JP2004001127A - 超音波加工装置及び超音波加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工深さを正確に測定することができ、加工品質や加工時間が安定する超音波加工装置及び方法を提供する。
【解決手段】超音波穿孔装置（超音波加工装置）１の移動テーブル１０の上には、洗浄装置（洗浄手段）５１が設置されている。洗浄装置５１はタンク５２を備えており、タンク５２には研削液である洗浄液５３が満たされている。超音波加工による穿孔作業が終了すると、移動テーブル１０と工具９を移動させることにより、洗浄装置５１に満たされた洗浄液５３内に工具９を浸ける。そして、洗浄液５３に浸けた状態で、工具９を超音波振動させることにより、工具９に付着した切り粉や使用済み砥粒の洗浄を行う。
【選択図】　　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波加工装置及び超音波加工方法の技術に関する。
詳細には、超音波加工装置に備えられる工具の表面を洗浄する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、砥粒が液体に分散された砥粒液を工具の周りに供給しつつ、砥粒液に含まれる砥粒に超音波振動を与えながら加工することとした超音波加工装置及び超音波加工方法の技術は公知となっている。
この超音波加工装置及び超音波加工方法は、加工効率を向上させるため、複数の被加工物に対して一つの工具により連続して超音波加工できるようにすべく、一つの被加工物に加工した後は、加工済みの被加工物を取り外すとともに新しい被加工物を装置にセットして、同じ工具で再び加工を開始できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波加工装置及び超音波加工方法は、たとえ継続的に砥粒液を流しながら加工を行う場合でも、加工の際に発生した切り粉や使用済み砥粒等の異物が工具の表面にある程度付着することが避けられない。特に、砥粒の無駄を防止するために、砥粒液を工具の表面上に滞留させながら加工させるような何らかの構成が採られているような場合は、工具表面に上記異物も滞留し易いことになる。
切り粉は加工に何ら貢献するものではなくむしろ悪影響を与えるものであり、また、加工に使用された後の砥粒は未使用の砥粒に比べ、形状が丸くなるために加工効率を悪化させるものである。従って、これらの異物を工具表面に付着させたまま次の加工を行うと、加工効率の低下あるいは不安定化の原因となる。
また、これらの異物が工具位置の測定誤差の原因となり、その結果、加工深さの精度を低下させてしまう問題もあった。
【０００４】
【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。
【０００５】
即ち、請求項１においては、工具を超音波により振動させて当該振動を砥粒に伝達させつつ昇降テーブルを昇降させることにより、工具の表面形状に倣った形状を、該昇降テーブル上に固定された被加工物に形成する超音波加工装置において、前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けた状態で、前記工具を超音波により振動させつつ洗浄するための洗浄手段を備えることを特徴とする超音波加工装置としたものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１に記載の超音波加工装置において、前記砥粒は、液体に分散された砥粒液の状態で工具の周囲に供給されるように構成し、かつ、前記洗浄液は、この砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする超音波加工装置としたものである。
【０００７】
請求項３においては、請求項１に記載の超音波加工装置において、前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする超音波加工装置としたものである。
【０００８】
請求項４においては、請求項１から請求項３までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置において、前記昇降テーブルは、該昇降テーブルの位置を測定する位置測定手段をさらに備えるように構成し、かつ、この位置検出手段は、前記洗浄手段による前記工具の洗浄が終了する毎に、該工具と前記被加工物の接触位置を測定することを特徴とする超音波加工装置としたものである。
【０００９】
請求項５においては、請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置において、前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする超音波加工装置としたものである。
【００１０】
請求項６においては、砥粒を液体に分散した砥粒液を昇降テーブルに固定された被加工物と工具の表面との間に供給し、工具を超音波により振動させつつ被加工物に押し付け、該工具と該被加工物との間にある砥粒で該被加工物を削ることにより工具の表面形状に倣った形状を形成する超音波加工方法において、形状の加工が終了する毎に、前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けながら前記工具を超音波により振動させることで洗浄することを特徴とする超音波加工方法としたものである。
【００１１】
請求項７においては、請求項６に記載の超音波加工方法において、前記洗浄液は、前記砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする超音波加工方法としたものである。
【００１２】
請求項８においては、請求項６に記載の超音波加工方法において、前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする超音波加工方法としたものである。
【００１３】
請求項９においては、請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法において、前記洗浄後に、前記工具と被加工物の接触位置を測定することを特徴とする超音波加工方法としたものである。
【００１４】
請求項１０においては、請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法において、前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする超音波加工方法としたものである。
【００１５】
【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。
【００１６】
〔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）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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が取り付けられるとともに、この工具９に超音波振動を与えるための機構が備えられている。
【００１９】
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４１、研磨装置４２、洗浄装置５１の四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に対向し得る位置には、被加工物としてのワーク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。
ここで、カメラ部４１は、後述する工具９の向きの調整作業を容易とするために、工具９を下方から撮影するためのものである。また、研磨装置４２は、連続加工によってホーン２３の後述する工具取付面２３ａが砥粒で摩滅したときに、それを研磨するためのものである。
【００２０】
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。
【００２１】
〔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の一端に連結されている。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。
【００２２】
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Ｕ字状または箱状のカバー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。
【００２３】
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固定ネジ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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
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（位置測定手段）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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
〔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。
【００２９】
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に接触したときの昇降フレーム３１の位置を、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（変位センサ３３をゼロリセットする）。
具体的には、昇降フレーム３１の上昇が前記変位センサ３３により検知されなくなった時点からも、前述のリフトシリンダ３０に対し圧縮空気をやや余分に供給して、それでも昇降フレーム３１の上昇が検知されないことを確認して、初めてその位置をゼロ位置として認定する。こうすることで、工具９とワーク１３とが確実に接触した時点を正確に測定でき、測定誤差を減少させることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
以上に説明した加工作業の際に工具９に与える超音波振動は、その振幅が小さいもの（例えば振動数２０ｋＨｚ，振幅１０μｍ以下）となるよう、前記超音波振動子２４の駆動条件や前記ホーン２３の形状が適宜定められている。これにより、砥粒液が工具９の振動によって飛散されずに工具９の表面に保持される形となるので、ワーク１３と工具９との間の界面に到達して切削に貢献する砥粒の割合も増大し、加工効率を向上できる構成となっている。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
〔洗浄装置の構成〕
次に、工具９を洗浄するための洗浄装置５１を説明する。
図７に示すように、洗浄装置５１はタンク５２を備えており、このタンク５２の中に洗浄液５３が注入されている。
洗浄液５３は、砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体であることが望ましい。例えば、前述の砥粒液が研削液に砥粒を分散させたものであるときは、洗浄液５３は研削液とするとよい。これは、研削液は、通常、切り粉等の除去効果を高めるために界面活性剤が含まれているので、十分な洗浄力を有するからである。
このようにすれば、洗浄作業後にそのまま新しいワーク１３に対する加工作業に入ることができる。即ち、洗浄作業後に工具９の表面に洗浄液が残った状態でその周囲に砥粒を流しながら加工を行った場合、砥粒液に洗浄液が混じることになるが、それでも砥粒液の品質に悪影響を与えることにはならない。従って、洗浄作業後の洗浄液除去工程を省略でき、一つのワーク１３あたりの作業時間を短縮できることになる。
前述の砥粒液が水に砥粒を分散させたものであるときは、洗浄液５３は、それに対応させて、水とすることもできる。ただし、洗浄液５３を研削液とする方が、その浸透性により切り粉や古い砥粒の除去効果を向上できる点で望ましい。
【００３５】
前述の洗浄液５３は、オペレータの手作業でタンク５２に注入する（または入れ替える）構成であってもよいし、あるいは適宜のポンプ等を備えて、自動制御によりタンク５２に注入する（または入れ替える）構成であってもよい。
【００３６】
この構成における、工具９の洗浄装置５１による洗浄作業を説明する。
一つのワーク１３について前述の穿孔作業が終了した後は、前記モータ７を駆動して穿孔ヘッド部４を上昇させ、前記工具９を加工済みのワーク１３から離す。そして、前記移動テーブル１０をＸＹ方向に移動させ、タンク５２が工具９の直下方に位置する状態とする。その上で、前記モータ７を駆動して穿孔ヘッド部４を下降させることで、図７に示すように、工具９のワーク１３に対向する表面をタンク５２内の洗浄液５３に浸けることができる。
なお、図７では工具９のワーク１３に対向する表面のみが洗浄液５３に浸漬された状態を示しているが、更に穿孔ヘッド部４を下降させて、ホーン２３の一部（工具取付面２３ａ）をも洗浄液５３に浸漬させることとしても良い。この場合は、当該工具取付面２３ａに付着した切り粉や古い砥粒をも容易に除去できることになる。
【００３７】
この状態で超音波振動子２４を駆動し、洗浄液５３に浸けられた工具９を超音波振動させると、洗浄液５３に無数の泡（キャビティ）が発生し、この泡が潰れるときに、工具９表面に付着している切り粉や使用済み砥粒を分離して落とすことができる。即ち、公知の超音波洗浄が行われて、工具９表面の異物を短時間で容易かつ効果的に除去することができる。
ここで、洗浄時の超音波振動は、加工時の超音波振動に比べて、周波数を小さくするか、或いは振幅を大きくするか、少なくともいずれか一方の条件の下で行うことが望ましい。これは、振幅が大きいほど、また同一振幅であっても周波数が小さいほど、振動エネルギーが大きくなって、洗浄効果を向上させることができるからである。
【００３８】
なお、上述した工具９の超音波洗浄がされている間に、それと並行して、ワーク台１２上にある加工済みのワーク１３を取り外し、新しいワーク１３を取り付けることとすると、作業のサイクルタイムを短縮できることとなって望ましい。
【００３９】
工具９の洗浄作業の終了後は、いったん穿孔ヘッド部４を上昇させて、タンク５２中の洗浄液５３から工具９を引き上げる。その後、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、工具９と新しいワーク１３とを接触させて、前記変位センサ３３について前述のゼロリセット作業を行う。
このとき、洗浄後の工具９は切り粉や使用済み砥粒が落とされているから、工具９とワーク１３との間に砥粒が挟まった状態でゼロリセットすることもなくなる。従って、工具９の深さゼロの位置を前記変位センサ３３により高い精度で正確に測定することができ、その後の加工において加工深さを正確に制御することができる。
【００４０】
ゼロリセット作業が済んだ後は、前述の案内棒４９から工具９の周囲に砥粒液を供給しながら、新しいワーク１３に対し超音波加工を行うことになる。このとき、工具９の表面の異物は洗浄によって除去されており、工具９の周囲には新鮮な砥粒のみが存在することとなるから、その加工効率は向上され安定化される。また、加工の仕上がり形状も良好である。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな設計変更が可能なものである。
【００４２】
例えば、前記実施の形態においては、洗浄装置５１は、移動テーブル１０の上に設けられているが、それに限られない。即ち、洗浄装置５１または工具９のいずれか一方がＸＹ方向に移動可能な構成であれば、洗浄装置５１を移動テーブル１０以外に設けてもよい。
また、本発明の洗浄手段は、前記実施の形態のように昇降テーブル１１と別体とする必要はなく、昇降テーブル１１におけるワーク台１２に隣接して設けてもよい。
更に、ワーク台１２上のワーク１３を設置する位置の隣にゴム板やスポンジ等、工具９の超音波振動によっては加工されない材質（合成樹脂等）からなる弾性材料を配置し、これと工具９との間に洗浄液を供給するように構成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
即ち、請求項１に示す如く、工具を超音波により振動させて当該振動を砥粒に伝達させつつ昇降テーブルを昇降させることにより、工具の表面形状に倣った形状を、該昇降テーブル上に固定された被加工物に形成する超音波加工装置において、前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けた状態で、前記工具を超音波により振動させつつ洗浄するための洗浄手段を備えることを特徴とする超音波加工装置とした。
従って、加工作業で工具に付着した切り粉や摩損した古い砥粒を、洗浄手段で洗浄することができ、次回の加工作業に悪影響を与えることを防止できる。特に、工具に砥粒液を保持させるように構成されている場合は、工具表面に付着した状態で保持され易い切り粉や古い砥粒を洗浄手段で洗浄することができ、次回の加工作業に悪影響を与えることを防止できる。また、次の加工の際には工具と被加工物との間に新しい砥粒が供給されることになるから、加工速度が向上され、加工時間を短縮できる。さらに、洗浄する際に工具を超音波振動させるので、いわゆる超音波洗浄が行われる格好となって、切り粉や古い砥粒を容易に短時間で除去することができる。
【００４５】
請求項２に示す如く、請求項１に記載の超音波加工装置において、前記砥粒は、液体に分散された砥粒液の状態で工具の周囲に供給されるように構成し、かつ、前記洗浄液は、この砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする超音波加工装置とした。
従って、工具の周りに洗浄液が付着したまま加工作業を行っても、加工作業に悪影響を与える心配がない。従って、工具の周囲に付着した洗浄液を除去する必要がなく、そのまま加工作業を行える。
【００４６】
請求項３に示す如く、請求項１に記載の超音波加工装置において、前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする超音波加工装置とした。
従って、研削液は浸透性があるため、工具に保持されている加工による切り粉や砥粒を容易に除去することができる。
【００４７】
請求項４に示す如く、請求項１から請求項３までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置において、前記昇降テーブルは、該昇降テーブルの位置を測定する位置測定手段をさらに備えるように構成し、かつ、この位置検出手段は、前記洗浄手段による前記工具の洗浄が終了する毎に、該工具と前記被加工物の接触位置を測定することを特徴とする超音波加工装置とした。
従って、工具に付着した切り粉や砥粒を洗浄して取り除いた後に、昇降テーブルにより工具と被加工物とを接触させて位置測定手段によりその位置を測定するから、工具と被加工物との間に切り粉や砥粒が挟まることを原因とする測定誤差の発生が防止される。従って、溝加工などの加工深さを精度良くコントロールできる。
【００４８】
請求項５に示す如く、請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置において、前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする超音波加工装置とした。
従って、洗浄時において、超音波振動によるエネルギーが大きくなり、工具に付着した切り粉や砥粒を洗浄する洗浄効果を向上することができる。
【００４９】
請求項６に示す如く、砥粒を液体に分散した砥粒液を昇降テーブルに固定された被加工物と工具の表面との間に供給し、工具を超音波により振動させつつ被加工物に押し付け、該工具と該被加工物との間にある砥粒で該被加工物を削ることにより工具の表面形状に倣った形状を形成する超音波加工方法において、形状の加工が終了する毎に、前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けながら前記工具を超音波により振動させることで洗浄することを特徴とする超音波加工方法とした。
従って、加工作業で工具に付着した切り粉や摩損した古い砥粒を、洗浄手段で洗浄することができ、次回の加工作業に悪影響を与えることを防止できる。また、次の加工の際には工具と被加工物との間に新しい砥粒が供給されることになるから、加工速度が向上され、加工時間を短縮できる。さらに、洗浄する際に工具を超音波振動させるので、いわゆる超音波洗浄が行われる格好となって、切り粉や古い砥粒を容易に短時間で除去することができる。
【００５０】
請求項７に示す如く、請求項６に記載の超音波加工方法において、前記洗浄液は、前記砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする超音波加工方法とした。
従って、工具の周りに洗浄液が付着したまま加工作業を行っても、加工作業に悪影響を与える心配がない。従って、工具の周囲に付着した洗浄液を除去する必要がなく、そのまま加工作業を行える。
【００５１】
請求項８に示す如く、請求項６に記載の超音波加工方法において、前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする超音波加工方法とした。
従って、研削液は浸透性があるため、工具に保持されている加工による切り粉や砥粒を容易に除去することができる。
【００５２】
請求項９に示す如く、請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法において、前記洗浄後に、前記工具と被加工物の接触位置を測定することを特徴とする超音波加工方法とした。
従って、工具に付着した切り粉や砥粒を洗浄して取り除いた後に、昇降テーブルにより工具と被加工物とを接触させて位置測定手段によりその位置を測定するから、工具と被加工物との間に切り粉や砥粒が挟まることを原因とする測定誤差の発生が防止される。従って、溝加工などの加工深さを精度良くコントロールできる。
【００５３】
請求項１０に示す如く、請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法において、前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする超音波加工方法とした。
従って、洗浄時において、超音波振動によるエネルギーが大きくなり、工具に付着した切り粉や砥粒を洗浄する洗浄効果を向上することができる。
【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。
【図２】同じく正面図。
【図３】穿孔ヘッド部の側面図一部断面図。
【図４】同じく正面図。
【図５】同じく平面断面図。
【図６】昇降テーブルの側面断面図。
【図７】洗浄装置の側面断面図。
【符号の説明】
１　超音波穿孔装置（超音波加工装置）
９　工具
１１　昇降テーブル
１３　ワーク（被加工物）
３３　変位センサ（位置測定手段）
５１　洗浄装置（洗浄手段）
５３　洗浄液

Claims (10)

1. 工具を超音波により振動させて当該振動を砥粒に伝達させつつ昇降テーブルを昇降させることにより、工具の表面形状に倣った形状を、該昇降テーブル上に固定された被加工物に形成する超音波加工装置において、
   前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けた状態で、前記工具を超音波により振動させつつ洗浄するための洗浄手段を備えることを特徴とする超音波加工装置。
2. 前記砥粒は、液体に分散された砥粒液の状態で工具の周囲に供給されるように構成し、かつ、前記洗浄液は、この砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする請求項１に記載の超音波加工装置。
3. 前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする請求項１に記載の超音波加工装置。
4. 前記昇降テーブルは、該昇降テーブルの位置を測定する位置測定手段をさらに備えるように構成し、かつ、この位置検出手段は、前記洗浄手段による前記工具の洗浄が終了する毎に、該工具と前記被加工物の接触位置を測定することを特徴とする請求項１から請求項３までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置。
5. 前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちいずれか一項に記載の超音波加工装置。
6. 砥粒を液体に分散した砥粒液を昇降テーブルに固定された被加工物と工具の表面との間に供給し、工具を超音波により振動させつつ被加工物に押し付け、該工具と該被加工物との間にある砥粒で該被加工物を削ることにより工具の表面形状に倣った形状を形成する超音波加工方法において、
   形状の加工が終了する毎に、前記工具の少なくとも前記表面を洗浄液に浸けながら前記工具を超音波により振動させることで洗浄することを特徴とする超音波加工方法。
7. 前記洗浄液は、前記砥粒液から砥粒を除いたものに相当する液体よりなることを特徴とする請求項６に記載の超音波加工方法。
8. 前記洗浄液は、研削液であることを特徴とする請求項６に記載の超音波加工方法。
9. 前記洗浄後に、前記工具と被加工物の接触位置を測定することを特徴とする請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法。
10. 前記工具を、洗浄時には、加工時よりも、周波数が小さく、かつ、振幅が大きい条件で超音波により振動させることを特徴とする請求項６から請求項９までのうちいずれか一項に記載の超音波加工方法。

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