(57)【要約】【課題】比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができ、良好な切削を維持することができる超音波カッターを提供する。【解決手段】振動子１を有して構成され、当該振動子１で生じた超音波振動を軸方向に伝達可能な振動体と、振動子１の振動が伝達されて軸方向に変位しつつ所望の被切削物を切削可能なカッター刃４と、頭部５ａ及びネジ部５ｂを有し、振動体に対してカッター刃４を締結する複数の取付ネジ５とを具備した超音波カッターであって、取付ネジ５は、振動体の先端部の振動変位が同一となる幅方向αに並んで複数取り付けられ、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが同一数となるよう配置されたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を有して構成され、当該振動子で生じた超音波振動を軸方向に伝達可能な振動体と、
前記振動子の振動が伝達されて軸方向に変位しつつ所望の被切削物を切削可能なカッター刃と、
頭部及びネジ部を有し、前記振動体に対して前記カッター刃を締結する複数の締結手段と、
を具備した超音波カッターであって、
前記締結手段は、前記振動体の先端部において振動変位が同一となる幅方向に並んで複数取り付けられ、前記カッター刃の表面側の前記頭部と裏面側の前記頭部とが同一数となるよう配置されたことを特徴とする超音波カッター。
【請求項２】
前記締結手段は、前記カッター刃の表面側に前記頭部を有した一方の取付ネジと、前記カッター刃の裏面側に前記頭部を有した他方の取付ネジとを有したことを特徴とする請求項１記載の超音波カッター。
【請求項３】
前記振動体は、前記振動子で生じた超音波振動を伝達するコーン及びホーンを有し、当該ホーンの先端近傍領域において前記カッター刃が前記締結手段にて締結されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超音波カッター。
【請求項４】
前記カッター刃は、前記被切削物を切削するための刃部と、幅方向に並んで形成されて前記締結手段をそれぞれ挿通可能な複数の切欠き部とを有し、当該切欠き部に挿通した前記締結手段のネジ部を前記振動体の先端部に形成されたネジ穴に螺合して締め上げることにより前記振動体とカッター刃とが締結可能とされたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の超音波カッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子を有して構成され、当該振動子で生じた超音波振動を軸方向に伝達可能な振動体と、振動子の振動が伝達されて軸方向に変位しつつ所望の被切削物を切削可能なカッター刃と、頭部及びネジ部を有し、振動体に対してカッター刃を締結する複数の締結手段とを具備した超音波カッターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波カッターは、振動子で生じた超音波振動をカッター刃に伝達させ、その超音波振動により軸方向に変位するカッター刃により所望の被切削物を切削し得るもので、通常、ホーンと呼ばれる部品の先端にカッター刃が締結されて構成されている。従来、例えば特許文献１にて開示されているように、カッター刃において軸方向（変位方向）に２つのネジ穴を形成し、それぞれのネジ穴に取付ネジを挿通して締め上げることにより、ホーンの先端部にカッター刃を締結させたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５４７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の超音波カッターにおいては、比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合、締結力不足が生じて伝搬損失が増加し、締結部において発熱してしまう虞があるとともに、厚み方向に超音波カッターが変位するたわみ振動（ベンディング）が生じてしまい、切削効率が低下してしまう虞があった。特に、ホーンの材質とカッター刃の材質とは異なる場合が一般的であり、ホーン及びカッター刃の間には振動損失（発熱）が発生しやすいため、高振幅化（振動変位）において両者の締結は重要な設計要素となっている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができ、良好な切削を維持することができる超音波カッターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、振動子を有して構成され、当該振動子で生じた超音波振動を軸方向に伝達可能な振動体と、前記振動子の振動が伝達されて軸方向に変位しつつ所望の被切削物を切削可能なカッター刃と、頭部及びネジ部を有し、前記振動体に対して前記カッター刃を締結する複数の締結手段とを具備した超音波カッターであって、前記締結手段は、前記振動体の先端部において振動変位が同一となる幅方向に並んで複数取り付けられ、前記カッター刃の表面側の前記頭部と裏面側の前記頭部とが同一数となるよう配置されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の超音波カッターにおいて、前記締結手段は、前記カッター刃の表面側に前記頭部を有した一方の取付ネジと、前記カッター刃の裏面側に前記頭部を有した他方の取付ネジとを有したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の超音波カッターにおいて、前記振動体は、前記振動子で生じた超音波振動を伝達するコーン及びホーンを有し、当該ホーンの先端近傍領域において前記カッター刃が前記締結手段にて締結されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の超音波カッターにおいて、前記カッター刃は、前記被切削物を切削するための刃部と、幅方向に並んで形成されて前記締結手段をそれぞれ挿通可能な複数の切欠き部とを有し、当該切欠き部に挿通した前記締結手段のネジ部を前記振動体の先端部に形成されたネジ穴に螺合して締め上げることにより前記振動体とカッター刃とが締結可能とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、締結手段は、振動体の先端部において振動変位が同一となる幅方向に並んで複数取り付けられ、カッター刃の表面側の頭部と裏面側の頭部とが同一数となるよう配置されたので、比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができ、良好な切削を維持することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、締結手段は、カッター刃の表面側に頭部を有した一方の取付ネジと、カッター刃の裏面側に頭部を有した他方の取付ネジとを有したので、取付ネジによる確実な締結を可能とすることができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、振動体は、振動子で生じた超音波振動を伝達するコーン及びホーンを有し、当該ホーンの先端近傍領域においてカッター刃が締結手段にて締結されたので、ホーンの先端近傍領域におけるカッター刃の締結を確実に行わせることができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、カッター刃は、被切削物を切削するための刃部と、幅方向に並んで形成されて締結手段をそれぞれ挿通可能な複数の切欠き部とを有し、当該切欠き部に挿通した締結手段のネジ部を振動体の先端部に形成されたネジ穴に螺合して締め上げることにより振動体とカッター刃とが締結可能とされたので、比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波カッターの振動変位（超音波振動による軸方向の振動変位）を示す模式図
【図２】同超音波カッターにおけるホーンにカッター刃を締結させた状態を示す３面図
【図３】同超音波カッターにおけるホーン（カッター刃の締結前の状態）を示す３面図
【図４】同ホーン（カッター刃の締結前の状態）を示す斜視図
【図５】同ホーン（カッター刃の締結状態、締結手段を取り付け前）を示す斜視図
【図６】同ホーン（カッター刃の締結状態、締結手段を取り付け後）を示す斜視図
【図７】同超音波カッターにおけるカッター刃を示す平面図及び裏面図
【図８】同超音波カッターにおける締結手段としての取付ネジを示す外観図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る超音波カッターは、超音波振動によりカッター刃を軸方向に変位させて被切削物を切削するためのもので、図１、２に示すように、振動子１、コーン２及びホーン３にて構成される振動体と、カッター刃４と、締結手段としての取付ネジ５とを有して構成されている。
【００１６】
振動子１は、所謂ランジュバン型と称される振動子（ＢＬＴ）から成るもので、電圧が印加されることにより、電気ひずみ現象（電歪）や磁気ひずみ効果（磁歪）を生じさせて、超音波振動を生じさせ得るようになっている。コーン２は、大径部２ａ及び小径部２ｂを有したもので、大径部２ａにて振動子１と連結されるとともに、小径部２ｂにてコーン２と連結されている。
【００１７】
ホーン３は、大径部３ａ及び小径部３ｂを有したもので、大径部３ａにてコーン２と連結されるとともに、図３、４に示すように、小径部３ｂの先端部には、カッター刃４を挿通し得るスリット３ｃと、取付ネジ５を取り付けるための取付部３ｄ及びネジ穴３ｅとが形成されている。スリット３ｃは、ホーン３の先端から軸方向に延びて形成されており、図５に示すように、カッター刃４を挿通して挟持可能とされている。
【００１８】
取付部３ｄは、ホーン３の先端部に形成された平坦な面を有する部位から成り、その平坦な面にはネジ穴３ｅが形成されている。かかるネジ穴３ｅには、取付ネジ５のネジ部５ｂに形成された雄ネジと対応する雌ネジが形成されており、取付ネジ５を螺合可能とされている。また、本実施形態に係る取付部３ｄは、ホーン３の先端部に２つ形成されており、それぞれに取付ネジ５が取付可能とされている。
【００１９】
カッター刃４は、振動子１の振動が伝達されて軸方向に変位しつつ所望の被切削物を切削可能なもので、図７に示すように、被切削物と接触させて切削可能な刃部４ａと、幅方向に並んで形成されて取付ネジ５（締結手段）をそれぞれ挿通可能な複数の切欠き部４ｂとを有している。かかるカッター刃４は、表面４ａ及び裏面４ｄを有する薄板状の刃部材から成り、その厚み寸法がホーン３の先端部に形成されたスリット３ｃに挿通可能に設定されている。
【００２０】
取付ネジ５は、振動体を構成するホーン３に対してカッター刃４を締結するためのもので、図８に示すように、レンチやドライバー等の工具を接続可能な頭部５ａと、外周面に雄ネジが形成された軸状のネジ部５ｂとを有して構成されている。かかる取付ネジ５は、その頭部５ａがホーン３の取付部３ｄに取付可能な寸法とされるとともに、ネジ部５ｂがホーン３のネジ穴３ｅに螺合し得る寸法とされている。なお、取付ネジ５に代えて頭部及びネジ部が形成された他の形態の締結手段としてもよい。
【００２１】
上記構成により、振動子１により生じた超音波振動は、図１のグラフに示すように、径が変化した部位（コーン２の大径部２ａ及び小径部２ｂの境界部、ホーン３の大径部３ａ及び小径部３ｂの境界部、ホーン３の先端部）で音速が変化するため、振動変位を先端に向かって順次拡大させることができ、振動子１で生じた超音波振動（変位）を効率よくカッター刃４の先端まで伝達させて振動変位を拡大させることができる。なお、図１のグラフは、振動子１により生じた超音波振動による軸方向の振動変位を示している。
【００２２】
ここで、本実施形態に係る取付ネジ５（締結手段）は、振動体（具体的にはホーン３）の先端部において振動変位が同一となる幅方向αに並んで複数（本実施形態においては２つ）取り付けられ、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが同一数（本実施形態においては、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが１本ずつ）となるよう配置されている。
【００２３】
より具体的には、本実施形態に係る振動体にカッター刃４を締結するための締結手段は、図２、６に示すように、カッター刃４の表面４ｃ側に頭部５ａを有した一方の取付ネジ５と、カッター刃４の裏面４ｄ側に頭部５ａを有した他方の取付ネジ５とを有しており、これら一方の取付ネジ５及び他方の取付ネジ５により、ホーン３の先端近傍領域Ａにおいてカッター刃４を締結している。
【００２４】
すなわち、ホーン３の先端部に形成された取付部３ｄ及びネジ穴３ｅは、先端近傍領域Ａにおいて幅方向αに並んで形成されており、その取付部３ｄ及びネジ穴３ｅにそれぞれ一方の取付ネジ５及び他方の取付ネジ５を取り付けてカッター刃４を締結すると、２つの取付ネジ５による締結部における振動変位が同一となっているのである。したがって、軸方向に並んで複数の取付ネジによる締結を行うものに比べ、同一の振動変位部位を複数の締結手段で確実に締結させることができ、締結力を十分に確保することができる。
【００２５】
本実施形態によれば、振動体にカッター刃４を締結する締結手段は、振動体の先端部（先端近傍領域Ａ）において振動変位が同一となる幅方向αに並んで複数取り付けられ、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが同一数となるよう配置されたので、比較的大型で重量が大きいカッター刃を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができ、良好な切削を維持することができる。
【００２６】
加えて、本実施形態においては、振動体の先端部（先端近傍領域Ａ）において振動変位が同一となる幅方向αに並んで複数の取付ネジ５（締結手段）が取り付けられ、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが同一数となるよう配置されたので、重量バランスを良好に保つことができ、たわみ振動（ベンディング）の発生をより確実に抑制することができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る締結手段は、カッター刃４の表面４ｃ側に頭部５ａを有した一方の取付ネジ５と、カッター刃４の裏面４ｂ側に頭部５ａを有した他方の取付ネジ５とを有したので、取付ネジ５による確実な締結を可能とすることができる。特に、本実施形態に係る振動体は、振動子１で生じた超音波振動を伝達するコーン２及びホーン３を有し、当該ホーン３の先端近傍領域Ａにおいてカッター刃４が取付ネジ５（締結手段）にて締結されたので、ホーン３の先端近傍領域Ａにおけるカッター刃４の締結を確実に行わせることができる。
【００２８】
さらに、本実施形態に係るカッター刃４は、被切削物を切削するための刃部４ａと、幅方向αに並んで形成されて取付ネジ５（締結手段）をそれぞれ挿通可能な複数の切欠き部４ｂとを有し、当該切欠き部４ｂに挿通した取付ネジ５（締結手段）のネジ部５ｂを振動体の先端部（先端近傍領域Ａ）に形成されたネジ穴３ｅに螺合して締め上げることにより振動体（すなわち、ホーン３の先端部）とカッター刃４とが締結可能とされたので、比較的大型で重量が大きいカッター刃４を締結させる場合であっても十分な締結力で締結させることができる。
【００２９】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば取付ネジ５（締結手段）は、振動体の先端部において振動変位が同一となる幅方向αに並んで複数取り付けられ、カッター刃４の表面４ｃ側の頭部５ａと裏面４ｄ側の頭部５ａとが同一数となるよう配置されていれば、４本以上の複数本（但し、偶数の本数）であってもよい。また、振動子１は、本実施形態の如く所謂ランジュバン型と称される振動子（ＢＬＴ）に限定されず、超音波振動を生じさせ得る他の種々形態のものを適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
締結手段は、振動体の先端部において振動変位が同一となる幅方向に並んで複数取り付けられ、カッター刃の表面側の頭部と裏面側の頭部とが同一数となるよう配置された超音波カッターであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＢＬＴ（振動子）（振動体）
２  コーン（振動体）
３  ホーン（振動体）
３ａ  大径部
３ｂ  小径部
３ｃ  スリット
３ｄ  取付部
３ｅ  ネジ穴
４  カッター刃
４ａ  刃部
４ｂ  切欠き部
４ｃ  表面
４ｄ  裏面
５  取付ネジ（締結手段）
５ａ  頭部
５ｂ  ネジ部
α  幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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