特許 7287311 ツールガイド装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-29

(45)【発行日】2023-06-06

(54)【発明の名称】ツールガイド装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 37/10 20060101AFI20230530BHJP

   B21D 28/34 20060101ALI20230530BHJP

   B26F 1/02 20060101ALI20230530BHJP

   B26D 7/08 20060101ALI20230530BHJP

【ＦＩ】

B21D37/10 Z

B21D28/34 H

B26F1/02 Z

B26D7/08 A

B26D7/08 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020028901

(22)【出願日】2020-02-24

(65)【公開番号】P2021133372

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 俊成

(72)【発明者】

【氏名】三井 浩之

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特公昭５１－０１８６７６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０６－３２８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１４９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５７６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０３９８００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ３７／１０

Ｂ２１Ｄ ２８／３４

Ｂ２６Ｆ １／０２

Ｂ２６Ｄ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記超音波振動ツールは、ツール先端に設けられた加工部と、上記加工部の軸方向の後端側に上記軸方向と直交する径方向について上記加工部よりも大径となるように設けられた本体ハウジングと、を有し、上記加工部と上記本体ハウジングとの境界に段差面が形成されており、
上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴は、大径穴部と、上記大径穴部よりも小径の小径穴部と、を有し、上記大径穴部と上記小径穴部との境界に上記ストッパー部としての当接面が設けられており、上記超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置に到達したときに上記当接面が上記段差面に当接するように構成されており、
上記超音波振動ツールの上記本体ハウジングは、振動時における軸方向の超音波振幅が上記加工部を下回る低振幅部を有し、
上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴の内周面が上記本体ハウジングの上記低振幅部においてのみ上記超音波振動ツールと摺動するように構成されている、ツールガイド装置。

【請求項2】

穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記ガイドホルダ部は、上記ワークの穴あけ加工時に形成されたバリが圧し潰されるのを防ぐ圧し潰し防止空間を形成するために、上記被加工面との対向面に設けられた凹部を有し、
上記凹部は、上記対向面で開口する上記ガイド穴の開口縁部が傾斜してなるテーパー面によって構成されている、ツールガイド装置。

【請求項3】

穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記ベース部に固定されたブラケット部を備え、上記ブラケット部は、上記ガイドホルダ部を支持するとともに、上記超音波振動ツールの軸方向と直交する径方向について上記ベース部に対する上記ガイドホルダ部の位置を調整可能に構成されている、ツールガイド装置。

【請求項4】

上記ガイドホルダ部は、上記ワークの穴あけ加工時に形成されたバリが圧し潰されるのを防ぐ圧し潰し防止空間を形成するために、上記被加工面との対向面に設けられた凹部を有する、請求項１または３に記載のツールガイド装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ツールガイド装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、この種のツールガイド装置が開示されている。このツールガイド装置は、穴あけ加工用の超音波振動ツールのパンチをガイドするためのガイドブッシュを備えている。このガイドブッシュには、パンチが軸方向に摺動可能に挿入されるガイド穴が設けられている。パンチには超音波ホーンにより超音波振動が印加される。また、パンチの先端には打ち抜き用の加工部が設けられている。

【0003】

このようなツールガイド装置によれば、パンチがガイドブッシュのガイド穴に挿入され且つ加工部がガイド穴を貫通した状態で、振動状態の加工部をワークに接触させることによってワークを打ち抜くことができる。これにより、ワークに穴あけ加工を施すことが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】ＷＯ２００５／０３９８００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような装置を使用すると、パンチの加工部がワークから受ける反力が穴あけ加工の完了とともに解放されたとき、加工部がその勢いでワーク側へ移動することが起こり得る。この場合、穴あけ加工完了後に、加工部から製品に過剰な振動が伝わったり、加工部が製品に接触し過ぎたりすることがあり、このことが製品品質の低下の要因に成り得る。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置において製品品質の低下を防ぐのに有効な技術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】

【0007】

本発明の一態様は、
穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記超音波振動ツールは、ツール先端に設けられた加工部と、上記加工部の軸方向の後端側に上記軸方向と直交する径方向について上記加工部よりも大径となるように設けられた本体ハウジングと、を有し、上記加工部と上記本体ハウジングとの境界に段差面が形成されており、
上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴は、大径穴部と、上記大径穴部よりも小径の小径穴部と、を有し、上記大径穴部と上記小径穴部との境界に上記ストッパー部としての当接面が設けられており、上記超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置に到達したときに上記当接面が上記段差面に当接するように構成されており、
上記超音波振動ツールの上記本体ハウジングは、振動時における軸方向の超音波振幅が上記加工部を下回る低振幅部を有し、
上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴の内周面が上記本体ハウジングの上記低振幅部においてのみ上記超音波振動ツールと摺動するように構成されている、ツールガイド装置、
にある。
また、本発明の別態様は、
穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記ガイドホルダ部は、上記ワークの穴あけ加工時に形成されたバリが圧し潰されるのを防ぐ圧し潰し防止空間を形成するために、上記被加工面との対向面に設けられた凹部を有し、
上記凹部は、上記対向面で開口する上記ガイド穴の開口縁部が傾斜してなるテーパー面によって構成されている、ツールガイド装置、
にある。
また、本発明の更なる別態様は、
穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置であって、
ワークの被加工面に押し当てられるベース部と、
上記超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴を有し、上記ベース部が上記ワークの上記被加工面に押し当てられた状態で上記被加工面に接することなく対向するガイドホルダ部と、
上記超音波振動ツールが上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴を挿入方向に貫通して上記ワークに対する穴あけ完了位置に到達したときに、この超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止するストッパー部と、
を備え、
上記ベース部に固定されたブラケット部を備え、上記ブラケット部は、上記ガイドホルダ部を支持するとともに、上記超音波振動ツールの軸方向と直交する径方向について上記ベース部に対する上記ガイドホルダ部の位置を調整可能に構成されている、ツールガイド装置、
にある。

【発明の効果】

【0008】

上記のツールガイド装置において、ベース部がワークの被加工面に押し当てられた状態では、ガイドホルダ部がワークの被加工面に接することなく対向する。このガイドホルダ部には、超音波振動ツールを軸方向に挿入出可能に貫通したガイド穴が設けられている。このため、ガイドホルダ部のガイド穴を挿入方向に貫通した超音波振動ツールを、振動状態でワークの被加工面に押し当てることによってワークに穴あけ加工を施すことができる。

【0009】

ここで、超音波振動ツールがガイドホルダ部のガイド穴に直に挿入出されるため、超音波振動ツールとガイドホルダ部との間に別部材が介装される構造に比べて、超音波振動ツールに対する隙詰め効果が得られ、超音波振動ツールが軸方向に振動するときの動きの精度を高めることができる。このため、超音波振動ツールが軸方向に対して傾いた状態でワークに接触するのを抑制することができ、穴あけ加工時に生じるワークのバリを少なく抑えることができる。また、超音波振動ツールからの振動を直に受けるガイドホルダ部をワークの被加工面に接触させることなく、ワークの穴あけ加工を行うことができる。これにより、穴あけ加工時に製品品質が低下するのを防ぐことができる。

【0010】

また、超音波振動ツールがガイドホルダ部のガイド穴を挿入方向に貫通してワークに対する穴あけ完了位置に到達したときには、この超音波振動ツールが穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのがストッパー部によって阻止される。このため、穴あけ加工完了後は、超音波振動ツールの必要以上の動きが阻止されることになり、超音波振動ツールから製品に過剰な振動が伝わったり、超音波振動ツールが製品に接触し過ぎたりするのを防ぐことができる。これにより、穴あけ加工後に製品品質が低下するのを防ぐことができる。

【0011】

以上のごとく、上記の態様によれば、穴あけ加工用の超音波振動ツールをガイドするためのツールガイド装置において製品品質の低下を防ぐのに有効な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１のツールガイド装置を上方からみた平面図。

【図2】実施形態１のツールガイド装置を下方からみた平面図。

【図3】図１のIII-III線矢視断面図。

【図4】図３のＡ領域の部分拡大図。

【図5】図３において超音波振動ツールが穴あけ完了位置にあるときの状態を示す断面図。

【図6】図５のＢ領域の部分拡大図。

【図7】実施形態２のツールガイド装置について図３に対応した断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

上述の態様の好ましい実施形態について説明する。

【0014】

上記のツールガイド装置において、上記超音波振動ツールは、ツール先端に設けられた加工部と、上記加工部の軸方向の後端側に上記軸方向と直交する径方向について上記加工部よりも大径となるように設けられた本体ハウジングと、有し、上記加工部と上記本体ハウジングとの境界に段差面が形成されており、上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴は、大径穴部と、上記大径穴部よりも小径の小径穴部と、を有し、上記大径穴部と上記小径穴部との境界に上記ストッパー部としての当接面が設けられており、上記超音波振動ツールが上記穴あけ完了位置に到達したときに上記当接面が上記段差面に当接するように構成されているのが好ましい。

【0015】

このツールガイド装置によれば、ガイドホルダ部のガイド穴のうち大径穴部と小径穴部との境界に設けられた当接面をストッパー部として使用し、この当接面が超音波振動ツールの加工部と本体ハウジングとの境界に設けられている段差面に当接することによって、超音波振動ツールが穴あけ完了位置から更に挿入方向へ動くのを阻止できる。これにより、ストッパー部の構造をガイドホルダ部のガイド穴の異径構造を利用して簡素化することができる。

【0016】

上記のツールガイド装置において、上記超音波振動ツールの上記本体ハウジングは、振動時における軸方向の超音波振幅が上記加工部を下回る低振幅部を有し、上記ガイドホルダ部の上記ガイド穴の内周面が上記本体ハウジングの上記低振幅部においてのみ上記超音波振動ツールと摺動するように構成されているのが好ましい。

【0017】

このツールガイド装置によれば、ガイドホルダ部の上記ガイド穴の内周面を、加工部に比べて軸方向の超音波振幅が小さい、本体ハウジングの低振幅部においてのみ、超音波振動ツールと摺動させることができる。これにより、ガイドホルダ部のガイド穴の内周面が、超音波振動ツールの振動によって受ける影響を小さく抑えることができる。

【0018】

上記のツールガイド装置において、上記ガイドホルダ部は、上記ワークの穴あけ加工時に形成されたバリが圧し潰されるのを防ぐ圧し潰し防止空間を形成するために、上記被加工面との対向面に設けられた凹部を有するのが好ましい。

【0019】

このツールガイド装置によれば、ガイドホルダ部のうちワークの被加工面との対向面に凹部を設けることにより、この凹部にワークの穴あけ加工時に形成されたバリを溜めることができ、このバリが圧し潰されるのを防ぐことが可能になる。このため、穴あけ加工後の製品にバリが干渉するのを回避できる。

【0020】

上記のツールガイド装置において、上記凹部は、上記対向面で開口する上記ガイド穴の開口縁部が傾斜してなるテーパー面によって構成されているのが好ましい。

【0021】

このツールガイド装置によれば、ガイド穴の開口縁部に設けたテーパー面を利用して圧し潰し防止空間を形成することができる。

【0022】

上記のツールガイド装置は、上記ベース部に固定されたブラケット部を備え、上記ブラケット部は、上記ガイドホルダ部を支持するとともに上記超音波振動ツールの軸方向と直交する径方向について上記ベース部に対する上記ガイドホルダ部の位置を調整可能に構成されているのが好ましい。

【0023】

このツールガイド装置によれば、ベース部をワークの被加工面に押し当てた状態で、ブラケット部を使用してベース部に対するガイドホルダ部の径方向の位置、即ちワークに対する穴あけ位置を容易に調整することができる。

【0024】

以下、本発明にかかるツールガイド装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0025】

なお、このツールガイド装置の説明のための図面において、特に断りのない限り、超音波振動ツールの長手方向である軸方向を矢印Ｘで示し、軸方向Ｘに直交する径方向を矢印Ｙ及び矢印Ｚで示している。また、軸方向Ｘのうちの一方向を超音波振動ツールの挿入方向Ｘ１とし、この挿入方向Ｘ１の逆方向を超音波振動ツールの挿出方向Ｘ２とする。

【0026】

（実施形態１）
図１～図３に示される、実施形態１のツールガイド装置１０は、ワークＷに使用される穴あけ加工用の超音波振動ツール１をガイドするためのものである。以下では、便宜上、被加工面Ｗａが上向きとなるように置かれたワークＷに対してツールガイド装置１０をセットする場合について例示的に説明する。このため、ワークＷの基準位置や向きの変更によって、ツールガイド装置１０の配置が適宜に変更される。

【0027】

ツールガイド装置１０は、ベース部２０と、ガイドホルダ部３０と、ストッパー部４０と、ブラケット部５０と、を備えている。

【0028】

ベース部２０は、穴あけ加工時にワークＷの被加工面Ｗａに押し当てられる部位である。そのために、このベース部２０は、径方向Ｙに離間して配置された２つの脚部２１を有し、２つの脚部２１においてワークＷの被加工面Ｗａに当接するように構成されている（図２及び図３を参照）。

【0029】

なお、ベース部２０の素材は特に限定されないが、このベース部２０がワークＷに直に接するものであり、ワークＷの損傷を極力防ぐことを考慮した場合、ベース部２０は樹脂材料やゴム材料などの素材からなるのが好ましい。

【0030】

ガイドホルダ部３０は、ベース部２０がワークＷの被加工面Ｗａに押し当てられた状態で被加工面Ｗａに接することなく対向するように構成されている。即ち、ガイドホルダ部３０は、ワークＷの被加工面Ｗａに対して隙間を隔てて対向するようになっている。

【0031】

なお、ガイドホルダ部３０の素材は特に限定されないが、このガイドホルダ部３０が超音波振動ツール１に直に接することを考慮した場合、ガイドホルダ部３０は樹脂材料などの素材からなるのが好ましい。

【0032】

ガイドホルダ部３０は、平面視の外形が方形である上側ブロック３０ａと、平面視の外形が円形であり径方向Ｙ，Ｚの寸法が上側ブロック３０ａを下回る下側ブロック３０ｂと、を有する。このガイドホルダ部３０には、上側ブロック３０ａ及び下側ブロック３０ｂにわたり、超音波振動ツール１を軸方向Ｘに挿入出可能に貫通したガイド穴３１が設けられている。このため、ガイド穴３１に挿入された超音波振動ツール１は、挿入方向Ｘ１と挿出方向Ｘ２のいずれについてもガイドされる。

【0033】

図３に示されるように、超音波振動ツール１は、図中の下方をツール先端としたとき、ツール先端に設けられた加工部２と、加工部２の軸方向Ｘの後端側に軸方向Ｘと直交する径方向Ｙ，Ｚについて加工部２よりも大径となるように設けられた本体ハウジング３と、を有する。この超音波振動ツール１は、典型的には、作業者が手指で把持して使用するハンドツールとして構成される。この超音波振動ツール１の主要材料として、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）を使用するのが好ましい。

【0034】

加工部２は、軸方向Ｘを長手方向とする円柱状の打ち抜き反刃として構成されている。加工部２は、その軸方向Ｘの長さ寸法がワークＷの厚みに応じて設定され、その外径がワークＷに予定されている貫通穴の穴径に応じて設定される。この加工部２は、穴あけ加工によってワークＷに形成された貫通穴の内周面との接触を極力少なくするために、ツール後端に向かうにつれて縮径されたテーパー形状を有するのが好ましい。

【0035】

本体ハウジング３は、軸方向Ｘを長手方向とする円筒状部材である。この本体ハウジング３は、その外径が加工部２の外径を上回る。このため、相対的に大径部分である本体ハウジング３と相対的に小径部分である加工部２との境界に段差面４が形成されている。

【0036】

本体ハウジング３の筒内には、振動発生源である振動子５が収容されている。この振動子５は、別体の発信器（図示省略）に電気的に接続されている。発信器の作動に伴って振動子５で生じた超音波振動は、ツール先端の加工部２まで伝達される。このとき、超音波振動ツール１の本体ハウジング３は、振動時における軸方向Ｘの超音波振幅が加工部２の軸方向Ｘの超音波振幅を下回る低振幅部３ａを有する。即ち、低振幅部３ａは、実質的に穴あけ加工を行う加工部２に比べて軸方向Ｘの超音波振幅が小さく、加工部２から遠ざかることで振動仕事量が大幅に低下するようになっている。一般的には、本体ハウジング３のうち振動子５と加工部２との中央部における軸方向Ｘの超音波振幅がほぼゼロになり、加工部２において軸方向Ｘの超音波振幅が最大となることが知られている。本実施形態では、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１の内周面が本体ハウジング３の低振幅部３ａにおいてのみ超音波振動ツール１と摺動するように構成されている。

【0037】

図４に示されるように、図３のＡ領域を拡大して説明すると、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１は、軸方向Ｘに互いに連接して設けられた大径穴部３１ａ及び小径穴部３１ｂを有する。ここで、大径穴部３１ａは、ガイドホルダ部３０の上側領域で開口する断面円形の部位である。この大径穴部３１ａは、超音波振動ツール１の本体ハウジング３との間に微小隙間を形成するように寸法設定されている。これに対して、小径穴部３１ｂは、ガイドホルダ部３０の下側領域で開口する断面円形で大径穴部３１ａよりも小径の部位である。この小径穴部３１ｂは、超音波振動ツール１の加工部２との間に、大径穴部３１ａと本体ハウジング３との間の微小隙間を上回る隙間を形成するように寸法設定されている。

【0038】

これにより、超音波振動ツール１は、本体ハウジング３においてのみガイドホルダ部３０のガイド穴３１の大径穴部３１ａの内周面と摺動するのに対して、加工部２はガイド穴３１の内周面とは摺動しないように、或いはガイド穴３１の内周面との摺動度合いが本体ハウジング３を下回るように構成されている。

【0039】

また、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１のうち大径穴部３１ａと小径穴部３１ｂとの境界には、ストッパー部４０としての当接面３２が設けられている。この当接面３２は、超音波振動ツール１が後述の穴あけ完了位置Ｐ２に到達したときに超音波振動ツール１の段差面４に当接する機能を果たす。このため、超音波振動ツール１がガイドホルダ部３０のガイド穴３１を挿入方向Ｘ１に貫通してワークＷに対する穴あけ完了位置Ｐ２に到達したときに、この超音波振動ツール１が穴あけ完了位置Ｐ２から更に挿入方向Ｘ１へ動くのを、当接面３２を利用して阻止できる。このような構成は、超音波振動ツール１の本体ハウジング３がワークＷの被加工面Ｗａに接触しないように、超音波振動ツール１の打ち抜き端或いは押しきり端の位置を保証するものである。

【0040】

図１及び図３に示されるように、ガイド穴３１の大径穴部３１ａは、超音波振動ツール１の円滑な挿入動作を可能とするために、その開口縁部が傾斜してなるテーパー面３３を有する。このテーパー面３３は、周方向に連続して一周形成されている。また、図２～図４に示されるように、ガイド穴３１の小径穴部３１ｂは、ワークＷの被加工面Ｗａに対向する対向面３４で開口しており、その開口縁部が傾斜してなるテーパー面３６を有する。このテーパー面３６は、周方向に連続して一周形成されている。対向面３４は、下側ブロック３０ｂの円形の下面によって構成されている。

【0041】

なお、図２では、テーパー面３６を明確に示すために、このテーパー面３６の領域にハッチングを施している。このテーパー面３６によって対向面３４にすり鉢状の凹部３５が形成される。凹部３５は、ワークＷの穴あけ加工時に形成されたバリが圧し潰されるのを防ぐ圧し潰し防止空間Ｓを形成している。

【0042】

図１及び図３に示されるように、ブラケット部５０は、ベース部２０とガイドホルダ部３０との間に介装されており、ベース部２０に複数の固定ボルト５１によって固定されている。ブラケット部５０は、ガイドホルダ部３０の上側ブロック３０ａを下方から支持するように構成されている。

【0043】

また、特に図１に示されるように、ブラケット部５０は、ガイドホルダ部３０の１つの側面に対向する対向壁部５２と、ガイドホルダ部３０の別の側面に対向する対向壁部５３と、を有する。また、ブラケット部５０において、対向壁部５２を径方向Ｙに貫通する螺子穴に調整用ボルト５４が螺合しており、また対向壁部５３を径方向Ｚに貫通する螺子穴に調整用ボルト５５が螺合している。そして、ガイドホルダ部３０の１つの側面に調整用ボルト５４のボルト軸の先端が当接しており、またガイドホルダ部３０の別の側面に調整用ボルト５５のボルト軸の先端が当接している。

【0044】

このため、調整用ボルト５４の操作によってそのボルト軸の対向壁部５２からの突出長さが変化することになり、軸方向Ｘと直交する径方向Ｙについてベース部２０に対するガイドホルダ部３０の位置を調整することができる。例えば、図１において調整用ボルト５４のボルト軸の突出長さが増えることによって、ガイドホルダ部３０がベース部２０に対して図中の左方向へスライドする。

【0045】

同様に、調整用ボルト５５の操作によってそのボルト軸の対向壁部５３からの突出長さが変化することになり、軸方向Ｘと直交する径方向Ｚについてベース部２０に対するガイドホルダ部３０の位置を調整することができる。例えば、図１において調整用ボルト５５のボルト軸の突出長さが増えることによって、ガイドホルダ部３０がベース部２０に対して図中の下方向へスライドする。

【0046】

このように、ブラケット部５０は、ベース部２０に対するガイドホルダ部３０の径方向Ｙ，Ｚの位置を調整可能に構成されている。

【0047】

次に、図３～図６を参照しながら、超音波振動ツール１を使用してワークＷに穴あけ加工を施すときの様子について説明する。

【0048】

図３に示されるように、既知の構造の位置決めピンや固定手段を使用して、ワークＷに対してツールガイド装置１０を予め固定する。これにより、ベース部２０の脚部２１がワークＷの被加工面Ｗａに押し当てられる。その後、ブラケット部５０調整用ボルト５４，５５を使用して、ベース部２０に対するガイドホルダ部３０の径方向Ｚの位置を調整する。これにより、ワークＷの被加工面Ｗａの所定位置に、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１を位置合わせすることができる。

【0049】

図３及び図４に示されるように、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１に、大径穴部３１ａ側から超音波振動ツール１を挿入する。その後、超音波振動ツール１を、加工前位置Ｐ１から挿入方向Ｘ１に下降させながら振動子５にて超音波振動を発生させる。超音波振動ツール１の加工部２がワークＷの被加工面Ｗａに接すると、この加工部２はワークＷと接触及び非接触を断続的に繰り返す。接触時に発生する衝撃エネルギー及びその衝撃に伴って生じる熱エネルギーによって、ワークＷのうち加工部２の外径に対応した領域が切削される。超音波振動ツール１をワークＷから受ける反力に抗して加工完了位置Ｐ２に向けて挿入方向Ｘ１に徐々に下降させる。

【0050】

図５及び図６に示されるように、超音波振動ツール１が穴あけ完了位置Ｐ２に到達したときに、ワークＷにおける穴あけ加工が完了する。図６において図５のＢ領域を拡大して示すように、ワークＷに加工部２の外径に対応した内径の貫通穴Ｗｂがあけられる。

【0051】

ここでいう「穴あけ完了位置Ｐ２」として、典型的には、超音波振動ツール１の加工部２の先端がワークＷの裏面（被加工面Ｗａを表面としたときの反対側の面）から、加工部２の外径を下回る程度に僅かに突出した位置をいう。この穴あけ完了位置Ｐ２は、使用するワークＷの厚みに応じて予め設定されるのが好ましい。

【0052】

超音波振動ツール１が穴あけ完了位置Ｐ２に到達した、超音波振動ツール１の段差面４がガイドホルダ部３０の当接面３２に当接する。これにより、穴あけ完了位置Ｐ２に到達した超音波振動ツール１が、この穴あけ完了位置Ｐ２から更に挿入方向Ｘ１へ動くのが阻止される。また、ワークＷの穴あけ加工時に形成されたバリは圧し潰し防止空間Ｓに溜められる。

【0053】

ここでいう「バリ」は、典型的には、ワークＷの穴あけ加工によって形成されたあとの貫通穴Ｗｂの開口縁部から被加工面Ｗａ側へ突出した突起やはみ出し部などによって構成される。

【0054】

上述の実施形態１によれば、以下のような作用効果が得られる。

【0055】

上記のツールガイド装置１０において、ベース部２０がワークＷの被加工面Ｗａに押し当てられた状態では、ガイドホルダ部３０がワークＷの被加工面Ｗａに接することなく対向する。このガイドホルダ部３０には、超音波振動ツール１を軸方向Ｘに挿入出可能に貫通したガイド穴３１が設けられている。このため、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１を挿入方向Ｘ１に貫通した超音波振動ツール１を、振動状態でワークＷの被加工面Ｗａに押し当てることによって、ワークＷに軸方向Ｘの穴あけ加工を施すことができる。

【0056】

ここで、超音波振動ツール１がガイドホルダ部３０のガイド穴３１に直に挿入出されるため、超音波振動ツール１とガイドホルダ部３０との間に別部材が介装される構造に比べて、超音波振動ツール１に対する隙詰め効果が得られ、超音波振動ツール１が軸方向Ｘに振動するときの動きの精度を高めることができる。このため、超音波振動ツール１が軸方向Ｘに対して傾いた状態でワークＷに接触するのを抑制することができ、穴あけ加工時に生じるワークのバリを少なく抑えることができる。また、超音波振動ツール１からの振動を直に受けるガイドホルダ部３０をワークＷの被加工面Ｗａに接触させることなく、ワークＷの穴あけ加工を行うことができる。これにより、穴あけ加工時に製品品質が低下するのを防ぐことができる。

【0057】

また、超音波振動ツール１がガイドホルダ部３０のガイド穴３１を挿入方向Ｘ１に貫通してワークＷに対する穴あけ完了位置Ｐ２に到達したときには、この超音波振動ツール１が穴あけ完了位置Ｐ２から更に挿入方向Ｘ１へ動くのがストッパー部４０によって阻止される。このため、穴あけ加工完了後は、超音波振動ツール１の必要以上の動きが阻止されることになり、超音波振動ツール１から製品に過剰な振動が伝わったり、超音波振動ツール１が製品に接触し過ぎたりするのを防ぐことができる。これにより、穴あけ加工後に製品品質が低下するのを防ぐことができる。

【0058】

従って、上述の実施形態１によれば、穴あけ加工用の超音波振動ツール１をガイドするためのツールガイド装置１０において製品品質の低下を防ぐのに有効な技術を提供することができる。

【0059】

上記のツールガイド装置１０によれば、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１のうち大径穴部３１ａと小径穴部３１ｂとの境界に設けられた当接面３２をストッパー部４０として使用し、この当接面３２が超音波振動ツール１の加工部２と本体ハウジング３との境界に設けられている段差面４に当接することによって、超音波振動ツール１が穴あけ完了位置Ｐ２から更に挿入方向Ｘ１へ動くのを阻止できる。これにより、ストッパー部４０の構造をガイドホルダ部３０のガイド穴３１の異径構造を利用して簡素化することができる。

【0060】

上記のツールガイド装置１０によれば、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１の大径穴部３１ａの内周面を、加工部２に比べて軸方向Ｘの超音波振幅が小さい、本体ハウジング３の低振幅部３ａにおいてのみ、超音波振動ツール１と摺動させることができる。これにより、ガイドホルダ部３０のガイド穴３１の内周面が、超音波振動ツール１の振動によって受ける影響を小さく抑えることができる。また、ガイドホルダ部３０が本体ハウジング３のうち軸方向Ｘの超音波振幅が小さい低振幅部３ａにおいてのみ摺動する構造であるため、許容範囲内で軸方向Ｘの摺動長さを増やすことができる。この場合、軸方向Ｘの摺動長さを増やすことで、超音波振動ツール１が軸方向Ｘに振動するときの動きの精度を更に高めることができる。

【0061】

上記のツールガイド装置１０によれば、ガイドホルダ部３０のうちワークＷの被加工面Ｗａとの対向面３４に凹部３５を設けることにより、この凹部３５にワークＷの穴あけ加工時に形成されたバリを溜めることができ、このバリが圧し潰されるのを防ぐことが可能になる。このため、穴あけ加工後の製品にバリが干渉するのを回避できる。特に、ガイド穴３１の小径穴部３１ｂの開口縁部に設けたテーパー面３６を利用して圧し潰し防止空間Ｓを形成することができる。

【0062】

上記のツールガイド装置１０によれば、ベース部２０をワークＷの被加工面Ｗａに押し当てた状態で、ブラケット部５０を使用してベース部２０に対するガイドホルダ部３０の径方向Ｙ，Ｚの位置、即ちワークＷに対する穴あけ位置を容易に調整することができる。

【0063】

上述の実施形態１において、超音波振動ツール１は、段差面４がガイドホルダ部３０の当接面３２に当接したことを検出して挿出方向Ｘ２に移動する機構を備えるのが好ましい。これにより、超音波振動ツール１の段差面４とガイドホルダ部３０の当接面３２とが接触する時間を極力短くすることができる。

【0064】

以下、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。

【0065】

（実施形態２）
図７に示されるように、実施形態２のツールガイド装置１１０は、ブラケット部１５０がベース部２０に対するガイドホルダ部３０の位置調整機能を備えていない点で、実施形態１のツールガイド装置１０と相違している。即ち、ツールガイド装置１１０のブラケット部１５０は、実施形態１のブラケット部５０に設けられている、対向壁部５２，５３及び調整用ボルト５４，５５に相当する要素を備えていない。

【0066】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0067】

実施形態２のツールガイド装置１１０によれば、ブラケット部１５０の構成を簡素化することによって、装置コストの低減を図ることができる。

【0068】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0069】

上述の実施形態２のツールガイド装置１１０に特に関連する変更例として、ベース部２０とガイドホルダ部３０とブラケット部１５０の少なくとも２つを同一の素材からなる一体部品とした構造を採用することができる。

【0070】

本発明は、上記の本実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、本実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

【0071】

上述の実施形態では、ベース部２０に対して設けられるガイドホルダ部３０の数が１つの場合について例示したが、ガイドホルダ部３０の数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて、複数のガイドホルダ部３０を設けることもできる。これにより、ワークＷの複数箇所に穴あけ加工に使用できる。この場合、複数のガイドホルダ部３０の複数のガイド穴３１が全て同径であってもよいし、複数のガイドホルダ部３０の複数のガイド穴３１の中に異径のガイド穴３１が含まれていてもよい。

【0072】

上述の実施形態では、ガイドホルダ部３０の対向面３４に、圧し潰し防止空間Ｓを形成するための凹部３５を設ける場合について例示したが、この凹部３５に代えて或いは加えて、ガイドホルダ部３０の対向面３４に圧し潰し防止空間Ｓを形成するための別の凹部を設けることもできる。

【0073】

上述の実施形態では、ガイドホルダ部３０の内部にストッパー部４０を構成する当接面３２を設ける場合について例示したが、これに代えて、ガイドホルダ部３０の外部にストッパー部４０に相当する要素を設け、この要素が超音波振動ツール１の穴あけ完了位置Ｐ１における挿入方向Ｘ１の動きを阻止するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0074】

１ 超音波振動ツール
２ 加工部
３ 本体ハウジング
３ａ 低振幅部
４ 段差面
１０，１１０ ツールガイド装置
２０ ベース部
３０ ガイドホルダ部
３１ ガイド穴
３１ａ 大径穴部
３１ｂ 小径穴部
３２ 当接面（ストッパー部）
３４ 対向面
３５ 凹部
３６ テーパー面
４０ ストッパー部
５０，１５０ ブラケット部
Ｐ２ 穴あけ完了位置
Ｓ 圧し潰し防止空間
Ｗ ワーク
Ｗａ 被加工面
Ｘ 軸方向
Ｘ１ 挿入方向
Ｙ，Ｚ 径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】