ１０の一部切り欠いた
説明図を示す。これによると、まず超音波発生器２は、
アルミブロック２１，電極２２，第１セラミック振動子
２３，電極２４，第２セラミック振動子２５，アルミブ
ロック２６が順次配設されて構成され、これら各部は、
図示しないボルトによりアルミブロック２１からアルミ
ブロック２６までの間を締め付け固定されている。すな
わち、第１及び第２セラミック振動子２３，２５は、電
極２２，２４を介してアルミブロック２１とアルミブロ
ック２６との間に挟持されており、いわゆる内周締め形
ボルト締めランジュバン振動子として構成されている。

【００１９】電極２２，２４には、それぞれリード線２
２ａ，２４ａの一端が接続されており、これらのリード
線２２ａ，２４ａの他端は、超音波カッタ１０の外部に
ある発信器５に接続されている。この発信器６から、リ
ード線２２ａ，２４ａを介して電極２２，２４に所定の
発信周波数の電圧を印加すると、第１及び第２セラミッ
ク振動子２３，２５から超音波振動（ねじり振動）が発
生する。この超音波振動を第２振動子２５に隣接するア
ルミブロック２６により増幅し、ホーン部１に伝達す
る。

【００２０】ホーン部１は、直径が比較的大きい円柱状
の第１ホーン部１Ａと，ほぼエクスポネンシャル形状の
第２ホーン部１Ｂと，直径が比較的小さい円柱状の第３
ホーン部１Ｃとが一体的に構成されており、第１ホーン
部１Ａがアルミブロック２６と植え込みボルト１Ｅを介
して締め付け固定されている。また、第１ホーン部１Ａ
と第２ホーン部１Ｂとの間には鍔状部材が設けられてお
り、前述したケース本体４内部に設けられた嵌合溝に係
合している。

【００２１】また、第３ホーン部１Ｃは、ケース本体４
からその先端部を露出して配設されており、この露出し
ている先端部の先端面１Ｄには、この超音波カッタ１０
の長手方向に平行してツール３のツール取付穴５が形成
されている。このツール取付穴５にツール３の取付側を
嵌合させて、係止手段により固定する。本実施例では、
係止手段として、第３ホーン部１Ｃの外周からツール取
付穴５に貫通しているネジ穴１ｂとこのネジ穴１ｂに螺
合する止めネジ１ｃとを有している。

【００２２】ツール３には、図２に示すように、大別し
てその断面形状が丸型ツール３ａと平型ツール３ｂとの
２種類があり、第３ホーン部１Ｃの先端面１Ｄに設けら
れたツール取付穴５の断面形状は、これらのツール３の
両方が取付可能に形成されている。つまり、このツール
取付穴５は、平型ツール３ｂが嵌挿される長方形の断面
形状と、丸型ツール３ａが嵌挿される円形の断面形状と
が複合された形状に、放電加工によって形成されてい
る。このツール取付穴５はシーリング加工により形成し
ても良い。

【００２３】図３及び図４は、第３ホーン部１Ｃのツー
ル取付穴５の部分における断面構造を示しており、図３
は丸型ツール３ａを取り付けた状態を示し、図４は平型
ツール３ｂを取り付けた状態を示している。このツール
取付穴５は、円形と長方形とが重ねて配置され且つこの
円形の外周上の任意の一点とこの長方形の一方の長辺の
中点とが接して配置されて成る形状に形成されている。

【００２４】また、ツール取付穴５の円形断面部５Ａ
は、丸型ツール３ａの取付側が嵌挿可能な大きさで且つ
丸型ツール３ａの取付側の大きさにほぼ等しいことが望
ましく、これにより、円形断面部５Ａにより構成される
ツール取付穴５の内部側壁が丸型ツール３ａの取付側の
周囲に近接するため、超音波振動時のズレを防ぐことが
容易となる。また、同様にして、長方形断面部５Ｂは，
平型ツール３ｂが嵌挿可能で且つ平型ツール３ｂの幅と
断面形状を成す長方形の長辺の長さとがほぼ等しい大き
さであることが望ましく、これにより、長方形断面部５
Ｂにより構成されるツール取付穴５の内部側壁が平型ツ
ール３ｂの取付側の周囲に近接するため、超音波振動時
の平型ツール３ｂのズレを防ぐことが容易となる。そし
て、これらにより構成されるツール取付穴５は、ホーン
部１の先端面１Ｄ上においてほぼ中央に位置している。

【００２５】図３乃至図５に示す符号５ａは、ツール取
付穴５の長方形断面の長辺を成すツール取付面である。
図５に示すように、前述のネジ穴１ｂは、このツール取
付面５ａに垂直に対向すると共に，このネジ穴１ｂの中
心軸ｒが断面形状を成す長方形の長さ方向の中間（ｐ＝
ｑ）を通るように設けられている。ツール３の装着時
に，このネジ穴１ｂに螺合する止めネジ１ｃを締めるこ
とにより，止めネジ１ｃとツール取付面５ａとの間で、
丸型ツール３ａは，円形断面における直径方向の両側か
ら押圧されるので安定して挟持され、また平型ツール３
ｂの場合には，その長方形断面部５Ｂにおける長手方向
のほぼ中央部を押圧されるために安定して挟持される。

【００２６】また、ツール３を固定する際には、図６に
示すように止めネジ１ｃとツール３との間にせん断強さ
の大きな材質からなる板状部材である圧延薄板材５ｂが
介挿される。この圧延薄板材５ｂは、厚さがおよそ０．
２〜０．４［ｍｍ］である。。これは、セラミック等の
硬度が高く，せん断強さが低い材質を使っているツール
３の取付を許容する為のものであり、さらに、この圧延
薄板材５ｂを介してツール３を固定することにより、ツ
ール取付面５ａに対して止めネジ１ｃを垂直にするため
の加工精度が高くなくとも、止めネジ１ｃの先端面とツ
ール３との当接状態の偏りを許容することができる。ま
たさらに、この圧延薄板材５ｂの大きさを変えることに
より（例えば、この圧延薄板材５ｂをツール３の先端方
向に延設する等）、共振周波数を調節することができ
る。

【００２７】この圧延薄板材５ｂによって、止めネジ１
ｃが偏ってツール３と当接していても、この圧延薄板材
５ｂはせん断強さが大きいため、止めネジ１ｃによる偏
った押圧力を有効に許容し、ツール３の破損を防止する
ことができる。また、止めネジ１ｃの先端面の平面度を
高い精度で形成する必要がないために、止めネジ１ｃの
形成費用を低減することが可能である。

【００２８】また、上記の各構成を本体ケース部４は内
部に収容して、一体的に超音波カッタ１０を構成してい
る。この本体ケース部４は、操作性が良くなるように長
細い円筒状に形成されており、一端側が開口している。
この開口部から、前述したように、第３ホーン部１Ｃの
先端並びにツール３を外部に露出させている。そして、
これらの露出したツール３と第３ホーン部１Ｃを周囲か
ら覆う形状を有するツールカバー４ａが本体ケース部４
の長さ方向に往動可能に設けられている。このツールカ
バー４ａは、超音波カッタ１０の非使用時には、図１に
示した二点鎖線のように突出してツール３を完全に覆い
隠し、使用時には、本体ケース部４の内部に押し込まれ
るように収納され、ツール３の先端部が外側に露出され
る。

【００２９】この超音波カッタ１０の動作について説明
する。

【００３０】先ず、ホーン部１にツール３を装着する。
取り付けるツール３は、その用途に見合ったものを使用
するが、ここでは最初に丸型ツール３ａを装着する場合
を例にとって説明する。

【００３１】所定の先端形状を有する丸型ツール３ａの
取付側を，ホーン部１の先端面１Ｄに設けられたツール
取付穴５の円形断面部５Ａに挿入する。そして、ホーン
部１の先端に設けられたネジ穴１ｂに止めネジ１ｃを螺
合させて締め付けることにより、この丸型ツール３ａの
取付側を，ツール取付穴５の止めネジ１ｃと対向するツ
ール取付面５ａに押圧し、止めネジ１ｃの先端面とツー
ル取付面５ａとの間で挟持する。丸型ツール３ａの取付
側は、ツール取付穴５の円形断面部５Ａを構成する側壁
に周囲を囲まれるようにして近接しているため、この超
音波カッタ１０の使用時に生ずる超音波振動によってズ
レを生じる余地がなく、従って、丸型ツール３ａを有効
に固定保持することが可能である。

【００３２】またこのとき、丸型ツール３ａと止めネジ
１ｃの先端面との間に、圧延薄板材５ｂを介挿させる。
これにより、丸型ツール３ａと止めネジ１ｃとが有効に
密着し、止めネジ１ｃが丸型ツール３ａに対して正確に
垂直方向から当接していない場合でも、不均一な当接圧
力の発生を有効に排除し、丸型ツール３ａの破損事故を
防止する。

【００３３】さらに、丸型ツール３ａから平型ツール３
ｂに交換する必要が生じた場合には、ホーン部１を外し
て交換するような手間を生じること無く、単に、止めネ
ジ１ｃをゆるめて丸型ツール３ａを取り外し、ツール取
付穴５の長方形断面部５Ｂに平型ツール３ｂの取付側を
挿入した後に、再び止めネジ１ｃにより締め付けを行う
ことにより、平型ツール３ｂは、止めネジ１ｃの先端面
とツール取付面５ａとの間に挟持される。このとき、ツ
ール取付穴５の長方形断面部５Ｂに平型ツール３ｂの幅
方向（図４における上下方向）のズレが生じる余地がな
いために、超音波振動時にあっても有効に固定保持され
る。

【００３４】またこのとき、丸型ツール３ａと同様にし
て、平型ツール３ｂと止めネジ１ｃの先端面との間に、
圧延薄板材５ｂを介挿させる。これにより、平型ツール
３ｂと止めネジ１ｃとが有効に密着し、平型ツール３ｂ
の破損事故を防止する。

【００３５】一方、これらの手順により、ホーン部１に
ツール３が取り付けられた後に、超音波発生器２により
発せられる超音波振動がホーン部１を介してツール３に
伝達され、振動せしめられたツール３の先端部により、
切削，切断等の作業が行われる。

【００３６】尚、取付穴５の長方形断面部５Ｂは、平型
ツール３ｂの挿入し得る幅を有すると共に，ツール取付
面５ａに対応する部分を有していれば、他の形状でも良
く、例えば、図７，図８の様な形状でも良い。また円形
断面部５Ａについても、丸型ツール３ａが挿入可能な大
きさを有し，円形断面部５Ａと同様の機能を有する他の
形状、例えば六角形又は八角形のような形状でも良い。

【００３７】

【発明の効果】本発明はホーン部のツール取付穴の断面
形状を、長方形と円形が重ねて成る形状としたために、
丸型ツールの取付と平型ツールの取付が、１つのホーン
部で対応することができ、これにより従来のように２つ
のホーン部を用意する必要がなく，部品点数を少なく
し，生産コストを低減させることが可能となった。また
さらに、ツールの交換をする際に、ホーン部ごと交換す
る必要がなくなり、ツールのみを取り外して交換を行う
ために、操作性が良く、ホーン部の交換にともなう煩わ
しさが解消された。また、ツールの装着時には、丸型と
平型のツールが取付穴の断面形状の円形部分と長方形部
分にそれぞれ嵌合するため、超音波振動によるツールの
ズレを生じない。

【００３８】さらに、請求項２記載の本発明に示すよう
に、ツール取付穴の断面形状が長方形の一方の長辺と円
形の外周端部とを揃えて配置して成る形状であるため、
この長方形の一辺から成る取付穴内部の側壁面にツール
を密着させて取り付けることが可能となり、よりツール
を強固に固定することが可能である。

【００３９】請求項３記載の本発明に示すように、止め
ネジによるツールの固定を行う際に、せん断強さの大き
い板状部材を介挿することにより、止めネジによる押圧
力の偏りを吸収し、ツールに対して一様に押圧力を伝達
するために、ツールは有効に固定され、また、止めネジ
の締めすぎによるツールの破損事故を有効に排除する。
さらに、止めネジの先端面の平面度を高い精度で形成す
る必要がないために、止めネジの形成費用を低減するこ
とが可能となる。

【００４０】本発明により、上述したように各効果を有
する従来にない優れた超音波カッタ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を切り欠いた全体
図である。

【図２】図１に開示した超音波カッタに取り付けるツー
ルを示した斜視図であり、図２（Ａ）は丸型ツールを示
す斜視図であり、図２（Ｂ）は平型ツールを示す斜視図
である。

【図３】図１に開示した一実施例の第３ホーン部のツー
ル取付穴の部分の断面構造を示すと共に丸型ツールを装
着した状態を示す説明図である。

【図４】図１に開示した一実施例の第３ホーン部のツー
ル取付穴の部分の断面構造を示すと共に平型ツールを装
着した状態を示す説明図である。

【図５】図１に開示した一実施例の第３ホーン部の先端
側のネジ穴とツール取付穴の位置関係を示す説明図であ
る。

【図６】図１に開示した一実施例のツール取付穴に圧延
薄板材を介してツールを取り付けた状態を示す説明図で
ある。

【図７】図３に開示したツール取付穴の他の例を示す断
面図である。

【図８】図３に開示したツール取付穴のさらに他の例を
示す断面図である。

【図９】従来例の平型ツールのツール取付穴の形状を示
す断面図である。

【図１０】従来例の丸型ツールのツール取付穴の形状を
示す断面図である。

【図１１】従来例の平型ツールのツール取付穴の他の形
状を示す断面図である。

【図１２】従来例の平型ツールのツール取付穴のさらに
他の形状を示す断面図である。

【図１３】従来例の平型ツールと丸型ツールの両方を取
り付けることができるツール取付穴の形状を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ ホーン部 １ｂ ネジ穴（係止手段） １ｃ 止めネジ（係止手段） ２ 超音波発生器 ３ ツール ５ ツール取付穴 ５ｂ 板状部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部が所定の形状に形成され，この先
   端部で切削，切断等を行うツールと、このツールの取付
   側が挿入されるツール取付穴を先端に有するホーン部
   と、超音波振動を発生し，前記ホーン部を振動させる超
   音波発生器とを備えた超音波カッタにおいて、 前記ホーン部が前記ツールを着脱自在に係止する係止手
   段を有し、 前記ホーン部に設けられた前記ツール取付穴の断面形状
   が，円形と長方形とを重ねて成る形状であることを特徴
   とする超音波カッタ。
2. 【請求項２】 前記ツール取付穴の断面形状が前記長方
   形の一方の長辺と前記円形の外周端部とを揃えて配置し
   て成る形状である請求項１記載の超音波カッタ。
3. 【請求項３】 前記係止手段が前記ホーン部に設けられ
   たネジ穴と、当該ネジ穴に螺合すると共に先端が前記ツ
   ールに当接する止めネジとからなり、 この止めネジと前記ツールとの間に、せん断強さの大き
   な材質からなる板状部材を介挿させることを特徴とする
   請求項１又は２記載の超音波カッタ。