JP2000218403A - ねじり振動子 - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
- B23B29/02—Boring bars
- B23B29/022—Boring bars with vibration reducing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ねじり振動子の周波数を高周波数化するとと
もに、出力パワーを増大化すること。 【解決手段】 ねじり振動モードの電歪素子３１、３２
の両面に前面体３３と背面体３４を結合してなるねじり
振動子２１において、前面体３３と背面体３４の少なく
とも一方に、それらの直径を電歪素子３１、３２から遠
ざかる方向で縮径してなる縮退モードを付与してなるも
の。
もに、出力パワーを増大化すること。 【解決手段】 ねじり振動モードの電歪素子３１、３２
の両面に前面体３３と背面体３４を結合してなるねじり
振動子２１において、前面体３３と背面体３４の少なく
とも一方に、それらの直径を電歪素子３１、３２から遠
ざかる方向で縮径してなる縮退モードを付与してなるも
の。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動切削装置、ボ
ンディング装置、超音波洗浄器等に用いられて好適なね
じり振動子に関する。
ンディング装置、超音波洗浄器等に用いられて好適なね
じり振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のランジュバン型ねじり振動子は、
ねじり振動モードの電歪素子の両面に前面体と背面体を
結合して構成されている。このとき、従来技術では、振
動子の内部の中心軸上に電歪素子とその両側の前面体と
背面体とを結合するための締結ボルトを設けるととも
に、振動子の前面体の端面の中心軸上に前面体に振動伝
送用コーンを結合するための締結ボルトを設けている。
このため、振動子は、それらの締結ボルトを設けるに足
る一定以上の長さを必要とする。
ねじり振動モードの電歪素子の両面に前面体と背面体を
結合して構成されている。このとき、従来技術では、振
動子の内部の中心軸上に電歪素子とその両側の前面体と
背面体とを結合するための締結ボルトを設けるととも
に、振動子の前面体の端面の中心軸上に前面体に振動伝
送用コーンを結合するための締結ボルトを設けている。
このため、振動子は、それらの締結ボルトを設けるに足
る一定以上の長さを必要とする。
【０００３】尚、ランジュバン型ねじり振動子では、電
歪素子と前面体、背面体との結合、前面体と振動伝送用
コーンとの結合のために、締結ボルトを用いずに接着剤
等を用いることもできるが、そのような接着による結合
構造においても、その結合強度の確保のために前面体と
背面体に一定の軸方向長さ（厚み）を確保する必要があ
り、振動子は一定以上の長さを必要とするものとなる。
歪素子と前面体、背面体との結合、前面体と振動伝送用
コーンとの結合のために、締結ボルトを用いずに接着剤
等を用いることもできるが、そのような接着による結合
構造においても、その結合強度の確保のために前面体と
背面体に一定の軸方向長さ（厚み）を確保する必要があ
り、振動子は一定以上の長さを必要とするものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、振動子の長
さは、振動子の共振周波数（ｆ）に対応する半波長（λ
／２）に反比例する（超音波速度をａとするとき、ａ＝
ｆλ）。従って、振動子の振動の騒音を解消したり、振
動速度を大ならしめるために、共振周波数を高くしよう
とすると波長は短くなり、振動子の長さを短くする必要
を生ずる。然しながら、振動子の長さは、前述した如く
の締結ボルト等を用いることによる結合強度の確保のた
めに一定以上の長さを必要としていて、あまり短くでき
ず、共振周波数の高周波数化に限界がある。
さは、振動子の共振周波数（ｆ）に対応する半波長（λ
／２）に反比例する（超音波速度をａとするとき、ａ＝
ｆλ）。従って、振動子の振動の騒音を解消したり、振
動速度を大ならしめるために、共振周波数を高くしよう
とすると波長は短くなり、振動子の長さを短くする必要
を生ずる。然しながら、振動子の長さは、前述した如く
の締結ボルト等を用いることによる結合強度の確保のた
めに一定以上の長さを必要としていて、あまり短くでき
ず、共振周波数の高周波数化に限界がある。
【０００５】また、振動子の長さを短くできない場合に
は、振動子の出力パワーの増大化にも限界をもたらす。
は、振動子の出力パワーの増大化にも限界をもたらす。
【０００６】本発明の課題は、ねじり振動子の周波数を
高周波数化するとともに、出力パワーを増大化すること
にある。
高周波数化するとともに、出力パワーを増大化すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、ねじり振動モードの電歪素子の両面に前面体と背面
体を結合してなるねじり振動子において、前面体と背面
体の少なくとも一方に、それらの直径を電歪素子から遠
ざかる方向で縮径してなる縮退モードを付与するように
したものである。
は、ねじり振動モードの電歪素子の両面に前面体と背面
体を結合してなるねじり振動子において、前面体と背面
体の少なくとも一方に、それらの直径を電歪素子から遠
ざかる方向で縮径してなる縮退モードを付与するように
したものである。
【０００８】
【作用】請求項１の本発明によれば下記、の作用が
ある。 ねじり振動子において、前面体と背面体の少なくとも
一方で、それらの直径を電歪素子から遠ざかる方向で縮
径していくと、前面体と背面体がそれぞれストレート状
であるものに比して、振動子に一定の長さを確保した状
態で、振動子の共振周波数を高周波数化できる。これに
より、振動子の共振周波数を可聴周波数から引き離して
騒音を解消したり、或いは振動速度を大ならしめて振動
に基づく衝撃力（加工力）を大ならしめることができ
る。
ある。 ねじり振動子において、前面体と背面体の少なくとも
一方で、それらの直径を電歪素子から遠ざかる方向で縮
径していくと、前面体と背面体がそれぞれストレート状
であるものに比して、振動子に一定の長さを確保した状
態で、振動子の共振周波数を高周波数化できる。これに
より、振動子の共振周波数を可聴周波数から引き離して
騒音を解消したり、或いは振動速度を大ならしめて振動
に基づく衝撃力（加工力）を大ならしめることができ
る。
【０００９】ねじり振動子において、前面体と背面体
の少なくとも一方で、それらの直径を電歪素子から遠ざ
かる方向で縮径していくと、前面体と背面体がそれぞれ
ストレート状であるものに比して、振動子に一定の長さ
を確保した状態で、振動子の出力パワーを増大化でき
る。
の少なくとも一方で、それらの直径を電歪素子から遠ざ
かる方向で縮径していくと、前面体と背面体がそれぞれ
ストレート状であるものに比して、振動子に一定の長さ
を確保した状態で、振動子の出力パワーを増大化でき
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は超音波振動切削装置を示す
模式図、図２は超音波振動体を示す模式図、図３はねじ
り振動子を示す模式図、図４は縮退モードの直径比と共
振周波数比の関係を示す線図、図５は縮退モードの直径
比と出力パワー比の関係を示す線図である。
模式図、図２は超音波振動体を示す模式図、図３はねじ
り振動子を示す模式図、図４は縮退モードの直径比と共
振周波数比の関係を示す線図、図５は縮退モードの直径
比と出力パワー比の関係を示す線図である。
【００１１】（超音波振動切削装置１０）（図１） 超音波振動切削装置１０は、図１に示す如く、フライス
盤類似型であり、コラム１１にテーブル１２を支持する
とともに、刃物台１３を支持し、この刃物台１３にねじ
り振動モードの超音波振動体１４（後述するねじり振動
子２１により駆動される）を保持し、超音波振動体１４
の先端部に刃物１５を着脱可能とされている。１は金
属、樹脂、ゴム等の工作物である。
盤類似型であり、コラム１１にテーブル１２を支持する
とともに、刃物台１３を支持し、この刃物台１３にねじ
り振動モードの超音波振動体１４（後述するねじり振動
子２１により駆動される）を保持し、超音波振動体１４
の先端部に刃物１５を着脱可能とされている。１は金
属、樹脂、ゴム等の工作物である。
【００１２】超音波振動切削装置１０にあっては、刃物
１５を工作物１を削るために動かす切削運動付与手段
を、超音波振動体１４の振動のみにより構成している。
従って、超音波振動切削装置１０にあっては、従来のフ
ライス盤で必須であった、刃物１５を切削運動のために
高速度（切削速度ｖ）で回転する主軸を切削運動付与手
段として必要としない。
１５を工作物１を削るために動かす切削運動付与手段
を、超音波振動体１４の振動のみにより構成している。
従って、超音波振動切削装置１０にあっては、従来のフ
ライス盤で必須であった、刃物１５を切削運動のために
高速度（切削速度ｖ）で回転する主軸を切削運動付与手
段として必要としない。
【００１３】また、超音波振動切削装置１０にあって
は、刃物１５を工作物１の新切削領域に動かす送り運動
手段を、テーブル１２のＸ軸駆動モータ１６、テーブル
１２のＺ軸駆動モータ１７、刃物台１３のＹ軸駆動モー
タ１８、刃物１５のθ軸（回転角）駆動モータ１９によ
り構成している。２０はＮＣ制御盤である。
は、刃物１５を工作物１の新切削領域に動かす送り運動
手段を、テーブル１２のＸ軸駆動モータ１６、テーブル
１２のＺ軸駆動モータ１７、刃物台１３のＹ軸駆動モー
タ１８、刃物１５のθ軸（回転角）駆動モータ１９によ
り構成している。２０はＮＣ制御盤である。
【００１４】従って、超音波振動切削装置１０による切
削加工においては、超音波振動体１４を後述するねじり
振動子２１の駆動によって振動させて刃物１５を工作物
１に接触させることにより切削運動して工作物１を削る
とともに、モータ１６〜１９の送り運動手段により刃物
１５を工作物１に一定の加工形状を与えるための工作物
１との相対位置関係だけを考慮して単純に送り運動すれ
ば足りるものとなる。
削加工においては、超音波振動体１４を後述するねじり
振動子２１の駆動によって振動させて刃物１５を工作物
１に接触させることにより切削運動して工作物１を削る
とともに、モータ１６〜１９の送り運動手段により刃物
１５を工作物１に一定の加工形状を与えるための工作物
１との相対位置関係だけを考慮して単純に送り運動すれ
ば足りるものとなる。
【００１５】尚、超音波振動切削装置１０は、従来のフ
ライス盤で必須であった主軸を必要としないから、スカ
ラ型ロボットの片持式アームの先端に超音波振動体１４
を具備せしめる等により簡易化することもできる。
ライス盤で必須であった主軸を必要としないから、スカ
ラ型ロボットの片持式アームの先端に超音波振動体１４
を具備せしめる等により簡易化することもできる。
【００１６】（超音波振動体１４）（図２） 前述の超音波振動体１４は、図２に示す如く、ねじり振
動子２１の前面に振動伝送用コーン２２を介してホーン
２３を結合し、ホーン２３の先端外周面の刃物取付部に
前述の刃物１５を着脱可能に取着してある。ねじり振動
子２１とコーン２２はそれらの中心軸上に設けられる締
結ボルト２４により、コーン２２とホーン２３はそれら
の中心軸上に設けられる締結ボルト２５により結合され
ている。このとき、超音波振動体１４は、ねじり振動子
２１の駆動により、図２（Ａ）に例示する如くのねじり
振動の振幅分布で共振振動し、刃物１５は振動の腹に対
応して設けられていて大きく振動し、振動切削加工する
ものとなる。
動子２１の前面に振動伝送用コーン２２を介してホーン
２３を結合し、ホーン２３の先端外周面の刃物取付部に
前述の刃物１５を着脱可能に取着してある。ねじり振動
子２１とコーン２２はそれらの中心軸上に設けられる締
結ボルト２４により、コーン２２とホーン２３はそれら
の中心軸上に設けられる締結ボルト２５により結合され
ている。このとき、超音波振動体１４は、ねじり振動子
２１の駆動により、図２（Ａ）に例示する如くのねじり
振動の振幅分布で共振振動し、刃物１５は振動の腹に対
応して設けられていて大きく振動し、振動切削加工する
ものとなる。
【００１７】尚、超音波振動体１４はコーン２２の振動
の節となる部分にフランジ２２Ａを備え、このフランジ
２２Ａを固定ボルト２６で刃物台１３への取付治具２７
に保持することとしている。これにより、超音波振動体
１４は刃物台１３への取付保持に際し、その取付けが超
音波振動体１４の振動特性に悪影響を与えることのない
ようにしている。
の節となる部分にフランジ２２Ａを備え、このフランジ
２２Ａを固定ボルト２６で刃物台１３への取付治具２７
に保持することとしている。これにより、超音波振動体
１４は刃物台１３への取付保持に際し、その取付けが超
音波振動体１４の振動特性に悪影響を与えることのない
ようにしている。
【００１８】然るに、超音波振動体１４にあっては、ホ
ーン２３の高剛性化のために、ホーン２３を保持する保
持具２８をコーン２２に支持している。保持具２８は焼
入れ鋼等の高剛性材料により構成される。そして、コー
ン２２上の振動の節面に位置する前述のフランジ２２Ａ
に保持具２８の基端取付部２８Ａをボルト２９Ａで固定
するとともに、ホーン２３の先端面の振動の不動点であ
る中心軸上に保持具２８の先端取付部２８Ｂをボルト２
９Ｂで固定している。
ーン２３の高剛性化のために、ホーン２３を保持する保
持具２８をコーン２２に支持している。保持具２８は焼
入れ鋼等の高剛性材料により構成される。そして、コー
ン２２上の振動の節面に位置する前述のフランジ２２Ａ
に保持具２８の基端取付部２８Ａをボルト２９Ａで固定
するとともに、ホーン２３の先端面の振動の不動点であ
る中心軸上に保持具２８の先端取付部２８Ｂをボルト２
９Ｂで固定している。
【００１９】（ねじり振動子２１）（図３〜図５） 前述のねじり振動子２１は、図３に示す如く、ボルト締
めランジュバン型ねじり振動子であり、円板形ねじり振
動モードの電歪素子３１、３２の両面に前面体３３と背
面体３４を配置し、電歪素子３１、３２の間に電極板３
５を、電歪素子３１と電歪素子３２のそれぞれの外側に
電極板３６、３７を配置し、それらの全体をそれらの中
心軸上に設けられる締結ボルト３８で結合したものであ
る。電歪素子３１、３２は、電極板３５に対して同一極
性となるように設定される。
めランジュバン型ねじり振動子であり、円板形ねじり振
動モードの電歪素子３１、３２の両面に前面体３３と背
面体３４を配置し、電歪素子３１、３２の間に電極板３
５を、電歪素子３１と電歪素子３２のそれぞれの外側に
電極板３６、３７を配置し、それらの全体をそれらの中
心軸上に設けられる締結ボルト３８で結合したものであ
る。電歪素子３１、３２は、電極板３５に対して同一極
性となるように設定される。
【００２０】ねじり振動子２１にあっては、前面体３３
と背面体３４の直径を電歪素子３１、３２から遠ざかる
方向で縮径してなる縮退モードを付与してある。本実施
形態の前面体３３と背面体３４は、太径部（φＤ）と細
径部（φｎＤ）（直径比ｎ＜１）の直径が段階的に不連
続で変化する段付き円柱であり、段の部分にはＲ付き
（Ｒ＝Ｄ（１−ｎ）／２）とされている。また、本実施
形態のねじり振動子２１は、全長Ｌに対し、太径部（φ
Ｄ）の長さをｍＬ（縮退長さ比ｍ）とし、電歪素子３
１、３２の両側を互いに左右面対称としている。
と背面体３４の直径を電歪素子３１、３２から遠ざかる
方向で縮径してなる縮退モードを付与してある。本実施
形態の前面体３３と背面体３４は、太径部（φＤ）と細
径部（φｎＤ）（直径比ｎ＜１）の直径が段階的に不連
続で変化する段付き円柱であり、段の部分にはＲ付き
（Ｒ＝Ｄ（１−ｎ）／２）とされている。また、本実施
形態のねじり振動子２１は、全長Ｌに対し、太径部（φ
Ｄ）の長さをｍＬ（縮退長さ比ｍ）とし、電歪素子３
１、３２の両側を互いに左右面対称としている。
【００２１】然るに、ねじり振動子２１によれば、ねじ
り振動子２１に一定の長さＬを確保した状態で、ねじり
振動子２１の共振周波数を高周波数化できる。即ち、図
４は、縮退長さ比ｍ＝0.5のときの、縮退モードの直径
比ｎに対するねじり振動子２１のねじり共振周波数比
（ｆ／ｆ0）である（ｎ＝1のときのねじり共振周波数ｆ
0）。図４によれば、ねじり振動子２１の縮退モードの
直径比ｎを小さく（縮退）することにより、共振周波数
比を１より大きく、従って高周波数化できることが認め
られる。例えば、ねじり振動子２１の全長Ｌ＝80mm、太
径部の直径Ｄ＝50mmとするとき、縮退長さ比ｍ＝0.5、
直径比ｎ＝0.7とすると、共振周波数はストレート状の
場合の20kHzを27kHzに高周波数化できる。
り振動子２１に一定の長さＬを確保した状態で、ねじり
振動子２１の共振周波数を高周波数化できる。即ち、図
４は、縮退長さ比ｍ＝0.5のときの、縮退モードの直径
比ｎに対するねじり振動子２１のねじり共振周波数比
（ｆ／ｆ0）である（ｎ＝1のときのねじり共振周波数ｆ
0）。図４によれば、ねじり振動子２１の縮退モードの
直径比ｎを小さく（縮退）することにより、共振周波数
比を１より大きく、従って高周波数化できることが認め
られる。例えば、ねじり振動子２１の全長Ｌ＝80mm、太
径部の直径Ｄ＝50mmとするとき、縮退長さ比ｍ＝0.5、
直径比ｎ＝0.7とすると、共振周波数はストレート状の
場合の20kHzを27kHzに高周波数化できる。
【００２２】また、ねじり振動子２１によれば、ねじり
振動子２１に一定の長さＬを確保した状態で、ねじり振
動子２１の出力パワーを増大化できる。即ち、図５は、
縮退長さ比ｍ＝0.5のときの、縮退モードの直径比ｎに
対するねじり振動子２１の出力パワー比（ｗ／ｗ0）で
ある（ｎ＝1の時の出力パワーｗ0）。図５によれば、ね
じり振動子２１の縮退モードの直径比ｎを1より小さく
（縮退）することにより、出力パワー比を1より大き
く、従って増大化できることが認められる。例えば、ね
じり振動子２１の全長Ｌ＝80mm、太径部の直径50mmとす
るとき、縮退長さ比ｍ＝0.5、直径比ｎ＝0.7とすると、
出力パワーはストレート状の場合の35％増大化できる。
振動子２１に一定の長さＬを確保した状態で、ねじり振
動子２１の出力パワーを増大化できる。即ち、図５は、
縮退長さ比ｍ＝0.5のときの、縮退モードの直径比ｎに
対するねじり振動子２１の出力パワー比（ｗ／ｗ0）で
ある（ｎ＝1の時の出力パワーｗ0）。図５によれば、ね
じり振動子２１の縮退モードの直径比ｎを1より小さく
（縮退）することにより、出力パワー比を1より大き
く、従って増大化できることが認められる。例えば、ね
じり振動子２１の全長Ｌ＝80mm、太径部の直径50mmとす
るとき、縮退長さ比ｍ＝0.5、直径比ｎ＝0.7とすると、
出力パワーはストレート状の場合の35％増大化できる。
【００２３】尚、ねじり振動子２１は、電歪素子３１、
３２、前面体３３、背面体３４等の結合を必ずしも締結
ボルト３８によることなく、圧入ピン、もしくは接着剤
等により行なうものであっても良い。
３２、前面体３３、背面体３４等の結合を必ずしも締結
ボルト３８によることなく、圧入ピン、もしくは接着剤
等により行なうものであっても良い。
【００２４】また、ねじり振動子２１に付与する縮退モ
ードは、前面体３３と背面体３４を左右非対称状とする
ものであっても良く、また前面体３３と背面体３４の一
方にだけ与えるものであっても良く、また必ずしも直径
を２段階以上に段階的に不連続で変化せしめることに限
らず、テーパ等の直線状もしくは曲線状に連続で変化せ
しめるものであって良い。
ードは、前面体３３と背面体３４を左右非対称状とする
ものであっても良く、また前面体３３と背面体３４の一
方にだけ与えるものであっても良く、また必ずしも直径
を２段階以上に段階的に不連続で変化せしめることに限
らず、テーパ等の直線状もしくは曲線状に連続で変化せ
しめるものであって良い。
【００２５】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 （超音波振動切削装置１０の作用効果） 刃物１５による切削運動が、振動体１４の振動のみに
よる。このため、刃物１５による切削運動が、工作物１
（もしくは刃物１５）の回転運動又は直線運動（切削速
度ｖ）に依存することを必須とせず、切削装置１０を簡
易、小型化できる。
がある。 （超音波振動切削装置１０の作用効果） 刃物１５による切削運動が、振動体１４の振動のみに
よる。このため、刃物１５による切削運動が、工作物１
（もしくは刃物１５）の回転運動又は直線運動（切削速
度ｖ）に依存することを必須とせず、切削装置１０を簡
易、小型化できる。
【００２６】刃物１５による切削運動のために、工作
物１（もしくは刃物１５）の回転運動又直線運動（切削
速度ｖ）を伴なうことを必須としないから、刃物１５は
一定の加工形状を工作物１に与えるために、工作物１と
の相対位置関係だけを考慮して単純に送り運動すれば足
り、複雑な加工形状にも容易に対応できる。
物１（もしくは刃物１５）の回転運動又直線運動（切削
速度ｖ）を伴なうことを必須としないから、刃物１５は
一定の加工形状を工作物１に与えるために、工作物１と
の相対位置関係だけを考慮して単純に送り運動すれば足
り、複雑な加工形状にも容易に対応できる。
【００２７】刃物１５による切削運動が超音波振動に
よるものであるから、刃物１５と工作物１との間に生ず
る振動のプラスの加速度による慣性切削作用と、これに
続く振動のマイナスの加速度によって刃物１５を工作物
１から離すことによる切り屑排出抵抗の極端な低減作用
により、切削抵抗を著しく低減できる。この切削抵抗の
著しい低減により、細径工作物１でも変形させずに加工
する微細加工、切削装置１０の剛性が小さくても、刃物
１５の送り通りに加工できる精密加工、粘性や硬度の高
い難削材の加工、工作物１の温度上昇を抑えた加工、切
削油を必要としない加工等を実現できる。
よるものであるから、刃物１５と工作物１との間に生ず
る振動のプラスの加速度による慣性切削作用と、これに
続く振動のマイナスの加速度によって刃物１５を工作物
１から離すことによる切り屑排出抵抗の極端な低減作用
により、切削抵抗を著しく低減できる。この切削抵抗の
著しい低減により、細径工作物１でも変形させずに加工
する微細加工、切削装置１０の剛性が小さくても、刃物
１５の送り通りに加工できる精密加工、粘性や硬度の高
い難削材の加工、工作物１の温度上昇を抑えた加工、切
削油を必要としない加工等を実現できる。
【００２８】振動子２１がねじり振動からなるものと
することにより、振動体１４の振動子２１から刃物１５
までの振動系の振動伝達効率を高くでき、刃物１５に大
きな振動エネルギを付与し、切削加工効率を向上でき
る。即ち、ねじり振動の振動体１４にあっては、振動の
節であれば、その表面まで振動零であり、この振動の節
の表面を支持することにより、振動の伝達に悪影響を与
えることなく、振動を刃物１５まで高効率で伝達でき
る。
することにより、振動体１４の振動子２１から刃物１５
までの振動系の振動伝達効率を高くでき、刃物１５に大
きな振動エネルギを付与し、切削加工効率を向上でき
る。即ち、ねじり振動の振動体１４にあっては、振動の
節であれば、その表面まで振動零であり、この振動の節
の表面を支持することにより、振動の伝達に悪影響を与
えることなく、振動を刃物１５まで高効率で伝達でき
る。
【００２９】（超音波振動体１４の作用効果） ねじり振動子２１に固定した振動伝送用コーン２２に
支持した保持具２８を用いて、ホーン２３を保持するこ
とにより、ホーン２３の高剛性化を図る。このとき、保
持具２８は、コーン２２上の振動の節面に固定され、こ
の節面ではねじり振動の故にコーン２２の表面まで不動
点（振動零）であり、振動体１４の振動特性に悪影響を
及ぼすことがなく、振動伝達効率を損なわない。また、
保持具２８はホーン２３の先端面の中心軸上に固定さ
れ、この中心軸上はねじり振動の故に不動点（振動零）
であり、振動体１４の振動特性に悪影響を及ぼすことが
なく、振動伝達効率を損なわない。従って、振動体１４
の振動特性に悪影響を及ぼすことなく、ホーン２３の高
剛性化を図ることができる。これにより、ホーン２３の
先端部に設けられる刃物１５に作用する外力（負荷）に
よる撓みを抑え、加工精度を向上できる。
支持した保持具２８を用いて、ホーン２３を保持するこ
とにより、ホーン２３の高剛性化を図る。このとき、保
持具２８は、コーン２２上の振動の節面に固定され、こ
の節面ではねじり振動の故にコーン２２の表面まで不動
点（振動零）であり、振動体１４の振動特性に悪影響を
及ぼすことがなく、振動伝達効率を損なわない。また、
保持具２８はホーン２３の先端面の中心軸上に固定さ
れ、この中心軸上はねじり振動の故に不動点（振動零）
であり、振動体１４の振動特性に悪影響を及ぼすことが
なく、振動伝達効率を損なわない。従って、振動体１４
の振動特性に悪影響を及ぼすことなく、ホーン２３の高
剛性化を図ることができる。これにより、ホーン２３の
先端部に設けられる刃物１５に作用する外力（負荷）に
よる撓みを抑え、加工精度を向上できる。
【００３０】（ねじり振動子２１の作用効果） ねじり振動子２１において、前面体３３と背面体３４
の少なくとも一方で、それらの直径を電歪素子３１、３
２から遠ざかる方向で縮径していくと、前面体３３と背
面体３４がそれぞれストレート状であるものに比して、
振動子２１に一定の長さを確保した状態で、振動子２１
の共振周波数を高周波数化できる。これにより、振動子
２１の共振周波数を可聴周波数から引き離して騒音を解
消したり、或いは振動速度を大ならしめて振動に基づく
衝撃力（加工力）を大ならしめることができる。
の少なくとも一方で、それらの直径を電歪素子３１、３
２から遠ざかる方向で縮径していくと、前面体３３と背
面体３４がそれぞれストレート状であるものに比して、
振動子２１に一定の長さを確保した状態で、振動子２１
の共振周波数を高周波数化できる。これにより、振動子
２１の共振周波数を可聴周波数から引き離して騒音を解
消したり、或いは振動速度を大ならしめて振動に基づく
衝撃力（加工力）を大ならしめることができる。
【００３１】ねじり振動子２１において、前面体３３
と背面体３４の少なくとも一方で、それらの直径を電歪
素子３１、３２から遠ざかる方向で縮径していくと、前
面体３３と背面体３４がそれぞれストレート状であるも
のに比して、振動子２１に一定の長さを確保した状態
で、振動子２１の出力パワーを増大化できる。
と背面体３４の少なくとも一方で、それらの直径を電歪
素子３１、３２から遠ざかる方向で縮径していくと、前
面体３３と背面体３４がそれぞれストレート状であるも
のに比して、振動子２１に一定の長さを確保した状態
で、振動子２１の出力パワーを増大化できる。
【００３２】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ねじり振
動子の周波数を高周波数化するとともに、出力パワーを
増大化することができる。
動子の周波数を高周波数化するとともに、出力パワーを
増大化することができる。
【図１】図１は超音波振動切削装置を示す模式図であ
る。
る。
【図２】図２は超音波振動体を示す模式図である。
【図３】図３はねじり振動子を示す模式図である。
【図４】図４は縮退モードの直径比と共振周波数比の関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図５】図５は縮退モードの直径比と出力パワー比の関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
２１ ねじり振動子 ３１、３２ 電歪素子 ３３ 前面体 ３４ 背面体
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月４日（１９９９．２．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (1)
- 【請求項１】 ねじり振動モードの電歪素子の両面に前
面体と背面体を結合してなるねじり振動子において、 前面体と背面体の少なくとも一方に、それらの直径を電
歪素子から遠ざかる方向で縮径してなる縮退モードを付
与したことを特徴とするねじり振動子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024189A JP2000218403A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | ねじり振動子 |
| DE2000104060 DE10004060A1 (de) | 1999-02-01 | 2000-01-31 | Torsionsschwinger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11024189A JP2000218403A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | ねじり振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000218403A true JP2000218403A (ja) | 2000-08-08 |
Family
ID=12131391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11024189A Withdrawn JP2000218403A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | ねじり振動子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000218403A (ja) |
| DE (1) | DE10004060A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100931153B1 (ko) * | 2006-10-18 | 2009-12-10 | 현대자동차주식회사 | 대칭형 점도 센서 |
| CN105598023A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-25 | 陕西师范大学 | 一种新型浸没式超声波阵列辐射器 |
| CN109332142A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-15 | 河南理工大学 | 低频扭转振动工作台 |
-
1999
- 1999-02-01 JP JP11024189A patent/JP2000218403A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-01-31 DE DE2000104060 patent/DE10004060A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100931153B1 (ko) * | 2006-10-18 | 2009-12-10 | 현대자동차주식회사 | 대칭형 점도 센서 |
| CN105598023A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-25 | 陕西师范大学 | 一种新型浸没式超声波阵列辐射器 |
| CN109332142A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-15 | 河南理工大学 | 低频扭转振动工作台 |
| CN109332142B (zh) * | 2018-11-23 | 2023-11-24 | 河南理工大学 | 低频扭转振动工作台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10004060A1 (de) | 2000-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060404 |