JP6884363B2 - 超音波加工用のランジュバン型超音波振動発生装置 - Google Patents
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Description
しかし、負荷が加わったときには、ランジュバン型超音波振動子を支持する薄いフランジは変形し、それによって加工精度が悪化する。また。ランジュバン型超音波振動子の共振周波数とアドミッタンス値が大きく変化し、振幅量は大幅に低下する。
まず、図5A、図5Bに示すテーパー勘合と、図5C、図5Dに示すストレート勘合について説明する。一般に要求精度が高ければ高いほど、テーパー勘合が採用される。ストレート接続の場合、両部品が嵌め合うためのクリアランスが振れの要因となる。さらに、こうした軸部分の振れは、フロントマスに取り付けた工具に、より増幅した不必要な振動や音を発生させることになる。
ところで、テーパー勘合の場合、しっかりした「ラージ当たり(大端合わせ)が出ていて、かつ、テーパー基準で部品が仕上げられていれば、不必要な振動や音の発生を激減することができる。
また、メンテナンス性についても、テーパー勘合ではカジリの発生が大幅に低減できる。そして、勘合を繰り返してもストレート勘合と比較して精度の復元が容易である。
以上の特徴から、テーパー勘合を採用した。
図5A、図5Cは、締付ける手段として、ハウジング11のオネジとハウジングナット21を用いたものであり、図5B、図5Dは、締付ける手段として、ハウジング11のネジ孔に押さえ板の孔を通してボルト4で締付ける構成である。
先ず、ハウジングナット21を用いる場合であるが、ハウジング11のオネジ形状とオネジ精度、ハウジングナット21のメネジ精度の加工精度を高めれば、中心軸に対する誤差は小さくなる。
一方、ボルト4を用いた場合は、押さえ板のクリアランスが存在するための誤差がある。そして、ボルト4を複数用いるので締め付け誤差が生じる。繰り返し作業をすると、その都度、誤差が生じる。また、締め付け力は、ボルト4の半径が小さいため、複数用いたとしてもハウジングナット21に比較して小さい。
以上の理由により、図5Aに示すハウジング11にランジュバン型超音波振動子を支持する手段として、テーパー勘合と、ハウジングナット21による締め付けを選択した。
図6Aに示すテーパー環状支持枠体6bは、ハウジング11と接する面がテーパー状であり、反対側の面は平面である。そして、ハウジング11には、テーパー環状支持枠体6bとテーパー勘合ができるように、テーパーを持つ。
図6Bに示すテーパー環状支持枠体6bは、ハウジングナット21と接する面がテーパー状であり、反対側の面は平面である。そして、ハウジングナット21には、テーパー環状支持枠体6bとテーパー勘合ができるように、テーパーを持つ。
図6Cに示すテーパー環状支持枠体6bは、ハウジング11と接する面がテーパー状であり、かつハウジングナット21と接する面もテーパー状である。そして、ハウジング11とハウジングナット21には、テーパー環状支持枠体6bとテーパー勘合ができるように、テーパーを持つ。この方法は、テーパー環状支持枠体6bの両面でテーパー勘合により位置精度を高めることができるので最も精密加工に適した形状である。
2a 金属ブロック(リアマス)
2b 金属ブロック(フロントマス)
3 圧電素子
4 ボルト
5 リン青銅電極
6a 環状支持体枠
6b テーパー環状支持体枠
7 ナット
8 超音波発振回路
10 超音波研削加工装置
11 ハウジング
12 ホーン
13 研削具
17 電気エネルギー供給源
19 孔
20 基台
21 ハウジングナット
22 コレットナット
23 リード線
24 コレット
Claims (6)
- 上側金属ブロックと下側金属ブロックからなる一対の金属ブロックとこれらの金属ブロックの間に固定された圧電素子とから構成されたランジュバン型超音波振動子がハウジング内に収容されてなる超音波振動発生装置であって、
上記ランジュバン型超音波振動子の圧電素子が、上方に向けて径が縮小するテーパ面を周縁側面に持つ環状支持体枠上に支持固定されていること、
上記ハウジングの内側下端部には、上記環状支持体枠の周縁側面のテーパ面と嵌め合わされる、下方に向けて径が拡大するテーパ面が形成され、そして外側下端部近傍にはオネジ面が形成されていること、
そして、
上記環状支持体枠の周縁側面のテーパ面と上記ハウジングの内側下端部のテーパ面とが向かい合わされた状態で、内面上側部にメネジ面が形成され、そして内面下側部に内周側に延びた縮径部を備えたハウジングナットにより、下側金属ブロックの側面とハウジングナットの縮径部の先端部との間に空隙が形成されるように、このハウジングナットのメネジ面をハウジングのオネジ面に締付けて、上記環状支持体枠の底面と上記ハウジングナットの延長部とを接触させることにより、ランジュバン型振動子をハウジング内に支持固定したことを特徴とする超音波振動発生装置。 - 上側金属ブロックと下側金属ブロックからなる一対の金属ブロックとこれらの金属ブロックの間に固定された圧電素子とから構成されたランジュバン型超音波振動子がハウジング内に収容されてなる超音波振動発生装置であって、
上記ランジュバン型超音波振動子の圧電素子が、下方に向けて径が縮小するテーパ面を周縁側面に持つ環状支持体枠上に支持固定されていること、
上記ハウジングの外側下端部近傍にオネジ面が形成されていること、
そして、内面上側部にメネジ面が形成され、そして内面下側部に下方に向けて径が縮小するテーパ面が形成された縮径部を備えたハウジングナットを用いて、下側金属ブロックの側面とハウジングナットの縮径部の先端部との間に空隙が形成されるように、このハウジングナットのメネジ面をハウジングのオネジ面に締付けることにより、ランジュバン型振動子をハウジング内に支持固定したことを特徴とする超音波振動発生装置。 - 上側金属ブロックと下側金属ブロックからなる一対の金属ブロックとこれらの金属ブロックの間に固定された圧電素子とから構成されたランジュバン型超音波振動子がハウジング内に収容されてなる超音波振動発生装置であって、
上記ランジュバン型超音波振動子の圧電素子が、上方に向けて径が縮小するテーパ面を周縁側面上側部に持ち、周縁側面下側部には下方に向けて径が縮小するテーパ面を持つ環状支持体枠により支持固定されていること、
上記ハウジングの内側下端部には、上記環状支持体枠の周縁側面上側部のテーパ面と嵌め合わされる、下方に向けて径が拡大するテーパ面が形成され、そして外側下端部近傍にはオネジ面が形成されていること、
そして、
内面上側部にメネジ面が形成され、そして内面下側部に下方に向けて径が縮小するテーパ面が形成された縮径部を備えたハウジングナットを用いて、このハウジングナットのメネジ面をハウジングのオネジ面に締付けることにより、ランジュバン型振動子をハウジング内に支持固定したことを特徴とする超音波振動発生装置。 - 下側金属ブロックの側面とハウジングナットの縮径部の先端部との間に空隙が形成されている請求項3に記載の超音波振動発生装置。
- 環状支持体枠の厚さが、圧電素子の直径の1/5よりも大きく、2/3よりも小さい請求項1乃至4のいずれかに記載の超音波振動発生装置。
- ハウジングの下端部とハウジングナットの縮径部の基部との間に空隙が形成されている請求項1乃至5のいずれかに記載の超音波振動発生装置。
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