JP2014507289A - 質量体の振動運動を発生させるための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
つまり、質量体は、長手方向の振動を適用する際に振動伝搬方向において保持固定具の間に固定されている。本発明の装置は特に本発明の方法を実施するためのものである。このとき先述のように、共振系を保持固定具のみにより構成すること、又は、共振系を保持固定具及び質量体と共に構成することができる。励起振動が超音波振動となるよう、発振器としては望ましくは超音波トランスデューサが使用される。
質量体は、両方の保持固定具により接触圧力をかけられて取り付けられている。この構成は特に、共振系が保持固定具及び質量体により構成された本発明を実施するためのものである。保持固定具及び質量体は、接触圧力により同期し、共振系として振動するため、保持固定具の一方が質量体から外れる恐れはない。そのため、保持固定具の間に、張力を伝達する機械的な装置を配置する必要もない。
場合によっては、質量体の圧力嵌め的固定と、質量体の形状嵌めとを組み合わせることができる。このとき、接触圧力は、好適には、保持固定具のほとんど振動のない場所、たとえば振動波形における零通過が見られる振動節などで保持固定具に導入される。零通過部へのこの取り付けは、好適には両方の保持固定具において実現される。
代替的に、この接触圧力は、油圧的又は空気圧的にかけることもできる。
vs=音の粒子速度[m/s]、
vc=円周速度[m/s]=切削速度
とすると、以下の関係が成り立つ。
vc=π*d*n
上記の式において、
d=被加工物直径[m]、
n=回転数[1/s]である。
また、以下の関係も成り立つ。
vs=A*ω=A*2*π*f
上記の式において、
ω=角周波数[1/s]、
A=数学的振幅[m]、
f=周波数[1/s;Hz]である。
Fa=接触圧力[N]、
Fb=加速力[N]である。
加速力Fbは以下のように計算される。
Fb=m*a
ここで、
m=質量[kg]、
a=加速度[m/s2]である。
このとき、以下の関係が成立する。
a=r*ω2=A*(2*π*f)2
ここで、
r=半径[m]、
ω=角周波数[1/s]、
A=数学的振幅[m]、
f=周波数[1/s;Hz]である。
その結果、以下のようになる。
Fb=m*A*(2*π*f)2
Faが許容される応力から計算されていれば、達成すべき可能な振幅は以下のようになる。
A=Fa/(m*(2*π*f)2)
実施可能な振幅は、周波数20〜30kHz、特に26kHzにおいて、たとえば30〜50μmの範囲、好適には40μmである。
11 第1ネジ切り肩部
20 第2保持固定具
21 第2ネジ切り肩部
30 クランプスリーブ
31 開口部
40 機械的な結合
50 質量体
60 発振器
70 振動伝搬方向
80 曲げ共振器
90 工具、バイト
91 刃
100 被加工物
A 振幅
O 零位置、振動節
F 接触圧力
λ 波長
vc 回転速度
d 被加工物直径
vs 工具速度
Claims (9)
- 質量体、特に工具の振動運動を発生させる方法において、該質量体は振動伝搬方向において少なくとも二つの保持固定具の間で、これらに機械的に結合されており、前記質量体(50)は両方の保持固定具(10,20)から接触圧力(F)をかけられて取り付けられており、また、少なくとも前記保持固定具が共振系の構成部分として構成されており、該共振系には励起振動が導入され、その周波数が前記共振系の共振周波数と略一致するために前記共振系が振動することを特徴とする方法。
- 前記共振系が前記保持固定具(10,20)により構成されているため、前記励起振動により前記保持固定具(10,20)のみが励振されることを特徴とする請求項1に記載の質量体の振動運動を発生させる方法。
- 前記共振系が前記保持固定具(10,20)及び前記質量体(50)により構成されているため、前記励起振動により前記保持固定具(10,20)及び前記質量体(50)が励振されることを特徴とする請求項1に記載の質量体の振動運動を発生させる方法。
- 質量体の振動運動を発生させる装置であって、質量体(50)、特に工具(90)を含み、また、前記質量体(50)を加速させられる共振系、及び、前記共振系の共振周波数と略一致する周波数を持つ励起振動を発生できる発振器(60)を含んでいる装置において、
前記共振系の構成部分が少なくとも二つの保持固定具(10,20)であり、該保持固定具(10,20)には、前記質量体(50)が前記保持固定具の間(10,20)に固定されるように前記質量体(50)が機械的に結合されており、その際前記質量体(50)は両方の保持固定具(10,20)から接触圧力(F)をかけられて取り付けられていることを特徴とする装置。 - 前記保持固定具(10,20)の間に、機械的な結合が配置されており、該機械的な結合により張力が伝達できることを特徴とする請求項4に記載の質量体の振動運動を発生させる装置。
- 両方の保持固定具(10,20)が並進発振器として構成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の質量体の振動運動を発生させる装置。
- 前記保持固定具(10,20)の少なくとも一方が曲げ共振器(80)として構成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の質量体の振動運動を発生させる装置。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の質量体の振動運動を発生させる方法を用いて固体又は流体物質を加工する方法において、前記質量体(50)が工具(90)として構成されており、該工具(90)がその振動運動に基づいて、前記物質に対する加工工程を実施することを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の固体物質を加工する方法において、固体物質でできた被加工物が加工され、前記質量体は、回転する被加工物(100)を切削するバイト(90)として構成されており、該被加工物(100)の回転速度vcは振動に基づいて実行されるバイト(90)の並進運動の速度vsより低いことを特徴とする方法。
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