JP2004001116A

JP2004001116A - Ultrasonic machining apparatus

Info

Publication number: JP2004001116A
Application number: JP2002158718A
Authority: JP
Inventors: Toru Takada; 高田　亨
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic machining apparatus which can surely inspect conditions of a tool and can accurately and easily perform the positioning of the tool. <P>SOLUTION: An ultrasonic piercing apparatus 1 vibrates the tool 9 attached to a horn 23 by ultrasonic waves, and forms substantially the same shape as the tool shape in a workpiece 13 by transferring the vibration of the horn 23 to abrasive grains existing between the tool and the workpiece 13. The ultrasonic piercing apparatus 1 is provided with a camera section 41 on a traverse table 10 on which the workpiece 13 is mounted. The camera section 41 can photograph the condition of the tool 9 attached to the horn 23. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動により加工を行う超音波加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、超音波振動子と、この超音波振動子に連結された、工具が取付けられるホーンとを備えた超音波加工装置は一般に知られている。
この構成により、超音波加工装置の治具に被加工物を設置し、工具の周囲に砥粒を供給しながら該装置を駆動する。すると、超音波振動子からの超音波振動が、ホーンを介して工具に伝えられる。この工具の振動が砥粒を介して被加工物にぶつけられることにより、被加工物の表面は、工具の表面に倣った形状に加工される。
【０００３】
上記従来の構成において、超音波加工装置に取付けられた状態の工具に、回転方向位置や取付位置ズレ等の異常があると、被加工物への加工が所定の形状で施されない。また、装置の運転開始時は該装置に工具が適正に取付けられていても、連続的に加工を行うことによって、工具の回転方向位置や取付位置が徐々に移動したり、工具に欠けや損耗を生じると、同様に被加工物への加工に不具合を生じる。いずれの場合も、被加工物に対する加工精度が悪く、製品の歩留りが悪くなってしまう。
そこで従来は、上述したような工具の異常（回転方向位置、取付位置ズレ、欠け、損耗等）が無いか、装置に設けられた状態のホーンの工具取付部分を覗き込んで直接目視する点検作業が行われていた。そして、何らかの異常が確認されれば、工具の回転方向位置の調整や、工具の交換作業を行うこととしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成であると、ホーンの工具取付位置を覗き込み目視するには、装置の構成上困難である場合や、工具全体を目視することができない場合がある。そのため、点検を確実に行うことができず、工具の異常を見落とす場合があるという問題がある。
また、ホーンに取付けられた状態での工具の回転方向位置の調整を行うには、ホーンの工具取付位置の目視作業と、工具の位置を変更する作業とが交互に行われるため、作業が煩雑であるという問題がある。更に、工具がホーンに取付けられた状態での目視により回転方向位置の確認が行われるため、ある程度の調整は可能であっても精度良く行うことは困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、工具の状態を確実に点検することができ、工具の位置決めを精度良く容易に行うことが可能である超音波加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
請求項１に記載の超音波加工装置は、ホーンに取り付けられた工具を超音波により振動させ、この振動を被加工物との間に介在する砥粒に伝達することにより工具形状に倣った形状を前記被加工物に形成する超音波加工装置において、前記被加工物を設置する移動可能なテーブルに、前記ホーンに取り付けられた工具の様子を撮影できる撮像装置が設けられたことを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によると、撮像装置によりホーンに取り付けられた工具の状態を撮影することで、その画像をもとに、工具の異常（工具の取付位置・取付向きの異常や、工具の欠け・損耗など）が無いかを容易に点検できる。従って、ホーンの工具取付部分を覗き込んで直接目視で点検しなければならない従来の構成に比して、点検を確実に行うことができ、工具の異常を見落とすことが防止される。
また、撮像装置は移動可能なテーブルに設けられているから、撮影作業が容易である。即ち、工具を用いて被加工物に加工を行わせている状態から、前記テーブルを移動させることで、工具の様子を撮像装置で撮影できる状態に容易に移行できる。
【０００９】
請求項２に記載の超音波加工装置は、請求項１において、前記撮像装置は、前記工具が前記被加工物と接触する面に対向するように設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によると、工具が前記被加工物と接触する面、即ち、工具の最も重要な部分の画像を、撮像装置によって得ることができる。従って、工具の異常を容易に確認することができ、点検作業の確実性が向上される。
【００１１】
請求項３に記載の超音波加工装置は、請求項１または２において、更に、前記撮像装置で撮影した画像を表示する表示装置と、前記工具の前記ホーンでの位置を調節できる調節手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によると、表示装置に工具の位置を動画としてリアルタイムで表示させながら、工具の位置を調節することができる。この結果、工具の位置決め作業を極めて容易かつ確実・正確に行える。
また、撮像装置はテーブルに設けられているため、テーブルの送り精度で撮像装置を位置決めできるから、撮像装置の撮影位置を正確に再現できる。従って、工具の位置を調節する作業の際は、正確に同じ位置から見た画像を、毎回得ることができる。この結果、工具を確実にホーンに対し正確な位置に調整できるから、被加工物に対する加工精度を向上でき、製品の歩留まりを良くすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の超音波加工装置は、請求項３において、前記表示装置は、前記撮像装置により撮影した画像に、前記工具の位置決めの基準となる画像を合成して表示できるように構成したことを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によると、合成して表示される画像に工具の画像が一致するように（例えば、合成表示される基準線に工具の縁が一致するように）前記調節手段を調節すれば良いから、より正確かつ容易に工具の位置決めを行うことができる。
【００１５】
請求項５に記載の超音波加工装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項において、前記ホーンの工具取付面及び／又は前記工具を研磨する研磨装置を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によると、ホーンと工具との間の隙間に砥粒が入り込むことでホーンの工具取付面が摩滅しても、研磨装置により研磨することで、工具がホーンに適正に取り付けられる状態に再度戻すことができる。また、加工時に被加工物との間に砥粒を介在するために工具の加工面（被加工物に加工を施す面）が摩損しても、適正に加工する状態に再度戻すことができる。
【００１７】
請求項６に記載の超音波加工装置は、請求項５において、前記研磨装置は、前記テーブル上に備えられていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によると、研磨装置は治具が設置されるテーブル上に設けられているため、ホーンとテーブルとを相対的に移動させることで、ホーンの工具取付面と研磨装置とを対向させる状態とすることができる。従って、加工作業から研磨作業に移行するのも容易である。
また、この研磨作業を、前記ホーンの機械送り精度あるいは前記テーブルの機械送り精度で工具取付面に対して研磨装置を移動させることで行うことができる。従って、ホーン工具取付面を斜めに（偏って）研磨してしまうことが防止され、工具を取り付ける向きが傾いて被加工物に対する加工精度を低下させることがない。更に、研磨作業の際に工具取付面と研磨装置とを相対的に移動させることを、ホーンの送り装置またはテーブルの送り装置によって行わせる構成であるから、送りのための特別な構成が不要となり、部品点数が低減される。また、ホーンあるいはテーブルを送り移動させるのみでホーンの工具取付面を研磨することができるから、研磨のための装置の制御も容易である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
〔装置全体の概略構成〕
本発明の一実施形態としての超音波穿孔装置（超音波加工装置）１の全体側面図が図１に、全体正面図が図２に、それぞれ示される。この図１、図２に示すように、この超音波穿孔装置１は、床上に設置される基台２の上にコラム３を立設し、このコラム３に穿孔ヘッド部４を支持する構成となっている。
【００２１】
コラム３にはネジ軸５が上下方向に配置され、回転自在に支持されている。このネジ軸５に昇降体６が螺着されて、ネジ軸５と昇降体６とにより公知のボールネジ機構が構成されている。このネジ軸５には、コラム３上に設置されたモータ７のモータ軸が連結されている。この構成においてモータ７を正逆方向に回転駆動することで、昇降体６の上下位置を変更することができる。
コラム３には更にリニアガイドが上下方向に配設されて（図略）、このリニアガイドに沿って上下変位可能に、連結体８が備えられている。この連結体８に前記昇降体６が連結されることで、連結体８（ひいては、この連結体８に備えられる穿孔ヘッド部４）を上下方向（Ｚ方向）に移動させることができる。
【００２２】
連結体８には穿孔ヘッド部４が上下摺動自在に支持される。穿孔ヘッド部４には穿孔を行うための工具９が取り付けられる。この工具９の、後述するワーク１３と対向する面は加工面９ａとされており、この加工面９ａに超音波振動を与えるために穿孔ヘッド４が備えられている。
【００２３】
基台２上には水平方向（ＸＹ方向）に移動可能な移動テーブル１０が設置され、この移動テーブル１０の上に、図２に示すように、昇降テーブル１１、カメラ部（撮像装置）４１、研磨装置４２の三者が並べて配置される。
昇降テーブル１１上面の前記工具９（加工面９ａ）に対向し得る位置には、被加工物としてのワーク（被加工物）１３が固定可能とされる。このワーク１３としては種々のものが考えられるが、本実施形態は、インクジェットプリンタ等のインクジェットヘッドに圧電式アクチュエータとして使用される、圧電セラミック材料（ＰＺＴ）を加工する場合を示している。
【００２４】
装置全体を覆うように基台２上にはカバー４３が設置されて、穿孔作業時に発生する切り粉や後述する砥粒液が周囲に飛散しないように配慮されている。装置の正面には開閉可能な両開き式の扉４４が設けられ（図１）、ワーク１３の交換作業などの必要に応じて扉４４を開いてカバー４３内部にアクセスできるようになっている。
【００２５】
〔穿孔ヘッド部の構成〕
穿孔ヘッド部４の構成について、側面図である図３、正面図である図４、および平面断面図である図５を主に参照しながら具体的に説明する。
この穿孔ヘッド部４は、前記連結体８に支持される基部フレーム１４に、前記工具９を支持するための工具フレーム１７を上下摺動自在に連結した構成となっている。基部フレーム１４には支軸１５が水平に架設され、この支軸１５に、前後方向に細長いバランス体１６の中央部が枢支されて揺動自在とされている。
基部フレーム１４上にはエアシリンダ１８が設置され（図３，図４）、このシリンダロッド１９が下方に延出して、前記バランス体１６の一端に連結している。そして、バランス体１６の前記シリンダロッド１９が連結された一端に、前記工具フレーム１７が連結されている。基部フレーム１４には変位センサ２０が設けられ、工具フレーム１７の基部フレーム１４に対する相対変位を検出できるように構成されている。
【００２６】
図３に示すように、工具フレーム１７の下端には環状のホーン支持部２１が軸受２２を介して旋回可能に設けられ、このホーン支持部２１にホーン２３が固定される。ホーン２３は上下方向に細長く形成され、その上部には超音波振動子２４が固着されるとともに、ホーン２３の下端には平坦な工具取付面２３ａが形成され、この工具取付面２３ａに対して前記工具９が脱着可能に取り付けられる。
なお、基部フレーム１４や工具フレーム１７を覆うように板状のカバー４５が設けられて、内部の超音波振動子２４等を保護できるようになっている。
【００２７】
図５の平面図に示すように、ホーン支持部２１には側方に向けて突起２５が設けられて、この突起２５の一側に、付勢体２６が工具フレーム１７に設けられている。付勢体２６は付勢バネ２８の弾発作用により、突起２５を一側に向けて常時押動するように構成されている。一方、付勢体２６に突起２５を挟んで対向する位置に、ツマミを有する角度微調整ネジ（調節手段）２７が工具フレーム１７に取り付けられる。
この構成において、角度微調整ネジ２７のツマミを一方向に回転させると、その先端が突起２５を前記付勢体２６に抗して押すので、ホーン支持部２１が図５の反時計回り方向に旋回される。一方、ツマミを逆方向に回転させた場合は、ネジ２７の先端が後退して、前記付勢体２６が突起２５を押すので、ホーン支持部２１は図５の時計回り方向に旋回される。従って、ネジ２７を適宜回転させることで、ホーン支持部２１の角度（即ち、ホーン２３に取り付けられた工具９の水平面内における向き）を微調整することができる。
なお、ヘッド前面には固定ネジ３６が設けられており（図３・図４）、前述の微調整作業が終了した後はこのネジ３６を回転させて締め付けることで、ホーン支持部２１が不用意に旋回しないよう固定できるようになっている。
【００２８】
〔昇降テーブルの構成〕
ワーク１３を固定するための昇降テーブル１１の構成を、図６の側面図を参照して説明する。
この昇降テーブル１１は、移動テーブル１０の上に立設固定された基部フレーム２９と、この基部フレーム２９に図示せぬリニアガイドを介して昇降自在に設けられた昇降フレーム３１と、を有している。
【００２９】
前記基部フレーム２９にはリフトシリンダ３０が取り付けられ、このシリンダロッド３２が上方に延出して、その先端が前記昇降フレーム３１に連結されている。
リフトシリンダ３０はエアシリンダ式に構成されており、圧縮空気を供給／ドレンすることで、昇降フレーム３１の上下位置を変更することができる。基部フレーム２９には変位センサ３３が設置されて、昇降フレーム３１の上下位置を測定できるようになっている。
また、内部のリフトシリンダ３０や変位センサ３３を保護すべく、箱状のカバー４６が昇降フレーム３１に設けられる。
【００３０】
昇降フレーム３１の上部は水平に構成され、この上に、ワーク１３を取り付けるためのワーク台１２が設置される。また、ワーク台１２の脇の位置において、昇降フレーム３１上にクランプ機構３４が設けられている。このクランプ機構３４はエアシリンダで構成されており、ワーク台１２上にワーク１３を載置した状態でエアシリンダを作動させると、伸張するシリンダロッド３５がワーク１３を水平方向へ押圧し、ワーク台１２に設けられたガイド部に突き当てた状態で固定するようになっている。
【００３１】
この超音波穿孔装置１は図示せぬ砥粒液溜めを備えており、この砥粒液溜めには、砥粒（例えば、粒径４〜６μｍ程度のＳｉＣ）を分散させた液体が注入されている。砥粒液溜めに接続させて、パイプや可撓性のホースや管継手などからなる砥粒液循環経路が形成され、この経路が、前記昇降テーブル１１近傍に設けた中継パイプ４７（図１，図２，図６に図示）に接続されている。この中継パイプ４７には供給孔４８が形成されるとともに、更に該供給孔４８の近傍位置において、案内棒４９が下向きに突設されている。案内棒４９は湾曲状に構成されて斜め方向に向きを変え、その先端が、昇降テーブル１１上のワーク台１２の直上方に位置している。
この構成で、砥粒液溜めに設置された図略のポンプを駆動させると、砥粒液は中継パイプ４７内に送られ、その一部が供給孔４８を介して外部に漏出する。中継パイプ４７の外面に漏れ出た砥粒液は案内棒４９を伝ってワーク台１２上に落下し、工具９による加工に用いられる。
【００３２】
〔穿孔作業の様子の説明〕
以上に示した構成において、実際に工具９を超音波振動させてワーク１３に穿孔する作業を説明する。
まず、ワーク１３を前記クランプ機構３４によりワーク台１２上に固定したのち、前記移動テーブル１０をＸＹ方向に移動させるとともに、前記モータ７を駆動して穿孔ヘッド部４を下降させ、図６の鎖線で示すように、前記工具９がワーク１３のすぐ上に僅かな隙間をおいて位置するようにする。
そして、変位センサ３３で昇降フレーム３１の位置を常時測定しながら、リフトシリンダ３０に圧縮空気を供給して、シリンダロッド３２を徐々に伸張させて昇降フレーム３１を上方向へ移動させ、ワーク１３を上昇させる。そして、ワーク１３の上面が工具９に接触した瞬間の昇降フレーム３１の位置を、ワーク台１２内に設けられたロードセルによって検出し、装置１を制御するコントローラの適宜の記憶手段にゼロ位置として記憶しておく。
そして、穿孔ヘッド部４の超音波振動子２４を駆動し、ホーン２３を介して振幅数μｍ程度の上下方向の超音波振動を工具９に付与しながら、リフトシリンダ３０に圧縮空気を供給してワーク１３を上昇させ、工具９に対し押し付ける。また、前記砥粒液循環経路のポンプが駆動されることにより、中継パイプ４７から案内棒４９を経由して砥粒液が工具９の周囲に供給される。
これによりワーク１３は、工具９との間にある砥粒によって削られてゆき、工具９に倣った形状の溝や孔等がワーク１３の上面に形成される。
【００３３】
なお、前述した穿孔ヘッド部４のエアシリンダ１８（図３）は、工具フレーム１７の変位を変位センサ２０で測定しながら必要に応じて圧縮空気の給排を行って、工具フレーム１７を支持する力を調節している。これにより、穿孔作業中にワーク１３に対し過大な力で工具９が押し付けられることが防止されるので、本実施形態の圧電セラミックのような脆性材料のワーク１３を加工する場合でも、ワーク１３の破損が十分に回避される構成となっている。
【００３４】
工具９によりワーク１３に穿孔を行っている間も、前記昇降フレーム３１の位置が変位センサ３３（図６）によって常時測定されている。そして昇降フレーム３１が、前記ゼロ位置から所定の距離だけ上昇した時点で、リフトシリンダ３０への圧縮空気の供給が停止され、ワーク１３の上昇が停止される。この結果、前記ワーク１３には、正確に当該距離だけの深さの孔あるいは溝を形成することができる。
【００３５】
〔カメラ部の構成〕
次に、工具９の向きを調整するために設置されるカメラ部４１を説明する。このカメラ部４１は図２に示すように、昇降テーブル１１の側方位置に設けられている。
図７に示すようにカメラ部４１は箱状のカバー３７を備えており、このカバー３７の内部にＣＣＤ式のビデオカメラ３８が、そのレンズ部３９を上に向けた状態で収められている。カバー３７の上面には透明な蓋４０が、前記レンズ部３９に対応する位置に開閉可能に設けられる。
【００３６】
この構成における工具９の向きの調整作業を説明する。前記移動テーブル１０をＸＹ方向に移動させるとともに、前記モータ７を駆動して穿孔ヘッド部４を下降させ、図７の鎖線で示すように、カメラ３８のレンズ部３９の直上方に工具９が位置するようにすることで、工具９の向きをビデオカメラ３８で撮影することができる。撮影された映像は、装置１の適宜位置（例えば、コラム３の側方位置）に設置したモニタ（表示装置）に、リアルタイムに表示される。オペレータはこの映像を見ながら、前述の角度微調整ネジ２７を回してホーン２３の旋回角度を微調整し、工具９の向きが適正となるよう調整することができる。
【００３７】
〔研磨装置の説明〕
更に、前記ホーン２３の工具取付面２３ａを研磨するための研磨装置４２を説明する。研磨装置４２は図２に示すように、正面視において昇降テーブル１１を挟んで前記カメラ部４１の反対側に設置されている。
この研磨装置４２の具体的な構成が図８に示される。この図に示すように研磨装置４２は、移動テーブル１０上（なお、図８においては移動テーブル１０は図略とされている）に立設された筒状のフレーム５０を備え、このフレーム５０内に回転軸５１を回転自在に軸支した構成となっている。この回転軸５１の上端にはカップ型の砥石５２が固着されている。回転軸５１の側方にはモータ５３が設置されており、該モータ５３のモータ軸５４が、前記回転軸５１と、プーリ５５・５６及びベルト５７を介して連結されている。
【００３８】
この構成における研磨作業の様子を説明する。
即ち、ホーン２３から工具９を取り外した状態で、前記移動テーブル１０を移動させ、更に、前述のモータ７を駆動して穿孔ヘッド部４を下降させる。そしてモータ５３を駆動して砥石５２を回転させるとともに、ホーン２３下面の工具取付面２３ａに対し砥石５２の上面を接触させながら、移動テーブル１０を水平に移動させることで、該工具取付面２３ａを研磨することができる。
なお、前記穿孔ヘッド部４には加圧シリンダ５８が設置されており（図３，図４）、このシリンダ５８が、ホーン２３の工具取付面２３ａを砥石５２に押し付けるために用いられる。
【００３９】
この研磨装置４２の目的を説明する。
即ち、この超音波穿孔装置１では、ホーン２３に工具９を取り付けて超音波振動させワーク１３に対する穿孔作業を行う場合に、工具９の周囲に供給される前記砥粒がホーン２３下面の工具取付面２３ａと工具９との間に侵入し、工具取付面２３ａが砥粒によって徐々に摩損されることが避けられない。この工具取付面２３ａの摩滅が進行すると、工具９をホーン２３に対して十分密着させながら取り付けることができなくなり、超音波振動を工具９に効率良く伝達できないために作業効率の低下を招いてしまう。
そこで本実施形態の穿孔装置１では、穿孔作業が所定回数行われる毎に前記研磨装置４２による研磨を行い、ホーン２３の工具取付面２３ａを削って水平とすることで、常に工具９がホーン２３に適正に密着して取り付けられるようにしているのである。
【００４０】
以上で説明したように、本実施形態の超音波穿孔装置（超音波加工装置）１は、ホーン２３に取り付けられた工具９を超音波により振動させ、この振動をワーク（被加工物）１３との間に介在する砥粒に伝達することにより工具形状に倣った形状をワーク１３に形成する。この加工が施される際、工具は、異常（工具の取付位置・取付向きの異常や、工具の欠け・損耗など）無くホーン２３に取付けられていることが要求される。
【００４１】
この点、本実施形態の超音波穿孔装置１は、ワーク１３を設置する移動テーブル（テーブル）１０に、ホーン２３に取り付けられた工具９の様子を撮影できるカメラ部（撮像装置）４１が設けられている。これにより、カメラ部４１によりホーン２３に取り付けられた工具９の状態を撮影することで、その画像をもとに、上述したような工具９の異常が無いかを容易に点検できる。従って、ホーン２３の工具取付部分を覗き込んで直接目視で点検しなければならない従来の構成に比して、点検を確実に行うことができ、工具９の異常を見落とすことが防止される。
また、カメラ部４１は移動テーブル１０に設けられているから、撮影作業が容易である。即ち、工具９を用いてワーク１３に加工を行わせている状態から、移動テーブル１０を移動させることで、工具９の様子を撮像装置で撮影できる状態に容易に移行できる。
【００４２】
また、本実施形態においては、カメラ部４１は、工具９がワーク１３と接触する面に対向するように設けられている。これにより、工具９がワーク１３と接触する面、即ち、工具９の最も重要な部分の画像を、カメラ部４１によって得ることができる。従って、工具９の異常を容易に確認することができ、点検作業の確実性が向上される。
【００４３】
更には、本実施形態においては、カメラ部４１で撮影した画像を表示するモニタ（表示装置）と、工具９のホーン２３での位置を調節できる角度微調整ネジ（調節手段）２７とを備えている。これにより、モニタに工具９の位置を動画としてリアルタイムで表示させながら、工具９の位置を調節することができる。この結果、工具９の位置決め作業を極めて容易かつ確実・正確に行える。
また、カメラ部４１は移動テーブル１０に設けられているため、移動テーブル１０の送り精度でカメラ部４１を位置決めできるから、カメラ部４１の撮影位置を正確に再現できる。従って、工具９の位置を調節する作業の際は、正確に同じ位置から見た画像を、毎回得ることができる。この結果、工具９を確実にホーン２３に対し正確な位置に調整できるから、ワーク１３に対する加工精度を向上でき、製品の歩留まりを良くすることができる。
【００４４】
なお、上記のモニタ（表示装置）は、カメラ部４１により撮影した画像に、工具９の位置決めの基準となる画像を合成して表示できるように構成したものであってもよい。そうすると、合成して表示される画像に工具９の画像が一致するように（例えば、合成表示される基準線に工具９の縁が一致するように）角度微調整ネジ２７を調節すれば良いから、より正確かつ容易に工具９の位置決めを行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、ホーン２３の工具取付面２３ａを研磨する研磨装置４２を備えている。これにより、ホーン２３と工具９との間の隙間に砥粒が入り込むことでホーン２３の工具取付面２３ａが摩滅しても、研磨装置４２により研磨することで、工具９がホーン２３に適正に取り付けられる状態に再度戻すことができる。
なお、この研磨装置４２で、工具の加工面（ワーク１３に実際に加工を施す面）を研磨するように構成しても良い。これによれば、ワーク１３との間に砥粒を介在させながら加工を行う工具９がその加工面に摩損を生じても、研磨装置４２で研磨することで、再度適正に加工できる状態に戻すことができる。
【００４６】
また、本実施形態において、研磨装置４２は、ワーク１３が設けられた移動テーブル１０上に備えられている。これにより、研磨装置４２は治具１２が設置される移動テーブル１０上に設けられているため、ホーン２３と移動テーブル１０とを相対的に移動させることで、ホーン２３の工具取付面２３ａと研磨装置４２とを対向させる状態とすることができる。従って、加工作業から研磨作業に移行するのも容易である。
更には、この研磨作業を、ホーン２３の機械送り精度あるいは移動テーブル１０の機械送り精度で工具取付面２３ａに対して研磨装置４２を移動させることで行うことができる。従って、ホーン工具取付面２３ａを斜めに（偏って）研磨してしまうことが防止され、工具９を取り付ける向きが傾いてワーク１３に対する加工精度を低下させることがない。更に、研磨作業の際に工具取付面２３ａと研磨装置４２とを相対的に移動させることを、ホーン２３の送り装置または移動テーブル１０の送り装置によって行わせる構成であるから、送りのための特別な構成が不要となり、部品点数が低減される。また、ホーン２３あるいは移動テーブル１０を送り移動させるのみでホーン２３の工具取付面２３ａを研磨することができるから、研磨のための装置の制御も容易である。
【００４７】
【発明の効果】
以上で説明したように、請求項１の発明によると、撮像装置によりホーンに取り付けられた工具の状態を撮影することで、その画像をもとに、工具の異常（工具の取付位置・取付向きの異常や、工具の欠け・損耗など）が無いかを容易に点検できる。従って、ホーンの工具取付部分を覗き込んで直接目視で点検しなければならない従来の構成に比して、点検を確実に行うことができ、工具の異常を見落とすことが防止される。
また、撮像装置は移動可能なテーブルに設けられているから、撮影作業が容易である。即ち、工具を用いて被加工物に加工を行わせている状態から、前記テーブルを移動させることで、工具の様子を撮像装置で撮影できる状態に容易に移行できる。
【００４８】
請求項２の発明によると、工具が前記被加工物と接触する面、即ち、工具の最も重要な部分の画像を、撮像装置によって得ることができる。従って、工具の異常を容易に確認することができ、点検作業の確実性が向上される。
【００４９】
請求項３の発明によると、表示装置に工具の位置を動画としてリアルタイムで表示させながら、工具の位置を調節することができる。この結果、工具の位置決め作業を極めて容易かつ確実・正確に行える。
また、撮像装置はテーブルに設けられているため、テーブルの送り精度で撮像装置を位置決めできるから、撮像装置の撮影位置を正確に再現できる。従って、工具の位置を調節する作業の際は、正確に同じ位置から見た画像を、毎回得ることができる。この結果、工具を確実にホーンに対し正確な位置に調整できるから、被加工物に対する加工精度を向上でき、製品の歩留まりを良くすることができる。
【００５０】
請求項４の発明によると、合成して表示される画像に工具の画像が一致するように（例えば、合成表示される基準線に工具の縁が一致するように）前記調節手段を調節すれば良いから、より正確かつ容易に工具の位置決めを行うことができる。
【００５１】
請求項５の発明によると、ホーンと工具との間の隙間に砥粒が入り込むことでホーンの工具取付面が摩滅しても、研磨装置により研磨することで、工具がホーンに適正に取り付けられる状態に再度戻すことができる。また、加工時に被加工物との間に砥粒を介在するため、工具の被加工物に加工を施す面が摩損しても、適正に加工する状態に再度戻すことができる。
【００５２】
請求項６の発明によると、研磨装置は治具が設置されるテーブル上に設けられているため、ホーンとテーブルとを相対的に移動させることで、ホーンの工具取付面と研磨装置とを対向させる状態とすることができる。従って、加工作業から研磨作業に移行するのも容易である。
また、この研磨作業を、前記ホーンの機械送り精度あるいは前記テーブルの機械送り精度で工具取付面に対して研磨装置を移動させることで行うことができる。従って、ホーン工具取付面を斜めに（偏って）研磨してしまうことが防止され、工具を取り付ける向きが傾いて被加工物に対する加工精度を低下させることがない。更に、研磨作業の際に工具取付面と研磨装置とを相対的に移動させることを、ホーンの送り装置またはテーブルの送り装置によって行わせる構成であるから、送りのための特別な構成が不要となり、部品点数が低減される。また、ホーンあるいはテーブルを送り移動させるのみでホーンの工具取付面を研磨することができるから、研磨のための装置の制御も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波穿孔装置の全体的な構成を示した側面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】穿孔ヘッド部の側面図一部断面図である。
【図４】同じく正面図である。
【図５】同じく平面断面図である。
【図６】昇降テーブルの側面断面図である。
【図７】カメラ部の側面断面図である。
【図８】研磨装置の正面断面図である。
【符号の説明】
１　　超音波穿孔装置（超音波加工装置）
９　　工具
１０　　移動テーブル（テーブル）
１３　　ワーク（被加工物）
２３　　ホーン
４１　　カメラ部（撮像装置）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic processing device that performs processing by ultrasonic vibration.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic processing apparatus including an ultrasonic oscillator and a horn to which a tool is attached, which is connected to the ultrasonic oscillator, is generally known.
With this configuration, the workpiece is set on the jig of the ultrasonic processing apparatus, and the apparatus is driven while supplying abrasive grains around the tool. Then, the ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer is transmitted to the tool via the horn. When the vibration of the tool is hit against the workpiece via the abrasive grains, the surface of the workpiece is processed into a shape following the surface of the tool.
[0003]
In the above-described conventional configuration, if the tool attached to the ultrasonic machining apparatus has an abnormality such as a rotational direction position or a displacement of the attachment position, the workpiece is not processed in a predetermined shape. Also, at the start of operation of the device, even if the tool is properly mounted on the device, by continuously performing machining, the rotational direction position and the mounting position of the tool gradually move, and the tool is chipped or worn. Causes a problem in processing the workpiece similarly. In either case, the processing accuracy for the workpiece is poor, and the product yield is poor.
Therefore, conventionally, inspection work is performed by directly looking into the tool mounting portion of the horn provided in the device to check for abnormalities of the tool as described above (rotational direction position, mounting position deviation, chipping, wear, etc.). Had been done. Then, if any abnormality is confirmed, the position of the tool in the rotational direction is adjusted or the tool is replaced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the above-described conventional configuration, it is sometimes difficult to view the tool mounting position of the horn by looking at the device, or the entire tool may not be visible. For this reason, there is a problem that the inspection cannot be performed reliably, and the abnormality of the tool may be overlooked.
In addition, in order to adjust the rotational position of the tool in a state where it is mounted on the horn, the work of visually checking the tool mounting position of the horn and the work of changing the position of the tool are performed alternately, which makes the work complicated. There is a problem that is. Furthermore, since the position in the rotation direction is visually checked while the tool is mounted on the horn, there is a problem that it is difficult to perform the adjustment with high accuracy even if a certain degree of adjustment is possible.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus that can reliably check the state of a tool and can easily and accurately perform tool positioning. I do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0007]
The ultrasonic machining apparatus according to claim 1, wherein the tool attached to the horn is vibrated by ultrasonic waves, and the vibration is transmitted to an abrasive grain interposed between the horn and the workpiece, so that the shape follows the tool shape. In the ultrasonic processing apparatus for forming a workpiece on the workpiece, an imaging device capable of capturing a state of a tool attached to the horn is provided on a movable table on which the workpiece is installed. .
[0008]
According to the above configuration, the state of the tool attached to the horn is photographed by the imaging device, and based on the image, the abnormality of the tool (abnormality of the attaching position / orientation of the tool, chipping / wearing of the tool, etc.) Etc.) can be easily checked. Therefore, the inspection can be performed more reliably than in the conventional configuration in which the tool mounting portion of the horn must be directly inspected by looking directly into the tool mounting portion, and the abnormality of the tool can be prevented from being overlooked.
In addition, since the imaging device is provided on a movable table, photographing work is easy. That is, by moving the table from a state in which the workpiece is being machined using the tool, the state of the tool can be easily shifted to a state in which the state of the tool can be photographed by the imaging device.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic processing apparatus according to the first aspect, the imaging device is provided so as to face a surface where the tool contacts the workpiece.
[0010]
According to the above configuration, an image of a surface where the tool contacts the workpiece, that is, an image of a most important portion of the tool can be obtained by the imaging device. Therefore, the abnormality of the tool can be easily confirmed, and the reliability of the inspection work is improved.
[0011]
The ultrasonic processing apparatus according to claim 3 further includes a display device that displays an image captured by the imaging device and an adjustment unit that can adjust a position of the tool with the horn according to claim 1 or 2. It is characterized by having.
[0012]
According to the above configuration, it is possible to adjust the position of the tool while displaying the position of the tool as a moving image on the display device in real time. As a result, the tool positioning operation can be performed extremely easily, reliably and accurately.
In addition, since the imaging device is provided on the table, the imaging device can be positioned with the accuracy of feeding the table, so that the imaging position of the imaging device can be accurately reproduced. Therefore, in the operation of adjusting the position of the tool, an image viewed from the exact same position can be obtained every time. As a result, the tool can be surely adjusted to the correct position with respect to the horn, so that the processing accuracy for the workpiece can be improved and the yield of the product can be improved.
[0013]
An ultrasonic processing device according to a fourth aspect is configured such that the display device according to the third aspect is capable of displaying an image taken by the imaging device as an image serving as a reference for positioning the tool. It is characterized by:
[0014]
According to the above configuration, it is sufficient to adjust the adjusting means so that the image of the tool matches the image displayed by synthesis (for example, the edge of the tool matches the reference line synthesized and displayed). The tool can be positioned more accurately and easily.
[0015]
An ultrasonic processing apparatus according to a fifth aspect is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, a polishing apparatus for polishing the tool mounting surface of the horn and / or the tool is provided. .
[0016]
According to the above configuration, even if the tool mounting surface of the horn is worn out due to abrasive particles entering the gap between the horn and the tool, the tool is properly mounted on the horn by polishing with a polishing device. You can put it back again. Further, even if the processing surface of the tool (the surface on which the workpiece is processed) is worn out due to the presence of abrasive grains between the workpiece and the workpiece at the time of processing, it is possible to return to the state of proper processing again.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic processing apparatus according to the fifth aspect, the polishing apparatus is provided on the table.
[0018]
According to the above configuration, since the polishing apparatus is provided on the table on which the jig is installed, the horn and the table are relatively moved to make the tool mounting surface of the horn face the polishing apparatus. It can be. Therefore, it is easy to shift from the processing operation to the polishing operation.
Further, the polishing operation can be performed by moving the polishing apparatus with respect to the tool mounting surface with the mechanical feed accuracy of the horn or the mechanical feed accuracy of the table. Therefore, it is possible to prevent the horn tool mounting surface from being polished obliquely (unevenly), and to prevent the mounting direction of the tool from being inclined to lower the processing accuracy with respect to the workpiece. Further, since the tool mounting surface and the polishing device are relatively moved during the polishing operation by the horn feeder or the table feeder, a special configuration for feeding is not required. Thus, the number of parts is reduced. Further, since the tool mounting surface of the horn can be polished only by moving the horn or the table, the control of the polishing apparatus is easy.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0020]
[Schematic configuration of entire device]
FIG. 1 shows an overall side view of an ultrasonic drilling apparatus (ultrasonic processing apparatus) 1 as one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an overall front view thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic drilling apparatus 1 has a configuration in which a column 3 is erected on a base 2 installed on the floor, and a drill head 4 is supported by the column 3. Has become.
[0021]
The column 3 has a screw shaft 5 arranged vertically and rotatably supported. An elevating body 6 is screwed to the screw shaft 5, and the screw shaft 5 and the elevating body 6 constitute a known ball screw mechanism. A motor shaft of a motor 7 installed on the column 3 is connected to the screw shaft 5. In this configuration, the vertical position of the elevating body 6 can be changed by driving the motor 7 to rotate in the forward and reverse directions.
The column 3 is further provided with a linear guide in the vertical direction (not shown), and a connecting body 8 is provided so as to be vertically displaceable along the linear guide. By connecting the elevating body 6 to the connecting body 8, the connecting body 8 (and, consequently, the drilling head 4 provided in the connecting body 8) can be moved in the vertical direction (Z direction).
[0022]
The connecting body 8 supports the drilling head 4 so as to be slidable up and down. A tool 9 for performing drilling is attached to the drilling head 4. The surface of the tool 9 facing the work 13 to be described later is a processing surface 9a, and a drilling head 4 is provided to apply ultrasonic vibration to the processing surface 9a.
[0023]
A moving table 10 that can move in the horizontal direction (XY directions) is installed on the base 2, and on the moving table 10, as shown in FIG. 2, a lifting table 11, a camera unit (imaging device) 41, The three members of the polishing device 42 are arranged side by side.
A work (workpiece) 13 as a workpiece can be fixed to a position on the upper surface of the lifting table 11 which can face the tool 9 (working surface 9a). Although various types of the work 13 can be considered, the present embodiment shows a case where a piezoelectric ceramic material (PZT) used as a piezoelectric actuator for an ink jet head of an ink jet printer or the like is processed.
[0024]
A cover 43 is provided on the base 2 so as to cover the entire apparatus, and care has been taken to prevent chips generated during drilling work and abrasive liquid to be described later from scattering around. An openable / closable door 44 is provided on the front of the apparatus (FIG. 1). The door 44 can be opened and the inside of the cover 43 can be accessed as required when replacing the work 13 or the like.
[0025]
[Configuration of drilling head]
The configuration of the drilling head unit 4 will be specifically described mainly with reference to FIG. 3 which is a side view, FIG. 4 which is a front view, and FIG. 5 which is a plan sectional view.
The drilling head 4 has a configuration in which a tool frame 17 for supporting the tool 9 is vertically slidably connected to a base frame 14 supported by the connecting body 8. A support shaft 15 is horizontally installed on the base frame 14, and a central portion of a long and narrow balance body 16 is pivotally supported on the support shaft 15 so as to be swingable.
An air cylinder 18 is installed on the base frame 14 (FIGS. 3 and 4), and this cylinder rod 19 extends downward and is connected to one end of the balance body 16. The tool frame 17 is connected to one end of the balance body 16 to which the cylinder rod 19 is connected. The base frame 14 is provided with a displacement sensor 20, and is configured to detect a relative displacement of the tool frame 17 with respect to the base frame 14.
[0026]
As shown in FIG. 3, an annular horn support 21 is provided at the lower end of the tool frame 17 so as to be pivotable via a bearing 22, and a horn 23 is fixed to the horn support 21. The horn 23 is formed to be elongated in the up-down direction. An ultrasonic vibrator 24 is fixed to an upper portion of the horn 23, and a flat tool mounting surface 23a is formed at a lower end of the horn 23. The tool 9 is detachably attached.
In addition, a plate-like cover 45 is provided so as to cover the base frame 14 and the tool frame 17, so that the internal ultrasonic vibrator 24 and the like can be protected.
[0027]
As shown in the plan view of FIG. 5, a projection 25 is provided on the horn support 21 toward the side, and an urging body 26 is provided on the tool frame 17 on one side of the projection 25. The urging body 26 is configured to constantly push the projection 25 toward one side by the elasticity of the urging spring 28. On the other hand, an angle fine adjustment screw (adjustment means) 27 having a knob is attached to the tool frame 17 at a position facing the urging body 26 with the projection 25 interposed therebetween.
In this configuration, when the knob of the angle fine adjustment screw 27 is rotated in one direction, its tip pushes the projection 25 against the urging body 26, so that the horn support 21 moves in the counterclockwise direction in FIG. Turned. On the other hand, when the knob is rotated in the opposite direction, the tip of the screw 27 retreats and the urging body 26 pushes the projection 25, so that the horn support 21 is turned clockwise in FIG. Therefore, by appropriately rotating the screw 27, the angle of the horn support 21 (that is, the direction of the tool 9 attached to the horn 23 in the horizontal plane) can be finely adjusted.
A fixing screw 36 is provided on the front surface of the head (FIGS. 3 and 4). After the fine adjustment operation described above is completed, the screw 36 is rotated and tightened, so that the horn support 21 is inadvertently prepared. It can be fixed so that it does not turn.
[0028]
[Configuration of lifting table]
The configuration of the lifting table 11 for fixing the work 13 will be described with reference to the side view of FIG.
The elevating table 11 has a base frame 29 erected and fixed on the moving table 10, and an elevating frame 31 provided on the base frame 29 via a linear guide (not shown) so as to be able to move up and down. I have.
[0029]
A lift cylinder 30 is attached to the base frame 29, and a cylinder rod 32 extends upward, and a tip of the cylinder rod 32 is connected to the lift frame 31.
The lift cylinder 30 is of an air cylinder type, and the vertical position of the lifting frame 31 can be changed by supplying / draining compressed air. A displacement sensor 33 is installed on the base frame 29 so that the vertical position of the lifting frame 31 can be measured.
A box-shaped cover 46 is provided on the lifting frame 31 to protect the internal lift cylinder 30 and the displacement sensor 33.
[0030]
The upper part of the elevating frame 31 is configured horizontally, and the work table 12 on which the work 13 is mounted is installed thereon. Further, a clamp mechanism 34 is provided on the lifting frame 31 at a position beside the work table 12. The clamp mechanism 34 is formed of an air cylinder. When the air cylinder is operated with the work 13 placed on the work table 12, the extending cylinder rod 35 presses the work 13 in the horizontal direction, and the work table 12 and is fixed in a state where it abuts on a guide portion.
[0031]
The ultrasonic perforation apparatus 1 includes an abrasive fluid reservoir (not shown) into which a liquid in which abrasive grains (for example, SiC having a particle size of about 4 to 6 μm) are dispersed is injected. I have. An abrasive liquid circulation path composed of a pipe, a flexible hose, a pipe joint, or the like is formed by being connected to the abrasive liquid reservoir, and this path is connected to a relay pipe 47 (FIG. 1, FIG. 2 and 6). A supply hole 48 is formed in the relay pipe 47, and a guide rod 49 projects downward at a position near the supply hole 48. The guide rod 49 is formed in a curved shape and changes its direction in an oblique direction, and its tip is located immediately above the work table 12 on the lifting table 11.
In this configuration, when a pump (not shown) installed in the abrasive liquid reservoir is driven, the abrasive liquid is sent into the relay pipe 47, and a part of the abrasive liquid leaks out through the supply hole 48. The abrasive liquid leaked to the outer surface of the relay pipe 47 falls on the work table 12 along the guide rod 49 and is used for processing by the tool 9.
[0032]
[Explanation of drilling operation]
The operation of actually punching the workpiece 13 by ultrasonically oscillating the tool 9 in the configuration described above will be described.
First, after the work 13 is fixed on the work table 12 by the clamp mechanism 34, the moving table 10 is moved in the X and Y directions, and the motor 7 is driven to lower the drilling head unit 4; As shown by, the tool 9 is positioned just above the work 13 with a slight gap.
Then, while constantly measuring the position of the elevating frame 31 with the displacement sensor 33, compressed air is supplied to the lift cylinder 30, the cylinder rod 32 is gradually extended, and the elevating frame 31 is moved upward to move the work 13 upward. To raise. Then, the position of the lifting frame 31 at the moment when the upper surface of the work 13 comes into contact with the tool 9 is detected by a load cell provided in the work table 12 and stored as a zero position in an appropriate storage means of a controller for controlling the apparatus 1. Keep it.
Then, the ultrasonic oscillator 24 of the drilling head unit 4 is driven to supply compressed air to the lift cylinder 30 while applying vertical ultrasonic vibration having an amplitude of about several μm to the tool 9 via the horn 23. The work 13 is raised and pressed against the tool 9. When the pump of the abrasive liquid circulation path is driven, the abrasive liquid is supplied from the relay pipe 47 to the periphery of the tool 9 via the guide rod 49.
As a result, the work 13 is cut by the abrasive grains between the work 9 and the work 9, and a groove, a hole, or the like having a shape following the tool 9 is formed on the upper surface of the work 13.
[0033]
The air cylinder 18 (FIG. 3) of the drilling head unit 4 supplies and discharges compressed air as necessary while measuring the displacement of the tool frame 17 with the displacement sensor 20 to support the tool frame 17. Regulating power. This prevents the tool 9 from being pressed against the work 13 with an excessive force during the drilling operation. Therefore, even when the work 13 made of a brittle material such as the piezoelectric ceramic according to the present embodiment is processed, the work 13 is not pressed. The structure is such that damage is sufficiently avoided.
[0034]
The position of the lifting frame 31 is constantly measured by the displacement sensor 33 (FIG. 6) even while the workpiece 9 is being drilled by the tool 9. Then, when the lifting frame 31 rises from the zero position by a predetermined distance, the supply of the compressed air to the lift cylinder 30 is stopped, and the lifting of the work 13 is stopped. As a result, a hole or a groove having a depth corresponding to the distance can be accurately formed in the work 13.
[0035]
[Configuration of camera unit]
Next, the camera unit 41 installed for adjusting the direction of the tool 9 will be described. The camera section 41 is provided at a side position of the lifting table 11 as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the camera section 41 has a box-shaped cover 37, and a CCD video camera 38 is housed inside the cover 37 with its lens section 39 facing upward. A transparent cover 40 is provided on the upper surface of the cover 37 at a position corresponding to the lens unit 39 so as to be openable and closable.
[0036]
The operation of adjusting the direction of the tool 9 in this configuration will be described. While moving the moving table 10 in the X and Y directions, the motor 7 is driven to lower the drilling head unit 4, and the tool 9 is positioned immediately above the lens unit 39 of the camera 38 as shown by a chain line in FIG. By doing so, the direction of the tool 9 can be photographed by the video camera 38. The captured video is displayed in real time on a monitor (display device) installed at an appropriate position of the device 1 (for example, a side position of the column 3). The operator can finely adjust the turning angle of the horn 23 by turning the above-described angle fine adjustment screw 27 while watching this image, and can adjust the direction of the tool 9 to be appropriate.
[0037]
[Description of polishing apparatus]
Further, a polishing device 42 for polishing the tool mounting surface 23a of the horn 23 will be described. As shown in FIG. 2, the polishing device 42 is installed on the opposite side of the camera unit 41 with the lifting table 11 interposed therebetween when viewed from the front.
FIG. 8 shows a specific configuration of the polishing apparatus 42. As shown in this figure, the polishing apparatus 42 includes a cylindrical frame 50 erected on the moving table 10 (the moving table 10 is not shown in FIG. 8). The rotary shaft 51 is rotatably supported. A cup-shaped grindstone 52 is fixed to the upper end of the rotating shaft 51. A motor 53 is provided on a side of the rotating shaft 51, and a motor shaft 54 of the motor 53 is connected to the rotating shaft 51 via pulleys 55 and 56 and a belt 57.
[0038]
The state of the polishing operation in this configuration will be described.
That is, with the tool 9 removed from the horn 23, the moving table 10 is moved, and the above-described motor 7 is driven to lower the drilling head unit 4. Then, the motor 53 is driven to rotate the grindstone 52, and the tool mounting surface 23a is moved horizontally while the upper surface of the grindstone 52 is in contact with the tool mounting surface 23a on the lower surface of the horn 23. Can be polished.
A pressure cylinder 58 is provided on the drilling head 4 (FIGS. 3 and 4). The cylinder 58 is used to press the tool mounting surface 23 a of the horn 23 against the grindstone 52.
[0039]
The purpose of the polishing apparatus 42 will be described.
That is, in the ultrasonic drilling device 1, when the tool 9 is mounted on the horn 23 and ultrasonically oscillated to perform a drilling operation on the work 13, the abrasive grains supplied around the tool 9 are attached to the tool mounting on the lower surface of the horn 23. Invasion between the surface 23a and the tool 9 inevitably causes the tool mounting surface 23a to be gradually worn by the abrasive grains. As the wear of the tool mounting surface 23a progresses, it becomes impossible to mount the tool 9 while keeping the tool 9 in close contact with the horn 23, and ultrasonic vibration cannot be transmitted to the tool 9 efficiently. .
Therefore, in the drilling device 1 of the present embodiment, the polishing device 42 is polished every time the drilling operation is performed a predetermined number of times, and the tool mounting surface 23a of the horn 23 is shaved to be horizontal, so that the tool 9 is always mounted on the horn 23. It is designed to be attached in close contact with the device.
[0040]
As described above, the ultrasonic drilling apparatus (ultrasonic processing apparatus) 1 of the present embodiment causes the tool 9 attached to the horn 23 to vibrate by ultrasonic waves, and causes the vibration to be transmitted to the workpiece (workpiece) 13. By transmitting to the abrasive grains interposed therebetween, a shape following the tool shape is formed on the work 13. When this processing is performed, it is required that the tool be mounted on the horn 23 without any abnormality (abnormality of the mounting position and mounting direction of the tool, chipping or wear of the tool, etc.).
[0041]
In this regard, in the ultrasonic drilling apparatus 1 of the present embodiment, a camera section (imaging device) 41 capable of photographing the state of the tool 9 attached to the horn 23 is provided on a moving table (table) 10 on which the work 13 is installed. ing. Thus, by photographing the state of the tool 9 attached to the horn 23 by the camera unit 41, it is possible to easily check whether there is any abnormality of the tool 9 as described above based on the image. Therefore, as compared with the conventional configuration in which the tool mounting portion of the horn 23 must be directly inspected by looking into the tool mounting portion, the inspection can be performed more reliably, and the abnormality of the tool 9 can be prevented from being overlooked.
Further, since the camera section 41 is provided on the moving table 10, the photographing operation is easy. That is, by moving the moving table 10 from a state in which the work 13 is processed using the tool 9, the state of the tool 9 can be easily shifted to a state in which the state of the tool 9 can be photographed by the imaging device.
[0042]
In the present embodiment, the camera unit 41 is provided so as to face a surface where the tool 9 contacts the work 13. Thus, the camera unit 41 can obtain an image of the surface where the tool 9 comes into contact with the work 13, that is, the image of the most important part of the tool 9. Therefore, the abnormality of the tool 9 can be easily confirmed, and the reliability of the inspection work is improved.
[0043]
Further, in the present embodiment, a monitor (display device) for displaying an image captured by the camera unit 41 and an angle fine adjustment screw (adjustment means) 27 for adjusting the position of the tool 9 on the horn 23 are provided. I have. Thus, the position of the tool 9 can be adjusted while displaying the position of the tool 9 on the monitor as a moving image in real time. As a result, the positioning operation of the tool 9 can be performed extremely easily, reliably and accurately.
Further, since the camera section 41 is provided on the moving table 10, the camera section 41 can be positioned with the feeding accuracy of the moving table 10, so that the photographing position of the camera section 41 can be accurately reproduced. Therefore, when adjusting the position of the tool 9, an image viewed from the exact same position can be obtained every time. As a result, the tool 9 can be reliably adjusted to an accurate position with respect to the horn 23, so that the processing accuracy for the work 13 can be improved, and the yield of products can be improved.
[0044]
The monitor (display device) described above may be configured to be able to display an image captured by the camera unit 41 with an image serving as a reference for positioning the tool 9. Then, it is sufficient to adjust the angle fine adjustment screw 27 so that the image of the tool 9 matches the image that is synthesized and displayed (for example, the edge of the tool 9 matches the reference line that is synthesized and displayed). The tool 9 can be positioned more accurately and easily.
[0045]
In this embodiment, a polishing device 42 for polishing the tool mounting surface 23a of the horn 23 is provided. Thereby, even if the tool mounting surface 23a of the horn 23 is worn out due to the abrasive particles entering the gap between the horn 23 and the tool 9, the tool 9 can be properly fixed to the horn 23 by being polished by the polishing device 42. It can be returned to the installed state again.
Note that the polishing device 42 may be configured to polish the processing surface of the tool (the surface on which the work 13 is actually processed). According to this, even if the tool 9 that performs processing while interposing abrasive grains between the work 13 and the work 13 causes abrasion on the processing surface, the polishing device 42 polishes the tool 9 to return to a state where it can be properly processed again. be able to.
[0046]
In the present embodiment, the polishing device 42 is provided on the moving table 10 on which the work 13 is provided. Thus, since the polishing device 42 is provided on the movable table 10 on which the jig 12 is installed, the horn 23 and the movable table 10 are relatively moved so that the horn 23 and the tool mounting surface 23a of the horn 23 are polished. The device 42 can be placed in a state of facing the device 42. Therefore, it is easy to shift from the processing operation to the polishing operation.
Further, the polishing operation can be performed by moving the polishing device 42 with respect to the tool mounting surface 23a with the mechanical feed accuracy of the horn 23 or the mechanical feed accuracy of the moving table 10. Therefore, it is possible to prevent the horn tool mounting surface 23a from being polished obliquely (unevenly), and it is possible to prevent the direction in which the tool 9 is mounted from being inclined to lower the processing accuracy with respect to the work 13. Further, since the tool mounting surface 23a and the polishing device 42 are relatively moved during the polishing operation by the feed device of the horn 23 or the feed device of the movable table 10, a special feeding process is performed. A simple configuration is not required, and the number of parts is reduced. Further, since the tool mounting surface 23a of the horn 23 can be polished only by moving the horn 23 or the moving table 10, the control of the polishing apparatus is also easy.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the state of the tool attached to the horn is photographed by the imaging device, and the abnormality of the tool (tool mounting position / mounting direction) is determined based on the image. Can be easily inspected for any irregularities in the tool or for missing or worn tools. Therefore, the inspection can be performed more reliably than in the conventional configuration in which the tool mounting portion of the horn must be directly inspected by looking into the tool mounting portion, and the abnormality of the tool can be prevented from being overlooked.
In addition, since the imaging device is provided on a movable table, a photographing operation is easy. That is, by moving the table from a state in which the workpiece is being machined using the tool, the state of the tool can be easily shifted to a state in which the state of the tool can be photographed by the imaging device.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, an image of a surface where the tool contacts the workpiece, that is, an image of the most important portion of the tool can be obtained by the imaging device. Therefore, the abnormality of the tool can be easily confirmed, and the reliability of the inspection work is improved.
[0049]
According to the invention of claim 3, it is possible to adjust the position of the tool while displaying the position of the tool as a moving image on the display device in real time. As a result, the tool positioning operation can be performed extremely easily, reliably and accurately.
In addition, since the imaging device is provided on the table, the imaging device can be positioned with the accuracy of feeding the table, so that the imaging position of the imaging device can be accurately reproduced. Therefore, in the operation of adjusting the position of the tool, an image viewed from the exact same position can be obtained every time. As a result, the tool can be surely adjusted to the correct position with respect to the horn, so that the processing accuracy for the workpiece can be improved and the yield of the product can be improved.
[0050]
According to the fourth aspect of the present invention, if the adjusting means is adjusted so that the image of the tool matches the image displayed by synthesis (for example, the edge of the tool matches the reference line synthesized and displayed). Because it is good, the tool can be positioned more accurately and easily.
[0051]
According to the invention of claim 5, even if the tool mounting surface of the horn is worn out due to abrasive particles entering the gap between the horn and the tool, the tool is properly mounted on the horn by being polished by the polishing device. You can return to the state again. In addition, since the abrasive grains are interposed between the workpiece and the workpiece at the time of processing, even if the surface of the tool on which the workpiece is processed is worn out, it can be returned to a state in which the tool is properly processed again.
[0052]
According to the invention of claim 6, since the polishing device is provided on the table on which the jig is installed, the tool mounting surface of the horn and the polishing device face each other by relatively moving the horn and the table. State. Therefore, it is easy to shift from the processing operation to the polishing operation.
Further, the polishing operation can be performed by moving the polishing apparatus with respect to the tool mounting surface with the mechanical feed accuracy of the horn or the mechanical feed accuracy of the table. Therefore, it is possible to prevent the horn tool mounting surface from being polished obliquely (unevenly), and to prevent the mounting direction of the tool from being inclined to lower the processing accuracy with respect to the workpiece. Further, since the tool mounting surface and the polishing device are relatively moved during the polishing operation by the horn feeder or the table feeder, a special configuration for feeding is not required. Thus, the number of parts is reduced. Further, since the tool mounting surface of the horn can be polished only by moving the horn or the table, the control of the polishing apparatus is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of an ultrasonic perforation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the same.
FIG. 3 is a side view and a partial cross-sectional view of a drilling head unit.
FIG. 4 is a front view of the same.
FIG. 5 is a plan sectional view of the same.
FIG. 6 is a side sectional view of a lifting table.
FIG. 7 is a side sectional view of a camera unit.
FIG. 8 is a front sectional view of the polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Ultrasonic drilling equipment (ultrasonic processing equipment)
9 Tool 10 Moving table (table)
13 Work (workpiece)
23 Horn 41 Camera unit (imaging device)

Claims

An ultrasonic processing apparatus that vibrates a tool attached to a horn by ultrasonic waves and transmits the vibration to abrasive grains interposed between the ultrasonic processing apparatus and the workpiece to form a shape following the tool shape on the workpiece. At
An ultrasonic processing apparatus, wherein an imaging device capable of photographing a state of a tool attached to the horn is provided on a movable table on which the workpiece is set.

2. The ultrasonic processing apparatus according to claim 1, wherein the imaging device is provided so as to face a surface where the tool contacts the workpiece. 3.

The ultrasonic processing according to claim 1, further comprising a display device that displays an image captured by the imaging device, and an adjustment unit that can adjust a position of the tool on the horn. apparatus.

The ultrasonic processing apparatus according to claim 3, wherein the display device is configured to be able to display an image captured by the imaging device and an image serving as a reference for positioning the tool.

The ultrasonic processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a polishing device configured to polish the tool mounting surface of the horn and / or the tool.

The ultrasonic processing apparatus according to claim 5, wherein the polishing apparatus is provided on the table.