JP2004345061A - モバイル型超音波加工装置および超音波加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能で現地への持ち運びが容易にでき、実機構造物から効率よく材料試験片をサンプリングできるようにすることである。
【解決手段】無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成された超音波振動子2を設け、被加工物9との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめて加工工具6に超音波振動を加え被加工物9を加工する。加工工具6および超音波振動子2は支持具8で保持され、加工工具6の先端部が被加工物9の表面に垂直方向から送り込まれるようにする。
【選択図】 図1
【解決手段】無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成された超音波振動子2を設け、被加工物9との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめて加工工具6に超音波振動を加え被加工物9を加工する。加工工具6および超音波振動子2は支持具8で保持され、加工工具6の先端部が被加工物9の表面に垂直方向から送り込まれるようにする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、損傷を受ける構造物の一部からの材料試験片を現地で採取し加工するのに好適な持ち運び可能なモバイル型超音波加工装置および超音波加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、損傷を受ける実機構造物において、直接、実機構造部材を採取し、材料試験片形状に加工し試験を行うことによって材料特性を評価することは、的確に損傷の程度や余寿命を評価し診断するために非常に重要なことである。然るに、現場で試験片を採取し加工を行うには、超音波加工装置を現地に装備するか、現地まで運搬することが必要となる。そして、複雑な構造物の限られたスペースにおいて超音波加工装置を用いて実機構造部材を採取し、材料試験片形状に加工し試験を行うことになる。
【0003】
超音波加工装置は、超音波振動子から発振される超音波をコーンやホーンを介して加工工具に伝達し、被加工物の加工を行うものであり、加工ヘッド部分に電歪材料あるいは磁歪材料から構成される振動子を装備する構造となっている。そして、超音波加工装置は、超音波振動子により生じた超音波振動を加工工具に伝える際に、加工工具を適当な圧力で被加工物に押し当て、遊離砥粒を含有するスラリーを加工面に適当量供給し、加工工具の形状に対応した加工を行う。
【0004】
このような従来の超音波加工装置は、ベースの上にX軸方向、Y軸方向に移動可能な移動ステージを載置し、その上に被加工物を固定する。一方、工具の方は門型のコラムに加工ヘッドを支持させて、この加工ヘッドの下部に超音波を伝達するホーンや工具を支持するナットが設置されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−334603号公報
すなわち、超音波加工装置といえども従来型の旋盤やフライス盤における回転工具部分に超音波振動子を有する工具を取り付けたものと解して良い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波加工装置は加工ヘッドに装着される超音波振動子が大きいので運搬に困難を要し、また、設置スペースが十分にない現場での作業に困難を伴うという課題がある。そこで、容易に現地に持ち運びができるように、超音波加工装置の小型化が要請されている。
【0007】
本発明の目的は、小型化が可能で現地への持ち運びが容易にでき、実機構造物から効率よく材料試験片をサンプリングすることができるモバイル型超音波加工装置および超音波加工方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のモバイル型超音波加工装置は、被加工物との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめて被加工物を加工する加工工具と、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成され加工工具に超音波振動を加える超音波振動子と、加工工具および超音波振動子を保持し加工工具の先端部が被加工物の表面に垂直方向から送り込まれるようにするための支持具とを備えたことを特徴とする。また、加工工具として加工工具面が平面の加工工具を用いた場合には、振幅調整電源装置から超音波振動子に、振幅を調整した電源を供給して、被加工物の表面を研磨する。
【0009】
本発明の超音波加工方法は、被加工物と加工工具との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめ、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成された超音波振動子により加工工具に超音波振動を与え、被加工物を加工することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。図1において、モバイル型超音波加工装置1は加工装置本体を支持具8で支持して被加工物9の上部に設置される。加工装置本体は、加工ヘッド部7に収納された超音波振動子2と、超音波振動子2からの超音波を加工工具6に伝達する第一ホーン4および第二ホーン5と、被加工物9を加工する加工工具6とから構成され、支持具8は超音波振動子2を収納した加工ヘッド部7を支持することにより加工装置本体を支持する。そして、支持具8の加工装置本体を支持する側と反対側の端部は被加工物9の表面に固定される。
【0011】
超音波振動子2は、無負荷の状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成され、発振器3からの発振電源が印加されたとき、従来用いられてきた圧電振動子や磁歪振動子よりも大きな振動の超音波を出力する。超音波振動子2から発振された超音波は、第一ホーン4および第二ホーン5を介して加工工具6に伝達され、加工工具6が被加工物9の表面において振動する。
【0012】
支持具8は、加工ヘッド部7を支持することにより、加工工具6および超音波振動子2を保持し、加工工具6の先端部が被加工物9の表面に垂直方向から送り込まれるように支持するので、加工工具6の先端部の振動方向10は、被加工物9の表面に垂直方向になるように振動する。なお、図示は省略するが、加工工具6と被加工物9との間には、砥粒を含有するスラリーを介在せしめて加工工具6は被加工物9を加工することになる。
【0013】
第1の実施の形態によれば、超音波振動子2として、無負荷の状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料を用いているので振動出力が大きい。このことから、従来と同等の振幅を得るための超音波振動子2の寸法が小さくて済み、加工ヘッド部7を小型化することができる。また、加工工具6に発生する振幅を同等にするための第一ホーン4および第二ホーン5の寸法を小さくすることができる。従って、超音波加工装置1の小型化が可能となり、現地まで運搬や複雑な構造物の限られたスペースにおいての使用が容易に行える。
【0014】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図2は本発明の第2の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、被加工物9と加工工具6とを押圧せしめる圧力を出力するばね式加工圧発生装置11を備えたものであり、ばね式加工圧発生装置11のばねが圧力発生源となっている。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0015】
図2において、超音波振動子2と加工ヘッド部7との間には、ばね式加工圧発生装置11が設けられている。ばね式加工圧発生装置11には、被加工物9と加工工具6とを押圧せしめる圧力が最適な加工圧になるばね定数を有したばねが装着されている。これにより、加工に最適な加工圧を発生するようにしている。
【0016】
第2の実施の形態によれば、被加工物9の種類に応じて適切なばね定数のばねを選択し、ばね式加工圧発生装置11に装着できるので、適正に被加工物9を加工できる。
【0017】
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。図3は本発明の第3の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第3の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対し、ばね式加工圧発生装置11に代えて、電動アクチュエータ式加圧発生装置13を設けると共に、圧力検知部12で検知した電動アクチュエータ式加工圧発生装置13の圧力荷重が予め定めた目標圧力になるように電動アクチュエータ加工圧発生装置13を駆動制御する制御部14を設けたものである。図2と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0018】
図3において、超音波振動子2と加工ヘッド部7との間には、圧力検知部(例えばロードセル)12および電動アクチュエータ式加工圧発生装置13とが装着されており、加工中の加工圧荷重を圧力検知部12で検知し、その圧力荷重に関する情報は制御部14に取り込まれる。制御部14では圧力検知部12で検知した圧力荷重と予め設定された目標圧力(最適圧力荷重)との差分を計算し、その差分が零となるように電動アクチュエータ式加圧発生装置13の電動アクチュエータを制御する。これにより、電動アクチュエータ式加圧発生装置13は加工に最適な加工圧を発生することになる。
【0019】
第3の実施の形態によれば、被加工物9の種類に応じて適切な目標圧力を設定しておくことができ、しかも制御部14で目標圧力になるように制御するので適正に被加工物9を加工できる。
【0020】
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。図4は本発明の第4の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第4の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、支持具8に代えて、加工工具6および超音波振動子2を保持し加工工具6の先端部が被加工物9の表面に様々な角度から送り込まれるようにするための角度調整支持具15を設け、角度調整支持具15を固定するための磁力式固定具16を角度調整支持具15の端部に設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0021】
図4において、超音波振動子2を収納した加工ヘッド部7は、角度調整支持具15により支持され、角度調整支持具15の加工ヘッド部7を支持する側の反対側の端部には固定具16が設けられている。角度調整支持具15は関節を有しており、この関節を動かして加工装置本体(加工ヘッド部7、超音波振動子2、第一ホーン4および第二ホーン5、加工工具6)を固定することにより、加工工具6を様々な角度から被加工物9に押圧することが可能となっている。
【0022】
磁力式固定具16は、磁石の磁力により角度調整支持具15を被加工物9に固定するものであり、被加工物9の加工面が水平でない場合も強力に固定することが可能となっている。この磁力式固定具16は、被加工物9が強磁性体である場合には、図4に示すように被加工物9に固定することになるが、被加工物9が非磁性体であったり、複雑な形状をしており足場をとることができない場合には、被加工物9の近傍の固定物に固定することになる。
【0023】
第4の実施の形態によれば、被加工物9が複雑な形状をしている場合であっても、被加工物9の表面に様々な角度から加工工具6を送り込むことができ、また、被加工物9の加工面が水平でない場合においても、角度調整支持具15を磁力により強固に固定できるので、様々な形状をした構造物からの試験片採取が容易に行える。
【0024】
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。図5は本発明の第5の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第5の実施の形態は、図4に示した第4の実施の形態に対し、磁力式固定具16に代えて、真空吸盤により固着力を発生させる真空吸着式固定具17としたものである。図4と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0025】
図5において、角度調整支持具15と被加工物9との間に真空吸着式固定具17が設けられている。真空吸着式固定具17は、被加工物9との間隙を真空吸盤により真空にすることによって吸着固定させるものであり、被加工物9の加工面が水平でない場合も強力に固定することが可能となっている。
【0026】
第5の実施の形態によれば、第4の実施の形態に効果に加え、被加工物9が非金属等の非磁性体であり磁力により固定できない場合においても、角度調整支持具15を強固に固定できる。
【0027】
次に、本発明の第6の実施の形態を説明する。図6は本発明の第6の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置における加工工具6の部分の一部切り欠き斜視図である。この第6の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、加工工具6を囲繞し、加工に際してスラリーを密閉するスラリー密閉槽18を設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0028】
図6において、加工工具6の周りには、これを囲繞するスラリー密閉槽18が設けられており、このスラリー密閉槽18には工具用ゴムパッキン19と被加工物用ゴムパッキン20とが設けられている。
【0029】
工具用ゴムパッキン19は加工工具6と密着しておりゴム製の素材より構成されている。従って、加工工具6の振動を阻害することはない。また、被加工物用ゴムパッキン20は被加工物9と密着しており、スラリー密閉槽18に充填されたスラリーがスラリー密閉槽18より流出するのを防止している。これにより、スラリー密閉槽18には、砥粒を含有したスラリーが充填され、加工工具6と被加工物9との間にスラリーを適切に確保できるようにしている。また、必要に応じて、スラリー密閉槽18内に撹拌器を設け、充填したスラリーを撹拌するようにすることも可能である。これにより、より適切に加工工具6と被加工物9との間にスラリーを確保できる
第6の実施の形態によれば、スラリー密閉槽18に砥粒を含有したスラリーを充填することにより、加工工具6と被加工物9との間に適切にスラリーを確保するので、被加工物9の加工面が水平でない場合もスラリーを適切に加工工具6と被加工物9との間に確保しながら加工を行うことができる。また、スラリー密閉槽の中に攪拌器を設けた場合にはスラリーの偏りを防止でき、より適切に加工工具6と被加工物9との間にスラリーを確保できる。
【0030】
次に、本発明の第7の実施の形態を説明する。図7は本発明の第7の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第7の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、加工工具6に代えて、加工工具面が平面の平面加工工具21を用い、振幅調整電源装置22から超音波振動子2に対し、振幅を調整した電源を供給するようにしたものである。これにより、被加工物9の表面を研磨する。
【0031】
図7において、第二ホーン5には、加工工具面が平面の平面加工工具21が装着されている。また、超音波振動子2には、振幅を調整した電源を供給する振幅調整電源装置22から駆動電源が供給される。平面加工工具21は、先端が平面形状となっている加工工具であり、被加工物9を深さ方向に加工するのではなく、ごく表面を研磨するのに好適なものである。振幅調整電源装置22は、超音波振動子2の振幅を調整するものであり、これを最適に調整することにより、平面加工工具21により、表面だけを研磨することが可能となっている。
【0032】
第7の実施の形態によれば、加工工具面が平面の平面加工工具21を装着し、振幅調整電源装置22から超音波振動子2に対し振幅が調整された電源を供給するので、平面加工工具21は被加工物9の表面を研磨するように動作し、被加工物9の表面だけを研磨することできる。
【0033】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で超音波振動子を形成するので小型化が可能となり、現地への持ち運びが容易となり実機構造物から材料を容易にサンプリングできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図5】本発明の第5の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図6】本発明の第6の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置における加工工具の部分の一部切り欠き斜視図。
【図7】本発明の第7の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【符号の説明】
1…モバイル型超音波加工装置、2…超音波振動子、3…発振器、4…第一ホーン、5…第二ホーン、6…加工工具、7…加工ヘッド部、8…支持具、9…被加工物、10…振動方向、11…ばね式加工圧発生装置、12…圧力検知部、13…電動アクチュエータ式加圧発生装置、14…制御部、15…角度調整支持具、16…磁力式固定具、17…真空吸着式固定具、18…スラリー密閉槽、19…工具用ゴムパッキン、20…被加工物用ゴムパッキン、21…平面加工工具、22…振幅調整電源装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、損傷を受ける構造物の一部からの材料試験片を現地で採取し加工するのに好適な持ち運び可能なモバイル型超音波加工装置および超音波加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、損傷を受ける実機構造物において、直接、実機構造部材を採取し、材料試験片形状に加工し試験を行うことによって材料特性を評価することは、的確に損傷の程度や余寿命を評価し診断するために非常に重要なことである。然るに、現場で試験片を採取し加工を行うには、超音波加工装置を現地に装備するか、現地まで運搬することが必要となる。そして、複雑な構造物の限られたスペースにおいて超音波加工装置を用いて実機構造部材を採取し、材料試験片形状に加工し試験を行うことになる。
【0003】
超音波加工装置は、超音波振動子から発振される超音波をコーンやホーンを介して加工工具に伝達し、被加工物の加工を行うものであり、加工ヘッド部分に電歪材料あるいは磁歪材料から構成される振動子を装備する構造となっている。そして、超音波加工装置は、超音波振動子により生じた超音波振動を加工工具に伝える際に、加工工具を適当な圧力で被加工物に押し当て、遊離砥粒を含有するスラリーを加工面に適当量供給し、加工工具の形状に対応した加工を行う。
【0004】
このような従来の超音波加工装置は、ベースの上にX軸方向、Y軸方向に移動可能な移動ステージを載置し、その上に被加工物を固定する。一方、工具の方は門型のコラムに加工ヘッドを支持させて、この加工ヘッドの下部に超音波を伝達するホーンや工具を支持するナットが設置されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−334603号公報
すなわち、超音波加工装置といえども従来型の旋盤やフライス盤における回転工具部分に超音波振動子を有する工具を取り付けたものと解して良い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波加工装置は加工ヘッドに装着される超音波振動子が大きいので運搬に困難を要し、また、設置スペースが十分にない現場での作業に困難を伴うという課題がある。そこで、容易に現地に持ち運びができるように、超音波加工装置の小型化が要請されている。
【0007】
本発明の目的は、小型化が可能で現地への持ち運びが容易にでき、実機構造物から効率よく材料試験片をサンプリングすることができるモバイル型超音波加工装置および超音波加工方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のモバイル型超音波加工装置は、被加工物との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめて被加工物を加工する加工工具と、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成され加工工具に超音波振動を加える超音波振動子と、加工工具および超音波振動子を保持し加工工具の先端部が被加工物の表面に垂直方向から送り込まれるようにするための支持具とを備えたことを特徴とする。また、加工工具として加工工具面が平面の加工工具を用いた場合には、振幅調整電源装置から超音波振動子に、振幅を調整した電源を供給して、被加工物の表面を研磨する。
【0009】
本発明の超音波加工方法は、被加工物と加工工具との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめ、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成された超音波振動子により加工工具に超音波振動を与え、被加工物を加工することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。図1において、モバイル型超音波加工装置1は加工装置本体を支持具8で支持して被加工物9の上部に設置される。加工装置本体は、加工ヘッド部7に収納された超音波振動子2と、超音波振動子2からの超音波を加工工具6に伝達する第一ホーン4および第二ホーン5と、被加工物9を加工する加工工具6とから構成され、支持具8は超音波振動子2を収納した加工ヘッド部7を支持することにより加工装置本体を支持する。そして、支持具8の加工装置本体を支持する側と反対側の端部は被加工物9の表面に固定される。
【0011】
超音波振動子2は、無負荷の状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成され、発振器3からの発振電源が印加されたとき、従来用いられてきた圧電振動子や磁歪振動子よりも大きな振動の超音波を出力する。超音波振動子2から発振された超音波は、第一ホーン4および第二ホーン5を介して加工工具6に伝達され、加工工具6が被加工物9の表面において振動する。
【0012】
支持具8は、加工ヘッド部7を支持することにより、加工工具6および超音波振動子2を保持し、加工工具6の先端部が被加工物9の表面に垂直方向から送り込まれるように支持するので、加工工具6の先端部の振動方向10は、被加工物9の表面に垂直方向になるように振動する。なお、図示は省略するが、加工工具6と被加工物9との間には、砥粒を含有するスラリーを介在せしめて加工工具6は被加工物9を加工することになる。
【0013】
第1の実施の形態によれば、超音波振動子2として、無負荷の状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料を用いているので振動出力が大きい。このことから、従来と同等の振幅を得るための超音波振動子2の寸法が小さくて済み、加工ヘッド部7を小型化することができる。また、加工工具6に発生する振幅を同等にするための第一ホーン4および第二ホーン5の寸法を小さくすることができる。従って、超音波加工装置1の小型化が可能となり、現地まで運搬や複雑な構造物の限られたスペースにおいての使用が容易に行える。
【0014】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図2は本発明の第2の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、被加工物9と加工工具6とを押圧せしめる圧力を出力するばね式加工圧発生装置11を備えたものであり、ばね式加工圧発生装置11のばねが圧力発生源となっている。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0015】
図2において、超音波振動子2と加工ヘッド部7との間には、ばね式加工圧発生装置11が設けられている。ばね式加工圧発生装置11には、被加工物9と加工工具6とを押圧せしめる圧力が最適な加工圧になるばね定数を有したばねが装着されている。これにより、加工に最適な加工圧を発生するようにしている。
【0016】
第2の実施の形態によれば、被加工物9の種類に応じて適切なばね定数のばねを選択し、ばね式加工圧発生装置11に装着できるので、適正に被加工物9を加工できる。
【0017】
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。図3は本発明の第3の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第3の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対し、ばね式加工圧発生装置11に代えて、電動アクチュエータ式加圧発生装置13を設けると共に、圧力検知部12で検知した電動アクチュエータ式加工圧発生装置13の圧力荷重が予め定めた目標圧力になるように電動アクチュエータ加工圧発生装置13を駆動制御する制御部14を設けたものである。図2と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0018】
図3において、超音波振動子2と加工ヘッド部7との間には、圧力検知部(例えばロードセル)12および電動アクチュエータ式加工圧発生装置13とが装着されており、加工中の加工圧荷重を圧力検知部12で検知し、その圧力荷重に関する情報は制御部14に取り込まれる。制御部14では圧力検知部12で検知した圧力荷重と予め設定された目標圧力(最適圧力荷重)との差分を計算し、その差分が零となるように電動アクチュエータ式加圧発生装置13の電動アクチュエータを制御する。これにより、電動アクチュエータ式加圧発生装置13は加工に最適な加工圧を発生することになる。
【0019】
第3の実施の形態によれば、被加工物9の種類に応じて適切な目標圧力を設定しておくことができ、しかも制御部14で目標圧力になるように制御するので適正に被加工物9を加工できる。
【0020】
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。図4は本発明の第4の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第4の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、支持具8に代えて、加工工具6および超音波振動子2を保持し加工工具6の先端部が被加工物9の表面に様々な角度から送り込まれるようにするための角度調整支持具15を設け、角度調整支持具15を固定するための磁力式固定具16を角度調整支持具15の端部に設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0021】
図4において、超音波振動子2を収納した加工ヘッド部7は、角度調整支持具15により支持され、角度調整支持具15の加工ヘッド部7を支持する側の反対側の端部には固定具16が設けられている。角度調整支持具15は関節を有しており、この関節を動かして加工装置本体(加工ヘッド部7、超音波振動子2、第一ホーン4および第二ホーン5、加工工具6)を固定することにより、加工工具6を様々な角度から被加工物9に押圧することが可能となっている。
【0022】
磁力式固定具16は、磁石の磁力により角度調整支持具15を被加工物9に固定するものであり、被加工物9の加工面が水平でない場合も強力に固定することが可能となっている。この磁力式固定具16は、被加工物9が強磁性体である場合には、図4に示すように被加工物9に固定することになるが、被加工物9が非磁性体であったり、複雑な形状をしており足場をとることができない場合には、被加工物9の近傍の固定物に固定することになる。
【0023】
第4の実施の形態によれば、被加工物9が複雑な形状をしている場合であっても、被加工物9の表面に様々な角度から加工工具6を送り込むことができ、また、被加工物9の加工面が水平でない場合においても、角度調整支持具15を磁力により強固に固定できるので、様々な形状をした構造物からの試験片採取が容易に行える。
【0024】
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。図5は本発明の第5の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第5の実施の形態は、図4に示した第4の実施の形態に対し、磁力式固定具16に代えて、真空吸盤により固着力を発生させる真空吸着式固定具17としたものである。図4と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0025】
図5において、角度調整支持具15と被加工物9との間に真空吸着式固定具17が設けられている。真空吸着式固定具17は、被加工物9との間隙を真空吸盤により真空にすることによって吸着固定させるものであり、被加工物9の加工面が水平でない場合も強力に固定することが可能となっている。
【0026】
第5の実施の形態によれば、第4の実施の形態に効果に加え、被加工物9が非金属等の非磁性体であり磁力により固定できない場合においても、角度調整支持具15を強固に固定できる。
【0027】
次に、本発明の第6の実施の形態を説明する。図6は本発明の第6の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置における加工工具6の部分の一部切り欠き斜視図である。この第6の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、加工工具6を囲繞し、加工に際してスラリーを密閉するスラリー密閉槽18を設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【0028】
図6において、加工工具6の周りには、これを囲繞するスラリー密閉槽18が設けられており、このスラリー密閉槽18には工具用ゴムパッキン19と被加工物用ゴムパッキン20とが設けられている。
【0029】
工具用ゴムパッキン19は加工工具6と密着しておりゴム製の素材より構成されている。従って、加工工具6の振動を阻害することはない。また、被加工物用ゴムパッキン20は被加工物9と密着しており、スラリー密閉槽18に充填されたスラリーがスラリー密閉槽18より流出するのを防止している。これにより、スラリー密閉槽18には、砥粒を含有したスラリーが充填され、加工工具6と被加工物9との間にスラリーを適切に確保できるようにしている。また、必要に応じて、スラリー密閉槽18内に撹拌器を設け、充填したスラリーを撹拌するようにすることも可能である。これにより、より適切に加工工具6と被加工物9との間にスラリーを確保できる
第6の実施の形態によれば、スラリー密閉槽18に砥粒を含有したスラリーを充填することにより、加工工具6と被加工物9との間に適切にスラリーを確保するので、被加工物9の加工面が水平でない場合もスラリーを適切に加工工具6と被加工物9との間に確保しながら加工を行うことができる。また、スラリー密閉槽の中に攪拌器を設けた場合にはスラリーの偏りを防止でき、より適切に加工工具6と被加工物9との間にスラリーを確保できる。
【0030】
次に、本発明の第7の実施の形態を説明する。図7は本発明の第7の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図である。この第7の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、加工工具6に代えて、加工工具面が平面の平面加工工具21を用い、振幅調整電源装置22から超音波振動子2に対し、振幅を調整した電源を供給するようにしたものである。これにより、被加工物9の表面を研磨する。
【0031】
図7において、第二ホーン5には、加工工具面が平面の平面加工工具21が装着されている。また、超音波振動子2には、振幅を調整した電源を供給する振幅調整電源装置22から駆動電源が供給される。平面加工工具21は、先端が平面形状となっている加工工具であり、被加工物9を深さ方向に加工するのではなく、ごく表面を研磨するのに好適なものである。振幅調整電源装置22は、超音波振動子2の振幅を調整するものであり、これを最適に調整することにより、平面加工工具21により、表面だけを研磨することが可能となっている。
【0032】
第7の実施の形態によれば、加工工具面が平面の平面加工工具21を装着し、振幅調整電源装置22から超音波振動子2に対し振幅が調整された電源を供給するので、平面加工工具21は被加工物9の表面を研磨するように動作し、被加工物9の表面だけを研磨することできる。
【0033】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で超音波振動子を形成するので小型化が可能となり、現地への持ち運びが容易となり実機構造物から材料を容易にサンプリングできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図5】本発明の第5の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【図6】本発明の第6の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置における加工工具の部分の一部切り欠き斜視図。
【図7】本発明の第7の実施の形態に係わるモバイル型超音波加工装置の構成図。
【符号の説明】
1…モバイル型超音波加工装置、2…超音波振動子、3…発振器、4…第一ホーン、5…第二ホーン、6…加工工具、7…加工ヘッド部、8…支持具、9…被加工物、10…振動方向、11…ばね式加工圧発生装置、12…圧力検知部、13…電動アクチュエータ式加圧発生装置、14…制御部、15…角度調整支持具、16…磁力式固定具、17…真空吸着式固定具、18…スラリー密閉槽、19…工具用ゴムパッキン、20…被加工物用ゴムパッキン、21…平面加工工具、22…振幅調整電源装置
Claims (13)
- 被加工物との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめて前記被加工物を加工する加工工具と、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成され前記加工工具に超音波振動を加える超音波振動子と、前記加工工具および前記超音波振動子を保持し前記加工工具の先端部が前記被加工物の表面に垂直方向から送り込まれるようにするための支持具とを備えたことを特徴とするモバイル型超音波加工装置。
- 前記被加工物と前記加工工具とを押圧せしめる圧力を出力する加工圧発生装置を備えたことを特徴とする請求項1記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記加工圧発生装置の圧力発生源は、ばねにより構成されていることを特徴とする請求項2記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記加工圧発生装置の圧力発生源は、電動アクチュエータによって構成されていることを特徴とする請求項2記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記加工圧発生装置により発生する圧力荷重を検知する圧力検知部と、前記圧力検知部で検知した圧力荷重が予め定めた目標圧力になるように前記電動アクチュエータを駆動制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項4記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記支持具に代えて、前記加工工具および前記超音波振動子を保持し前記加工工具の先端部が前記被加工物の表面に様々な角度から送り込まれるようにするための角度調整支持具を備えたことを特徴とする請求項1記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記角度調整支持具の前記加工工具および前記超音波振動子を保持する反対側の端部に、前記角度調整支持具を固定するための固定具を備えたことを特徴とする請求項6記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記固定具は、磁石により固着力を発生させることを特徴とする請求項7記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記固定具は、真空吸盤により固着力を発生させることを特徴とする請求項7記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記加工工具を囲繞し、加工に際して前記スラリーを密閉するスラリー密閉槽を備えたことを特徴とする請求項1記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記スラリー密閉槽の中にスラリーを撹拌する撹拌器を備えたことを特徴とする請求項10記載のモバイル型超音波加工装置。
- 前記加工工具に代えて、加工工具面が平面の平面加工工具を設け、前記超音波振動子に振幅を調整した電源を供給する振幅調整電源装置を備え、前記被加工物の表面を研磨することを特徴とする請求項1記載のモバイル型超音波加工装置。
- 被加工物と加工工具との間に砥粒を含有するスラリーを介在せしめ、無負荷状態で1000ppm以上の磁歪特性を有する磁歪材料で形成された超音波振動子により前記加工工具に超音波振動を与え、前記被加工物を加工することを特徴とする超音波加工方法。
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2003
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