(57)【要約】      （修正有）【課題】切断用刃体のサイズを変更するに際し、刃体に最適な張力に調整できるようにする。【解決手段】長方形の基台２の長さ方向一端部に、コンバータ３に接続された加振ホーン４を先端部が上になるよう垂直に固定する。基台の他端部に、上端部に切断用刃体１５の一端部を支持する支持ブロック５を固定した支承板６を設ける。該支承板は、基台上に刃体の長さ方向に設けたリニアガイドレール７に沿って摺動するリニアガイドブロック８を介して移動する。リニアガイドレールにおける支承板の加振ホーンと反対側に、リニアガイドレールに沿って摺動するリニアガイドブロック９を介して張力調整板１０を配設する。張力調整板は、基台上に備えたボールねじ１１及び張力調整板に設けたナット部材１２により移動自在とする。支承板と張力調整板との間に張力用のコイルばね１４を介装する。共振体で帯状の刃体の両端部を加振ホーン先端部と支持ブロックに支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の基台における長さ方向の一方側の端部に、コンバータに接続された加振ホーンをその先端部が上になるようにして垂直に固定する一方、前記基台における長さ方向の他方側の端部に、前記加振ホーンと対向して立ち上がり、上端部に後記切断用の刃体の一方側の端部を支持する支持ブロックを固定した支承板を設けると共に、該支承板を、前記基台上に後記切断用の刃体の長さ方向に沿って設けたリニアガイドレールに沿って摺動するリニアガイドブロックを介して移動自在とし、また、前記リニアガイドレールにおける前記支承板の前記加振ホーンと反対側に、該リニアガイドレールに沿って摺動するリニアガイドブロックを介して張力調整板を配設すると共に、該張力調整板を、前記基台上に備えたボールねじ及び該張力調整板に設けた該ボールねじが螺合するナット部材とからなる送りねじ機構をもって移動自在とし、また、前記支承板と前記張力調整板との間に張力用のコイルばねを介装し、また、共振体で、厚みが薄く且つ帯状に長い切断用の刃体の両端部を、夫々前記加振ホーンの先端部と前記支持ブロックに支持せしめてなることを特徴とする超音波切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波切断装置に関し、更に詳細には所定の形状に造形することはできるが、軟らかで、力を加えると変形してしまう部材や、粘り気があり、切断時に切断部品に付着して形が崩れてしまう部材の切断に用いるに好適な超音波切断装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ケーキや粘土の如き所定の形状に造形することはできるが、軟らかで、切断時に形が崩れやすい部材や、キャラメルの如き粘り気があり、切断時に切断部品に付着して形が崩れてしまう部材を切断するときには、マザーホーンと、マザーホーンに所定の間隔をおいて平行に取り付けられる一対のチャイルドホーンとからなり、前記一対のチャイルドホーンの先端部間に張り渡した切断用の薄い刃体をもって被切断部材を切断する切断用共振器を備えた超音波切断装置が用いられる。
【０００３】
図１４及び図１５には斯かる従来の超音波切断装置における切断用共振器を示している。
【０００４】
該図において、１００は斯かる従来の超音波切断装置における切断用共振器である。また、該切断用共振器１００は、マザーホーン１０１と、該マザーホーン１０１に所定の間隔をおいて平行に取り付けられる一対のチャイルドホーン１０２、１０３とからなり、前記一対のチャイルドホーン１０２、１０３の先端部間に張り渡した切断用の薄い刃体１０５をもって被切断部材（図示せず。）を切断するものである。
【０００５】
また、切断用の刃体１０５は、一対のチャイルドホーン１０２、１０３の夫々の先端面に設けたスリット１０８に該刃体１０５の長さ方向の両端部を嵌め入れ、この状態において、一対のチャイルドホーン１０２、１０３の夫々の先端部に側面から差し通すボルト１０９を、該刃体１０５の長さ方向の両端部に設けたボルト挿通孔１０５ａを貫通させ、最後に該ボルト１０９にナット１１０を螺合して固定するものである。
【０００６】
そしてまた、前記切断用共振器１００においては、マザーホーン１０１と、該マザーホーン１０１に取り付けられる一対のチャイルドホーン１０２、１０３との接合を、全体をねじ部とした直状のスタッドボルト１１１を用いて行っている。即ち、マザーホーン１０１の一対のチャイルドホーン１０２、１０３の夫々との接合面にねじ孔１０１ａを設ける一方、マザーホーン１０１に取り付けられる一対のチャイルドホーン１０２、１０３のマザーホーン１０１との接合面に夫々ねじ孔１０２ａ、１０３ａを設け、スタッドボルト１１１の両側のねじ部をこれらのねじ孔１０１ａ、１０２ａ、１０３ａに螺合し、もってマザーホーン１０１とチャイルドホーン１０２、１０３とを一体的に接合してなるものである。
【０００７】
ところで、一対のチャイルドホーン１０２、１０３の先端部間に張り渡した切断用の刃体１０５をもって被切断部材を切断するにあたっては、切断中においてマザーホーン１０１とチャイルドホーン１０２、１０３の振動を該切断用の刃体１０５の全体に的確に伝達するために、該刃体１０５に所定の張力（テンション）を与える必要がある。
【０００８】
ところが、上記従来の接合構造によると、図１５に示す如く、一対のチャイルドホーン１０２、１０３の夫々は、そのマザーホーン１０１との接合面が全体的にマザーホーン１０１のチャイルドホーン１０２、１０３との接合面に当接している。即ち、スタッドボルト１１１の周囲が広い範囲にわたって密接している。そして、このように接合面が広く付き当たっているため、一対のチャイルドホーン１０２、１０３は、マザーホーン１０１に対して傾けることができない。したがって、マザーホーン１０１に対する角度を変えることができないから、該一対のチャイルドホーン１０２、１０３は殆どばね性がなく、撓まない。
【０００９】
そして、このように一対のチャイルドホーン１０２、１０３は殆どばね性がなく、撓まないから当然に接離方向のばね性もなく、撓まない。よって、それらの先端部間に張り渡した切断用の刃体１０５に与えられた張力は、固定したときの張力のままである。そしてて、この場合には切断時において必要とする所定の張力にはならず、不十分であるから、切断作業中にホーンからの振動が低減して切断効率が低下したり、或いは刃体１０５が折損する等の事故が起こり易かった。
【００１０】
そこで、本発明者らは斯かる問題点を解消すべく、先に特許文献１に示されるマザーホーンとチャイルドホーンの接合構造を案出した。
【００１１】
該特許文献１に示されるマザーホーンとチャイルドホーンの接合構造は、図８乃至図１３に示した通りであり、マザーホーンとこれに取り付けられる一対のチャイルドホーンとの接合の仕方を工夫することにより、一対のチャイルドホーンの夫々に接離方向へも含めたバネ性、即ち撓み性を持たせたものである。
【００１２】
即ち、マザーホーン１０１′と、該マザーホーン１０１′に所定の間隔をおいて平行に取り付けられる一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′とからなり、前記一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の先端部間に張り渡した切断用の薄い刃体１０５′をもって被切断部材を切断する超音波切断装置の切断用共振器１００′において、鉄に比して引張り弾性率と曲げ弾性率が所要程度に低い材料からなり、軸方向の中央部に、チャイルドホーン１０２′、１０３′のマザーホーン１０１′との接合面１０２Ａ′、１０３Ａ′の断面積より小さい断面積の鍔状突起部１１１Ａを設けたスタッドボルト１１１を用い、該スタッドボルト１１１の両側ねじ部１１１ａ、１１１ｂを、マザーホーン１０１′と一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の夫々の接合面に設けたネジ孔１０１ａ′、１０２ａ′、１０３ａ′（１０３ａ′は図示せず。）に螺合し、両者を一体的に接合したものである。尚、図１３において、Ｘは一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の撓み方向、Ｙは刃体１０５′に対して張力を与える方向を示す。
【００１３】
上記構造は、マザーホーン１０１′とこれに取り付けられる一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′とを特殊なスタッドボルト１１１を用いて一体的に接合したものである。即ち、該スタッドボルト１１１は、その材料が鉄に比して引張り弾性率と曲げ弾性率が所要程度に低いものであり、そしてまた、該スタッドボルト１１１は、その軸方向の中央部に、一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′のマザーホーン１０１′との接合面１０２Ａ′、１０３Ａ′の断面積より小さい断面積の鍔状突起部１１１Ａを設けているから、該スタッドボルト１１１の両側ねじ部１１１ａ、１１１ｂを、マザーホーン１０１′に設けたねじ孔１０１ａ′、１０１ａ′と一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′に設けたねじ孔１０２ａ′、１０３ａ′に夫々螺合したときにおいて、該鍔状突起部１１１Ａの上下各面のマザーホーン１０１′及び一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の夫々との接触面積が、従来の超音波切断装置の切断用共振器におけるチャイルドホーンのマザーホーンとの接触面積よりも小さくなる。そして、これにより図１０に示す如く、チャイルドホーン１０２′、１０３′を傾けてスタッドボルト１１１にその軸と直交する力を加えたときに、鍔状突起部１１１Ａがマザーホーン１０１′のチャイルドホーン１０２′、１０３′との接合面から浮いて離れ易くなる。即ち、スタッドボルト１１１の撓み（図１０においてθの角度の撓み）が可能となるものである。
【００１４】
そして、以上の作用により一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の夫々に接離方向へも含めた適度のばね性、即ち撓み性を持たせることができるものである。したがって、一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′を一旦夫々内側に、即ち接近する方向に撓めた状態において夫々の先端部に切断用の刃体１０５′を固定することにより、その先端部間に張り渡した切断用の刃体１０５′に対して、その全体に充分な張力を与えることができるものであり、もって切断作業中においてホーンの振動が的確に該刃体１０５′の全体に伝達されることになるものである。そして、これにより、従来の接合構造における切断作業中にホーンからの振動が低減して切断効率が低下するという問題点を解消することができると共に、刃体が折損する等の事故の発生を減少させることができるものである。そしてまた、スタッドボルト１１１としてチタンを材料とするものを用いることにより、予測した効果を確実に得ることができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１５−１９９１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記本発明者らが先に案出した接合構造によれば、一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′を接近する方向に撓めた状態において夫々の先端部に切断用の刃体１０５′を固定することにより、該刃体１０５′に対して全体的に充分な張力を与えることができるものである。そして、これにより従来の問題点を悉く解消することができるものである。
【００１７】
ところで、切断する部材は様々であり、部材に応じたサイズ（長さ、厚み）の刃体を用いることが望ましい。
【００１８】
ところが、本発明者らが先に案出した接合構造によると、一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′を接近する方向に撓めた状態において夫々の先端部に切断用の刃体１０５′を固定するが、一対のチャイルドホーン１０２′、１０３′の夫々を略最大に撓めた状態においては１０５′を固定するものであるから、刃体１０５′に与える張力は一定である。即ち、刃体のサイズの変更に対して張力の調整を行うことができない。
【００１９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであって、切断用の刃体のサイズを変更するに際して、使用する刃体に最適な張力に調整することができるようになした超音波切断装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
而して、本発明の要旨とするところは、長方形の基台における長さ方向の一方側の端部に、コンバータに接続された加振ホーンをその先端部が上になるようにして垂直に固定する一方、前記基台における長さ方向の他方側の端部に、前記加振ホーンと対向して立ち上がり、上端部に後記切断用の刃体の一方側の端部を支持する支持ブロックを固定した支承板を設けると共に、該支承板を、前記基台上に後記切断用の刃体の長さ方向に沿って設けたリニアガイドレールに沿って摺動するリニアガイドブロックを介して移動自在とし、また、前記リニアガイドレールにおける前記支承板の前記加振ホーンと反対側に、該リニアガイドレールに沿って摺動するリニアガイドブロックを介して張力調整板を配設すると共に、該張力調整板を、前記基台上に備えたボールねじ及び該張力調整板に設けた該ボールねじが螺合するナット部材とからなる送りねじ機構をもって移動自在とし、また、前記支承板と前記張力調整板との間に張力用のコイルばねを介装し、また、共振体で、厚みが薄く且つ帯状に長い切断用の刃体の両端部を、夫々前記加振ホーンの先端部と前記支持ブロックに支持せしめてなることを特徴とする超音波切断装置にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記の如き構成であり、切断用の刃体における加振ホーンと反対側の端部を支持する支持ブロックを固定した支承板を、加振ホーンと接離する方向に移動自在とする一方、該支承板の加振ホーンと反対側に、加振ホーンと接離する方向に移動自在に張力調整板を配設すると共に、該張力調整板をボールねじ機構をもって支承板との相互間隔を変えるべく移動させることができるようになし、更にこれら支承板と張力調整板との間に張力用のコイルばねを介装してなるものであるから、切断用の刃体のサイズを変更するに際して、使用する刃体に最適な張力に調整することができるものである。したがって、サイズの異なる夫々の切断用の刃体の安定した振動を得ることができるものである。
【００２２】
また、切断用の刃体における加振ホーンと反対側の端部を支持する支持ブロックを固定した支承板は、加振ホーンと接離する方向に移動自在であり、また張力を調整するための張力調整板も同方向に移動自在であるから、長さの異なる刃体に変更するときに、長短いずれにも容易に対応することができるものである。
【００２３】
また、切断用の刃体は、一端側が振動しないように支持ブロックによって固定された状態において他端側を加振ホーンによって、且つまた該刃体の長さ方向に対して直角に振動を加えるものであるから、刃体はベンディング振動を行うことになり、もって縦振動によって切断する場合に比して一段と切断能力が向上することになるものである。また、刃体に対する加振は一端側からの加振のみであるから、刃体の振動が安定するものである。
【００２４】
また、本発明者らが先に案出した特許文献１に示されるマザーホーンとチャイルドホーンの接合構造において必須の構成要素であるマザーホーンが不要となるから、その分のコストを削減することができると共に、マザーホーンの振動による刃体の振動への影響を排除することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波切断装置の斜視図である。
【図２】同正面図である。
【図３】同加振ホーンの斜視図である。
【図４】同加振ホーンの上端部の拡大斜視図である。
【図５】同加振ホーンの上端部の部分拡大断面図である。
【図６】図５中Ａ―Ａ線断面図である。
【図７】同支持ブロックの分解斜視図である。
【図８】特許文献１に示される本発明者らが先に案出したマザーホーンとチャイルドホーンの接合構造を実施した切断用共振器の斜視図である。
【図９】図８に示した切断用共振器で用いる接合用スタッドボルトの正面図である。
【図１０】図８に示した切断用共振器においてチャイルドホーンを撓めた状態の要部の拡大断面図である。
【図１１】図１０中Ｂ―Ｂ線断面図である。
【図１２】図８に示した切断用共振器においてチャイルドホーンを撓めた状態における切断用の刃体に対する張力の説明図であり、一方側のチャイルドホーンを示すものである。
【図１３】図８に示した切断用共振器におけるマザーホーンとチャイルドホーンの振動方向並びにチャイルドホーンの撓み方向と張力を与える方向の説明図である。
【図１４】従来の接合構造による超音波切断装置の切断用共振器の斜視図である。
【図１５】同マザーホーンとチャイルドホーンの接合部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図中、１は超音波切断装置である。また、該超音波切断装置１は、長方形の基台２における長さ方向の一方側の端部に、コンバータ３に接続された加振ホーン４をその先端部が上になるようにして垂直に固定する一方、前記基台２における長さ方向の他方側の端部に、前記加振ホーン４と対向して立ち上がり、上端部に後記切断用の刃体の一方側の端部を支持する支持ブロック５を固定した支承板６を設けると共に、該支承板６を、前記基台２上に後記切断用の刃体の長さ方向に沿って設けたリニアガイドレール７に沿って摺動するリニアガイドブロック８を介して移動自在とし、また、前記リニアガイドレール７における前記支承板６の前記加振ホーン４と反対側に、該リニアガイドレール７に沿って摺動するリニアガイドブロック９を介して張力調整板１０を配設すると共に、該張力調整板１０を、前記基台２上に備えたボールねじ１１及び該張力調整板１０に設けた該ボールねじ１１が螺合するナット部材１２とからなる送りねじ機構１３をもって移動自在とし、また、前記支承板６と前記張力調整板１０との間に張力用のコイルばね１４を介装し、また、共振体で、厚みが薄く且つ帯状に長い切断用の刃体１５の両端部を、夫々前記加振ホーン４の先端部と前記支持ブロック５に支持せしめてなるものである。尚、１１Ａは前記ボールねじ１１の回転ハンドル、１１Ｂは回転止めである。
【００２８】
また、切断用の刃体１５の一方側の端部の加振ホーン４の先端部への支持は、加振ホーン４の先端面に、加振ホーン４の中心部において最も深くなる三角形状の切り込み１６を設け、該三角形状の切り込み１６の各平坦な傾斜面１６Ａ、１６Ｂの夫々に、該傾斜面１６Ａ、１６Ｂの夫々と同一角度の傾斜面１７Ａ、１８Ａを設けて該傾斜面１６Ａ、１６Ｂに沿って摺動自在となすと共に、双方の対向壁１７Ｂ、１８Ｂを加振ホーン４の軸と平行な平坦面となした一対の挟持駒１７、１８を、それらの中心部に穿設した加振ホーン４の軸方向に沿い且つ前記三角形状の切り込み１６の各傾斜面１６Ａ、１６Ｂの浅深方向に長いねじ挿通孔１９、２０に挿通した、加振ホーン４の前記三角形状の切り込み１６の各傾斜面１６Ａ、１６Ｂに加振ホーン４の軸と平行に螺装した六角孔付き頭部２１Ａ、２２Ａのねじ２１、２２をもって保持し、前記ねじ２１、２２を螺進させ、その頭部２１Ａ、２２Ａで前記一対の挟持駒１７、１８の夫々を前記三角形状の切り込み１６の傾斜面１６Ａ、１６Ｂに押し付けることによって双方の対向間隙を狭め、もってこれら一対の挟持駒１７、１８間に前記切断用の刃体１５の端部を挟持固定することによって行うものである。
【００２９】
また、切断用の刃体１５の他方側の端部の支持ブロック５への支持は、該支持ブロック５における支持ブロック本体５Ａの加振ホーン４との対向面に垂直に設けた切欠部５Ａ′と、該切欠部５Ａ′の垂直面に押し当てる固定ブロック５Ｂとをもって挟持して行うものであり、該固定ブロック５Ｂは、それに設けたボルト挿通孔５Ｂ′、５Ｂ′に挿通した固定ボルト５Ｃ、５Ｃを、支持ブロック本体５Ａの切欠部５Ａ′に設けたねじ孔５ａ、５ａに螺合することによって固定するものである。
【００３０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態は、上記の如く切断用の刃体１５における加振ホーン４と反対側の端部を指示する支持ブロック５を固定した支承板６を、加振ホーン４と接離する方向に移動自在とする一方、該支承板６の加振ホーン４と反対側に、加振ホーン４と接離する方向に移動自在に張力調整板１０を配設すると共に、該張力調整板１０をボールねじ機構１３をもって支承板６との相互間隔を変えるべく移動させることができるようになし、更にこれら支承板６と張力調整板１０との間に張力用のコイルばね１４を介装してなるものであるから、ボールねじ機構１３をもって張力調整板１０を移動させ、該張力調整板１０と支承板６との相互の間隔を変えることによって張力用のコイルばね１４の張力を調整することができるものである。即ち、相互の間隔が大きくなれば張力が大きくなり、また反対に相互の間隔が小さくなれば小さくなるものである。もって、切断用の刃体１５のサイズを変更するに際して、使用する刃体に最適な張力に調整することができるものである。したがって、サイズの異なる夫々の切断用の刃体の安定した振動を得ることができるものである。
【００３１】
また、切断用の刃体１５における加振ホーン４と反対側の端部を指示する支持ブロック５を固定した支承板６は、加振ホーン４と接離する方向に移動自在であり、また張力を調整するための張力調整板１０も同方向に移動自在であるから、長さの異なる刃体に変更するときに、長短いずれにも容易に対応することができるものである。
【００３２】
また、切断用の刃体１５は、一端側が振動しないように支持ブロック５によって固定された状態において他端側を加振ホーン４によって、且つまた該刃体１５の長さ方向に対して直角に振動を加えるものであるから、刃体１５はベンディング振動を行うことになり、もって縦振動によって切断する場合に比して一段と切断能力が向上することになるものである。また、刃体１５に対する加振は一端側からの加振のみであるから、刃体１５の振動が安定するものである。
【００３３】
また、本発明者らが先に案出した特許文献１に示されるマザーホーンとチャイルドホーンの接合構造において必須の構成要素であるマザーホーンが不要となるから、その分のコストを削減することができると共に、マザーホーンの振動による刃体の振動への影響を排除することができるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１  超音波切断装置
２  基台
３  コンバータ
４  加振ホーン
５  支持ブロック
６  支承板
７  リニアガイドレール
８、９  リニアガイドブロック
１０  張力調整板
１１  ボールねじ
１２  ナット部材
１３  送りねじ機構
１４  コイルばね
１５  切断用の刃体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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