JPH11123363A - Ultrasonic horn and manufacture of horn thereof - Google Patents
Ultrasonic horn and manufacture of horn thereofInfo
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- JPH11123363A JPH11123363A JP28859597A JP28859597A JPH11123363A JP H11123363 A JPH11123363 A JP H11123363A JP 28859597 A JP28859597 A JP 28859597A JP 28859597 A JP28859597 A JP 28859597A JP H11123363 A JPH11123363 A JP H11123363A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波穿孔機、超
音波圧搾機、超音波かしめ機、超音波半田付機、超音波
切断機などの超音波加工機や、超音波洗浄機、超音波攪
拌機などに用いられる超音波ホーン及びその製造方法に
関するものである。The present invention relates to an ultrasonic drilling machine, an ultrasonic pressing machine, an ultrasonic caulking machine, an ultrasonic soldering machine, an ultrasonic cutting machine, etc., an ultrasonic cleaning machine, The present invention relates to an ultrasonic horn used for an ultrasonic stirrer and the like and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、この種の超音波ホーンとして
は、鋼製、チタン合金製、アルミニウム合金製のものが
知られており、超音波加工用或は超音波洗浄用に用いる
場合は、ホーンの先端部（実際に作業を行なう部分）
は、耐摩耗性、耐エロージョン性を備えていることが要
求される。そのため、鋼製のホーンでは、焼き入れ、硬
化処理が施されており、またチタン合金製のものにおい
ても、窒化処理などの硬化処理が施されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of ultrasonic horn, those made of steel, titanium alloy, and aluminum alloy are known. When used for ultrasonic processing or ultrasonic cleaning, Horn tip (the part where you actually work)
Is required to have abrasion resistance and erosion resistance. For this reason, horns made of steel are subjected to quenching and hardening, and hardenings such as nitriding are also applied to titanium horns.
【０００３】更に、近年では、ホーンの先端部の耐摩耗
性を向上させるために、ホーンの先端部に超硬合金から
なる硬質部材を接合したものや、セラミックからなる硬
質部材を接合したものが提案されている（実開昭６３−
１１３５４５号、実開平１−１４６９２８号、実開平５
−８０５６９号公報参照）。Further, in recent years, in order to improve the wear resistance of the tip of the horn, a hard member made of cemented carbide and a hard member made of ceramic have been joined to the tip of the horn. It has been proposed.
No. 113545, No. 1-146928, No. 5
-80569).
【０００４】上述した超硬合金やセラミックからなる硬
質部材を、ホーンの先端部に接合する場合には、例えば
有機接着剤やロー付けによる接合が採用されている。When the above-mentioned hard member made of a cemented carbide or ceramic is joined to the tip of the horn, for example, an organic adhesive or brazing is used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
有機接着剤を用いる場合には、接合強度や剛性が低く、
しかも熱に弱いという大きな問題がある。一方、ロー付
けによる場合は、その様な問題はある程度回避できる
が、それとは別に、下記〜の問題があり、必ずしも
十分ではない。However, for example, when an organic adhesive is used, the bonding strength and rigidity are low,
Moreover, there is a big problem that it is weak to heat. On the other hand, in the case of brazing, such a problem can be avoided to some extent, but there is another problem described below, which is not always sufficient.
【０００６】ロー付け炉が必要である。 ロー付けに時間がかかる。 ロー付けセット都合上、最大でも対面の２つの硬質部
材しか接合することができない。[0006] A brazing furnace is required. It takes time to braze. Due to the brazing set, only two hard members facing each other can be joined at the maximum.
【０００７】ロー付け面は平面でなければならない。 硬質部材として鋼等をロー付けする場合には、ロー付
け温度は、一般的に、７００〜１０００℃であり、多く
の場合焼鈍されてしまう。つまり、焼鈍により、硬質部
材の硬度が低下すると、超音波ホーンとして十分な振幅
が得られないといった問題や、発熱といった問題が発生
する。[0007] The brazing surface must be flat. When brazing steel or the like as a hard member, the brazing temperature is generally 700 to 1000 ° C., and annealing is often performed. That is, when the hardness of the hard member is reduced by annealing, a problem such that a sufficient amplitude cannot be obtained as an ultrasonic horn and a problem such as heat generation occur.
【０００８】本発明は上記の問題点を鑑みて提案された
もので、ロー付けによる手間や時間をかけることなく、
優れた性能を有する超音波ホーン及びその製造方法を提
供することを目的としている。[0008] The present invention has been proposed in view of the above problems, without the need for labor and time by brazing,
It is an object of the present invention to provide an ultrasonic horn having excellent performance and a method for manufacturing the same.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、金属からなる基体の先端部の側面
に、超音波による作業を行なう硬質部材を備えた超音波
ホーンにおいて、硬質部材は、基体の先端部の側面に設
けられた嵌合孔に嵌合され、基体と機械的な応力によっ
て結合されていることを特徴とする超音波ホーンを要旨
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic horn having a hard member for performing an ultrasonic operation on a side surface of a tip portion of a metal base. The gist of the ultrasonic horn is that the hard member is fitted in a fitting hole provided on a side surface of a tip portion of the base, and is connected to the base by mechanical stress.
【００１０】本発明では、硬質部材を、先端部の側面の
嵌合孔にて嵌合させ、基体と機械的な応力によって結合
させているので、上述したロー付けによる諸問題を解決
することができる。つまり、本発明により、硬質部材
を嵌合により結合させればよいので、当然ながらロー付
け炉が不要である。硬質部材を嵌合により結合させる
作業は、ロー付けよりも短時間で済む。先端部の側面
に硬質部材を嵌合により結合できるかぎりは、先端部に
取り付ける硬質部材の数に限定はない。先端部の側面
の形状は、硬質部材を嵌合により結合できるかぎりはど
の様な形状でもよく、ロー付けの様に、平面である必要
はない。よって、平面にする加工は不要である。ロー
付け温度の様に高温にする必要がないので、金属の硬質
部材の場合、硬質部材は焼鈍されない。よって、硬質部
材の硬度が低下しないので、超音波ホーンとして、十分
な振幅が得られ、また、発熱の心配が少ない。In the present invention, since the hard member is fitted in the fitting hole on the side surface of the distal end portion and is connected to the base by mechanical stress, it is possible to solve the above-mentioned problems caused by brazing. it can. That is, according to the present invention, since the hard members may be connected by fitting, a brazing furnace is not required. The work of joining the hard members by fitting is shorter than the brazing. There is no limitation on the number of rigid members attached to the distal end as long as the rigid member can be connected to the side surface of the distal end by fitting. The shape of the side surface of the distal end portion may be any shape as long as the rigid member can be connected by fitting, and need not be flat like brazing. Therefore, it is not necessary to make the surface flat. In the case of a metal hard member, the hard member is not annealed because it is not necessary to increase the temperature as in the brazing temperature. Therefore, since the hardness of the hard member does not decrease, a sufficient amplitude can be obtained as an ultrasonic horn, and there is little concern about heat generation.
【００１１】尚、前記硬質部材とは、超音波による作業
を行なう固体や液体に対して直接的に（又は間接的に）
作用して、超音波加工や攪拌などを行なう部材である。
前記超音波ホーンの先端部の形状としては、円柱形、角
柱形等を採用でき、先端部の側面に硬質部材を嵌合して
結合できる形状であれば、特に限定はない。It is to be noted that the hard member is directly (or indirectly) applied to a solid or a liquid to be operated by ultrasonic waves.
A member that acts to perform ultrasonic processing, stirring, and the like.
The shape of the tip of the ultrasonic horn is not particularly limited, as long as it can adopt a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like, and can fit a rigid member to the side surface of the tip by fitting.
【００１２】請求項２の発明は、硬質部材の嵌合部のま
わりに位置する先端部の表面の膨らみが、０．２ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波ホー
ンを要旨とする。本発明では、基体の先端部の嵌合孔
に、硬質部材を例えば圧入により嵌合させて結合した場
合でも、嵌合部のまわりにおける先端部の表面の膨らみ
は０．２ｍｍ以下と少ないので、嵌合部の周囲の先端部
の強度が劣化することがない。そのため、耐久性に優れ
ている。According to a second aspect of the present invention, there is provided the ultrasonic horn according to the first aspect, wherein a bulge of a surface of a tip portion located around the fitting portion of the hard member is 0.2 mm or less. Make a summary. In the present invention, even when a hard member is fitted into the fitting hole at the distal end portion of the base body by, for example, press fitting, the bulge of the surface of the distal end portion around the fitting portion is as small as 0.2 mm or less. The strength of the distal end portion around the fitting portion does not deteriorate. Therefore, it is excellent in durability.
【００１３】尚、硬質部材の嵌合部とは、硬質部材のう
ちの嵌合孔内に入れられた部分である。また、この嵌合
部のまわりに位置する先端部の表面とは、例えば先端部
が四角柱の場合、嵌合方向とは垂直の方向の面、即ち嵌
合孔が設けられた面と隣り合う面（側面や先端側の表
面）を示している。Note that the fitting portion of the hard member is a portion of the hard member that is inserted into the fitting hole. Also, the surface of the distal end portion located around the fitting portion is, for example, when the distal end portion is a quadrangular prism, is adjacent to a surface in a direction perpendicular to the fitting direction, that is, a surface provided with the fitting hole. The surface (side surface or front surface) is shown.
【００１４】前記膨らみとは、例えば図１（ａ）に先端
側の表面の膨らみの例を示す様に、膨らみのある表面の
うちの最も低い部分からどの程度（ｔ1）盛り上がって
いるかを示すものである。請求項３の発明は、硬質部材
の嵌合部の周囲における前記先端部の厚さが、０．２５
ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の超音波ホーンを要旨とする。The bulge indicates how much (t1) the bulge rises from the lowest part of the bulged surface, for example, as shown in FIG. It is. According to a third aspect of the present invention, the thickness of the distal end portion around the fitting portion of the hard member is 0.25.
The ultrasonic horn according to claim 1 or 2, wherein the length is at least mm.
【００１５】本発明では、嵌合部の周囲の先端部の厚
さ、例えば図１（ｂ）に示す様に、硬質部材と先端部の
側面又は先端側の表面との間隔（ｔ2，ｔ3）が、０．２
５ｍｍ以上と十分に確保されているので、嵌合部の周囲
の壁状の先端部の強度が高く、耐久性に優れている。In the present invention, the thickness of the tip portion around the fitting portion, for example, as shown in FIG. 1B, the distance (t2, t3) between the hard member and the side surface or the tip side surface of the tip portion. Is 0.2
Since it is sufficiently ensured to be 5 mm or more, the strength of the wall-shaped tip around the fitting portion is high, and the durability is excellent.
【００１６】請求項４の発明は、先端部の側面にて、３
個以上の硬質部材が、基体の軸に対して放射状に結合さ
れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の超音波ホーンを要旨とする。According to a fourth aspect of the present invention, the side surface of the distal end portion has 3
The gist of the ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one hard member is radially connected to an axis of the base.
【００１７】従来の様に、複数の硬質部材をロー付けす
る場合には、先端部の側面における対向する位置に硬質
部材を配置して治具で固定しており、硬質部材の取付位
置に一定の制限があったが、本発明では、硬質部材を基
体の先端部の嵌合孔に嵌合させるだけでよいので、取付
位置の制限が少なく、取付方法も容易である。In the case where a plurality of hard members are brazed as in the prior art, the hard members are arranged at opposite positions on the side surface of the distal end portion and fixed with a jig, and are fixed at the mounting positions of the hard members. However, according to the present invention, since only the hard member needs to be fitted into the fitting hole at the distal end of the base, there is little restriction on the mounting position and the mounting method is easy.
【００１８】請求項５の発明は、先端部の側面にて、２
個以上の硬質部材が結合されるとともに、硬質部材のう
ち少なくとも２個は同軸上に配置されていないことを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波ホーン
を要旨とする。The invention according to claim 5 is characterized in that the side surface of the tip portion has
The ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3, wherein at least two hard members are coupled, and at least two of the hard members are not arranged coaxially.
【００１９】前記請求項４と同様に、従来は、複数の硬
質部材の取付位置に一定の制限があったが、本発明で
は、硬質部材の取付位置の制限が少なく、取付方法も容
易である。尚、ここで、前記同軸上の軸とは、硬質部材
の軸を意味する。請求項６の発明は、硬質部材は、先端
部を貫いて設けられた嵌合孔に貫挿され、硬質部材の両
端が先端部の両側面から突出した状態で基体と結合され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
の超音波ホーンを要旨とする。As in the fourth aspect, the mounting positions of a plurality of hard members are conventionally limited to a certain extent. However, in the present invention, the mounting positions of the hard members are less limited and the mounting method is easy. . Here, the axis on the same axis means the axis of the hard member. The invention according to claim 6 is characterized in that the hard member is inserted into a fitting hole provided through the distal end portion, and the hard member is connected to the base in a state where both ends of the hard member protrude from both side surfaces of the distal end portion. The ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3 is a gist.
【００２０】本発明では、硬質部材は、先端部を貫いて
その側面の両側から突出している。例えば１個の硬質部
材が先端部の対向する側面にて各々突出した超音波ホー
ンを製造する場合には、１回の穴明け作業と１回の嵌合
・結合作業で済むので、製造工程が簡易化される。According to the present invention, the hard member protrudes from both sides of the side surface through the tip. For example, in the case of manufacturing an ultrasonic horn in which one hard member protrudes from the opposing side surfaces of the distal end, only one drilling operation and one fitting / coupling operation are required. Simplified.
【００２１】請求項７の発明は、硬質部材が、主として
窒化珪素からなることを特徴とする請求項１〜６のいず
れかに記載の超音波ホーンを要旨とする。この窒化珪素
を主成分とする硬質部材は、耐熱性、耐摩耗性、優れた
靱性を備えているので、好ましいものである。According to a seventh aspect of the invention, there is provided an ultrasonic horn according to any one of the first to sixth aspects, wherein the hard member is mainly made of silicon nitride. The hard member containing silicon nitride as a main component is preferable because it has heat resistance, wear resistance, and excellent toughness.
【００２２】尚、前記硬質部材としては、前記窒化珪素
以外に、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、
炭化ケイ素、又はこれらの複合材料、或は超硬、サーメ
ット等の周知の硬質材料が使用可能である。請求項８の
発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の超音波ホーン
の製造方法であって、基体の先端部に設けられた嵌合孔
に、焼き嵌め、冷し嵌め、又は圧入等の機械的方法によ
り、硬質部材を嵌合させて結合させることを特徴とする
超音波ホーンの製造方法を要旨とする。In addition, as the hard member, in addition to the silicon nitride, for example, alumina, zirconia, silicon nitride,
Silicon carbide, or a composite material thereof, or a known hard material such as a carbide or cermet can be used. The invention according to claim 8 is the method for manufacturing an ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 7, wherein the ultrasonic horn is shrink-fitted, cold-fitted, or press-fitted into a fitting hole provided at a tip portion of the base. A method of manufacturing an ultrasonic horn, characterized in that a hard member is fitted and connected by a mechanical method such as the above.
【００２３】本発明は、上述した超音波ホーンの製造方
法を示したものであり、焼き嵌め、冷し嵌め、又は圧入
等の機械的方法を採用することにより、硬質部材と基体
とを機械的な応力によって、しっかりと結合させること
ができる。この方法は、ロー付による接合ではないの
で、当然ながら、ロー付による弊害を回避でき、それに
よって、前記請求項１にて記載した〜の利点があ
る。The present invention shows a method for manufacturing the above-mentioned ultrasonic horn, and employs a mechanical method such as shrink fitting, cold fitting, or press fitting to mechanically connect the hard member and the base to each other. With strong stress, it can be firmly connected. Since this method is not a joining by brazing, it is of course possible to avoid the harmful effects of brazing, and thereby has the advantages described in claim 1 above.
【００２４】尚、圧入を行なう場合には、焼き嵌めの様
に、必要に応じて加熱して圧入を行なってもよい。When the press-fitting is performed, the press-fitting may be performed by heating if necessary, such as shrink fitting.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】本発明の超音波ホーン及びその製
造方法の実施の形態の例（実施例）について、図面に基
づいて説明する。 （実施例１） まず、本実施例の超音波ホーンの構成について説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) of an ultrasonic horn and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiment 1 First, the configuration of the ultrasonic horn of the present embodiment will be described.
【００２６】図２に示す様に、本実施例の超音波ホーン
は、中間部分から先端に向かって細く形成された円柱状
の基体（ホーン本体）１と、基体１の細い先端部２に取
り付けられた硬質部材（セラミック工具）３とから構成
されている。前記基体１は、ＪＩＳ ＳＮＣＭ６３０の
鋼材からなり、硬質部材３は、窒化珪素を主成分とする
材料からなる。尚、硬質部材３の材料は、主成分の窒化
珪素９４重量％に、Ａｌ2Ｏ3及びＹ2Ｏ3が適量添加され
た材料である。As shown in FIG. 2, the ultrasonic horn according to the present embodiment is attached to a columnar base (horn body) 1 formed thinner from an intermediate portion toward the tip, and to a thin tip 2 of the base 1. And a hard member (ceramic tool) 3 provided. The base 1 is made of a steel material of JIS SNCM630, and the hard member 3 is made of a material containing silicon nitride as a main component. The material of the hard member 3 is a material obtained by adding appropriate amounts of Al 2 O 3 and Y 2 O 3 to 94% by weight of silicon nitride as a main component.
【００２７】このうち、基体１は、図示しない超音波振
動子が取り付けられる断面円形の基端部（直径２０ｍｍ
×長さ３０ｍｍ）４と、基端部４から徐々に径が小さく
なる断面円形の中間部（直径２０〜１５ｍｍ×長さ２０
ｍｍ）６と、硬質部材３が取り付けられている先端部
（直径１２．５ｍｍ×長さ１５ｍｍ）２とからなる。Of these, the base 1 has a circular base end (diameter 20 mm) to which an ultrasonic transducer (not shown) is attached.
× length 30 mm) 4 and an intermediate portion (diameter 20 to 15 mm × length 20) having a circular cross section whose diameter gradually decreases from the base end 4.
mm) 6 and a tip portion (12.5 mm in diameter × 15 mm in length) 2 to which the hard member 3 is attached.
【００２８】尚、基端部４の軸中心には、その端面側４
ａに開口する第１孔７ａが設けられ、そ側面４ｂには、
等間隔に第２孔〜第４孔７ｃ〜ｅが設けられている。ま
た、前記先端部２には、図２の上下方向の側面がカット
されて、平面状とされた側面１１，１２が形成されてい
る。このうち、一方の側面（嵌合面）１１には、図３に
基体１のみを示す様に、硬質部材３が嵌合される嵌合孔
（直径約５ｍｍ×深さ５ｍｍ）１３が、基体１の軸と直
交する様に設けられている。It should be noted that the center of the base end 4 is located at the end face side 4.
A first hole 7a opening to the side a is provided.
The second to fourth holes 7c to 7e are provided at equal intervals. Further, the side surfaces 11 and 12 in which the side surfaces in the vertical direction in FIG. Of these, a fitting hole (diameter of about 5 mm × depth 5 mm) 13 into which the hard member 3 is fitted is formed on one side (fitting face) 11, as shown in FIG. It is provided so as to be orthogonal to one axis.
【００２９】この嵌合孔１３の周囲に位置する先端部２
のうち、嵌合孔１３と基体１の先端面１４との間の壁部
１６の厚さは、０．５ｍｍであり、０．２５ｍｍ以上の
十分な厚さに設定されている。また、図４（ａ）に示す
様に、硬質部材３は、断面円形の部材であり、嵌合孔１
３に嵌合される嵌合部３ａの径（直径約５ｍｍ）は、嵌
合面１１から突出する加工部３ｂの径（直径３．５ｍ
ｍ）よりも大きくされている。The tip 2 located around the fitting hole 13
Among them, the thickness of the wall portion 16 between the fitting hole 13 and the distal end surface 14 of the base 1 is 0.5 mm, which is set to a sufficient thickness of 0.25 mm or more. Further, as shown in FIG. 4A, the hard member 3 is a member having a circular cross section,
The diameter (approximately 5 mm in diameter) of the fitting portion 3a to be fitted into the fitting portion 3 is the diameter (3.5 m in diameter) of the processed portion 3b protruding from the fitting surface 11.
m).
【００３０】この硬質部材３の先端面３ｃには、図４
（ｂ），（ｃ）に示す様に、被加工物に接触して超音波
加工を行なうために、９０゜に直行する溝を形成するロ
ーレット加工が施されており、それによって、先端面３
ｃには、ピッチ２ｍｍ、頂点の角度９０゜の多数のノコ
ギリ状の凹凸３ｄが設けられている。尚、先端面３ｃの
周囲は面取されている。The distal end face 3c of the hard member 3 has
As shown in (b) and (c), knurling for forming a groove perpendicular to 90 ° is performed in order to perform ultrasonic processing in contact with the workpiece.
c has a large number of sawtooth-shaped irregularities 3d having a pitch of 2 mm and a vertex angle of 90 °. Note that the periphery of the distal end face 3c is chamfered.
【００３１】また、図４（ｂ）に示す様に、先端部２の
先端側の表面１４は、硬質部材３を嵌合させる際の圧入
により、０．２ｍｍ以下の範囲に対して、０．１ｍｍだ
け僅かに膨らんでいる。尚、本実施例では、嵌合孔１３
に対して硬質部材３の嵌合部３ａを圧入するので、嵌合
部３ａの直径は、正確には嵌合孔１３の直径よりわずか
に大きく、例えば約０．１５ｍｍ大きく設定されてい
る。As shown in FIG. 4B, the front surface 14 of the distal end portion 2 is press-fitted at the time of fitting the hard member 3 to a range of 0.2 mm or less. It is slightly swollen by 1 mm. In this embodiment, the fitting holes 13 are used.
Since the fitting portion 3a of the hard member 3 is press-fitted into the fitting member 3, the diameter of the fitting portion 3a is set to be slightly larger than the diameter of the fitting hole 13 precisely, for example, about 0.15 mm larger.
【００３２】次に、本実施例の超音波ホーンの製造方
法について説明する。まず、基体１となる鋼の棒材（図
示せず）に対し、金属切削用のバイト及び旋盤を使用し
て、基端部４から先端部２までを切削加工する。それと
ともに、先端部２の両側面を平面状に切削して、嵌合面
１１及びその反対側の側面１２を形成する。Next, a method of manufacturing the ultrasonic horn according to this embodiment will be described. First, a steel bar (not shown) serving as the base 1 is cut from the base end portion 4 to the tip end portion 2 using a cutting tool and a lathe for metal cutting. At the same time, both side surfaces of the distal end portion 2 are cut into a flat shape to form the fitting surface 11 and the side surface 12 on the opposite side.
【００３３】次に、先端部２の平面状の嵌合面１１に、
ドリルで穴を開けて嵌合孔１３などを形成する。これに
より、前記図３に示す形状の基体１を完成する。また、
これとは別の硬質部材３の製造工程にて、例えば粉末の
窒化珪素等の材料を、成形した後に焼結して、ダイヤモ
ンド砥石による研磨加工により、硬質部材３を製造す
る。Next, the flat fitting surface 11 of the tip 2
A hole is formed by a drill to form the fitting hole 13 and the like. Thus, the base 1 having the shape shown in FIG. 3 is completed. Also,
In another manufacturing process of the hard member 3, for example, a material such as powdered silicon nitride is molded, sintered, and polished with a diamond grindstone to manufacture the hard member 3.
【００３４】次に、嵌合面１１とは反対側の側面１２
を、図示しない台に支えた状態にし、クロスヘッド移動
式圧縮機によって、硬質部材３の嵌合部３ａを、最大荷
重約７５０ｋｇの力で押圧して、嵌合孔１３内に圧入す
る。このとき、硬質部材３の嵌合部３ａと嵌合孔１３内
には、圧入時のカジリ防止のため、ステアリン酸水溶液
を滑材として塗布して圧入している（特開平６−１７０
６５２号公報参照）。これにより、硬質部材３は基体１
と機械的な応力によって結合された状態となる。Next, the side surface 12 opposite to the fitting surface 11
Is supported by a table (not shown), and the fitting portion 3a of the hard member 3 is pressed by a crosshead movable compressor with a force of a maximum load of about 750 kg, and pressed into the fitting hole 13. At this time, a stearic acid aqueous solution is applied as a lubricating material and press-fitted into the fitting portion 3a of the hard member 3 and the fitting hole 13 in order to prevent galling at the time of press-fitting.
652). Thereby, the hard member 3 is attached to the base 1
And a state in which they are coupled by mechanical stress.
【００３５】最後に、硬質部材３の先端面３ｃにローレ
ット加工を施し、図２に示す超音波ホーンを完成する。
この様に、本実施例の超音波ホーンでは、基体１の先端
部２の側面に設けられた嵌合孔１３に、硬質部材３が圧
入され、硬質部材３と基体１とが機械的な応力で結合さ
れている。Finally, knurling is performed on the distal end surface 3c of the hard member 3 to complete the ultrasonic horn shown in FIG.
As described above, in the ultrasonic horn of the present embodiment, the hard member 3 is pressed into the fitting hole 13 provided on the side surface of the distal end portion 2 of the base 1, and the hard member 3 and the base 1 are subjected to mechanical stress. Are joined by
【００３６】そのため、従来のロー付けによる諸問題を
解決することができる。具体的には、本実施例では、硬
質部材３を圧入により結合させればよいので、ロー付け
炉が不要であり、しかも、この圧入により結合する作業
は、ロー付けよりも短時間で済むという利点がある。Therefore, various problems caused by the conventional brazing can be solved. Specifically, in this embodiment, since the hard member 3 may be joined by press-fitting, a brazing furnace is not required, and the work of joining by press-fitting is shorter than brazing. There are advantages.
【００３７】また、本実施例では、先端部２の先端側の
表面１４の膨らみが、０．２ｍｍ以下であり壁部１６の
歪みが少ないので、十分な強度が確保でき、耐久性に優
れている。更に、先端部２の壁部１６の厚さが、０．２
５ｍｍ以上と十分に確保されているので、この点からも
嵌合部３ａの周囲の強度が高く、耐久性に優れている。In the present embodiment, the swelling of the surface 14 on the tip side of the tip portion 2 is 0.2 mm or less, and the distortion of the wall portion 16 is small, so that sufficient strength can be secured and durability is excellent. I have. Further, the thickness of the wall 16 of the tip 2 is 0.2
Since it is sufficiently secured to be 5 mm or more, the strength around the fitting portion 3a is high from this point, and the durability is excellent.
【００３８】その上、本実施例の硬質部材３は、窒化珪
素を主成分としているので、耐熱性、耐摩耗性、優れた
靱性を備えている。また、本実施例では、基体１と硬質
部材３とは、圧入により結合されるので、高い結合強度
が得られるだけでなく、超音波ホーンの製造が簡易化さ
れるという効果を奏する。しかも、圧入による結合で
は、ロー付けの様に、先端部２の側面形状に左右されな
いという利点がある。 （実施例２）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１と同様な箇所の説明は省略又は簡略化する。In addition, since the hard member 3 of this embodiment contains silicon nitride as a main component, it has heat resistance, wear resistance and excellent toughness. Further, in the present embodiment, since the base 1 and the hard member 3 are joined by press-fitting, not only high joining strength can be obtained but also the effect of simplifying the manufacture of the ultrasonic horn is exhibited. In addition, the connection by press fitting has an advantage that it is not affected by the side surface shape of the distal end portion 2 as in the case of brazing. (Embodiment 2) Next, Embodiment 2 will be described, but the description of the same parts as in Embodiment 1 will be omitted or simplified.
【００３９】図５に示す様に、本実施例の超音波ホーン
は、基体２１の先端部２２の側面に１個の硬質部材２３
が取り付けられている。特に、本実施例では、先端部２
２には、前記実施例１の様な平面状の嵌合面及びその反
対側の平面が形成されておらず、単に、先端部２２の側
面に嵌合孔２４が形成され、その嵌合孔２４に硬質部材
２３が圧入されて結合されているのみである。As shown in FIG. 5, the ultrasonic horn according to the present embodiment has one hard member 23
Is attached. In particular, in this embodiment, the tip 2
2 does not have a flat fitting surface as in the first embodiment and a flat surface on the opposite side thereof, and simply has a fitting hole 24 formed on a side surface of the distal end portion 22. The only difference is that the hard member 23 is press-fitted into and joined to 24.
【００４０】本実施例では、前記実施例１と同様な効果
を奏するとともに、嵌合面の様に、先端部２２の側面を
平面とする加工を必要としないので、製造工程を簡易化
できるという利点がある。つまり、従来の様なロー付け
接合を行わないので、先端部２３の側面を平面にする必
要がなく、側面形状がどのようであっても、容易に硬質
部材２３を取り付けることができる。In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the manufacturing process can be simplified since the side surface of the tip end portion 22 is not required to be flat like the fitting surface. There are advantages. That is, since the brazing as in the conventional case is not performed, it is not necessary to make the side surface of the distal end portion 23 flat, and the hard member 23 can be easily attached regardless of the shape of the side surface.
【００４１】尚、前記硬質部材としては、前記窒化珪素
以外に、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、
炭化ケイ素、又はこれらの複合材料などを使用できる。 （実施例３）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１，２と同様な箇所の説明は省略又は簡略化す
る。As the hard member, other than the silicon nitride, for example, alumina, zirconia, silicon nitride,
Silicon carbide or a composite material thereof can be used. (Embodiment 3) Next, Embodiment 2 will be described, but the description of the same parts as in Embodiments 1 and 2 will be omitted or simplified.
【００４２】図６（ａ）に示す様に、本実施例の超音波
ホーンは、基体３１の先端部３２の側面に、３個の硬質
部材３３，３４，３５が取り付けられている。つまり、
基体３１の軸と垂直に、且つ軸から放射状に１２０゜の
間隔で、前記実施例１の様な平面状の嵌合面を設けるこ
となく、先端部３２の側面に直接嵌合孔３６，３７，３
８を設け、この嵌合孔３６〜３８に硬質部材３３〜３５
を嵌合させて結合させている。As shown in FIG. 6A, in the ultrasonic horn of this embodiment, three hard members 33, 34, 35 are attached to the side surface of the tip 32 of the base 31. That is,
The fitting holes 36 and 37 are directly formed in the side surface of the tip end portion 32 without providing a flat fitting surface as in the first embodiment at a 120 ° interval perpendicular to the axis of the base 31 and radially from the axis. , 3
8 are provided, and the hard members 33 to 35 are inserted into the fitting holes 36 to 38.
Are fitted and connected.
【００４３】本実施例では、基体３１と硬質部材３３〜
３５とは、いわゆる焼き嵌めにより結合されている。つ
まり、基体３１を加熱して、各嵌合孔３６〜３８を広げ
た状態で、硬質部材３３〜３５を嵌合させ、その後冷却
することにより、嵌合孔３６〜３８の収縮による応力に
よって結合させる。In this embodiment, the base 31 and the hard members 33 to
35 is connected by so-called shrink fitting. That is, by heating the base 31 and fitting the hard members 33 to 35 in a state where the fitting holes 36 to 38 are expanded, and then cooling, the coupling is performed by the stress due to the contraction of the fitting holes 36 to 38. Let it.
【００４４】この様に、本実施例では、前記実施例１，
２の効果を奏するとともに、１つの基体３１に複数の硬
質部材３３〜３５を備えているので、１つの超音波ホー
ンで多くの加工を行なうことができる。また、本実施例
では、ロー付け接合を行わないので、２個以上の硬質部
材３３〜３５を取り付ける場合でも、ロー付けの場合の
様に、同軸上に配置する様な制限がなく、取付作業が簡
易化される。As described above, in this embodiment, the first and second embodiments are used.
In addition to the effect of 2, the single base 31 is provided with the plurality of hard members 33 to 35, so that a single ultrasonic horn can perform many processes. Further, in the present embodiment, since brazing is not performed, even when two or more hard members 33 to 35 are mounted, there is no restriction such that they are coaxially arranged as in the case of brazing. Is simplified.
【００４５】しかも、本実施例では、先端部３２の側面
を平面にする加工の必要がないので、側面形状がどのよ
うであっても、容易に多数の硬質部材３３〜３５を取り
付けることができる。尚、本実施例では、前記実施例２
と同様に、平面状の嵌合面を形成しなかったが、図６
（ｂ）に示す様に、前記実施例２と同様に、平面状の嵌
合面４１，４２，４３を設けてもよい。Further, in this embodiment, since it is not necessary to make the side surface of the distal end portion 32 flat, a large number of hard members 33 to 35 can be easily attached regardless of the shape of the side surface. . In this embodiment, the second embodiment is used.
Similarly to FIG. 6, a flat fitting surface was not formed.
As shown in (b), similarly to the second embodiment, flat fitting surfaces 41, 42, and 43 may be provided.
【００４６】また、圧入による結合する場合には、嵌合
面４１〜４３の反対側の側面を平面状にすると、圧入作
業時に、基体４５を固定することが容易となる。 （実施例４）次に、実施例４について説明するが、前記
実施例１〜３と同様な箇所の説明は省略又は簡略化す
る。Further, in the case of joining by press fitting, if the side surface opposite to the fitting surfaces 41 to 43 is made flat, it becomes easy to fix the base 45 at the time of press fitting work. (Embodiment 4) Next, Embodiment 4 will be described, but the description of the same parts as in Embodiments 1 to 3 will be omitted or simplified.
【００４７】図７に示す様に、本実施例の超音波ホーン
は、基体５１の先端部５２の側面を貫いて、反対方向に
突出する１個の硬質部材５３が取り付けられている。本
実施例では、先端部５２には、その側面方向に貫通する
嵌合孔５４が設けられ、この嵌合孔５４に長尺の硬質部
材５３が貫挿されたものであり、硬質部材５３の長さが
嵌合孔５４の長さより長いので、硬質部材５３の両端
が、嵌合孔５４の両側から突き出ている。As shown in FIG. 7, the ultrasonic horn of this embodiment is provided with a single hard member 53 that penetrates the side surface of the tip 52 of the base 51 and protrudes in the opposite direction. In this embodiment, the distal end portion 52 is provided with a fitting hole 54 penetrating in the side direction thereof, and a long hard member 53 is inserted through the fitting hole 54. Since the length is longer than the length of the fitting hole 54, both ends of the hard member 53 protrude from both sides of the fitting hole 54.
【００４８】つまり。１個の長尺の硬質部材５３によ
り、その両側にて加工部５６，５７が形成されている。
尚、この硬質部材５３は、例えば超硬又はサーメットか
ら構成されている。また、本実施例では、基体５１と硬
質部材５３とは、圧入により結合されている。That is, Working portions 56 and 57 are formed on both sides by one long hard member 53.
The hard member 53 is made of, for example, a carbide or cermet. Further, in this embodiment, the base 51 and the hard member 53 are joined by press fitting.
【００４９】この様に、本実施例では、前記実施例１〜
３と同様な効果を奏するとともに、１個の硬質部材５３
で、２箇所に加工部５６，５７を設けることができ、製
造の際の作業能率が高いという利点がある。また、本実
施例では、ロー付け温度の様に高温にする必要がないの
で、金属の硬質部材５３は焼鈍されない。よって、硬質
部材５３の硬度が低下しないので、超音波ホーンとし
て、十分な振幅が得られる。As described above, in this embodiment, the above-mentioned first to first embodiments are used.
3 and one hard member 53
In addition, the processing portions 56 and 57 can be provided at two places, and there is an advantage that work efficiency in manufacturing is high. Further, in the present embodiment, since it is not necessary to set the temperature to a high temperature such as the brazing temperature, the metal hard member 53 is not annealed. Therefore, since the hardness of the hard member 53 does not decrease, a sufficient amplitude can be obtained as the ultrasonic horn.
【００５０】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各
種の態様で実施できるのは勿論である。例えば、各実施
例における結合方法、嵌合代、圧入時における滑材の使
用やその種類、硬質部材の材料などは、他の実施例にも
適用できる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it is needless to say that the present invention can be carried out in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, the connection method, fitting margin, use and type of the sliding material at the time of press-fitting in each embodiment, the material of the hard member, and the like can be applied to other embodiments.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明で
は、硬質部材を、基体の先端部の側面にて嵌合させ、基
体と機械的な応力によって結合しているので、従来のロ
ー付けによる手間、時間、形状の制限、焼鈍よる性能低
下などの諸問題を解決することができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the hard member is fitted on the side surface of the tip of the base and is connected to the base by mechanical stress. It is possible to solve various problems such as labor, time and shape limitation due to brazing, and performance deterioration due to annealing.
【００５２】請求項２の発明では、先端部の表面の膨ら
みが、０．２ｍｍ以下であるので、十分な強度を有して
おり、耐久性に優れている。請求項３の発明では、硬質
部材の嵌合部の周囲の先端部の厚さが、０．２５ｍｍ以
上であるので、十分な強度を有しており、耐久性に優れ
ている。According to the second aspect of the present invention, since the swelling of the surface of the tip portion is 0.2 mm or less, it has sufficient strength and excellent durability. According to the third aspect of the present invention, since the thickness of the tip portion around the fitting portion of the hard member is 0.25 mm or more, it has sufficient strength and excellent durability.
【００５３】請求項４，５の発明は、複数の硬質部材が
基体の先端部に結合されたものであるにもかかわらず、
その製造が容易である。また、超音波ホーンの向きを変
えるだけで、使用する硬質部材を変更することができ、
１つの超音波ホーンを長く使用することができる。According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the plurality of hard members are connected to the tip of the base.
Its manufacture is easy. Also, by changing the direction of the ultrasonic horn, you can change the hard member used,
One ultrasonic horn can be used for a long time.
【００５４】請求項６の発明では、硬質部材は、先端部
を貫いて両側に突出している。従って、１回の取付作業
で、２箇所の加工部を有する超音波ホーンを容易に製造
することができる。請求項７の発明では、硬質部材が、
主として窒化珪素からなるので、耐熱性、耐摩耗性、及
び優れた靱性を備えている。According to the sixth aspect of the present invention, the hard member projects to both sides through the tip. Therefore, an ultrasonic horn having two processing portions can be easily manufactured by one mounting operation. In the invention of claim 7, the hard member is:
Since it is mainly made of silicon nitride, it has heat resistance, wear resistance, and excellent toughness.
【００５５】請求項８の発明では、基体の先端部の嵌合
孔に、焼き嵌め、冷し嵌め、又は圧入等の機械的方法に
より、硬質部材を嵌合させて結合させるので、従来のロ
ー付による制限を受けることなく、超音波ホーンを容易
に製造することができる。According to the eighth aspect of the present invention, the hard member is fitted into the fitting hole at the front end of the base by a mechanical method such as shrink fitting, cold fitting, or press fitting. The ultrasonic horn can be easily manufactured without being limited by the attachment.
【図１】 発明の構成を例示し、（ａ）は請求項２の発
明の説明図、（ｂ）は請求項３の発明の説明図である。FIG. 1 illustrates the configuration of the present invention. FIG. 1 (a) is an explanatory diagram of the second embodiment, and FIG. 1 (b) is an explanatory diagram of the third embodiment.
【図２】 実施例１の超音波ホーンを示し、（ａ）はそ
の一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。FIGS. 2A and 2B show an ultrasonic horn according to a first embodiment, wherein FIG. 2A is a front view showing a part of the ultrasonic horn, and FIG.
【図３】 実施例１の超音波ホーンの基体を示し、
（ａ）はその一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその
側面図である。FIG. 3 shows a base of the ultrasonic horn of Example 1,
(A) is a front view showing a part of the structure, and (b) is a side view thereof.
【図４】 実施例１の超音波ホーンの硬質部材を示し、
（ａ）はその正面図、（ｂ）は嵌合した状態を上面から
示す説明図、（ｃ）はその先端面の凹凸を拡大して示す
説明図である。FIG. 4 shows a hard member of the ultrasonic horn according to the first embodiment;
(A) is a front view, (b) is an explanatory view showing the fitted state from the top, and (c) is an enlarged explanatory view showing the unevenness of the front end face.
【図５】 実施例２の超音波ホーンを示し、（ａ）はそ
の一部を破断して示す正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。5A and 5B show an ultrasonic horn according to a second embodiment, in which FIG. 5A is a front view showing a part of the ultrasonic horn, and FIG. 5B is a side view thereof.
【図６】 他の実施例を示し、（ａ）実施例３の超音波
ホーンを先端側から示す説明図、（ｂ）はその変形例を
示す説明図である。6A and 6B are diagrams illustrating another embodiment, in which FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating an ultrasonic horn according to a third embodiment from a distal end side, and FIG. 6B is a diagram illustrating a modified example thereof.
【図７】 実施例４の超音波ホーンを先端側から示す説
明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing an ultrasonic horn according to a fourth embodiment from the front end side.
１，２１，３１，５１…基体（ホーン本体） ２，２２，３２，５２…先端部 ３，２３，３３，３４，３５，５３…硬質部材（セラミ
ック工具） １１，４１，４２，４３…嵌合面 １３，２４，３６，３７，３８，５４…嵌合孔1, 21, 31, 51: Base (horn body) 2, 22, 32, 52: Tip 3, 23, 33, 34, 35, 53: Hard member (ceramic tool) 11, 41, 42, 43: Fitting Surfaces 13, 24, 36, 37, 38, 54 ... fitting holes
Claims (8)
音波による作業を行なう硬質部材を備えた超音波ホーン
において、 前記硬質部材は、前記基体の先端部の側面に設けられた
嵌合孔に嵌合され、該基体と機械的な応力によって結合
されていることを特徴とする超音波ホーン。1. An ultrasonic horn having a hard member for performing an ultrasonic work on a side surface of a tip portion of a base made of metal, wherein the hard member is provided on a side surface of the tip portion of the base. An ultrasonic horn fitted in the hole and coupled to the base by mechanical stress.
る前記先端部の表面の膨らみが、０．２ｍｍ以下である
ことを特徴とする前記請求項１に記載の超音波ホーン。2. The ultrasonic horn according to claim 1, wherein a bulge of a surface of the distal end located around a fitting portion of the hard member is 0.2 mm or less.
記先端部の厚さが、０．２５ｍｍ以上であることを特徴
とする前記請求項１又は２に記載の超音波ホーン。3. The ultrasonic horn according to claim 1, wherein a thickness of the distal end portion around a fitting portion of the hard member is 0.25 mm or more.
硬質部材が、前記基体の軸に対して放射状に結合されて
いることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記
載の超音波ホーン。4. The device according to claim 1, wherein three or more of the hard members are radially coupled to an axis of the base at a side surface of the tip. Ultrasonic horn as described.
硬質部材が結合されるとともに、該硬質部材のうち少な
くとも２個は同軸上に配置されていないことを特徴とす
る前記請求項１〜３のいずれかに記載の超音波ホーン。5. The apparatus according to claim 1, wherein two or more of the hard members are coupled to each other at a side surface of the tip, and at least two of the hard members are not coaxially arranged. The ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3.
けられた嵌合孔に貫挿され、前記硬質部材の両端が前記
先端部の両側面から突出した状態で前記基体と結合され
ていることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに
記載の超音波ホーン。6. The rigid member is inserted into a fitting hole provided through the distal end portion, and is coupled to the base with both ends of the hard member protruding from both side surfaces of the distal end portion. The ultrasonic horn according to any one of claims 1 to 3, wherein:
なることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれかに記
載の超音波ホーン。7. The ultrasonic horn according to claim 1, wherein said hard member is mainly made of silicon nitride.
音波ホーンの製造方法であって、 前記基体の先端部に設けられた嵌合孔に、焼き嵌め、冷
し嵌め、又は圧入等の機械的方法により、前記硬質部材
を嵌合させて結合させることを特徴とする超音波ホーン
の製造方法。8. The method for manufacturing an ultrasonic horn according to claim 1, wherein a shrink fit, a cold fit, or a press fit is performed in a fitting hole provided in a tip portion of the base. A method of manufacturing an ultrasonic horn, wherein the hard members are fitted and connected by a mechanical method such as the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28859597A JPH11123363A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Ultrasonic horn and manufacture of horn thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28859597A JPH11123363A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Ultrasonic horn and manufacture of horn thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11123363A true JPH11123363A (en) | 1999-05-11 |
Family
ID=17732291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28859597A Pending JPH11123363A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Ultrasonic horn and manufacture of horn thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11123363A (en) |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP28859597A patent/JPH11123363A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Effective date: 20050315 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050322 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060124 |