JP2008142798A - 超音波振動切断用ツール - Google Patents

Abstract

【課題】超音波振動のエネルギーの切断対象部品への適切な伝達化を図る。
【解決手段】超音波振動切断用ツール１は共振器２と振動変換部３と環状突起４とブレード５と工具嵌合部６とねじ孔７を備え、ブレード５は環状突起４の軸側面４ａの一方に固定されて環状突起４より大きな直径を有する形状に形成され、ブレード５の軸側面５ａは環状突起４の外周面または振動変換部３の外周面から径方向外側に直角に突出し、ブレード５の外周面５ｂは軸側面５ａと直交しかつ共振器２の振動の伝達方向に延びる中心Ｌを中心とする１つの円周上に共振器２の振動の伝達方向にわたり位置する円形になっており、切断対象部品を超音波振動切断用ツール１で切断する場合、ブレード５の外周面５ｂが切断対象部品に全体的に接触して、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達される。ブレード５の周縁部に面取部５ｄが形成されれば、当該周縁部の欠損を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達される超音波振動切断用ツールに関する。

超音波振動切断用ツールの中には、特許文献１で開示されたように、ブレードを電解メッキ法により共振器に形成したものが知られている。しかしながら、図２に示すように、ブレード５の外周面５ｃが超音波振動切断用ツールの振動の伝達方向に延びる中心を中心とする多数の円周上に位置する弧状になる場合があり、ブレード５の外周面５ｃが弧状になっていると、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達されないという欠点がある。
特許第３４６９５１６号公報

発明が解決しようとする問題点は、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達されないという点である。

本発明に係る超音波振動切断用ツールは、共振器に設けられた振動変換部の外周面には当該外周面より振動変換部の径方向外側に突出した環状突起が設けられ、環状突起には環状突起を種として成長したダイヤモンドを主成分とするとともに環状突起の直径よりも大きい直径のブレードが設けられ、ブレードの外周面が共振器の振動の伝達方向に延びる中心を中心とする１つの円周上に共振器の振動の伝達方向にわたり位置する円形に形成されたことを最も主要な特徴とする。ブレードにおける外周面と軸側面とが交差する部分である周縁部には面取部が周縁部の周方向の全体にわたり形成されてもよい。

本発明に係る超音波振動切断用ツールは、ブレードの外周面が共振器の振動の伝達方向に延びる中心を中心とする１つの円周上に共振器の振動の伝達方向にわたり位置する円形に形成されているので、切断対象部品を超音波振動切断用ツールで切断する場合、ブレードの外周面が切断対象部品に全体的に接触して、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達され、切断対象部品を適切に切断できるという利点がある。ブレードにおける外周面と軸側面とが交差する部分である周縁部には面取部が周縁部の周方向の全体にわたり形成されれば、切断対象部品を超音波振動切断用ツールで切断する加工時において、ブレードの周縁部の欠損を防止できるという利点がある。

図１のａ図は、発明を実施するための最良の形態に係る超音波振動切断用ツール１を示す。図１のａ図において、超音波振動切断用ツール１は、共振器２、振動変換部３、環状突起４、ブレード５、工具嵌合部６、ねじ孔７等を備える。

共振器２は、音響特性の良い材料の１つであるアルミニウムより成り、一端より入力される超音波振動に共振する１／２波長の長さを有する。共振器２の両端には矢印Ｘで示す軸方向に振動する瞬間的な変位（振動振幅）を示す振動波形Ｗ１の最大振動振幅点ｆ１；ｆ３が存在し、共振器２の中央には振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２が存在する。

振動変換部３は、共振器２と同一の材料からなり、振動波形Ｗ１の最小振動振幅点ｆ２の位置で共振器２の外周面より外側に共振器２と同軸状に突出する環状である。振動変換部３は、共振器２より大きな直径と最小振動振幅点ｆ２を中心として軸方向両側に等分に振分けられた幅とを有し、振動の伝達方向を軸方向より矢印Ｙで示す径方向に変換する。この振動伝達方向が径方向に変換された超音波振動の瞬間的な変位（振動振幅）は、振動波形Ｗ２である。振動波形Ｗ２における最大振動振幅点ｆ４；ｆ５は振動変換部３の外周部側に存在する。

環状突起４は、共振器２と同一の材料からなり、振動変換部３の外周面より外側に共振器２と同軸状に突出した環状である。環状突起４の外径はブレード５の外径よりも小さい。環状突起４の軸側面４ａは、環状突起４の外周面から径方向外側に直角に突出する。

ブレード５は、電解メッキ法により、環状突起４の軸側面４ａの一方に固定され、環状突起４より大きな直径を有する形状に形成される。ブレード５の軸側面５ａは、環状突起４の外周面または振動変換部３の外周面から径方向外側に直角に突出する。ブレード５の外周面５ｂは、軸側面５ａと直交しかつ共振器２の振動の伝達方向に延びる中心Ｌを中心とする１つの円周上に共振器２の振動の伝達方向にわたり位置する円形である。つまり、超音波振動切断用ツール１を図１に示すように正面から見た場合、ブレード５の外周面５ｂは共振器２の中心Ｌと平行な平坦な直線を示し、超音波振動切断用ツール１を図１に示す矢印Ａで示す側面から見た場合、共振器２の振動の伝達方向に延びる中心Ｌを中心とする１つの円周上に共振器２の振動の伝達方向にわたり位置する円形を示す。

ブレード５の外周面５ｂは振動変換部３から環状突起４を経由して伝達される振動に伴い矢印Ｙで示す径方向に振動する。このブレード５の外周面５ｂが矢印Ｙで示す径方向に振動するのは、振動変換部３からの突出量により決まる。ブレード５の直径が振動変換部３の直径より大き過ぎると、ブレード５の外周面５ｂは矢印Ｘ方向への振動も生じてしまうので、ブレード５の直径は振動変換部３の直径を基に刃先が矢印Ｙ方向にのみ振動する範囲内に定められる。工具嵌合部６は共振器２の外周面に振動変換部３と干渉しない位置に設けられる。ねじ孔７は共振器２の両端面の中心より内側に形成される。

最良の形態の超音波振動切断用ツール１によれば、ブレード５の外周面５ｂが共振器２の振動の伝達方向に延びる中心Ｌを中心とする１つの円周上に共振器２の振動の伝達方向にわたり位置する円形に形成されているので、切断対象部品を超音波振動切断用ツール１で切断する場合、ブレード５の外周面５ｂが切断対象部品に全体的に接触して、超音波振動のエネルギーが切断対象部品に適切に伝達され、切断対象部品を適切に切断できるという利点がある。

図１のｂ図に示すように、ブレード５における外周面５ｂと軸側面５ａとが交差する部分である周縁部には、面取部５ｄが周縁部の周方向の全体にわたり弧面または斜面により形成されれば、切断対象部品を超音波振動切断用ツール１で切断する加工時において、ブレード５の周縁部の欠損を防止でき、切断対象部品を、より適切に切断できるという利点がある。

ａ図は超音波振動切断用ツールの一部を破断した正面図（最良の形態）、ｂ図はブレードの周縁部の断面図（異なる形態）。 ブレードの外周面の形状の断面図（従来）。

符号の説明

１は超音波振動切断用ツール、２は共振器、３は振動変換部、４は環状突起、４ａは環状突起４の軸側面、５はブレード、５ａはブレード５の軸側面、５ｂ；５ｃはブレード５の外周面、５ｄはブレード５の面取部。

Claims (2)

1. 共振器に設けられた振動変換部の外周面には当該外周面より振動変換部の径方向外側に突出した環状突起が設けられ、環状突起には環状突起を種として成長したダイヤモンドを主成分とするとともに環状突起の直径よりも大きい直径のブレードが設けられ、ブレードの外周面が共振器の振動の伝達方向に延びる中心を中心とする１つの円周上に位置する円形に形成されたことを特徴とする超音波振動切断用ツール。
2. 請求項１記載のブレードにおける外周面と軸側面とが交差する部分である周縁部には面取部が周縁部の周方向の全体にわたり形成されたことを特徴とする超音波振動切断用ツール。

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