(57)【要約】      （修正有）【課題】重量バランスおよび剛性バランスを確保できる超音波カッター装置のホルダーを提供する。【解決手段】超音波ホーンの長軸方向先端部にカッター刃７を保持するためのホルダー６は、長軸方向と直交する方向に貫通する貫通孔６０と、長軸方向に沿って先端面から前記貫通孔に延びるスリット６７を備え、前記スリットにカッター刃の基端部７１を挿入した状態で、ネジ孔６８に第１クランプ部６１側から挿通したネジを、スリット内でカッター刃の溝部７０と係合させた状態で、ネジ孔の前記第２クランプ部６９に締結することにより、カッター刃の基端部を第１クランプ部と第２クランプ部６２で拘持するホルダーにおいて、第２クランプ部側に位置した側面の両側部に、長軸方向に延びるリブ６５が形成されている。【選択図】図２
0003233612.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
超音波ホーンの長軸方向先端部にカッター刃を保持するためのホルダーであって、
前記長軸方向に延びる略四角柱状の基本形状を有し、前記長軸方向に平行かつ互いに直交する２組の側面と、前記２組の側面と直交する先端面と、前記２組の側面のうちの第１組の側面間に前記長軸方向と直交する方向に貫通する貫通孔と、前記２組の側面のうちの第２組の側面と平行に前記長軸方向に沿って前記先端面から前記貫通孔に延びるスリットと、前記スリットの一側に位置した第１クランプ部と、前記スリットの他側に位置した第２クランプ部と、前記スリットと直交する方向に前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とに貫通するネジ孔と、を備え、
前記スリットに前記カッター刃の基端部を挿入した状態で、前記ネジ孔に前記第１クランプ部側から挿通したネジを、前記スリット内で前記カッター刃の溝部と係合させた状態で、前記ネジ孔の前記第２クランプ部側に締結することにより、前記カッター刃の前記基端部を前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とで拘持するものにおいて、
前記第２組の側面のうち前記第２クランプ部側に位置した側面の両側部に、前記長軸方向に延びるリブが形成されていることを特徴とする、
超音波カッター装置のホルダー。
【請求項２】
前記第２組の側面のうち前記第１クランプ部側に位置した側面の両側部に、前記長軸方向に延びる第２のリブが形成されており、前記第２のリブは、前記第２クランプ部側に位置した側面の両側部に形成されたリブより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項３】
前記第２組の側面のうち前記第１クランプ部側に位置した側面の両側部と、該側面の両側に隣接した前記第１組の側面との間に、前記長軸方向に延びる傾斜面が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項４】
前記第１クランプ部と前記第２クランプ部との間の前記スリットの間隔が、前記貫通孔側から前記先端面に向かい漸次または段階的に拡大していることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項５】
前記ネジ孔と、前記カッター刃の前記溝部とが、前記長軸に対して対称に複数設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項６】
前記基本形状に対して基端側に突出したネジ軸部を備え、前記ネジ軸部において前記超音波ホーンの長軸方向先端部の内ネジ部に螺合されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項７】
前記ネジ軸部と前記基本形状との接続部に径方向外方に突出したフランジ部を備え、前記ネジ軸部において前記超音波ホーンの長軸方向先端部の内ネジ部に螺合された状態で、前記フランジ部が前記長軸方向先端部に圧接されるように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の超音波カッター装置のホルダー。
【請求項８】
請求項６または７に記載のホルダーを備えた超音波カッター装置であって、
前記超音波ホーンの長軸方向先端部に隣接した外周面に１または複数条のビード部が周設されていることを特徴とする、超音波カッター装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、超音波カッター装置の超音波ホーン先端部にカッター刃を保持するためのホルダーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波カッター装置のカッター刃は、使用に伴い切れ味が劣化するため、超音波ホーンの長軸方向先端部に、カッター刃を交換可能に取付けるための取付け部を備えている。このような取付け部としては、取付け部の先端に設けたスリットにカッター刃の基端部を挿入し、前記スリットを挟んだ両側の片部に設けた取付穴にネジを挿入して締結する構造が公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなカッター刃の取付構造は、ネジに締結力を発生させるためにネジ頭部を備えているので、カッター刃を固定した状態では、取付け部にネジ頭部の重量に応じた重量配分の不均衡を生じ、カッター刃の長軸方向のみならず、厚さ方向にも振動が生じ、切断機能の低下や異音の発生、工具寿命の短縮などの問題を生じる課題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、取付け部のネジ頭部とは反対側の根元側外周面に、超音波振動の振動方向に直交する横方向の溝状切欠部を設け、この部分の厚みを薄くして、取付け部の剛性を低下させることを提案している。すなわち、取付け部のネジ頭部側の重量分による重量不均衡を、ネジ頭部と反対側の剛性低下で補償しようという試みであるが、溝状切欠部により重量不均衡が助長されることに加えて、剛性低下により剛性不均衡も助長されることになり、有効な解決策とはなり得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６４４１１３３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案は、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波カッター装置において、重量バランスおよび剛性バランスを確保するうえで有利なホルダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本考案は、
超音波ホーンの長軸方向先端部にカッター刃を保持するためのホルダーであって、
前記長軸方向に延びる略四角柱状の基本形状を有し、前記長軸方向に平行かつ互いに直交する２組の側面と、前記２組の側面と直交する先端面と、前記２組の側面のうちの第１組の側面間に前記長軸方向と直交する方向に貫通する貫通孔と、前記２組の側面のうちの第２組の側面と平行に前記長軸方向に沿って前記先端面から前記貫通孔に延びるスリットと、前記スリットの一側に位置した第１クランプ部と、前記スリットの他側に位置した第２クランプ部と、前記スリットと直交する方向に前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とに貫通するネジ孔と、を備え、
前記スリットに前記カッター刃の基端部を挿入した状態で、前記ネジ孔に前記第１クランプ部側から挿通したネジを、前記スリット内で前記カッター刃の溝部と係合させた状態で、前記ネジ孔の前記第２クランプ部側に締結することにより、前記カッター刃の前記基端部を前記第１クランプ部と前記第２クランプ部とで拘持するものにおいて、
前記第２組の側面のうち前記第２クランプ部側に位置した側面の両側部に、前記長軸方向に延びるリブが形成されていることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案に係る超音波カッター装置のホルダーは、上記のように、第２組の側面のうち、ネジ頭部と反対側となる第２クランプ部側に位置した側面の両側部に、長軸方向に延びるリブが形成されているので、両側のリブによってネジ頭部の重量分が相殺され、重量バランスが向上することに加えて、リブによる剛性向上、特に、長軸方向と交差する横軸周りの剛性が向上することにより、異常振動の抑制および利用可能な振動範囲の拡大が見込め、構造や調整の複雑化を回避できる利点がある。
【０００９】
本考案の好適な態様におけるホルダーは、前記第２組の側面のうち前記第１クランプ部側に位置した側面の両側部に、前記長軸方向に延びる第２のリブが形成されており、前記第２のリブは、前記第２クランプ部側に位置した側面の両側部に形成されたリブより小さい。この構成では、第２クランプ部側のリブと、第１クランプ部側のリブ（小さい第２のリブ）との重量差によってネジ頭部の重量分が相殺され、重量バランスが向上することに加えて、それぞれの側に設けたリブによる一層の剛性向上が見込める。
【００１０】
本考案の他の好適な態様におけるホルダーは、前記第２組の側面のうち前記第１クランプ部側に位置した側面の両側部と、該側面の両側に隣接した前記第１組の側面との間に、前記長軸方向に延びる傾斜面が形成されている。この構成は、第２クランプ部側のリブによる重量増加分に加えて、第１クランプ部側の傾斜面（面取り部）による重量減少分によってもネジ頭部の重量分が相殺され、より大きなネジ頭部の重量相殺に対応できることに加えて、長軸方向に一様な傾斜面（面取り部）の断面形状により、横軸周りの剛性バランスへの影響を回避できる。
【００１１】
本考案の好適な態様では、前記第１クランプ部と前記第２クランプ部との間の前記スリットの間隔が、前記貫通孔側から前記先端面に向かい漸次または段階的に拡大している。この構成によれば、ネジの締結によりクランプ面の先端側から基端側に向けて増大する圧力勾配が得られ、締結の広範囲で十分な圧力が得られる。
【００１２】
本考案の好適な態様では、前記ネジ孔と、前記カッター刃の前記溝部とが、前記長軸に対して対称に複数設けられているので、カッター刃の基端部に十分な幅を許容できる場合に大きなクランプ力が得られる。
【００１３】
本考案の好適な態様におけるホルダーは、前記基本形状に対して基端側に突出したネジ軸部を備え、前記ネジ軸部において前記超音波ホーンの長軸方向先端部の内ネジ部に螺合されているので、カッター刃のみならず、ホルダーの交換も可能となる。
【００１４】
本考案の他の好適な態様におけるホルダーは、前記ネジ軸部と前記基本形状との接続部に径方向外方に突出したフランジ部を備え、前記ネジ軸部において前記超音波ホーンの長軸方向先端部の内ネジ部に螺合された状態で、前記フランジ部が前記長軸方向先端部に圧接されるように構成されているので、超音波ホーンに対するホルダーの取付け剛性を確保するうえで有利である。
【００１５】
本考案に係る上記ホルダーを備えた超音波カッター装置において、超音波ホーンの長軸方向先端部に隣接した外周面に１または複数条のビード部が周設されていることが好ましい。この構成により、超音波ホーンからホルダーを介してカッター刃への安定的な振動伝達が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の第１実施形態に係る超音波カッター装置を示す側面図（ａ）および要部正面図（ｂ）である。
【図２】本考案の第１実施形態に係る超音波カッター装置のホルダーを示す側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図３】本考案の第２実施形態に係る超音波カッター装置のホルダーを示す側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図４】本考案の第３実施形態に係る超音波カッター装置のホルダーを示す側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図５】本考案の第４実施形態に係る超音波カッター装置のホルダーを示す側面図（ａ）およびカッター刃を固定した状態の側面図（ｂ）である。
【図６】本考案の第５実施形態に係る超音波カッター装置のホルダーへのカッター刃の取付を示す斜視図である。
【図７】本考案の第６実施形態に係る超音波カッター装置を示す要部斜視図（ａ）およびホルダーを示す背面図（ｂ）である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）において、本考案に係るホルダー６を備えた超音波カッター装置１（ハンドピース）は、本体ケース２に収容された超音波振動子３、その先端側に固定された超音波ホーン４を備えており、超音波ホーン４の先端部にカッター刃７を交換可能に保持するためのホルダー６を備えている。以下、先ず前提となる超音波カッター装置１について説明する。
【００１８】
超音波振動子３は、長軸方向１ａに積層されかつ与圧された複数の圧電素子を備えており、不図示の発振器（高周波電源装置）から振動子の固有振動数に同期した高周波交流電圧を圧電素子に印加することにより、カッター刃７、ホルダー６、超音波ホーン４を含む振動子全体を共振させ、長軸方向１ａの超音波振動を発生させる。ワーク切断時の負荷による振動数や振幅の変動が超音波振動子３から発振器にフィードバックされることで共振状態と刃元の振幅が一定に維持されるように構成されている。
【００１９】
超音波ホーン４は、基端側４３で超音波振動子３に固定されており、先端側に円錐状の縮径部を有することで、超音波振動の振幅が増幅されるように構成され、先端部４１の内ネジ４４にホルダー６のネジ軸６４が螺合されている。また、超音波ホーン４の先端部４１に隣接した外周面には、２条のビード部４２が周設されている。このようなビード部４２により、先端部４１の剛性が向上し、超音波ホーン４からホルダー６を介してカッター刃７への安定的な振動伝達が可能となる。
【００２０】
一方、本体ケース２の先端部２２には、超音波振動子３および超音波ホーン４を覆うフロントケース５が接続されている。フロントケース５は、基端側のフランジ部５１を本体ケース２の先端部２２に挿入した状態で、先端部２２の内ネジに固定リング２１の外ネジを螺合することで、本体ケース２の先端部２２にＯリング２３を介して着脱可能に固定されている。
【００２１】
フロントケース５の先端側には、超音波ホーン４の縮径部に対応した円錐状の縮径部が形成されており、その大径側の内面と超音波ホーン４との間に弾性部材５４が介装されている。この部分は超音波ホーン４の振動の節となっており、弾性部材５４により超音波ホーン４の振動に影響が及ぶことがない。フロントケース５の小径の先端部には円弧状断面のフランジ５２が形成されており、このようなフロントケース５の先端部（５２）によって、超音波ホーン４の先端部４１に近接した把持部が形成されている。
【００２２】
（第１実施形態）
次に、本考案の第１実施形態に係るホルダー６について図面と共に説明する。
図２（ａ）（ｂ）は、図１（ａ）（ｂ）に示したホルダー６の拡大側面図および拡大平面図であり、図２（ａ）（ｂ）では、カッター刃７を取付ける前の状態（取り外した状態）を示している。
【００２３】
ホルダー６は、長軸方向（１ａ）に延びる略四角柱状の基本形状を有しており、長軸方向に平行かつ互いに直交する２組の側面（６ａ，６ｂ，６ｓ，６ｓ）と、長軸方向の先端側に前記２組の側面と直交する先端面６ｔを備えている。さらに、前記２組の側面のうちの第１組の側面６ｓ，６ｓの間には、長軸方向と直交する横方向に貫通する貫通孔６０が設けられ、前記２組の側面のうちの第２組の側面（６ａ，６ｂ）と平行に長軸方向に沿って先端面６ｔから貫通孔６０に延びるスリット６７が形成されている。
【００２４】
上記貫通孔６０およびスリット６７によって、貫通孔６０よりも先端側でスリット６７の一側に位置した第１クランプ部６１と、スリット６７の他側に位置した第２クランプ部６２と、貫通孔６０より基端側に位置した基部６３が形成されており、基部６３の長軸方向の基端側にネジ軸６４が一体に設けられている。
【００２５】
さらに、第１クランプ部６１および第２クランプ部６２には、貫通孔６０よりも先端側でスリット６７と直交する方向に、側面６ａ（正面）から側面６ｂ（背面）に貫通するネジ孔６８，６９が設けられており、第１クランプ部６１のネジ孔６８の導入部には、ネジ８（四角頭付皿ネジ）を収容可能な皿ザグリ６８ａ〜６８ｂが形成され、第２クランプ部６２のネジ孔６９にはネジ８を締結するための内ネジが設けられている。
【００２６】
スリット６７は、貫通孔６０に連通する最深部の間隔は狭いが、最深部を除く先端側の主要部はカッター刃７の基部７１の厚さを受容可能な間隔を有している。このようなスリット６７にカッター刃７の基端部７１を挿入した状態で、ネジ孔６８に第１クランプ部６１側から挿通したネジ８を、スリット６７内でカッター刃７の溝部７０と係合させた状態で、第２クランプ部６２側のネジ孔６９に締結することにより、カッター刃７の基端部７１を第１クランプ部６１と第２クランプ部６２とで拘持することにより、カッター刃７はホルダー６に固定される。
【００２７】
ネジ８は、図６あるいは図７（ａ）に示されるように、頭部の大きさの割に大きな締結トルクを入力できるように四角頭付皿ネジが好適であり、ネジ８の締結状態では、ネジ８の皿部を構成する円錐状部８３〜円筒状部８２は、ネジ孔６８の皿ザグリ６８ａ〜６８ｂに収容されるが、四角柱状の頭部８１は第１クランプ部６１の表面（６ａ）から突出し、第１クランプ部６１の基本形状に対して重量増加分となる。
【００２８】
さらに、特に限定されるものではないが、ホルダー６の材質としては、クランプとしての剛性および靭性を備えた金属材料が好適であり、実施例ではチタン（チタン合金）製のホルダーを想定している。一方、ネジ８の材質はＳＣＭ４３５（クロムモリブデン鋼）であり、チタンより比重が大きい。そのため、ネジ８の頭部８１に加えて、皿部の重量によって、カッター刃７を固定したホルダー６部分の重量バランスは、カッター刃７（長軸１ａ）に対してネジ８側に傾くことになる。
【００２９】
そこで、上記のような重量不均衡を是正するために、本考案第１実施形態に係るホルダー６では、ネジ８の頭部８１が突出した第１クランプ部６１に対して反対側となる第２クランプ部６２側に位置した側面６ｂ（背面）の両側部に、長軸方向（１ａ）に延びる１対のリブ６５，６５が突設されている。
【００３０】
このようなリブ６５，６５の追加によって第２クランプ部６２側に対する第１クランプ部６１の重量不均衡が是正される。ホルダー６にカッター刃７を装着しネジ８を締結した状態で、これらの部分全体の重心バランスが長軸上になるように調整する。このような重量不均衡の是正に加えて、リブ６５，６５の追加によるホルダー６の剛性の向上、特に、カッター刃７の厚さ方向の振動に対する剛性の向上により、カッター刃７の異常振動やねじれ変形が抑制され、その結果、高い振動レベルでの使用が可能となる。
【００３１】
次に、本考案の更なる実施形態について、第1実施形態に係るホルダーと同一または共通の要素には同一の符号を付すことで説明を省略し、変更点を中心に説明する。
【００３２】
（第２実施形態）
図３（ａ）（ｂ）は、本考案第２実施形態に係るホルダー２０６を示す拡大側面図および拡大平面図であり、これらの図において、ホルダー２０６は、第２クランプ部２６２側に加えて、第１クランプ部２６１側に位置した側面６ａ（正面）の両側部に長軸方向（１ａ）に延びる１対のリブ６６，６６が形成されている。図から明らかなように、第１クランプ部２６１側のリブ６６，６６は、第２クランプ部２６２側のリブ６５，６５に比べて高さ（突出量）が小さい。
【００３３】
この第２実施形態のホルダー２０６では、第１クランプ部２６１側に小さなリブ６６，６６が追加されたことによって、ネジ８の頭部８１の重量分による重量不均衡を、リブ６５，６５との差分によって是正できることに加えて、カッター刃７の厚さ方向の両側に追加されたリブ６５，６６により、平面視においてカッター刃７の厚さ方向にＨ型の断面形状が形成され、更なる剛性向上と一層の異常振動抑制効果が見込める。
【００３４】
（第３実施形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本考案第３実施形態に係るホルダー３０６を示す拡大側面図および拡大平面図であり、これらの図において、ホルダー３０６は、第２クランプ部３６２側に１対のリブ６５，６５が形成され一方、第１クランプ部３６１側に位置した側面６ａ（正面）の両側部と、それらに隣接した側面（６ｓ，６ｓ）との間に、長軸方向１ａに延びる傾斜面６１ｃ，６１ｃ（面取り部）が形成されている。
【００３５】
この第３実施形態のホルダー３０６では、第２クランプ部３６２側のリブ６５，６５による重量増加分に加えて、第１クランプ部３６１側の傾斜面６１ｃ，６１ｃ（面取り部）による重量減少分によってもネジ８の頭部の重量分が相殺され、より大きなネジ頭部の重量相殺に対応できる。
【００３６】
（第４実施形態）
図５（ａ）（ｂ）は、本考案第４実施形態に係るホルダー４０６における、カッター刃７を取付ける前の状態（取り外した状態）、および、カッター刃７を挿入した状態を示す拡大側面図であり、これらの図から明らかなように、ホルダー４０６は、外形状は第３実施形態のホルダー３０６と同様であるが、スリット６７の先端側において第１クランプ部４６１側の面６７ａの間隔が拡大されている。
【００３７】
この構成によれば、ネジ８の締結によりクランプ面の先端側に比べて基端側に大きな圧力が得られ、クランプ面に先端側から基端側に向けて増大する圧力勾配が得られ、締結の広範囲で十分な圧力が得られ、カッター刃７の一層強固な固定が可能となる。
【００３８】
なお、スリット６７の間隔を先端側と基端側の２段階とする代わりに、貫通孔６０側から先端面に向かい３段階またはそれ以上で段階的に拡大するか、または、第１クランプ部４６１側のクランプ面を僅かに傾斜面として、貫通孔６０側から先端面に向かいスリット６７の間隔が漸次拡大するような構成とすることもできる。
【００３９】
（第５実施形態）
図６は、本考案第５実施形態に係るホルダー５０６における、カッター刃５０７を取付ける前の状態（取り外した状態）を示す拡大斜視図であり、この図において、カッター刃５０７は、基端部７１に２つの溝部７０，７０を有する比較的大型のカッター刃であり、これに対応して、ホルダー５０６のネジ孔６８，６９が、長軸１ａに対して対称に２つ設けられている。さらに、第２クランプ部５６２側の側面（背面）には、両側のリブ６５ａ，６５ａに加えて、２つのネジ孔６８，６９の中間部にも長軸方向のリブ６５ｃが形成され、平面視においてＥ型の断面形状をなし、剛性向上が図られている。
【００４０】
（第６実施形態）
図７（ａ）（ｂ）は、本考案第６実施形態に係るホルダー６０６にカッター刃７を固定した状態を示す拡大斜視図、および、カッター刃７を取付ける前の状態（取り外した状態）を示す拡大背面図であり、この図において、ホルダー６０６の第１クランプ部６６１およびリブ６５，６５を有する第２クランプ部６６２の構成は、第１実施形態と同様であるが、基部６３とネジ軸部６４との接続部に径方向外方に突出したフランジ部６６３が形成されている点が異なる。
【００４１】
この構成により、図７（ａ）に示すように、ホルダー６０６が、ネジ軸部６４の締結により、超音波ホーン４の先端部４１に固定された状態で、フランジ部６６３が超音波ホーン４の先端部４１（先端面）に圧接され、超音波ホーン４に対するホルダー６０６の取付け剛性を確保するうえで有利であり、超音波ホーン４からホルダー６０６およびカッター刃７への振動伝達効率の向上も見込める。
【００４２】
以上、本考案のいくつかの実施の形態について述べたが、本考案は上記実施形態に限定されるものではなく、本考案の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。
【符号の説明】
【００４３】
１  超音波カッター装置
２  本体ケース
３  振動子
４  超音波ホーン
５  フロントケース
６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６  ホルダー
６ａ  正面（第１側面、第２組側面）
６ｂ  背面（第２側面、第２組側面）
６ｓ  側面（第１組側面）
６ｔ  先端面
７，５０７  カッター刃
８  ネジ
４１  先端部
４２  ビード部
４４  内ネジ
６０  貫通孔
６１，２６１，３６１，４６１，５６１，６６１  第１クランプ部
６２，２６２，３６２，４６２，５６２，６６２  第２クランプ部
６３  基部
６４  ネジ軸部
６５，６５ａ，６５ｃ  リブ
６６  第２リブ
６７  スリット
６８  ネジ孔
６９  ネジ部
７０  溝部
７１  基端部
６６３  フランジ部
【図１】
0003233612.tif 000003
【図２】
0003233612.tif 000004
【図３】
0003233612.tif 000005
【図４】
0003233612.tif 000006
【図５】
0003233612.tif 000007
【図６】
0003233612.tif 000008
【図７】
0003233612.tif 000009