(57)【要約】【課題】溝の底面のような磨き難い場所であっても、これを容易に磨くことができる超音波磨き用工具ホルダ（超音波加工用工具ホルダ）を提供すること。【解決手段】超音波振動を発生する超音波磨き装置１−１に取り付けられる超音波磨き用工具ホルダ３０である。超音波磨き用工具ホルダ３０は、工具６０の一端を取り付ける工具取付部４５を有する。工具取付部４５は、工具６０を挟持するスリット４３を有する。スリット４３は、このスリット４３に取り付けた工具６０の突出方向が、超音波磨き装置１−１の振動方向Ａに対して直交する方向を向く構造に形成されている。【選択図】図２
2018001303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を発生する超音波加工装置に取り付けられる超音波加工用工具ホルダであって、
前記超音波加工用工具ホルダは、
工具の一端を取り付ける工具取付部を有し、
前記工具取付部は、この工具取付部に取り付ける前記工具の突出方向が、前記超音波加工装置の振動方向に対して交差する方向を向く構造に形成されていることを特徴とする超音波加工用工具ホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波加工用工具ホルダであって、
前記工具取付部は、前記工具を挟持するスリットを有し、
前記スリットの前記工具を突出させる方向が、前記超音波加工装置の振動方向に対して交差する方向を向いていることを特徴とする超音波加工用工具ホルダ。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波加工用工具ホルダであって、
前記スリットの工具挟持面が、前記超音波加工装置の振動方向に対して直交する方向、又は前記超音波加工装置の振動方向に対して平行な方向を向いていることを特徴とする超音波加工用工具ホルダ。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の超音波加工用工具ホルダであって、
前記工具取付部の反対側部分に、超音波振動の際の重量バランスをとるバランス部を設けたことを特徴とする超音波加工用工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク（被加工物）の表面を加工（研磨等）するのに用いて好適な超音波加工用工具ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動発生部（超音波振動子）を振動させることでこの振動発生部に接続した磨き工具を超音波振動させ、この超音波振動する磨き工具をワークに当てることで、ワークの表面を研磨加工する超音波磨き装置が使用されている。
【０００３】
上記超音波磨き装置は、例えば樹脂成型用金型を作製する場合に使用される。即ち、例えば、樹脂成型用金型を放電加工機にて加工すると、加工部の表面に放電加工変質層が発生する。樹脂成型を行う金型は、先ずこの加工変質層を取り除き、その次に樹脂成型品の仕様用途にあった表面粗さになるように金型の表面を磨いて仕上げる必要がある。
【０００４】
表面仕上げには、ダイヤモンドやすり、セラミック砥石、油砥石、研磨紙、ダイヤモンドペースト等を使用し、番手を粗いものから徐々に細かくして仕上げていく。磨く場所によって、手磨き、回転工具、そして超音波磨き工具等を、使い分けていく。
【０００５】
基本的な磨き方は、図４（ａ）に示すように、最初の工程で砥石の番手の粗いもので一方方向に筋目Ｓ１が入るように磨き、次の工程では、図４（ｂ）に示すように、その直交方向に砥石の番手の少し細かいもので、最初の工程の筋目Ｓ１を無くすように、直交する筋目Ｓ２が入るように磨く。それを繰り返し、表面粗さ精度を上げていく。
【０００６】
上記表面仕上げ工程で使用される超音波磨き装置は、超音波振動を発生させる振動発生部に、各種工具（ダイヤモンドやすり、各種砥石、木べら等）を取り付けて構成されており、振動発生部を駆動して発生させた超音波振動を各種工具に伝達し、この各種工具をワークの表面に当て、研磨を行う。
【０００７】
この種の超音波磨き装置を用いれば、手磨きよりも早く、楽に磨くことができ、回転工具では磨きにくい角部分や、細かい部分等も容易に磨くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】２０１４−１８８６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら従来、ワークに設けた深い溝の底面を磨くような場合は、超音波磨き装置によってもその加工が困難であった。即ち、例えば図５に示すように、超音波磨き装置１００の先端に取り付けた研磨工具１０１を、ワーク２００に設けた深い溝２０１に挿入して研磨しようとした際、研磨工具１０１の振動方向は、装置の構造上、矢印ａで示すように、研磨工具１０１の中心線方向（超音波磨き装置１００に取り付ける研磨工具１０１の突出方向）なので、溝２０１の側面２０１ａは容易に研磨できるが、溝２０１の底面２０１ｂは跳ねてしまい、うまく磨くことができなかった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、溝の底面のような加工し難い場所であっても、これを容易に加工することができる超音波加工用工具ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、超音波振動を発生する超音波加工装置に取り付けられる超音波加工用工具ホルダであって、前記超音波加工用工具ホルダは、工具の一端を取り付ける工具取付部を有し、前記工具取付部は、この工具取付部に取り付ける前記工具の突出方向が、前記超音波加工装置の振動方向に対して交差する方向を向く構造に形成されていることを特徴としている。
これによって、工具の先端面を、容易に、超音波加工装置の振動方向に対して、平行又は斜めに交差する方向に向けることができるので、溝の底面のような加工し難い場所であっても、これを容易に加工することが可能になる。
【００１２】
また本発明は、前記工具取付部が、前記工具を挟持するスリットを有し、前記スリットの前記工具を突出させる方向が、前記超音波加工装置の振動方向に対して交差する方向を向いていることを特徴としている。
これによって、工具取付部に工具を容易に取り付けることができると同時に、工具の突出方向を容易に超音波加工装置の振動方向に対して交差する方向に向かせることができる。
【００１３】
また本発明は、前記スリットの工具挟持面が、前記超音波加工装置の振動方向に対して直交する方向、又は前記超音波加工装置の振動方向に対して平行な方向を向いていることを特徴としている。
これによって、工具の先端面を、容易に、超音波加工装置の振動方向に対して、平行に向けることができるので、溝の底面のような加工し難い場所であっても、これを容易に加工することが可能になる。
【００１４】
また本発明は、前記工具取付部の反対側部分に、超音波振動の際の重量バランスをとるバランス部を設けたことを特徴としている。
バランス部を設けることによって、この超音波加工用工具ホルダ及び工具を取り付けた超音波加工装置の超音波振動を、バランス良く、安定して行わせることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溝の底面のような加工し難い場所であっても、これを容易に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】超音波磨き装置１−１の側面図である。
【図２】超音波磨き装置１−１によってワーク３００を加工する際の一例を示す要部斜視図である。
【図３】超音波磨き装置１−２によってワーク３００−２を加工する際の一例を示す要部斜視図である。
【図４】超音波磨き用工具による基本的磨き方の説明図である。
【図５】従来の超音波磨き装置１００によってワーク２００を加工する際の一例を示す要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる超音波磨き用工具ホルダ（超音波加工用工具ホルダ）３０を有する超音波磨き装置（超音波加工装置）１−１の側面図、図２は超音波磨き装置１−１によってワーク３００を加工する際の一例を示す要部斜視図である。両図に示すように超音波磨き装置１−１は、内部に図示しない振動発生部を収納する略円筒形状のケース２３と、ケース２３の一端部から外部に突出するホーン部２５と、ホーン部２５の先端に取り付けた超音波磨き用工具ホルダ（以下単に「工具ホルダ」という）３０と、工具ホルダ３０に取り付けた超音波磨き用工具（以下単に「工具」という）６０と、を具備して構成されている。
【００１８】
ケース２３の内部には、図示しないピエゾ圧電素子層等によって構成される振動発生部が収納されている。振動発生部の一端は前記ホーン部２５に連結されており、ホーン部２５はケース２３の一側面から外部に突出している。ホーン部２５はチタン合金製である。チタン合金は、軽く、剛性があって伸縮し、超音波振動に対してロスの少ない金属である。
【００１９】
工具ホルダ３０は、略矩形状であり、対向する一対の比較的広い第１，第２面３１，３３と、これらを囲む４つの側面３５，３７，３９，４１とを具備しており、前記ホーン部２５の先端面に対して第１面３１の中央部分が略垂直に当接するように取り付けられている。この工具ホルダ３０の場合、工具ホルダ３０の前記第１面（ホーン部２５側を向く面）３１からオネジ４９を突出し、ホーン部２５の先端面に設けた図示しないメネジ２７にねじ込むことで、ホーン部２５の先端に取り付けられている。
【００２０】
工具ホルダ３０の下側を向く側面３５の中央には、工具６０を挟持するスリット４３が設けられている。工具ホルダ３０のスリット４３を設けた部分を、工具取付部４５という。工具取付部４５には、工具６０の一端が取り付けられる。スリット４３は、側面３５の中央部分を、超音波磨き装置１−１の振動方向Ａに垂直な切り欠きとなるように切り欠いて形成されている。つまりスリット４３は、下向きの側面３５から、その両側（左右）の側面３７，４１まで切り欠くように形成されている。言い換えれば、スリット４３内の対向する両面（工具挟持面）４３ａ，４３ｂは、前記振動方向Ａに対して直交する方向を向いている。一方第１，第２面３１，３３間には、締付けネジ５０が取り付けられている。締付けネジ５０は、第２面３３からスリット４３に至る部分に設けた貫通孔に挿入され、スリット４３内から第１面３１方向に向けて設けたメネジにねじ込むことで取り付けられる。つまり工具６０はその一端が、下側を向く側面３５側からスリット４３に挿入され、締付けネジ５０を締め付けることで両工具挟持面４３ａ，４３ｂによって挟持され、固定される。このとき、スリット４３内に挟持された工具６０の突出方向は、下向で、超音波磨き装置１−１の振動方向Ａに対して直交する方向を向いている。
【００２１】
工具ホルダ３０の前記工具取付部４５を設けたその反対側部分には、超音波振動の際の重量バランスをとるためのバランス部４７が設けられている。バランス部４７は、ホーン部２５よりも上方向に突出しており、超音波振動した際に、ホーン部２５よりも下方向に突出している工具取付部４５との間で振動のバランスを図っている。
【００２２】
工具６０は、この例では、長尺な薄い平板矩形状であり、各種砥石類や木べら等によって構成されており、上述のように、その一端がスリット４３に挿入され、締付けネジ５０によって挟持され固定されている。
【００２３】
そして図２に示すように、ワーク３００に設けた溝３０１内の底面３０３を研磨する場合は、前記工具６０の先端を、溝３０１内に挿入して、その先端面６１を底面３０３に当接した状態で超音波磨き装置１−１を駆動し、これによって工具６０の先端面６１の超音波振動によって底面３０３を一方の方向（矢印Ａ方向）に向けて研磨する。このとき、工具取付部４５は、この工具取付部４５に取り付ける工具６０の突出方向が、超音波磨き装置１−１の振動方向Ａに対して直交する方向を向く構造に形成されているので、工具６０の先端面６１を、容易に、超音波磨き装置１−１の振動方向Ａに対して、平行な方向に向けることができる。これによって、溝３０１の底面３０３のような磨き難い場所であっても、工具６０の先端面６１を底面３０３にしっかりと押し当てて容易に磨くことが可能になる。また超音波磨き装置１−１を駆動した際、バランス部４７を設けているので、工具ホルダ３０及び工具６０を取り付けた超音波磨き装置１−１の超音波振動を、バランス良く、安定して行わせることができる。
【００２４】
図３は超音波磨き装置１−２によってワーク３００−２を加工する際の一例を示す要部斜視図である。同図に示す超音波磨き装置１−２において、前記図１、図２に示す超音波磨き装置１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には「−２」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１、図２に示す実施形態と同じである。同図に示す超音波磨き装置１−２において、上記超音波磨き装置１−１と相違する点は、ホーン部２５−２に取り付けられる工具ホルダ３０−２の構造のみである。即ち、工具ホルダ３０−２は、略矩形状であり、対向する一対の比較的広い第１，第２面３１−２，３３−２と、これらを囲む４つの側面３５−２，３７−２，３９−２，４１−２とを具備しており、前記ホーン部２５−２の先端面に対して第１面３１−２の中央部分が略垂直に当接するように取り付けられている。この工具ホルダ３０−２の場合、工具ホルダ３０−２の第１面３１−２と第２面３３−２間を貫通するように、その中央に図示しない貫通孔を設けてこれにオネジからなる取付ネジ５５−２を第２面３３−２側から挿入し、さらに取付ネジ５５−２の先端を、ホーン部２５―２の先端面中央に形成した図示しないメネジに螺合して行ってその頭部５７−２を第２面３３−２に押し付け、これによってホーン部２５−２の先端に工具ホルダ３０−２を固定している。
【００２５】
工具ホルダ３０−２の下側を向く側面３５−２の中央には、工具６０−２を挟持するスリット４３−２が設けられているが、前記図２に示す工具ホルダ３０のスリット４３に比べて、９０°交差する方向を向くように形成されている。即ち、スリット４３−２は、側面３５−２の中央部分を、超音波磨き装置１−２の振動方向Ａに平行な切り欠きとなるように切り欠いて形成されている。つまりスリット４３−２は、下向きの側面３５−２から、その両側（前後）の第１，第２面３１−２，３３−２まで切り欠くように形成されている。言い換えれば、スリット４３−２内の対向する両面（工具挟持面）は、振動方向Ａに対して平行な方向を向いている。一方左右の両側面３７−２，４１−２間には、締付けネジ５０−２が取り付けられている。締付けネジ５０−２は、側面４１−２からスリット４３−２に至る部分に設けた貫通孔に挿入され、スリット４３内から側面３７−２方向に向けて設けたメネジにねじ込むことで取り付けられる。つまり工具６０−２はその一端が、下側を向く側面３５−２側からスリット４３−２に挿入され、締付けネジ５０−２を締め付けることで両工具挟持面によって挟持され、固定される。このとき、スリット４３−２内に挟持された工具６０−２の突出方向は、下向で、超音波磨き装置１−２の振動方向Ａに対して直交する方向を向いている。
【００２６】
そして図３に示すように、ワーク３００−２に設けた溝３０１−２内の底面３０３−２を研磨する場合は、前記工具６０−２の先端を、溝３０１−２内に挿入して、その先端面６１−２を底面３０３−２に当接した状態で超音波磨き装置１−２を駆動し、これによって工具６０−２の先端面６１−２の超音波振動によって底面３０３−２を一方の方向（矢印Ａ方向）に向けて研磨する。このとき、工具取付部４５−２は、この工具取付部４５−２に取り付ける工具６０−２の突出方向が、超音波磨き装置１−２の振動方向Ａに対して直交する方向を向く構造に形成されているので、工具６０−２の先端面６１−２を、容易に、超音波磨き装置１−２の振動方向Ａに対して、平行な方向に向けることができる。これによって、溝３０１−２の底面３０３−２のような磨き難い場所であっても、工具６０−２の先端面６１−２を底面３０３−２にしっかりと押し当てて容易に磨くことが可能になる。しかも、超音波磨き装置１−２の工具６０−２によって底面３０３−２を磨く方向は、前記図２に示す超音波磨き装置１−１の工具６０によって底面３０３を磨く方向とは９０°異なる方向なので、工具ホルダ３０，３０−２を取り替えることで、前記図４（ａ），（ｂ）を用いて説明した基本的な磨き方のように、直交方向に番手を変えながら繰り返して磨くことができ、表面粗さ精度を容易に上げていくことができる。言い換えれば、工具６０，６０−２を取り付けるスリット４３，４３−２の向きを変えた工具ホルダ３０，３０−２を用意することで、狭くても異なる方向（例えばこの例のように工具６０，６０−２の幅方向と厚さ方向）に磨くことができる。
【００２７】
なお上記各実施形態では、工具取付部４５，４５−２に取り付ける工具６０，６０−２の突出方向が、超音波磨き装置１−１，１−２の振動方向Ａに対して直交する方向を向く構造としたが、必ずしも直交する方向である必要はなく、９０°以外の角度で交差する方向を向く構造に形成されていれば、本発明の効果を生じる。
【００２８】
また上記例では、工具６０，６０−２を工具ホルダ３０，３０−２に取り付ける方法として、工具ホルダ３０、３０−２に形成したスリット４３，４３−２と締付けネジ５０，５０−２とを用いたが、スリットや締付けネジ等を用いない他の固定方法を用いて取り付けても良い。もちろんスリット４３，４３−２と締付けネジ５０，５０−２を用いれば、工具取付部４５，４５−２に工具６０，６０−２を容易に取り付けることができると同時に、工具６０，６０−２の突出方向を容易に振動方向Ａに対して交差する方向に向かせることができて好適である。
【００２９】
ところで上記実施形態に係る超音波磨き装置１−１，１−２は、特にワークに設けた溝の底面を水平に研磨するのに用いて好適な構造である。そして、上記超音波磨き装置１−１，１−２を交互に取り替えながら、これらの工具ホルダ３０，３０−２に取り付けた工具６０，６０−２の先端面６１，６１−２によって上記底面を縦横に研磨していく研磨方法を用いれば、ワークに設けた溝（特に深い溝）の底面を容易且つ確実に表面粗さ精度を上げながら研磨していくことができる。
【００３０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態で用いた工具は板形状であるが、工具の形状・構造はこれに限られず、例えば丸棒形状等であっても良い。この場合、例えばスリットに丸穴を形成して挟み込む等すれば良い。また上記実施形態では、本発明を超音波磨き装置に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、ワークの表面を磨いたり、削ったり、バリを取ったりする他の各種超音波加工装置にも同様に適用できる。
【００３１】
また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３２】
１−１，１−２  超音波磨き装置（超音波加工装置）
３０，３０−２  工具ホルダ（超音波加工用工具ホルダ、超音波磨き用工具ホルダ）
４３，４３−２    スリット
４３ａ，４３ｂ  工具挟持面
４５，４５−２  工具取付部
４７，４７−２  バランス部
６０，６０−２  工具（超音波加工用工具、超音波磨き用工具）
６１，６１−２  先端面
３００，３００−２  ワーク
Ａ  振動方向
【図１】
2018001303.tif 000003
【図２】
2018001303.tif 000004
【図３】
2018001303.tif 000005
【図４】
2018001303.tif 000006
【図５】
2018001303.tif 000007