JPS622097Y2 - - Google Patents

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JPS622097Y2
JPS622097Y2 JP1982068936U JP6893682U JPS622097Y2 JP S622097 Y2 JPS622097 Y2 JP S622097Y2 JP 1982068936 U JP1982068936 U JP 1982068936U JP 6893682 U JP6893682 U JP 6893682U JP S622097 Y2 JPS622097 Y2 JP S622097Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はプラスチツク成形品例えば事務機、コ
ンピユーター等のハウジングにネジ等のインサー
トを圧入するインサート圧入機あるいはプラスチ
ツク同志を溶着する等の種々の加工機に取付けら
れ、インサート圧入、プラスチツク溶着などの作
用を加える超音波加工装置に関するものである。
最近、上記の如き事務機、コンピユーター等の
ハウジングには軽量かつ成形、着色の自由なプラ
スチツク成形品例えば発泡ポリスチレン成形品等
を用いたものが多くなつているが、このプラスチ
ツク成形品には事務機、コンピユーター等の本体
あるいは他部品に取付けるため、通常、ネジ等の
インサートを嵌め込む必要がある。
そのため、従来においては加工機に超音波加工
装置を具備せしめたインサート圧入機等が使用さ
れていたが、この超音波加工装置１は第１図に図
示するようにコンバーター（振動発振器）２と例
えばエキスポーネンシヤル形を有し半波長共振に
対応する長さをもつ棒状ホーン３が直結した構成
からなつている。ところが、この超音波加工装置
１は第３図に図示した如く支持されるので支点４
が一ケ所のため棒状ホーン３が支点４を中心とし
て振れやすくコンバーター２に対して力学的に大
きな負担を与えていた。また、インサートの圧入
時においては、コンバーター２は直接衝撃を受
け、その構成部材である圧電素子が破損すること
もあり、また原因不明の騒音が発生していた。
そこで、第２図に示されるようにコンバータ２
と棒状ホーン３の間にホーンと同じ長さのブース
ター（振幅を変えるもの）５を取付け２ケ所の支
持点４を設けることによつて上記のような欠点を
改善した超音波加工装置１が開発されたが、この
ように改良したとしてもやはりインサートの圧入
時に騒音が発生することは避けられず、またその
全長が長くなつて成形品の種類によつて対応でき
なく使用不能になることもあり、満足すべき改良
には至らなかつた。
従つて、本考案は更にこれらの欠点を改善せん
とするもので、その目的とするところはインサー
トの圧入あるいは溶着時等の加工時における音を
減少させると共に、少なくとも２ケ所の加工部を
設けて作業能率を高め、かつコンバーターの破損
をなくし、更には本装置の全長を短かくして小さ
な寸法をもつ被加工物にも適宜使用できる超音波
加工装置を提供するものである。
しかして、かかる目的に適合する本考案の特徴
は、連続あるいは不連続に径の変化する棒状体と
これとほゞ同じ長さを有する板状部材を上記棒状
体の中心軸に対して左右対称になる如く結合した
ブースター式ホーンを、上記棒状体がコンバータ
ーに対面するように連結してなる超音波加工装置
において、上記ブースター式ホーンの板状部材を
棒状体の接合部から徐々に細くなる曲線部と他端
面にかけて同巾をもつ直線部を組合せた断面形状
となすと共に棒状体の接合部の径より大きい巾を
有せしめ、またこの板状部材の両側部下面におい
て突出したチツプを具備させ、かつ上記ブースタ
ー式ホーンは全長として半波長共振に対応する長
さをもち、そしてこの全長の中央部に支持リング
を設けたことにある。
以下、本考案の実施例を添付図面に従つて説明
する。
第３図は本考案に係る超音波加工装置を取付け
た使用例の１つとしてインサート圧入機の１例を
示す全体図であり、図中６はプラスチツク成形品
の支持台を示し、下側に車７が具備された台車に
なつている。そしてエアーシリンダー８が図示の
如く上記支持台６の内部に取付けられ、シリンダ
ー内の圧縮空気によつて軸９が上下に移動し、こ
の軸９と連結したスライドシヤフト１０が支持台
６の外側に位置する軸受１１によつて固定され、
前記軸９の動きに従つて上下に移動すると共に、
高さ調節カラー１２が上下軸受１１，１１′間に
設置され前記スライドシヤフト１０の上下往復運
動の巾を調節し得るようになつており、スライド
シヤフト１０の上端部には本考案の要部をなす超
音波加工装置１３を連結させるためのアーム１４
が設けられていて、これらのエアーシリンダー
８、スライドシヤフト１０そしてアーム１４の各
機構によつて超音波加工装置１３の移動装置１５
が構成されている。
第４図イは前記の如きインサート圧入機等の移
動装置１５に連結された本考案に係る超音波加工
装置１３の正面図、一方、第５図イは上記第４図
イのＡ−Ａ断面図であり、これら各図において１
６は発振器によつて発生する高周波電気振動を圧
電気現象、磁歪現象、電歪現象等によつて機械的
振動に変換しうるコンバーターを示しており、電
歪式コンバーターの場合には振動の節となるとこ
ろに振動子の支持部分１７が存在している。そし
て一方、上記コンバーター１６の先端部分には振
動子の振動振幅を伝える棒状の先端部材１８があ
つて当該振動子と連結している。
しかして、上記構成においてコンバーターの先
端部材１８には、又、振動子の振幅を増大させ加
工部分へ適宜超音波振動を伝達するブースター式
ホーン１９がネジ２０により結合している。この
ブースター式ホーン１９のコンバーターの先端部
材１８と接している側の上半分領域には円柱、区
錐そして円柱を組合せた図示の如き棒状体２１が
あり、他方下半分領域には上記棒状体２１とほゞ
同じ長さを有する板状部材２２が存している。板
状部材２２は図より明らかな如く棒状体２１の接
合部２３から中央部にかけて徐々に細くなる曲線
部２４と他端面にかけて同巾となる直線部２５を
組合せた断面形状を有すると共に、上記棒状体２
１の接合部２３の直径ｌより大きい長さの巾Ｌを
もちその上面はラウンド形で、ほゞ長方形の正面
形状となつている。この板状部材２２は上記棒状
体の中心軸２６に対して左右対称に取付け固定さ
れ、そしてこの板状部材２２の底面両端部には、
インサートをプラスチツク成形品へ圧入したりあ
るいはプラスチツク同志を溶着するための加工部
として突出したチツプ２７が夫々設けられてい
る。なお、２８は支持リングでありブースター式
ホーン１９の中央部、即ち下記に示す振幅の節に
対応する箇所に設置されている。
ここにおいて、上記板状部材の巾Ｌはこれと接
する接合面２３の棒状材２１の直径よりも大き
く、かつ板状部材の直線部２５の厚みｔより４〜
８倍程度とし巾Ｌを大きくすれば直線部の厚みｔ
も大きくする。また、板状部材の曲線部２４は通
常、指数関数あるいはキヤテノイダル等の形状か
ら選ばれる。
また、第６図は第５図イのに対し棒状材２１の
形状を変えたブースター式ホーン１９′の縦断面
図であるが、この棒状体２１′は上端から徐々に
太くなるような形状をもつて形成されており、第
５図イに示されるブースター式ホーン１９の棒状
材２１よりその体積が小さくなるため、板状部材
２２′の底面３０′の振幅は第５図イに比べてより
小さくなる。
しかして、上記形状を有するブースター式ホー
ン１９はほゞ等しい長さを有する棒状体２１と板
状部材２２を結合したもので半波長に対応する全
長を有する半波長共振体となるが、この場合、第
４図イのＡ−Ａ断面図におけるブースター式ホー
ンの各点の振幅（各点がその点における矢印の大
きさだけ長さ方向に伸び縮みする）および各点の
応力（各点がその点における矢印の大きさだけ長
さ方向の応力を受ける）は、第５図ロに示すよう
に、まず振幅（実線参照）においてはブースター
式ホーン１９の両端において腹であつて先端で減
少しており、中央部において節となつている。ま
た、逆に応力（一点鎖線）においては両端におい
て節、中央部において腹となつている。
一方、板状部材底面３０の巾方向に沿つた振幅
は、第４図ロに示されるとおり、中央部において
大きく両側面２９，２９にかけて小さくなつてお
り、棒状体２１の位置する領域から急に大きくな
つている。また、板状部材の両側面２９，２９の
長手方向のほゞ中央部では振幅の節が観測される
ため、この部分には高調波が発生していると考え
られる。
また、板状部底面３０の両端部表面には、板状
部材の長手方向と直角方向の弾性波、即ち振巾の
小さな横方向の弾性波が発生している。
かくして以上のような形状をもつブースター式
ホーン１９を用いた超音波加工装置は板状部材の
両側面２９，２９および底面３０において特有の
振幅および応力分布を発生し、かつ、底面３０の
両端表面には振幅の小さな横方向の弾性波が発生
し、例えばこの種のブースター式ホーンをもつ超
音波加工装置をインサート圧入機に取付けてプラ
スチツク成形品にネジ等のインサートを圧入した
時の音を測定してみたところ、その結果は第１図
に示す超音波加工装置を用いたインサート圧入機
では99〜103ホーンであるに対して、本考案の超
音波加工装置を用いた場合には85±２ホーンと小
さくなつている。
また本考案の場合、板状部材の両側面に周波数
の大きくて振幅の小さな高調波（縦方向の弾性
波）の発生とそれと直角方向の横方向の弾性波の
両波が底面３０の両端に発生し、インサートのた
たき音の発生要因である縦方向の弾性波が横方向
の弾性波に分散され、縦方向の弾性波のみの発生
に比べてインサートの圧入時の音は小さくなる。
そのためその底面両端部に設けた２ケ所のチツ
プ２７，２７を有効に作動させてインサートを圧
入したり溶着することが可能となる。そして振幅
の節となる箇所が２ケ所になつてこの位置に支点
を設けることができるため、直接に衝撃等がコン
バーター１６にかかわらず、またブースター式ホ
ーン１９の振れも生じない。よつて、コンバータ
ー１６には無理がかからないためその破損が少な
くなる。更には本考案の超音波加工装置は上記の
ような効果を奏するだけでなく、その全長が第２
図に示される装置に比べて半波長分だけ短かいた
め、小さな成形品にも適宜適用可能となる効果も
有する。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は従来の超音波加工装置例
を示す各正面図、第３図は本考案に係る超音波加
工装置を使用したインサート圧入機の正面概要
図、第４図イは本考案に係る超音波加工装置の正
面図、第４図ロは板状部材底面の巾方向に沿つた
振幅を示す。又第５図イは第４図イのＡ−Ａ断面
図、第５図ロは第４図イのＡ−Ａ断面における軸
方向の振幅と応力の変化を示し、第６図はブース
ター式ホーンの変形例の縦断面図を示す。 １３……超音波加工装置、１６……コンバータ
ー、１９，１９′……ブースター式ホーン、２
１，２１′……棒状体、２２，２２′……板状部
材、２４……曲線部、２５……直線部、２８……
支持リング。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 連続あるいは不連続に径の変化する棒状体２１
    とこれとほゞ同じ長さを有する板状部材２２を上
    記棒状体の中心軸に対して左右対称になる如く結
    合したブースター式ホーン１９を、上記棒状体２
    １がコンバーター１６に対面するように連結して
    なる超音波加工装置１３において、上記ブースタ
    ー式ホーンの板状部材２２は、棒状体２１の接合
    部から徐々に細くなる曲線部２４と他端面にかけ
    て同巾をもつ直線部２５を組合せた断面形状とな
    り、かつ、棒状体２１の接合部の径より大きい巾
    を有し、また、この板状部材２２の両側部下面に
    おいて突出したチツプ２７を具備すると共に上記
    ブースター式ホーン１９は全長として半波長共振
    に対応する長さをもち、その全長の中央部に支持
    リング２８を有していることを特徴とする超音波
    加工装置。
JP1982068936U 1982-05-11 1982-05-11 超音波加工装置 Granted JPS58171321U (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1982068936U JPS58171321U (ja) 1982-05-11 1982-05-11 超音波加工装置
US06/492,454 US4540113A (en) 1982-05-11 1983-05-06 Ultrasonic working apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1982068936U JPS58171321U (ja) 1982-05-11 1982-05-11 超音波加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58171321U JPS58171321U (ja) 1983-11-16
JPS622097Y2 true JPS622097Y2 (ja) 1987-01-19

Family

ID=13388044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1982068936U Granted JPS58171321U (ja) 1982-05-11 1982-05-11 超音波加工装置

Country Status (2)

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