CN116490311A - 工件加工装置以及具备该工件加工装置的超声波加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使对于复杂的加工形状的工件也能够有效地按压切割刀的工件加工装置、以及具备该工件加工装置且能够更精密地加工复杂的加工形状的被加工物的超声波加工装置。工件加工装置(5)是使用切割刀(69)对工件(W)进行加工的装置，具备：切割刀角度变更机构(9)，其能够根据工件(W)的形状来变更切割刀(69)相对于行进方向的角度；以及第一切割刀角度施力用气缸(75a)以及第二切割刀角度施力用气缸(75b)，其抵抗切割刀(69)的角度的变更方向而对切割刀角度变更机构(9)施力。

Description

工件加工装置以及具备该工件加工装置的超声波加工装置

技术领域

本发明涉及用于加工工件的工件加工装置以及具备该工件加工装置的超声波加工装置。

背景技术

以往，已知有用于加工工件的工件加工装置以及超声波加工装置。

例如，在专利文献1以及专利文献2中记载了使用切割刀10对工件进行加工的超声波加工装置，该超声波加工装置使切割刀10根据工件的形状而摆动，并且通过螺旋弹簧机构84从切割刀10的摆动角度方向对摆动机构施力抵抗，从而将切割刀10按压于被加工物的面(参照对比文件1的图13以及图14等、引用文献2的图13以及图14等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-273212号公报

专利文献2：日本特开2008-030251号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，由于引用文献1及引用文献2中记载的切割刀仅通过摆动机构摆动，因此虽然在相对于被加工物的摆动方向上进行按压没有问题，但很可能无法应对具有复杂形状的被加工物。

即，由于引用文献1及引用文献2中记载的切割刀仅通过摆动机构摆动，因此在被加工物的形状复杂的情况下，存在无法沿着被加工物的面按压切割刀的问题。

本发明是为了应对现有技术所具有的上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使对于复杂的加工形状的被加工物(以下记作“工件”)也能够有效地按压切割刀的工件加工装置、以及具备该工件加工装置且能够更精密地加工复杂的加工形状的被加工物的超声波加工装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的第一方案是一种工件加工装置，其使用切割刀对工件进行加工，所述工件加工装置的特征在于，具备：切割刀角度变更机构，其能够根据所述工件的形状来变更所述切割刀相对于行进方向的角度；以及切割刀角度施力机构，其抵抗所述切割刀的所述角度的变更方向而对所述切割刀角度变更机构施力。

另外，本发明的第二方案的特征在于，在第一方案的工件加工装置中，所述切割刀角度施力机构与所述切割刀的所述角度无关地以大致恒定的作用力对所述切割刀角度变更机构施力。

另外，本发明的第三方案的特征在于，在第一方案或第二方案的工件加工装置中，具备：切割刀位置变更机构，其能够根据所述工件的形状来变更所述切割刀相对于所述工件的特定方向的位置；以及切割刀位置施力机构，其抵抗所述切割刀的所述位置的变更方向而对所述切割刀位置变更机构施力。

另外，本发明的第四方案的特征在于，在第一方案或第二方案的工件加工装置中，具备固定所述角度的切割刀角度锁定机构。

另外，本发明的第五方案的特征在于，在第三方案的工件加工装置中，具备固定所述角度的切割刀角度锁定机构。

另外，本发明的第六方案的特征在于，在第三方案或第五方案的工件加工装置中，具备切割刀位置锁定机构，该切割刀位置锁定机构对相对于所述工件的所述特定方向的位置进行固定。

另外，本发明的第七方案的超声波加工装置的特征在于，具备第一方案至第六方案中的任一方案的工件加工装置，使所述切割刀在与所述角度的变更方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工。

另外，本发明的第八方案的超声波加工装置的特征在于，具备第三方案、第五方案或第六方案中的工件加工装置，使所述切割刀在与相对于所述工件的所述特定方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工。

发明效果

根据本发明的第一方案的工件加工装置，其涉及使用切割刀来加工工件的装置，特别是，由于具备：切割刀角度变更机构，其能够根据工件的形状来变更切割刀相对于行进方向的角度；以及切割刀角度施力机构，其抵抗切割刀的角度的变更方向而对切割刀角度变更机构施力，因此即使对于具有复杂加工形状的工件，也能够有效地按压切割刀来进行加工。

另外，根据本发明的第二方案的工件加工装置，在第一方案的工件加工装置中，切割刀角度施力机构与切割刀的角度无关地以大致恒定的作用力对切割刀角度变更机构施力，因此，除了第一方案的工件加工装置的效果之外，即使是针对具有复杂加工形状的工件，也能够在加工时更有效地按压切割刀。

另外，根据本发明的第三方案的工件加工装置，在第一方案或第二方案的工件加工装置中，具备：切割刀位置变更机构，其能够根据工件的形状来变更切割刀相对于工件的特定方向的位置；以及切割刀位置施力机构，其抵抗切割刀的位置的变更方向而对切割刀位置变更机构施力，因此，除了第一方案或者第二方案的工件加工装置的效果以外，还能够将切割刀更有效地按压在具有复杂加工形状的工件上进行加工。

另外，根据本发明的第四方案的工件加工装置，在第一方案或第二方案的工件加工装置中，由于具备固定角度的切割刀角度锁定机构，因此除了第一方案或第二方案的工件加工装置的效果以外，还能够根据工件的形状，选择将切割刀有效地按压的机构来加工工件。

另外，根据本发明的第五方案的工件加工装置，在第三方案的工件加工装置中，由于具备固定角度的切割刀角度锁定机构，因此除了第三方案的工件加工装置的效果以外，还能够根据工件的形状，选择将切割刀有效地按压的机构来加工工件。

另外，根据本发明的第六方案的工件加工装置，在第三方案或第五方案的工件加工装置中，由于具备将相对于工件的特定方向的位置固定的切割刀位置锁定机构，因此除了第三方案或第五方案的工件加工装置的效果之外，还能够根据工件的形状，进一步选择将切割刀有效地按压的机构来加工工件。

另外，根据本发明的第七方案的超声波加工装置，由于具备第一方案至第六方案中的任一方案的工件加工装置，使切割刀在与角度的变更方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工，因此能够更精密地对工件进行加工。

并且，根据本发明的第八方案的超声波加工装置，由于具备第三方案、第五方案或第六方案中的工件加工装置，使切割刀在与相对于工件的特定方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工，因此能够更精密地对工件进行加工。

附图说明

图1是本发明的实施方式的超声波加工装置的整体侧视图。

图2是本实施方式的超声波加工装置所具备的工件加工装置的整体立体图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图，是表示使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀未施加负荷的状态(角度0度)的图。

图5是图2的C-C剖视图，是表示使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀未施加负荷的状态(位置0mm)的图。

图6是本实施方式的超声波加工装置的框图。

图7是本实施方式的超声波加工装置的主控制器的框图。

图8是本实施方式的超声波加工装置中的主程序的流程图。

图9是本实施方式的超声波加工装置中的超声波加工程序的流程图。

图10是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀沿逆时针方向旋转了最大角度的状态(角度+θ1度)的图。

图11是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀沿顺时针方向旋转了最大角度的状态(角度-θ1度)的图。

图12是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度锁定用气缸接通、将切割刀的角度固定的状态(角度0度)的图。

图13是从下方观察安装的切割刀的图，是说明切割刀与切割刀的旋转方向的关系的说明图。

图14是表示在图2的C-C剖视图中，使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，使切割刀在+X方向上最大位移移动的状态(角度+X1mm)的图。

图15是表示在图2的C-C剖视图中，使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，使切割刀在-X方向上最大位移移动的状态(角度-X1mm)的图。

图16是在图2的C-C剖视图中，表示使切割刀位置锁定用气缸接通，将切割刀的位置固定的状态(位移0mm)的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

首先，对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的一实施方式的超声波加工装置的整体侧视图。

如图1所示，本实施方式的超声波加工装置1具备工作台10、固定于该工作台10的多关节机器人3、能够旋转地连接于该多关节机器人3的前端的工件加工装置5、设置于工作台10的工件设置台16、配置于工作台10的振荡器2、主控制器4以及机器人控制器6、以及配置于工作台10的外部的空气压缩机14(参照图6)。

并且，本实施方式的超声波加工装置1利用振子71使与工件加工装置5的前端连接的、截面两侧被研磨的前端变细的切割刀69在图上沿上下方向进行超声波振动，从而对设置在工件设置台16上的工件W进行加工。

另外，在工件设置台16设置有操作面板8，超声波加工装置1的操作者能够通过操作操作面板8来使超声波加工装置1动作。

多关节机器人3是根据来自机器人控制器6的指令进行动作的通常的5轴的多关节机器人，能够自由地改变工件加工装置5的位置以及角度，并与工件W对置。

多关节机器人3具备5个轴，即：第一旋转轴44，其用于使第二基台34相对于第一基台32回转；第二旋转轴46，其用于使下臂部(下手臂部)36相对于第二基台34前后转动；第三旋转轴48，其用于使中臂部(中手臂部)38相对于下臂部36上下转动；第四旋转轴50，其用于使上臂部(上手臂部)40相对于中臂部38上下转动；以及第五旋转轴52，其用于使旋转部42相对于上臂部40同轴地旋转。

多关节机器人3通过电缆(未图示)与机器人控制器6电连接，机器人控制器6与主控制器4电连接(参照图6)。

图2是本实施方式的超声波加工装置1所具备的工件加工装置5的整体立体图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图2的B-B剖视图，是表示使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀未施加负荷的状态(角度0度)的图，图5是图2的C-C剖视图，是表示使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀未施加负荷的状态(角度0度)的图。

工件加工装置5利用经由电缆73而与振荡器2电连接的振子71使与其前端连接的切割刀69进行超声波振动，从而对设置于工件设置台16的工件W进行加工。

如图2至图5所示，工件加工装置5具备下部的切割刀角度变更机构9、第一切割刀角度施力用气缸75a、第二切割刀角度施力用气缸75b以及切割刀角度锁定用气缸77、上部的切割刀位置变更机构7、第一切割刀位置施力用气缸79a、第二切割刀位置施力用气缸79b以及切割刀位置锁定用气缸81。

如图3以及图4所示，切割刀角度变更机构9具备：基轴11，其固定于工件加工装置5；旋转体13，其以能够旋转的方式与该基轴11连接，且与振子71以及切割刀69连接；第一突起部83，其设置于该旋转体13，能够与后述的第三突起部87抵接；第二突起部85，其设置于旋转体13的与第一突起部83相反的一侧，能够与后述的第四突起部89抵接；凹部91，其设置于旋转体13，与后述的锁定销39嵌合；以及空隙部15，其形成为可供旋转体13旋转。

第一切割刀角度施力用气缸75a是对旋转体13施力以抵抗旋转体13的俯视左旋的旋转力的设备，且具备在内部具有空隙部21的第一壳体17、以能够滑动的方式配置在该第一壳体17的空隙部21内的活塞19、以及与该活塞19的前端连接的第三突起部87，第一壳体17的空隙部21和空气压缩机14(参照图6)通过连接管23连通。

此外，第二切割刀角度施力用气缸75b是对旋转体13施力以抵抗旋转体13的俯视右旋的旋转力的设备，且具备在内部具有空隙部29的第二壳体25、以能够滑动的方式配置于该第二壳体25的空隙部29内的活塞27、以及与该活塞27的前端连接的第四突起部89，第二壳体25的空隙部29与空气压缩机14(参照图6)通过连接管31连通。

另外，第一切割刀角度施力用气缸75a、第二切割刀角度施力用气缸75b、连接管23、连接管31和空气压缩机14构成本发明的“切割刀角度施力机构”。

并且，切割刀角度锁定用气缸77使旋转体13的旋转停止，且具备在内部具有空隙部37(参照图12)的第三壳体33、以能够滑动的方式配置在该第三壳体33的空隙部37内的活塞35、以及与该活塞35的前端连接的锁定销39，第三壳体33的空隙部37与空气压缩机14(参照图6)通过连接管41以及连接管43连通。

另外，切割刀角度锁定用气缸77、连接管41、连接管43以及空气压缩机14构成本发明的“切割刀角度锁定机构”。

如图3以及图5所示，切割刀位置变更机构7具备：基台92，其固定于工件加工装置5；移动体90，其以能够移动的方式与该基台92连接；第七突起部97，其设置于该移动体90，能够与后述的第五突起部95抵接；第八突起部98，其设置于移动体90，能够与后述的第六突起部99抵接；以及凹部93，其设置于移动体90，供后述的锁定销67嵌合。

第一切割刀位置施力用气缸79a具备在内部具有空隙部49的第四壳体45、以能够滑动的方式配置在该第四壳体45的空隙部49内的活塞47、以及与该活塞47的前端连接的第五突起部95，第四壳体45的空隙部49与空气压缩机14(参照图6)通过连接管51连通。

另外，第二切割刀位置施力用气缸79b具备：在内部具有空隙部57的第五壳体53；以能够滑动的方式配置在该第五壳体53的空隙部57内的活塞55；以及与该活塞55的前端连接的第六突起部99，第五壳体53的空隙部57与空气压缩机14(参照图6)通过连接管59连通。

另外，第一切割刀位置施力用气缸79a、第二切割刀位置施力用气缸79b、连接管51、连接管59以及空气压缩机14构成本发明的“切割刀位置施力机构”。

并且，切割刀位置锁定用气缸81具备：在内部具有空隙部65(参照图16)的第六壳体61；以能够滑动的方式配置在该第六壳体61的空隙部65(参照图16)内的活塞63；以及与该活塞63的前端连接的锁定销67，第六壳体61的空隙部65(参照图16)和空气压缩机14(参照图6)通过连接管94以及连接管96连通。

另外，切割刀位置锁定用气缸81、连接管94、连接管96以及空气压缩机14构成本发明的“切割刀位置锁定机构”。

接着，对本实施方式的超声波加工装置1的框图进行说明。

图6是本实施方式的超声波加工装置的框图，图7是本实施方式的超声波加工装置的主控制器的框图。

在图6中，超声波加工装置1具备：主控制器4，其与电源12电连接；空气压缩机14，其与该主控制器4电连接，用于驱动第一切割刀角度施力用气缸75a、第二切割刀角度施力用气缸75b、切割刀角度锁定用气缸77、第一切割刀位置施力用气缸79a、第二切割刀位置施力用气缸79b以及切割刀位置锁定用气缸81；机器人控制器6，其与主控制器4电连接，用于控制多关节机器人3；振荡器2，其用于驱动振子71；以及操作面板8，其接受来自装置的操作者的输入。

另外，在本实施方式中，有时将第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b统称为“切割刀角度施力用气缸75”，将第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b统称为“切割刀位置施力用气缸79”。

另外，在图7中，主控制器4具备CPU(中央运算处理装置)22、以能够输入输出的方式与该CPU22连接的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)24、以及以能够输入输出的方式与CPU22连接的ROM(Read Only Memory：只读存储器)26。

RAM24具备：加工数据表24a，其存储有用于加工工件W的加工数据；以及加工模式数据表24b，其存储有与超声波加工装置1加工工件W时的后述的加工模式对应的设定项目。

另外，ROM26具备掌管本实施方式的超声波加工装置1整体的动作的主程序26a、和根据后述的加工模式执行超声波加工装置1的超声波加工的超声波加工程序26b。

接着，对上述结构的超声波加工装置1的动作进行说明。

图8是本实施方式的超声波加工装置中的主程序的流程图，图9是本实施方式的超声波加工装置中的超声波加工程序的流程图。

如上所述，本实施方式的超声波加工装置1利用振子71使与工件加工装置5的前端连接的切割刀69进行超声波振动，从而对设置于工件设置台16的工件W进行加工。

另外，本实施方式的超声波加工装置1作为对工件W进行加工的加工模式，具备四个加工模式。

具体而言，本实施方式的超声波加工装置1具备：第一加工模式，其在使切割刀角度施力用气缸75和切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力，对工件W进行加工；第二加工模式，其在使切割刀角度锁定用气缸77和切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力，对工件W进行加工；第三加工模式，其在使切割刀角度施力用气缸75和切割刀位置锁定用气缸81接通的状态下对切割刀69施力，对工件W进行加工；以及第四加工模式，其在使切割刀角度锁定用气缸77和切割刀位置锁定用气缸81接通的状态下不对切割刀69施力，对工件W进行加工。

在图8中，首先，当装置的操作者接通电源开关后，通过操作面板8上的操作按钮输入工件W的处理个数以及加工模式并按下开始按钮时，超声波加工装置1使多关节机器人3的臂移动到初始位置(S1)，设置工件W的处理个数(S3)，基于所输入的加工模式从加工模式数据表24b中提取设定项目(S5)，执行后述的超声波加工程序(S7)。

(第一加工模式)

首先，以如下方式进行说明：在使切割刀角度施力用气缸75和切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力，设定对工件W进行加工的第一加工模式。另外，第一加工模式是在加工复杂的加工形状的工件W时最佳的加工模式。

在图9中，在超声波加工程序中，首先，在从加工数据表24a取得加工数据之后(S21)，判断加工模式是否是切割刀角度施力模式(S23)。

由于第一加工模式由于使用切割刀角度施力模式(S23：是)，因此第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通(S25)，判断加工模式是否是切割刀位置施力模式(S29)。

由于第一加工模式使用切割刀位置施力模式(S29：是)，因此第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b被接通(S31)。

另外，上述的图4表示第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通，切割刀未被施加负荷的状态(角度0度)。

参照图4进行具体说明，若第一切割刀角度施力用气缸75a被接通，空气从空气压缩机14经由连接管23被注入到第一切割刀角度施力用气缸75a的第一壳体17的空隙部21，则活塞19在图上向下侧下降，与活塞19的前端连接的第三突起部87与设置于旋转体13的第一突起部83抵接。

另外，若第二切割刀角度施力用气缸75b被接通，空气从空气压缩机14经由连接管31被注入到第二切割刀角度施力用气缸75b的第二壳体25的空隙部29，则活塞27在图上向上侧上升，与活塞27的前端连接的第四突起部89与设置于旋转体13的第二突起部85抵接。

这样，当第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通时，旋转体13能够相对于基轴11向图上右旋方向和左旋方向旋转，但旋转体13被与活塞19的前端连接的第三突起部87和与活塞27的前端连接的第四突起部89施力，由此，如果是在切割刀69上没有施加负荷的状态，则切割刀69成为稳定在角度0度的位置(参照图13)的状态。

返回到超声波加工程序，在加工模式的设定完成后，接着，判断工件W是否被设置在工件设置台16上(S35)，在工件W未被设置在工件设置台16上的情况下(S35：否)，等待工件W被设置在工件设置台16上，在工件W被设置在工件设置台16上的情况下(S35：是)，为了使与切割刀69连接的振子71进行超声波振动而驱动振荡器2(S37)。

接着，使多关节机器人3的各臂移动，使得切割刀69位于相对于工件W的加工开始位置(S39)，为了对工件W进行超声波加工而使切割刀69移动(S41)。

在此，在使切割刀角度施力用气缸75和切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力而加工工件W的第一加工模式中，对工件加工装置5内部的动作进行说明。

图10是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀沿逆时针方向旋转了最大角度的状态(角度+θ1度)的图，图11是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀沿顺时针方向旋转了最大角度的状态(角度-θ1度)的图，图13是从下方观察安装的切割刀的图，是说明切割刀与切割刀旋转方向之间的关系的说明图。

如上所述，图4示出了在切割刀69上不施加负荷的状态，但在第一加工模式中，在工件加工装置5的工件W加工中，在切割刀69从工件W受到了旋转负荷的情况下，切割刀69构成为能够在±几度(最高±5°)的范围内旋转。

但是，旋转体13通过第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b接通，与活塞19的前端连接的第三突起部87与设置于旋转体13的第一突起部83抵接，并且与活塞27的前端连接的第四突起部89与设置于旋转体13的第二突起部85抵接，由此，始终处于朝向角度0度的位置(参照图13)施力的状态，可以说在该状态下能够旋转是正确的。

例如，如图10所示，在第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通的状态下，旋转负荷施加于切割刀69，设置于旋转体13的第一突起部83持续按压与活塞19的前端连接的第三突起部87，在切割刀69向图上逆时针方向旋转了最大角度的情况下(角度+θ1度)，设置于旋转体13的第一突起部83与连接于活塞19的前端的第三突起部87抵接，但设置于旋转体13的第二突起部85不与连接于活塞27的前端的第四突起部89抵接。

在设置于旋转体13的第一突起部83持续按压与活塞19的前端连接的第三突起部87的情况下，与第三突起部87抵接的第一突起部83从第三突起部87向-θ方向以f1的力被施力。另外，该力f1并不根据旋转体13的角度而变化，只要第一突起部83与第三突起部87抵接，则是恒定的。

另一方面，例如，如图11所示，在第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通的状态下，旋转负荷施加于切割刀69，设置于旋转体13的第二突起部85持续按压与活塞27的前端连接的第四突起部89，在切割刀69向图上顺时针方向旋转了最大角度的情况下(角度-θ1度)，设置于旋转体13的第二突起部85与连接于活塞27的前端的第四突起部89抵接，但设置于旋转体13的第一突起部83不与连接于活塞19的前端的第三突起部87抵接。

在设置于旋转体13的第二突起部85持续按压与活塞27的前端连接的第四突起部89的情况下，与第四突起部89抵接的第二突起部85从第四突起部89向+θ方向以f1的力被施力。另外，该力f1也不是根据旋转体13的角度而变化，只要第二突起部85与第四突起部89抵接，就是恒定的。

图14是表示在图2的C-C剖视图中，使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀在+X方向上最大位移移动的状态(角度+X1mm)的图，图15是表示在图2的C-C剖视图中，使切割刀位置施力用气缸接通，对切割刀施加负荷，切割刀在-X方向上最大位移移动的状态(角度-X1mm)的图。

如上所述，图5示出了使第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b接通，对切割刀没有施加负荷的状态(位置0mm)，但在第一加工模式中，在工件加工装置5的工件W加工中，在切割刀69从工件W受到负荷的情况下，切割刀69能够在±几mm(最高±5mm)的范围内移动。

但是，移动体90通过第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b接通，设置于移动体90的第七突起部97与连接于活塞47的前端的第五突起部95抵接，并且设置于移动体90的第八突起部98与连接于活塞55的前端的第六突起部99抵接，由此处于始终朝向位置0mm的位置(参照图14)施力的状态，可以说在该状态下能够移动是正确的。

例如，如图14所示，在第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b被接通的状态下，负荷施加于切割刀69，设置于移动体90的第八突起部98持续按压与活塞55的前端连接的第六突起部99，在切割刀69向+X方向最大位移移动的情况下(角度+X1mm)，设置于移动体90的第八突起部98与连接于活塞55的前端的第六突起部99抵接，但设置于移动体90的第七突起部97不与连接于活塞47的前端的第五突起部95抵接。

在设置于移动体90的第八突起部98持续按压与活塞55的前端连接的第六突起部99的情况下，与第六突起部99抵接的第八突起部98从第六突起部99向-X方向以f2的力被施力。另外，该力f2并不根据移动体90的位置而变化，只要第八突起部98与第六突起部99抵接，就是恒定的。

另一方面，例如，如图15所示，在第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b被接通的状态下，负荷施加于切割刀69，设置于移动体90的第七突起部97持续按压与活塞47的前端连接的第五突起部95，在切割刀69向-X方向最大位移移动的情况下(角度-X1mm)，设置于移动体90的第七突起部97与连接于活塞47的前端的第五突起部95抵接，但设置于移动体90的第八突起部98不与连接于活塞55的前端的第六突起部99抵接。

在设置于移动体90的第七突起部97持续按压与活塞47的前端连接的第五突起部95的情况下，与第五突起部95抵接的第七突起部97从第五突起部95向+X方向以f2的力被施力。另外，该力f2并不根据移动体90的位置而变化，只要第七突起部97与第五突起部95抵接，就是恒定的。

返回到超声波加工程序，判断工件W的加工是否完成(S43)，在工件W的加工未完成的情况下(S43：否)，继续切割刀69的移动(加工)(S41)，在工件W的加工完成的情况下(S43：是)，返回主程序(S45)。

(第二加工模式)

接着，对在使切割刀角度锁定用气缸77和切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力，对工件W进行加工的第二加工模式进行说明。另外，第二加工模式在以高于第一模式的速度进行加工的情况下使用。

在图9中，在超声波加工程序中，首先，在从加工数据表24a取得加工数据之后(S21)，判断加工模式是否是切割刀角度施力模式(S23)。

由于第二加工模式不使用切割刀角度施力模式(S23：否)，因此第一切割刀角度锁定用气缸77被接通(S27)，判断加工模式是否是切割刀位置施力模式(S29)。

由于第二加工模式使用切割刀位置施力模式(S29：是)，因此第一切割刀位置施力用气缸79a和第二切割刀位置施力用气缸79b被接通(S31)。

图12是表示在图2的B-B剖视图中，使切割刀角度锁定用气缸接通，将切割刀的角度固定的状态(角度0度)的图。

参照图12进行具体说明，若切割刀角度锁定用气缸77被接通，空气从空气压缩机14经由连接管41以及连接管43被注入到切割刀角度锁定用气缸77的第三壳体33的空隙部37，则活塞35向图上左侧移动，与活塞35的前端连接的锁定销39与设置于旋转体13的凹部91嵌合。

这样，若切割刀角度锁定用气缸77被接通，则旋转体13被锁定销39固定，切割刀69被固定于角度0度的位置(参照图13)。

返回到超声波加工程序，在加工模式的设定完成后，接着，判断工件W是否被设置在工件设置台16上(S35)，在工件W未被设置在工件设置台16上的情况下，等待工件W被设置在工件设置台16上(S35：否)，在工件W被设置在工件设置台16上的情况下(S35：是)，为了使与切割刀69连接的振子71进行超声波振动而驱动振荡器2(S37)。

接着，使多关节机器人3的各臂移动，使得切割刀69位于相对于工件W的加工开始位置(S39)，为了对工件W进行超声波加工而使切割刀69移动(S41)。

另外，关于在使切割刀位置施力用气缸79接通的状态下对切割刀69施力而加工工件W时的工件加工装置5内部的动作，参照图5、图14及图15，如上所述。

因此，在第二加工模式中，加工装置5将切割刀69的角度固定为角度0度，并且使切割刀69朝向位置0mm的位置以恒定的力f2对工件W施力，从而对工件W进行加工。

然后，判断工件W的加工是否完成(S43)，在工件W的加工未完成的情况下(S43：否)，继续切割刀69的移动(加工)(S41)，在工件W的加工完成的情况下(S43：是)，返回主程序(S45)。

(第三加工模式)

接着，对在使切割刀角度施力用气缸75和切割刀位置锁定用气缸81接通的状态下对切割刀69施力，对工件W进行加工的第三加工模式进行说明。另外，第三加工模式也是在加工复杂的加工形状的工件W时适当的加工模式，但在以比第一加工模式高速进行加工的情况下使用。

在图9中，在超声波加工程序中，首先，在从加工数据表24a取得加工数据之后(S21)，判断加工模式是否是切割刀角度施力模式(S23)。

由于第三加工模式使用切割刀角度施力模式(S23：是)，因此第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b被接通(S25)，判断加工模式是否是切割刀位置施力模式(S29)。

由于第三加工模式不使用切割刀位置施力模式(S29：否)，因此切割刀位置锁定用气缸81被接通(S33)。

图16是表示在图2的C-C剖视图中，使切割刀位置锁定用气缸接通，将切割刀的位置固定的状态(位移0mm)的图。

参照图16进行具体说明，若切割刀位置锁定用气缸81被接通，空气从空气压缩机14经由连接管94以及连接管96被注入到切割刀位置锁定用气缸81的第六壳体61的空隙部65，则活塞63向图上左侧移动，与活塞63的前端连接的锁定销67与设置于移动体90的凹部93嵌合。

这样，若切割刀位置锁定用气缸81被接通，则移动体90被锁定销67固定，切割刀69被固定在位置0mm的位置(参照图16等)。

返回到超声波加工程序，在加工模式的设定完成后，接着，判断工件W是否被设置在工件设置台16上(S35)，在工件W未被设置在工件设置台16上的情况下，等待工件W被设置在工件设置台16上(S35：否)，在工件W被设置在工件设置台16上的情况下(S35：是)，为了使与切割刀69连接的振子71进行超声波振动而驱动振荡器2(S37)。

接着，使多关节机器人3的各臂移动，使得切割刀69位于相对于工件W的加工开始位置(S39)，为了对工件W进行超声波加工而使切割刀69移动(S41)。

另外，参照图4、图10、图11及图13，对在使第一切割刀角度施力用气缸75a及第二切割刀角度施力用气缸75b接通的状态下对切割刀69施力而加工工件W时的工件加工装置5内部的动作进行说明。

因此，在第三加工模式中，加工装置5将切割刀69的位置固定在位置0mm，并且使切割刀69朝向角度0度以恒定的力f1对工件W施力，从而对工件W进行加工。

然后，判断工件W的加工是否完成(S43)，在工件W的加工未完成的情况下(S43：否)，继续切割刀69的移动(加工)(S41)，在工件W的加工完成的情况下(S43：是)，返回主程序(S45)。

(第四加工模式)

最后，对在使切割刀角度锁定用气缸77和切割刀位置锁定用气缸81接通的状态下不对切割刀69施力而对工件W进行加工的第四加工模式进行说明。另外，第四加工模式在以最高速进行加工的情况下使用。

在图9中，在超声波加工程序中，首先，在从加工数据表24a取得加工数据之后(S21)，判断加工模式是否是切割刀角度施力模式(S23)。

由于第四加工模式不使用切割刀角度施力模式(S23：否)，因此切割刀角度锁定用气缸77被接通(S27)，判断加工模式是否是切割刀位置施力模式(S29)。

另外，由于第四加工模式不使用切割刀位置施力模式(S29：否)，因此切割刀位置锁定用气缸81被接通(S33)。

然后，在加工模式的设定完成后，接着，判断工件W是否被设置在工件设置台16上(S35)，在工件W未被设置在工件设置台16上的情况下，等待工件W被设置在工件设置台16上(S35：否)，在工件W被设置在工件设置台16上的情况下(S35：是)，为了使与切割刀69连接的振子71进行超声波振动而驱动振荡器2(S37)。

接着，使多关节机器人3的各臂移动，使得切割刀69位于相对于工件W的加工开始位置(S39)，为了对工件W进行超声波加工而使切割刀69移动(S41)。

另外，关于在使切割刀角度锁定用气缸77接通的状态下不对切割刀69施力而对工件W进行加工时的工件加工装置5内部的动作，参照图4和图12，如上所述。

另外，关于在使切割刀位置锁定用气缸81接通的状态下不对切割刀69施力而对工件W进行加工时的工件加工装置5内部的动作，也参照图5和图16如上所述。

因此，在第四加工模式中，加工装置5将切割刀69的角度固定为角度0度，将切割刀69的位置固定为位置0mm，对工件W进行加工。

然后，判断工件W的加工是否完成(S43)，在工件W的加工未完成的情况下(S43：否)，继续切割刀69的移动(加工)(S41)，在工件W的加工完成的情况下(S43：是)，返回主程序(S45)。

返回图8的主程序，为了使与切割刀69连接的振子71的超声波振动停止而将振荡器2断开(S9)，并且将第一切割刀角度施力用气缸75a、第二切割刀角度施力用气缸75b、切割刀角度锁定用气缸77、第一切割刀位置施力用气缸79a、第二切割刀位置施力用气缸79b及切割刀位置锁定用气缸81的所有气缸断开(S11)。

然后，在使多关节机器人3的手臂移动到初始位置后(S13)，判断加工后的工件W是否从工件设置台16除去(S15)，在判断为没有除去工件W的情况下(S15：否)，等待工件W被除去，在判断为除去了工件W的情况下(S15：是)，进一步判断工件W的处理个数是否达到了由操作面板8输入的处理个数(S17)。

在此，在判断为工件W的处理个数未达到由操作面板8输入的处理个数的情况下(S17：否)，再次执行超声波加工程序，在判断为工件W的处理个数达到了由操作面板8输入的处理个数的情况下(S17：是)，结束处理(S19)。

另外，根据本实施方式的工件加工装置5，其涉及使用切割刀69对工件W进行加工的装置，特别是，由于具备：切割刀角度变更机构9，其能够根据工件W的形状来变更切割刀69相对于行进方向的角度；以及第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b，其抵抗切割刀69的角度的变更方向而对切割刀角度变更机构9施力，因此，对于复杂的加工形状的工件W，也能够有效地按压切割刀69而进行加工。

另外，根据本实施方式的工件加工装置5，第一切割刀角度施力用气缸75a和第二切割刀角度施力用气缸75b与切割刀69的角度无关地以大致恒定的作用力f1对切割刀角度变更机构9施力，因此，即使是复杂的加工形状的工件W，也能够将切割刀69进一步有效地按压而进行加工。

另外，根据本实施方式的工件加工装置5，由于具备：切割刀位置变更机构7，其能够根据工件W的形状来变更切割刀69相对于工件W的特定方向的位置；以及第一切割刀位置施力用气缸79a以及第二切割刀位置施力用气缸79b，其抵抗切割刀69的位置的变更方向而对切割刀位置变更机构7施力，因此，对于复杂的加工形状的工件W，也能够进一步有效地按压切割刀69而进行加工。

另外，根据本实施方式的工件加工装置5，由于具备固定旋转体13的旋转角度的切割刀角度锁定用气缸77，因此能够根据工件W的形状，选择将切割刀69有效地按压的机构来加工工件W。

另外，根据本实施方式的工件加工装置5，由于具备固定相对于工件W的特定方向的位置的切割刀位置锁定用气缸81，因此能够根据工件W的形状，进一步选择将切割刀69有效地按压的机构来加工工件W。

并且，根据本实施方式的超声波加工装置1，使切割刀69在与角度的变更方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件W进行加工，因此能够更精密地加工工件。

以上，对本发明的实施方式中的超声波加工装置以及工件加工装置进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更而实施。

例如，在上述的实施方式中使用的振子71以使切割刀69在图上沿上下方向振动的方式进行了说明，但不限于此，也可以是与旋转体13的旋转方向交叉的方向，也可以是与移动体90的移动方向交叉的方向。

另外，在上述的实施方式中使用的切割刀69使用两侧研磨的切割刀进行了说明，但即使是单侧研磨的切割刀，只要考虑加工方向就能够使用。

符号说明

1—超声波加工装置；2—振荡器；3—多关节机器人；5—工件加工装置；6—机器人控制器；7—切割刀位置变更机构；9—切割刀角度变更机构；14—空气压缩机；69—切割刀；71—振子；75—切割刀角度施力用气缸；77—切割刀角度锁定用气缸；79—切割刀位置施力用气缸；81—切割刀位置锁定用气缸；W—工件。

Claims (8)

1.一种工件加工装置，其使用切割刀对工件进行加工，

所述工件加工装置的特征在于，具备：

切割刀角度变更机构，其能够根据所述工件的形状来变更所述切割刀相对于行进方向的角度；以及

切割刀角度施力机构，其抵抗所述切割刀的所述角度的变更方向而对所述切割刀角度变更机构施力。

2.根据权利要求1所述的工件加工装置，其特征在于，

所述切割刀角度施力机构与所述切割刀的所述角度无关地以大致恒定的作用力对所述切割刀角度变更机构施力。

3.根据权利要求1或2所述的工件加工装置，其特征在于，具备：

切割刀位置变更机构，其能够根据所述工件的形状来变更所述切割刀相对于所述工件的特定方向的位置；以及

切割刀位置施力机构，其抵抗所述切割刀的所述位置的变更方向而对所述切割刀位置变更机构施力。

4.根据权利要求1或2所述的工件加工装置，其特征在于，

具备固定所述角度的切割刀角度锁定机构。

5.根据权利要求3所述的工件加工装置，其特征在于，

具备固定所述角度的切割刀角度锁定机构。

6.根据权利要求3或5所述的工件加工装置，其特征在于，

具备切割刀位置锁定机构，该切割刀位置锁定机构对相对于所述工件的所述特定方向的位置进行固定。

7.一种超声波加工装置，其特征在于，

具备权利要求1至6中任一项所述的工件加工装置，

使所述切割刀在与所述角度的变更方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工。

8.一种超声波加工装置，其特征在于，

具备权利要求3、5或6所述的工件加工装置，

使所述切割刀在与相对于所述工件的所述特定方向交叉的方向上进行超声波振动而对工件进行加工。