JP2021186956A - Processing device and ultrasonic tool chuck - Google Patents

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Abstract

To provide a processing device and an ultrasonic tool chuck which can provide ultrasonic processing to a workpiece with an inexpensive structure based on a general machining center.SOLUTION: An ultrasonic milling chuck 18 is structured of a milling chuck main body 31 and a main body support part 32. The miling chuck main body 31 includes a shank 41 mounted on a lower end of a spindle main shaft 16, a booster 43 to which a processing tool is connected, and an ultrasonic oscillator 44 which provides ultrasonic oscillation to the processing tool through the booster 43. The main body support part 32 is positioned beneath a spindle outer cylinder 15, and supports rotation of the milling chuck main body 31 in a state where relative rotation to the spindle outer cylinder 15 is restricted. The main body support part 32 includes a feeding pin 72 for supplying electricity to the ultrasonic oscillator 44, and the feeding pin 72 and a feeding socket 74 are connected by operation by which the milling chuck main body 31 is mounted on the spindle main shaft 16.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、上下軸まわりに回転するスピンドル主軸により加工ツールを回転させるとともに加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置およびこの加工装置のスピンドル主軸に加工ツールを連結する超音波ツールチャックに関する。 The present invention is a machining apparatus that rotates a machining tool by a spindle spindle that rotates around a vertical axis and ultrasonically processes a workpiece by applying ultrasonic vibration to the machining tool, and a super that connects the machining tool to the spindle spindle of this machining apparatus. Regarding the ultrasonic tool chuck.

従来、マシニングセンタと称される加工装置は、上下軸まわりに回転するスピンドル主軸の下端にツールチャックを介して加工ツールが連結される構成を有しており、工作目的に応じて加工ツールを自動交換しながら種々の加工作業を行うことができるようになっている。一般的に市販されているマシニングセンタでは、ツールチャックのシャンクをスピンドル主軸の下端に形成されたシャンク嵌入穴に嵌入させることでツールチャックをスピンドル主軸に固定できるようになっている。このような構成ではツールチャックの(すなわち加工ツールの)自動交換が容易であり、作業も極めて短時間に行うことが可能である。 Conventionally, a machining device called a machining center has a configuration in which a machining tool is connected to the lower end of a spindle spindle that rotates around a vertical axis via a tool chuck, and the machining tool is automatically replaced according to the machining purpose. While doing so, various processing operations can be performed. In a machining center generally available on the market, the tool chuck can be fixed to the spindle spindle by fitting the shank of the tool chuck into the shank fitting hole formed at the lower end of the spindle spindle. With such a configuration, automatic replacement of the tool chuck (that is, the machining tool) is easy, and the work can be performed in an extremely short time.

ところで、このような加工装置の中には、超音波振動子によって加工ツールに超音波振動を与えることにより、脆性材料や高硬度材料のような一般に加工が困難とされている材料から成るワークに対しても精巧な加工を施すことができるようになっているものが知られている。例えば、下記の特許文献1に示す加工装置では、スピンドル主軸に超音波振動子を内蔵しており、ツールホルダ(ツールチャック)を通じて加工ツールに超音波振動を付与することができるようになっている。ツールホルダはスピンドル主軸の下端に捻じ込んで取り付けられ、加工ツールはツールホルダごと交換されるようになっている。 By the way, in such a processing device, by applying ultrasonic vibration to the processing tool by an ultrasonic vibrator, a work made of a material generally difficult to process such as a brittle material or a high hardness material can be formed. On the other hand, those that can be subjected to elaborate processing are known. For example, in the processing apparatus shown in Patent Document 1 below, an ultrasonic vibrator is built in the spindle spindle, and ultrasonic vibration can be applied to the processing tool through a tool holder (tool chuck). .. The tool holder is screwed onto the lower end of the spindle spindle, and the machining tool can be replaced together with the tool holder.

特開2013−39627号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-39627

しかしながら、上記特許文献1に開示された加工装置は、超音波振動子をスピンドル主軸に内蔵した構造であることおよびツールホルダをスピンドル主軸の下端に捻じ込む構成であることから、前述の一般的なマシニングセンタをベースとして製造することはできず、専用品とならざるを得なかった。このため、製造コストが高額となるおそれがあるという問題点があった。 However, the processing apparatus disclosed in Patent Document 1 has a structure in which an ultrasonic vibrator is built in a spindle spindle and a structure in which a tool holder is screwed into the lower end of the spindle spindle. It could not be manufactured based on the machining center, and it had to be a dedicated product. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost may be high.

そこで本発明は、一般的なマシニングセンタをベースとした安価な構成でワークに超音波加工を施すことができる加工装置およびこの加工装置に用いられる超音波ツールチャックを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a processing apparatus capable of performing ultrasonic processing on a work with an inexpensive configuration based on a general machining center, and an ultrasonic tool chuck used in this processing apparatus.

本発明の加工装置は、上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸と、前記スピンドル主軸の下端に加工ツールを連結する超音波ツールチャックとを備え、前記スピンドル主軸を回転させて前記加工ツールを回転させるとともに加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置であって、前記超音波ツールチャックは、前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除される。 The processing apparatus of the present invention includes a spindle spindle that rotates around an vertical axis inside a spindle outer cylinder extending in the vertical direction, and an ultrasonic tool chuck that connects a machining tool to the lower end of the spindle spindle. A processing device that rotates the processing tool and applies ultrasonic vibration to the processing tool to perform ultrasonic processing of the work. The ultrasonic tool chuck is a shank attached to the lower end of the spindle spindle. A tool chuck body provided with a booster provided at the bottom of the shank to which the processing tool is connected, an ultrasonic transducer provided inside the shank and applying ultrasonic vibration to the processing tool via the booster, and a tool chuck body. It is located below the spindle outer cylinder and includes a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where relative rotation with respect to the spindle outer cylinder is restricted, and the main body support portion is the ultrasonic transducer. Has a power supply unit for supplying electricity to the power supply unit and a chuck side terminal connected to the power supply unit, and is provided at the chuck side terminal and the lower end of the spindle outer cylinder by the operation of attaching the tool chuck body to the spindle spindle. The connection between the chuck side terminal and the power supply side terminal is released by the operation of connecting the power supply side terminal and removing the tool chuck main body from the spindle spindle.

本発明の超音波ツールチャックは、上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸により加工ツールを回転させるとともに前記加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置において、前記スピンドル主軸の下端に前記加工ツールを連結する超音波ツールチャックであって、前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除される。 In the ultrasonic tool chuck of the present invention, the machining tool is rotated by the spindle spindle that rotates around the vertical axis inside the spindle outer cylinder extending in the vertical direction, and the machining tool is subjected to ultrasonic vibration to perform ultrasonic machining of the work. An ultrasonic tool chuck that connects the machining tool to the lower end of the spindle spindle, a shank attached to the lower end of the spindle spindle, and a shank provided at the lower end of the shank to connect the machining tool. A tool chuck body provided inside the booster and the shank and provided with an ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibration to the processing tool via the booster, and a spindle outer cylinder located below the spindle outer cylinder. It is provided with a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where the relative rotation with respect to the tool chuck is restricted, and the main body support portion includes a feeding portion that supplies electricity to the ultrasonic transducer and a chuck connected to the feeding portion. By the operation of having the side terminal and attaching the tool chuck main body to the spindle spindle, the chuck side terminal and the power supply side terminal provided at the lower end of the spindle outer cylinder are connected, and the tool chuck main body is said. By the operation of being removed from the spindle spindle, the connection between the chuck side terminal and the power supply side terminal is released.

本発明によれば、一般的なマシニングセンタをベースとした安価な構成でワークに超音波加工を施すことができる。 According to the present invention, it is possible to perform ultrasonic processing on a work with an inexpensive configuration based on a general machining center.

本発明の一実施の形態における加工装置の斜視図Perspective view of the processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 加工装置の側面図Side view of processing equipment 加工装置の要部を斜め下降から見た斜視図Perspective view of the main part of the processing equipment from an oblique descent 加工装置の要部の側面図Side view of the main part of the processing equipment 加工装置の要部の側断面図Side sectional view of the main part of the processing equipment 加工装置が備える超音波ミーリングチャックを斜め上方から見た斜視図Perspective view of the ultrasonic milling chuck of the processing equipment from diagonally above 図5における領域ARの拡大図Enlarged view of the area AR in FIG. 図7における一部分解断面図Partially disassembled sectional view in FIG. 加工装置の要部を斜め下方から見た分解斜視図An exploded perspective view of the main part of the processing equipment as seen from diagonally below. (a)(b)(c)加工装置における超音波ミーリングチャックの交換手順を示す図(A) (b) (c) The figure which shows the replacement procedure of the ultrasonic milling chuck in the processing apparatus.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1および図2は本発明の一実施の形態における加工装置1を示している。加工装置1は、基台11、XYテーブル12、垂直支持部13、水平支持部14、スピンドル外筒15、スピンドル主軸16、スピンドル主軸駆動モータ17、超音波ツールチャックとしての超音波ミーリングチャック18、加工ツール19および自動交換機21を備えている。本実施の形態では説明の便宜上、水平面内の一の方向をX軸方向、これと直交する水平面内の方向をY軸方向と定義する。また、上下方向をZ軸方向と定義する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The processing apparatus 1 includes a base 11, an XY table 12, a vertical support portion 13, a horizontal support portion 14, a spindle outer cylinder 15, a spindle spindle 16, a spindle spindle drive motor 17, an ultrasonic milling chuck 18 as an ultrasonic tool chuck, and the like. It is equipped with a machining tool 19 and an automatic switching machine 21. In the present embodiment, for convenience of explanation, one direction in the horizontal plane is defined as the X-axis direction, and the direction in the horizontal plane orthogonal to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction. Further, the vertical direction is defined as the Z-axis direction.

図1および図2において、基台11は平らな上面11aを有しており、XYテーブル12は基台11の上面11aに設置されている。XYテーブル12は上面がワーク載置面となっているワーク載置部12aと、ワーク載置部12aをX軸方向に移動させるX軸テーブル12bと、X軸テーブル12bをY軸方向に移動させるY軸テーブル12cとを備えている。XYテーブル12は、ワーク載置部12aに加工作業の対象であるワークWKを載置させた状態で、X軸テーブル12bによってワーク載置部12aをX軸方向に移動させ、Y軸テーブル12cによってX軸テーブル12bをY軸方向に移動させることで、ワークWKをXY平面内で移動させる。 In FIGS. 1 and 2, the base 11 has a flat upper surface 11a, and the XY table 12 is installed on the upper surface 11a of the base 11. The XY table 12 has a work mounting portion 12a whose upper surface is a work mounting surface, an X-axis table 12b that moves the work mounting portion 12a in the X-axis direction, and an X-axis table 12b that moves in the Y-axis direction. It is equipped with a Y-axis table 12c. In the XY table 12, the work mounting portion 12a is moved in the X-axis direction by the X-axis table 12b in a state where the work WK to be machined is placed on the work mounting portion 12a, and the Y-axis table 12c is used. By moving the X-axis table 12b in the Y-axis direction, the work WK is moved in the XY plane.

垂直支持部13は、基台11の上面11aの一端部から上方に延びて設けられている。水平支持部14は、垂直支持部13の上端から基台11の内方へ向けてY軸方向に延びて設けられている。水平支持部14は、垂直支持部13に対してZ軸方向に移動自在になっている。 The vertical support portion 13 is provided so as to extend upward from one end of the upper surface 11a of the base 11. The horizontal support portion 14 is provided so as to extend in the Y-axis direction from the upper end of the vertical support portion 13 toward the inside of the base 11. The horizontal support portion 14 is movable in the Z-axis direction with respect to the vertical support portion 13.

スピンドル外筒15は中空円筒状の部材であり、水平支持部14から下方に延びて設けられている。スピンドル主軸16は、スピンドル外筒15の内部において、Z軸(上下軸)まわりに回転自在に設けられている。スピンドル主軸駆動モータ17は水平支持部14の上部に設けられており、スピンドル外筒15の内部でスピンドル主軸16をZ軸まわりに回転させる。 The spindle outer cylinder 15 is a hollow cylindrical member, and is provided so as to extend downward from the horizontal support portion 14. The spindle spindle 16 is rotatably provided around the Z axis (upper and lower axes) inside the spindle outer cylinder 15. The spindle spindle drive motor 17 is provided above the horizontal support portion 14, and rotates the spindle spindle 16 around the Z axis inside the spindle outer cylinder 15.

超音波ミーリングチャック18はスピンドル主軸16の下端に着脱自在に取り付けられている。超音波ミーリングチャック18は下端に加工ツール19を保持することができ、加工ツール19をスピンドル主軸16に連結する機能を有する。なお、ここでは加工ツール19は、ワークWKに対してミーリング(切削)加工を行うミーリングツールであるとする。 The ultrasonic milling chuck 18 is detachably attached to the lower end of the spindle spindle 16. The ultrasonic milling chuck 18 can hold the machining tool 19 at the lower end and has a function of connecting the machining tool 19 to the spindle spindle 16. Here, it is assumed that the processing tool 19 is a milling tool that performs milling (cutting) processing on the work WK.

図3、図4および図5において、超音波ミーリングチャック18は、ミーリングチャック本体31と本体支持部32を有している。ミーリングチャック本体31は、全体としてZ軸方向に延びた形状を有しており、シャンク41、プルスタッドボルト42、ブースタ43、超音波振動子44および上下の給電ロータ45を備えている。 In FIGS. 3, 4 and 5, the ultrasonic milling chuck 18 has a milling chuck main body 31 and a main body support portion 32. The milling chuck main body 31 has a shape extending in the Z-axis direction as a whole, and includes a shank 41, a pull stud bolt 42, a booster 43, an ultrasonic vibrator 44, and an upper and lower feeding rotor 45.

図5において、シャンク41の上半部は上方に向かって狭まる形状の円錐形状部41Sとなっている。シャンク41の下半部には下方に開口した空洞部41Kが形成されている。シャンク41の上部には鍔部41Tが設けられており、鍔部41Tの外側面には外周に沿って延びる溝状部41Mが形成されている(図3および図5)。 In FIG. 5, the upper half of the shank 41 is a conical portion 41S having a shape that narrows upward. A cavity 41K that opens downward is formed in the lower half of the shank 41. A flange portion 41T is provided on the upper portion of the shank 41, and a groove-shaped portion 41M extending along the outer periphery is formed on the outer surface of the flange portion 41T (FIGS. 3 and 5).

プルスタッドボルト42は下部がシャンク41の上端部に螺設されており、上部は上方に延びている。ブースタ43はZ軸方向に延びた円筒形状を有している。ブースタ43の上部はシャンク41の空洞部41K内に位置しており、加工ツール19を保持するツール保持部43Tを下部に備えている。 The lower part of the pull stud bolt 42 is screwed to the upper end of the shank 41, and the upper part extends upward. The booster 43 has a cylindrical shape extending in the Z-axis direction. The upper portion of the booster 43 is located in the hollow portion 41K of the shank 41, and the tool holding portion 43T for holding the machining tool 19 is provided in the lower portion.

図5において、超音波振動子44はブースタ43の上端に取り付けられており、シャンク41の空洞部41K内に位置している。上下の給電ロータ45は、シャンク41の外周面に露出して設けられている。これら上下の給電ロータ45には、図示しない配線を介して、超音波振動子44が有する正負の電極(図示せず)が接続されている。 In FIG. 5, the ultrasonic transducer 44 is attached to the upper end of the booster 43 and is located in the cavity 41K of the shank 41. The upper and lower power feeding rotors 45 are provided so as to be exposed on the outer peripheral surface of the shank 41. Positive and negative electrodes (not shown) of the ultrasonic transducer 44 are connected to the upper and lower feeding rotors 45 via wiring (not shown).

図5において、スピンドル主軸16の下端にはシャンク嵌入穴16Hが設けられている。シャンク嵌入穴16Hは下方に広がる円錐形状の内面16Mを有している。スピンドル主軸16に内部にはプルスタッド引込機構16Rが設けられている(図2も参照)。プルスタッド引込機構16Rは、スピンドル主軸16の内部を上下方向に延びて昇降移動自在であり、プルスタッドボルト42をクランプ可能なクランプ部16Cを下端に備えている。 In FIG. 5, a shank fitting hole 16H is provided at the lower end of the spindle spindle 16. The shank fitting hole 16H has a conical inner surface 16M that extends downward. A pull stud retracting mechanism 16R is provided inside the spindle spindle 16 (see also FIG. 2). The pull stud retracting mechanism 16R extends vertically inside the spindle spindle 16 and can move up and down, and is provided with a clamp portion 16C capable of clamping the pull stud bolt 42 at the lower end.

プルスタッド引込機構16Rは、シャンク41がシャンク嵌入穴16Hに下方から嵌入すると、クランプ部16Cによってプルスタッドボルト42をクランプしつつ、上昇する(図5中に示す矢印P)。このためプルスタッドボルト42はスピンドル主軸16の内部に引き込まれ(引き上げられ)、シャンク41の円錐形状部41Sの外面がシャンク嵌入穴16Hの内面16Mに当接して密着する。これによりシャンク41は(すなわちミーリングチャック本体31は)スピンドル主軸16に固定された状態となる。スピンドル主軸16に固定された状態のミーリングチャック本体31はスピンドル主軸16と一体に回転し、ツール保持部43Tに保持された加工ツール19はスピンドル主軸16の中心軸(Z軸)まわりに回転する。 When the shank 41 is fitted into the shank fitting hole 16H from below, the pull stud retracting mechanism 16R rises while clamping the pull stud bolt 42 by the clamp portion 16C (arrow P shown in FIG. 5). Therefore, the pull stud bolt 42 is pulled into (pulled up) inside the spindle spindle 16, and the outer surface of the conical portion 41S of the shank 41 comes into close contact with the inner surface 16M of the shank fitting hole 16H. As a result, the shank 41 (that is, the milling chuck main body 31) is fixed to the spindle spindle 16. The milling chuck main body 31 fixed to the spindle spindle 16 rotates integrally with the spindle spindle 16, and the machining tool 19 held by the tool holding portion 43T rotates around the central axis (Z axis) of the spindle spindle 16.

図3、図4、図5および図6において、本体支持部32はドラム部32Aと張出部32Bを備えている。ドラム部32Aは、円筒状の外殻部51と、外殻部51の下部に設けられた底部52を有している。ドラム部32Aの内部には、ミーリングチャック本体31の側面(詳細にはシャンク41の側面)を支持する複数のベアリング53が取り付けられている。底部52は上下に貫通する孔を有しており、この孔からミーリングチャック本体31の下半部(ツール保持部43T)を下方に突出させている。 In FIGS. 3, 4, 5, and 6, the main body support portion 32 includes a drum portion 32A and an overhanging portion 32B. The drum portion 32A has a cylindrical outer shell portion 51 and a bottom portion 52 provided below the outer shell portion 51. Inside the drum portion 32A, a plurality of bearings 53 that support the side surface of the milling chuck main body 31 (specifically, the side surface of the shank 41) are attached. The bottom portion 52 has a hole that penetrates vertically, and the lower half portion (tool holding portion 43T) of the milling chuck main body 31 is projected downward from this hole.

図3、図4、図5および図6において、張出部32Bはドラム部32Aの外殻部51から側方に張り出して設けられている。張出部32Bの上部には上方に延びた突起部61が設けられている。 In FIGS. 3, 4, 5, and 6, the overhanging portion 32B is provided so as to project laterally from the outer shell portion 51 of the drum portion 32A. A protrusion 61 extending upward is provided on the upper portion of the overhanging portion 32B.

図3、図5および図7(図7は図5中における領域ARの拡大図)において、張出部32Bの内部にはブラシユニット62が取り付けられている。ブラシユニット62は、図7および図8(図8は図7における分解図)に示すように、張出部32Bの内部に嵌め込まれるブラシホルダ63と、ブラシホルダ63に保持されて上下に位置した一対の給電ブラシ64を備えている。 In FIGS. 3, 5 and 7 (FIG. 7 is an enlarged view of the region AR in FIG. 5), the brush unit 62 is attached to the inside of the overhanging portion 32B. As shown in FIGS. 7 and 8 (FIG. 8 is an exploded view in FIG. 7), the brush unit 62 is held vertically by the brush holder 63 fitted inside the overhanging portion 32B and the brush holder 63. It includes a pair of feeding brushes 64.

一対の給電ブラシ64は、ミーリングチャック本体31に設けられた上下の給電ロータ45に接触している。各給電ブラシ64はそれぞれ付勢ばね65によって、対応する給電ロータ45に押し付けられている。給電ロータ45と給電ブラシ64から成るスリップリング66は、超音波振動子44に電気を供給する給電部として機能する。 The pair of feeding brushes 64 are in contact with the upper and lower feeding rotors 45 provided on the milling chuck main body 31. Each feeding brush 64 is pressed against the corresponding feeding rotor 45 by an urging spring 65, respectively. The slip ring 66 including the feeding rotor 45 and the feeding brush 64 functions as a feeding unit that supplies electricity to the ultrasonic transducer 44.

図3、図4および図6において、張出部32Bには蓋部材67が取り付けられており、ブラシユニット62は蓋部材67によって張出部32Bからの脱落が防止されている。蓋部材67は複数の螺子68によって張出部32Bに着脱自在に取り付けられている。このため、ブラシユニット62は張出部32Bから着脱自在であり、消耗品である給電ブラシ64の交換作業を容易に行うことができるようになっている。 In FIGS. 3, 4 and 6, a lid member 67 is attached to the overhanging portion 32B, and the brush unit 62 is prevented from falling off from the overhanging portion 32B by the lid member 67. The lid member 67 is detachably attached to the overhanging portion 32B by a plurality of screws 68. Therefore, the brush unit 62 is detachable from the overhanging portion 32B, and the power supply brush 64, which is a consumable item, can be easily replaced.

図5および図9において、スピンドル外筒15の下端には、下方に開口した突起係合部71Wを有する回り止めブロック71が設けられている。ミーリングチャック本体31のシャンク41がスピンドル主軸16の下端に取り付けられた状態では、張出部32Bに設けられた突起部61が、スピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71の突起係合部71Wに下方から係合するようになっている。 In FIGS. 5 and 9, a detent block 71 having a protrusion engaging portion 71W opened downward is provided at the lower end of the spindle outer cylinder 15. When the shank 41 of the milling chuck main body 31 is attached to the lower end of the spindle spindle 16, the protrusion 61 provided on the overhanging portion 32B is the protrusion engaging portion of the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15. It is designed to engage 71W from below.

上記のように、張出部32Bに設けられた突起部61がスピンドル外筒15の回り止めブロック71に係合した状態では、超音波ミーリングチャック18の本体支持部32は、スピンドル外筒15に対するスピンドル主軸16の中心軸まわりの相対回転は規制される。このためスピンドル主軸16が回転した場合であっても本体支持部32は回転せず、ミーリングチャック本体31のみがスピンドル主軸16と一体に回転する。このときミーリングチャック本体31は、本体支持部32が備える複数のベアリング53によって支持された状態で、Z軸(上下軸)まわりに回転する。 As described above, in a state where the protrusion 61 provided on the overhanging portion 32B is engaged with the detent block 71 of the spindle outer cylinder 15, the main body support portion 32 of the ultrasonic milling chuck 18 with respect to the spindle outer cylinder 15. Relative rotation of the spindle spindle 16 around the central axis is restricted. Therefore, even when the spindle spindle 16 rotates, the main body support portion 32 does not rotate, and only the milling chuck main body 31 rotates integrally with the spindle spindle 16. At this time, the milling chuck main body 31 rotates around the Z axis (upper and lower axis) in a state of being supported by a plurality of bearings 53 included in the main body support portion 32.

このように、本実施の形態における加工装置1が備える超音波ミーリングチャック18は、ミーリングチャック本体31と本体支持部32とを有した構成となっている。ミーリングチャック本体31は、スピンドル主軸16の下端に取り付けられるシャンク41と、シャンク41の下部に設けられて加工ツール19が接続されるブースタ43と、シャンク41の内部に設けられてブースタ43を介して加工ツール19に超音波振動を与える超音波振動子44を備えており、ツールチャック本体として機能する。本体支持部32はスピンドル外筒15の下方に位置しており、スピンドル外筒15に対する相対回転が規制された状態でミーリングチャック本体31の回転を支持するようになっている。 As described above, the ultrasonic milling chuck 18 included in the processing apparatus 1 according to the present embodiment has a configuration including a milling chuck main body 31 and a main body support portion 32. The milling chuck main body 31 is provided via a shank 41 attached to the lower end of the spindle spindle 16, a booster 43 provided at the bottom of the shank 41 to which the processing tool 19 is connected, and a booster 43 provided inside the shank 41. The processing tool 19 is provided with an ultrasonic vibrator 44 that applies ultrasonic vibration, and functions as a tool chuck main body. The main body support portion 32 is located below the spindle outer cylinder 15, and supports the rotation of the milling chuck main body 31 in a state where the relative rotation with respect to the spindle outer cylinder 15 is restricted.

図3、図4、図6および図9において、本体支持部32(詳細には張出部32Bの上部)には、2つの給電ピン72が上方に突出して設けられている。これら2つの給電ピン72は、ミーリングチャック本体31側に設けられてスリップリング66に繋がる(詳細には給電ブラシ64に繋がる)チャック側端子として機能する。 In FIGS. 3, 4, 6 and 9, two feeding pins 72 are provided so as to project upward on the main body support portion 32 (specifically, the upper portion of the overhanging portion 32B). These two feeding pins 72 are provided on the milling chuck main body 31 side and function as chuck side terminals connected to the slip ring 66 (specifically, connected to the feeding brush 64).

図3、図4および図6において、スピンドル外筒15の下面側には給電ブロック73が設けられている。給電ブロック73には、下方に開口した2つの給電ソケット74が設けられている。2つの給電ソケット74は、給電ブロック73から延びる給電ケーブル75(図3および図4)を介して加工装置1の外部に設けられた電源(図示せず)と繋がる電源側端子として機能する。 In FIGS. 3, 4, and 6, a power supply block 73 is provided on the lower surface side of the spindle outer cylinder 15. The power supply block 73 is provided with two power supply sockets 74 that are open downward. The two power supply sockets 74 function as power supply side terminals connected to a power supply (not shown) provided outside the processing apparatus 1 via a power supply cable 75 (FIGS. 3 and 4) extending from the power supply block 73.

ミーリングチャック本体31がスピンドル主軸16の下端に取り付けられた状態では、2つの給電ピン72は2つの給電ソケット74に下方から嵌入して電気的に接続するようになっている(図3および図4)。このため電源が供給する電気は、給電ケーブル75、2つの給電ソケット74、2つの給電ピン72およびスリップリング66を通じてミーリングチャック本体31内の超音波振動子44に送給される。このためミーリングチャック本体31がスピンドル主軸16の下端に取り付けられた状態では、超音波振動子44によりブースタ43を超音波駆動させて、加工ツール19に超音波振動を与えることが可能である。 When the milling chuck main body 31 is attached to the lower end of the spindle spindle 16, the two feeding pins 72 are fitted into the two feeding sockets 74 from below and are electrically connected (FIGS. 3 and 4). ). Therefore, the electricity supplied by the power supply is supplied to the ultrasonic transducer 44 in the milling chuck main body 31 through the power supply cable 75, the two power supply sockets 74, the two power supply pins 72, and the slip ring 66. Therefore, in a state where the milling chuck main body 31 is attached to the lower end of the spindle spindle 16, the booster 43 can be ultrasonically driven by the ultrasonic vibrator 44 to apply ultrasonic vibration to the processing tool 19.

本実施の形態における加工装置1において、超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16の下端に取り付ける場合には、先ず、図9に示すように、スピンドル主軸16の下方に超音波ミーリングチャック18を位置させる。このときミーリングチャック本体31のシャンク41がスピンドル主軸16のシャンク嵌入穴16Hの下方に位置し、本体支持部32が備える突起部61がスピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71の突起係合部71Wの下方に位置し、かつ、ミーリングチャック本体31が備える2つの給電ピン72がスピンドル外筒15に設けられた2つの給電ソケット74の下方に位置するように位置合わせする。 In the processing apparatus 1 of the present embodiment, when the ultrasonic milling chuck 18 is attached to the lower end of the spindle spindle 16, first, as shown in FIG. 9, the ultrasonic milling chuck 18 is positioned below the spindle spindle 16. .. At this time, the shank 41 of the milling chuck main body 31 is located below the shank fitting hole 16H of the spindle spindle 16, and the protrusion 61 provided in the main body support portion 32 engages with the protrusion of the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15. The two feeding pins 72 provided in the milling chuck main body 31 are aligned below the portion 71W and below the two feeding sockets 74 provided in the spindle outer cylinder 15.

上記のように位置合わせしたら、超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16に対して相対的に上方へ移動させて、シャンク41をシャンク嵌入穴16Hに嵌入させる。シャンク41がシャンク嵌入穴16Hに嵌入すると、プルスタッド引込機構16Rがプルスタッドボルト42をクランプして上方に引き上げるので、ミーリングチャック本体31はスピンドル主軸16に固定される。 After aligning as described above, the ultrasonic milling chuck 18 is moved upward relative to the spindle spindle 16 to fit the shank 41 into the shank fitting hole 16H. When the shank 41 is fitted into the shank fitting hole 16H, the pull stud retracting mechanism 16R clamps the pull stud bolt 42 and pulls it upward, so that the milling chuck main body 31 is fixed to the spindle spindle 16.

シャンク41がシャンク嵌入穴16Hに嵌入するとき、ミーリングチャック本体31に設けられた突起部61はスピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71の突起係合部71Wに下方から係合し、本体支持部32の張出部32Bはスピンドル外筒15に対して回り止め(回転の規制)がなされる。また、ミーリングチャック本体31に設けられた2つの給電ピン72はスピンドル外筒15に設けられた2つの給電ソケット74に下方から嵌入し、超音波振動子44が電源に繋げられる。 When the shank 41 is fitted into the shank fitting hole 16H, the protrusion 61 provided on the milling chuck main body 31 engages with the protrusion engagement portion 71W of the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15 from below, and the main body is engaged. The overhanging portion 32B of the support portion 32 is prevented from rotating (rotation is restricted) with respect to the spindle outer cylinder 15. Further, the two feeding pins 72 provided in the milling chuck main body 31 are fitted into the two feeding sockets 74 provided in the spindle outer cylinder 15 from below, and the ultrasonic vibrator 44 is connected to the power supply.

このように本実施の形態における加工装置1の超音波ミーリングチャック18では、ミーリングチャック本体31がスピンドル主軸16の下端に取り付けられる動作によって、突起部61が回り止めブロック71の突起係合部71Wに係合し、本体支持部32のスピンドル外筒15に対する回り止め(回転の規制)がなされるととともに、給電ピン72と給電ソケット74とが接続し、超音波振動子44と電源との電気的な接続がなされるようになっている。 As described above, in the ultrasonic milling chuck 18 of the processing apparatus 1 in the present embodiment, the protrusion 61 is attached to the protrusion engagement portion 71W of the detent block 71 by the operation in which the milling chuck main body 31 is attached to the lower end of the spindle spindle 16. Engagement is performed to prevent the spindle outer cylinder 15 of the main body support portion from rotating (rotation is restricted), and the power supply pin 72 and the power supply socket 74 are connected to electrically connect the ultrasonic transducer 44 and the power supply. Connection is made.

一方、スピンドル主軸16に取り付けられた超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16から取り外す場合には、プルスタッド引込機構16Rによるプルスタッドボルト42のクランプを解除したうえで、超音波ミーリングチャック18を下方に引き下げる。超音波ミーリングチャック18がスピンドル主軸16から取り外されると、これと同時に超音波ミーリングチャック18に設けられた突起部61がスピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71から離脱してスピンドル外筒15に対する本体支持部32の回転規制が解除され、超音波ミーリングチャック18に設けられた2つの給電ピン72はスピンドル外筒15に設けられた2つの給電ソケット74から離間して、超音波振動子44と電源との電気的な接続が解除される。 On the other hand, when the ultrasonic milling chuck 18 attached to the spindle spindle 16 is removed from the spindle spindle 16, the ultrasonic milling chuck 18 is moved downward after releasing the clamp of the pull stud bolt 42 by the pull stud retracting mechanism 16R. reduce. When the ultrasonic milling chuck 18 is removed from the spindle spindle 16, at the same time, the protrusion 61 provided on the ultrasonic milling chuck 18 is separated from the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15, and the spindle outer cylinder 15 is removed. The rotation restriction of the main body support portion 32 is released, and the two feeding pins 72 provided on the ultrasonic milling chuck 18 are separated from the two feeding sockets 74 provided on the spindle outer cylinder 15, and the ultrasonic transducer 44 is separated from the two feeding sockets 74. And the power supply are disconnected from the electrical connection.

このように本実施の形態における加工装置1の超音波ミーリングチャック18では、ミーリングチャック本体31がスピンドル主軸16の下端から取り外される動作によって、突起部61が回り止めブロック71の突起係合部71Wから離脱し、張出部32Bのスピンドル外筒15に対する回り止め(回転の規制)が解除されるとともに、給電ピン72と給電ソケット74との接続が解除されて、超音波振動子44と電源との電気的な接続が解除されるようになっている。 As described above, in the ultrasonic milling chuck 18 of the processing apparatus 1 in the present embodiment, the protrusion 61 is removed from the protrusion engagement portion 71W of the detent block 71 by the operation of removing the milling chuck main body 31 from the lower end of the spindle spindle 16. When the overhanging portion 32B is separated from the spindle outer cylinder 15, the rotation stopper (rotation restriction) is released, and the connection between the power supply pin 72 and the power supply socket 74 is released, so that the ultrasonic vibrator 44 and the power supply are connected. The electrical connection is to be disconnected.

加工装置1によりワークWKに超音波加工を施す場合には、スピンドル主軸16の下端に超音波ミーリングチャック18を介して加工ツール19を連結させた状態において、超音波振動子44に給電して加工ツール19に超音波振動を与えるとともに、スピンドル主軸駆動モータ17によりスピンドル主軸16を介して加工ツール19を回転させる。そしてXYテーブル12によってワークWKをXY面内に移動させる動作と、水平支持部14を(すなわち加工ツール19を)Z軸方向に移動させる動作とを組み合わせることによって加工ツール19をワークWKに接触させながら相対移動させて、ワークWKを所望の形状に切削する。 When ultrasonic processing is performed on the work WK by the processing device 1, the processing tool 19 is connected to the lower end of the spindle spindle 16 via the ultrasonic milling chuck 18 and the processing is performed by supplying power to the ultrasonic transducer 44. The tool 19 is subjected to ultrasonic vibration, and the machining tool 19 is rotated by the spindle spindle drive motor 17 via the spindle spindle 16. Then, the machining tool 19 is brought into contact with the work WK by combining the operation of moving the work WK into the XY plane by the XY table 12 and the operation of moving the horizontal support portion 14 (that is, the machining tool 19) in the Z-axis direction. While moving relative to each other, the work WK is cut into a desired shape.

このように、本実施の形態における加工装置1は、上下方向に延びたスピンドル外筒15の内部で上下軸(Z軸)まわりに回転するスピンドル主軸16により加工ツール19を回転させるとともに、加工ツール19に超音波振動を与えてワークWKを超音波加工する構成となっている。 As described above, the machining apparatus 1 in the present embodiment rotates the machining tool 19 by the spindle spindle 16 that rotates around the vertical axis (Z axis) inside the spindle outer cylinder 15 extending in the vertical direction, and also the machining tool. The work WK is ultrasonically processed by applying ultrasonic vibration to 19.

図1において、自動交換機21は垂直支持部13の側方(X軸方向の一方側に)設けられている。自動交換機21は、交換用の超音波ミーリングチャック18を吊り下げ状態で保持する複数のチャック保持部91と、両端にフック部92Fを備えた交換アーム92を備えている。 In FIG. 1, the automatic exchange 21 is provided on the side of the vertical support portion 13 (on one side in the X-axis direction). The automatic exchange 21 includes a plurality of chuck holding portions 91 for holding the replacement ultrasonic milling chuck 18 in a suspended state, and an exchange arm 92 having hook portions 92F at both ends.

各チャック保持部91は、内部に設けられた図示しないチャック保持機構によって、交換用の超音波ミーリングチャック18を着脱自在に保持する。交換アーム92は水平旋回動作と昇降動作が可能である。交換アーム92は、両端に設けられた2つのフック部92Fを、スピンドル主軸16に取り付けられた超音波ミーリングチャック18が備える溝状部41Mと、チャック保持部91に保持された交換用の超音波ミーリングチャック18が備える溝状部41Mとの双方に同時に係止させることで、交換対象の2つの超音波ミーリングチャック18を同時に把持することができる。 Each chuck holding portion 91 detachably holds the replacement ultrasonic milling chuck 18 by a chuck holding mechanism (not shown) provided inside. The exchange arm 92 can perform horizontal turning operation and elevating operation. The replacement arm 92 has two hook portions 92F provided at both ends, a groove-shaped portion 41M included in the ultrasonic milling chuck 18 attached to the spindle spindle 16, and a replacement ultrasonic wave held by the chuck holding portion 91. By simultaneously locking to both the groove-shaped portion 41M included in the milling chuck 18, the two ultrasonic milling chucks 18 to be replaced can be gripped at the same time.

スピンドル主軸16に取り付けられた超音波ミーリングチャック18を交換用の超音波ミーリングチャック18と交換する場合には、交換アーム92が水平旋回することによって、交換対象の2つの超音波ミーリングチャック18を把持する。交換アーム92は2つの超音波ミーリングチャック18を把持したら、下方に移動して(図10(a)中に示す矢印A1)、2つの超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16とチャック保持部91のそれぞれから取り外す(図10(a))。このときスピンドル主軸16に取り付けられていた超音波ミーリングチャック18の突起部61はスピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71の突起係合部71Wから離間し、2つの給電ピン72はスピンドル外筒15が備える2つの給電ソケット74から離脱する。 When the ultrasonic milling chuck 18 attached to the spindle spindle 16 is replaced with the replacement ultrasonic milling chuck 18, the replacement arm 92 rotates horizontally to grip the two ultrasonic milling chucks 18 to be replaced. do. After gripping the two ultrasonic milling chucks 18, the exchange arm 92 moves downward (arrow A1 shown in FIG. 10A) to move the two ultrasonic milling chucks 18 to the spindle spindle 16 and the chuck holding portion 91. Remove from each (FIG. 10 (a)). At this time, the protrusion 61 of the ultrasonic milling chuck 18 attached to the spindle spindle 16 is separated from the protrusion engagement portion 71W of the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15, and the two feeding pins 72 are outside the spindle. It separates from the two power feeding sockets 74 included in the cylinder 15.

交換アーム92は、2つの超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16とチャック保持部91のそれぞれから取り外したら180度回転し(図10(b)中に示す矢印R)、2つの超音波ミーリングチャック18の位置を入れ替える(図10(b))。そして、交換アーム92は上方に移動し、2つの超音波ミーリングチャック18をスピンドル主軸16とチャック保持部91のそれぞれに取り付ける(図10(c)中に示す矢印A2)。このときスピンドル主軸16に取り付けられる超音波ミーリングチャック18の突起部61はスピンドル外筒15に設けられた回り止めブロック71と係合し、2つの給電ピン72はスピンドル外筒15が備える2つの給電ソケット74に嵌入する(図10(c))。これにより超音波ミーリングチャック18の交換作業が終了する。 The exchange arm 92 rotates 180 degrees after removing the two ultrasonic milling chucks 18 from the spindle spindle 16 and the chuck holding portion 91 (arrow R shown in FIG. 10B), and the two ultrasonic milling chucks 18. The positions of are exchanged (FIG. 10 (b)). Then, the exchange arm 92 moves upward, and two ultrasonic milling chucks 18 are attached to each of the spindle spindle 16 and the chuck holding portion 91 (arrow A2 shown in FIG. 10C). At this time, the protrusion 61 of the ultrasonic milling chuck 18 attached to the spindle spindle 16 engages with the detent block 71 provided on the spindle outer cylinder 15, and the two power supply pins 72 are the two power supplies provided on the spindle outer cylinder 15. It is fitted into the socket 74 (FIG. 10 (c)). This completes the replacement work of the ultrasonic milling chuck 18.

以上説明したように、本実施の形態における加工装置1では、加工ツール19に超音波振動を与える超音波振動子44が、スピンドル主軸16ではなく、超音波ミーリングチャック18に設けられている。このため、一般的なマシニングセンタのスピンドル外筒15の下端に電源と繋がる給電ブロック73を設ける改造を加えるとともに、超音波振動子44を内蔵した超音波ミーリングチャック18を準備するだけで、超音波加工が可能な本実施の形態における加工装置1を製造することができる。また、本実施の形態における加工装置1では、超音波振動子44に給電する給電部としてのスリップリング66の電源への接続とその解除を、シャンク41をスピンドル主軸16のシャンク嵌入穴16Hに嵌入させてミーリングチャック本体31をスピンドル主軸16に取り付ける動作と、ミーリングチャック本体31をスピンドル主軸16から取り外す動作とによって行うことができるので、超音波ミーリングチャック18の自動交換が可能である。このため本実施の形態における加工装置1(超音波ミーリングチャック18)によれば、一般的なマシニングセンタをベースとした安価な構成でワークWKに超音波加工を施すことができる。 As described above, in the processing apparatus 1 of the present embodiment, the ultrasonic vibrator 44 that applies ultrasonic vibration to the processing tool 19 is provided not on the spindle spindle 16 but on the ultrasonic milling chuck 18. For this reason, ultrasonic processing is performed simply by preparing a ultrasonic milling chuck 18 having a built-in ultrasonic transducer 44 while modifying the lower end of the spindle outer cylinder 15 of a general machining center to provide a power supply block 73 connected to a power source. It is possible to manufacture the processing apparatus 1 according to the present embodiment. Further, in the processing apparatus 1 according to the present embodiment, the shank 41 is fitted into the shank fitting hole 16H of the spindle spindle 16 to connect and disconnect the slip ring 66 as a feeding unit for supplying power to the ultrasonic transducer 44 to the power supply. Since the milling chuck main body 31 can be attached to the spindle spindle 16 and the milling chuck main body 31 can be removed from the spindle spindle 16, the ultrasonic milling chuck 18 can be automatically replaced. Therefore, according to the processing apparatus 1 (ultrasonic milling chuck 18) in the present embodiment, it is possible to perform ultrasonic processing on the work WK with an inexpensive configuration based on a general machining center.

また、本実施の形態における加工装置1では、回転体であるミーリングチャック本体31内に設けられた超音波振動子44への給電を接触型の給電部(スリップリング66)を通じて行うようになっている。この給電部を非接触型のものとすることも可能であるが、非接触型の給電部は構造が複雑であり高価である。本実施の形態における加工装置1では安価な接触型の給電部を採用しているのでコスト的に有利であり、この面でも加工装置1を安価に構成にすることができる。 Further, in the processing apparatus 1 of the present embodiment, power is supplied to the ultrasonic vibrator 44 provided in the milling chuck main body 31 which is a rotating body through a contact type power feeding unit (slip ring 66). There is. It is possible to make the feeding part non-contact type, but the non-contact type feeding part has a complicated structure and is expensive. Since the processing apparatus 1 in the present embodiment employs an inexpensive contact-type feeding unit, it is advantageous in terms of cost, and the processing apparatus 1 can be configured at low cost in this respect as well.

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、超音波ミーリングチャック18におけるミーリングチャック本体31の形状や本体支持部32の形状等は、必ずしも上述の実施の形態示したものと同様でなくてもよい。また、チャック側端子や電源側端子の構成も上述の実施の形態において示したものと同様でなくてもよいし、給電部もスリップリングに限定されない。また、上述の実施の形態において示した自動交換機21の構成は一例であり、他の構成を有していてもよい。また、上述の実施の形態では、加工ツールはミーリング加工を行うためのミーリングツールであったが、加工ツールはミーリング加工に限らず、その他の加工を行うためのツール(例えば、穿孔加工を行うためのドリリングツール等)であってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited to the above-mentioned ones, and various modifications and the like are possible. For example, the shape of the milling chuck main body 31 and the shape of the main body support portion 32 in the ultrasonic milling chuck 18 do not necessarily have to be the same as those shown in the above-described embodiment. Further, the configurations of the chuck side terminal and the power supply side terminal may not be the same as those shown in the above-described embodiment, and the feeding portion is not limited to the slip ring. Further, the configuration of the automatic exchange 21 shown in the above-described embodiment is an example, and may have other configurations. Further, in the above-described embodiment, the processing tool is a milling tool for performing milling processing, but the processing tool is not limited to milling processing and is a tool for performing other processing (for example, for performing drilling processing). It may be a drilling tool, etc.).

一般的なマシニングセンタをベースとした安価な構成でワークに超音波加工を施すことができる加工装置およびこの加工装置に用いられる超音波ツールチャックを提供する。 Provided are a processing device capable of performing ultrasonic processing on a work with an inexpensive configuration based on a general machining center, and an ultrasonic tool chuck used in this processing device.

1 加工装置
15 スピンドル外筒
16 スピンドル主軸
18 超音波ミーリングチャック(超音波ツールチャック)
19 加工ツール
31 ミーリングチャック本体(ツールチャック本体)
32 本体支持部
41 シャンク
43 ブースタ
44 超音波振動子
45 給電ロータ
61 突起部
64 給電ブラシ
66 スリップリング(給電部)
71W 突起係合部
72 給電ピン(チャック側端子)
74 給電ソケット(電源側端子)
1 Processing equipment 15 Spindle outer cylinder 16 Spindle spindle 18 Ultrasonic milling chuck (ultrasonic tool chuck)
19 Machining tool 31 Milling chuck body (tool chuck body)
32 Main body support 41 Shank 43 Booster 44 Ultrasonic oscillator 45 Feeding rotor 61 Protrusion 64 Feeding brush 66 Slip ring (feeding part)
71W Protrusion engagement part 72 Power supply pin (chuck side terminal)
74 Power supply socket (power supply side terminal)

本発明の加工装置は、上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸と、前記スピンドル主軸の下端に加工ツールを連結する超音波ツールチャックとを備え、前記スピンドル主軸を回転させて前記加工ツールを回転させるとともに加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置であって、前記超音波ツールチャックは、前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除され、前記本体支持部は上方に延びた突起部を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって前記突起部が前記スピンドル外筒の下端に設けられた突起係合部に係合され、前記本体支持部の前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制される。 The machining apparatus of the present invention includes a spindle spindle that rotates around an up-and-down axis inside a spindle outer cylinder extending in the vertical direction, and an ultrasonic tool chuck that connects a machining tool to the lower end of the spindle spindle. A processing device that rotates the processing tool and applies ultrasonic vibration to the processing tool to perform ultrasonic processing of the work. The ultrasonic tool chuck is a shank attached to the lower end of the spindle spindle. A tool chuck body provided with a booster provided at the bottom of the shank to which the processing tool is connected, an ultrasonic vibrator provided inside the shank and applying ultrasonic vibration to the processing tool via the booster, and a tool chuck body. It is located below the spindle outer cylinder and includes a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where relative rotation with respect to the spindle outer cylinder is restricted, and the main body support portion is the ultrasonic transducer. Has a power supply unit for supplying electricity to the power supply unit and a chuck side terminal connected to the power supply unit, and is provided at the chuck side terminal and the lower end of the spindle outer cylinder by the operation of attaching the tool chuck body to the spindle spindle. By the operation of connecting the power supply side terminal and removing the tool chuck main body from the spindle spindle, the connection between the chuck side terminal and the power supply side terminal is released, and the main body support portion is a protrusion extending upward. The tool chuck main body is attached to the spindle spindle, so that the protrusion is engaged with the protrusion engagement portion provided at the lower end of the spindle outer cylinder, and the main body support portion is attached to the spindle outer cylinder. relative rotation Ru is restricted.

本発明の超音波ツールチャックは、上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸により加工ツールを回転させるとともに前記加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置において、前記スピンドル主軸の下端に前記加工ツールを連結する超音波ツールチャックであって、前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除され、前記本体支持部は上方に延びた突起部を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって前記突起部が前記スピンドル外筒の下端に設けられた突起係合部に係合され、前記本体支持部の前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制される。 In the ultrasonic tool chuck of the present invention, the machining tool is rotated by the spindle spindle that rotates around the vertical axis inside the spindle outer cylinder extending in the vertical direction, and the machining tool is subjected to ultrasonic vibration to perform ultrasonic machining of the work. An ultrasonic tool chuck that connects the machining tool to the lower end of the spindle spindle, a shank attached to the lower end of the spindle spindle, and a shank provided at the lower end of the shank to connect the machining tool. A tool chuck body provided inside the booster and the shank and provided with an ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibration to the processing tool via the booster, and a spindle outer cylinder located below the spindle outer cylinder. It is provided with a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where the relative rotation with respect to the tool chuck is restricted, and the main body support portion includes a feeding portion that supplies electricity to the ultrasonic transducer and a chuck connected to the feeding portion. By the operation of having the side terminal and attaching the tool chuck main body to the spindle spindle, the chuck side terminal and the power supply side terminal provided at the lower end of the spindle outer cylinder are connected, and the tool chuck main body is said. By the operation of being removed from the spindle spindle, the connection between the chuck side terminal and the power supply side terminal is released , the main body support portion has a protrusion extending upward, and the tool chuck main body is attached to the spindle spindle. the protrusions by the operation is engaged with the projection engaging portion provided at a lower end of the spindle outer cylinder to be, the body relative rotation with respect to said spindle outer tube of the support portion Ru is restricted.

Claims (5)

上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸と、前記スピンドル主軸の下端に加工ツールを連結する超音波ツールチャックとを備え、前記スピンドル主軸を回転させて前記加工ツールを回転させるとともに加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置であって、
前記超音波ツールチャックは、
前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、
前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、
前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、
前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除される加工装置。
The spindle spindle that rotates around the vertical axis inside the spindle outer cylinder extending in the vertical direction and an ultrasonic tool chuck that connects the machining tool to the lower end of the spindle spindle are provided, and the spindle spindle is rotated to form the machining tool. It is a processing device that ultrasonically processes the work by applying ultrasonic vibration to the processing tool while rotating the spindle.
The ultrasonic tool chuck is
A shank attached to the lower end of the spindle spindle, a booster provided at the lower part of the shank to which the machining tool is connected, and a booster provided inside the shank to apply ultrasonic vibration to the machining tool via the booster. A tool chuck body equipped with a sound wave oscillator and
It is located below the spindle outer cylinder and is provided with a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where the relative rotation with respect to the spindle outer cylinder is restricted.
The main body support portion has a feeding portion for supplying electricity to the ultrasonic vibrator and a chuck side terminal connected to the feeding portion.
By the operation of attaching the tool chuck body to the spindle spindle, the chuck side terminal and the power supply side terminal provided at the lower end of the spindle outer cylinder are connected, and the tool chuck body is removed from the spindle spindle. A processing device that disconnects the chuck side terminal from the power supply side terminal.
前記本体支持部は上方に延びた突起部を有し、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって前記突起部が前記スピンドル外筒の下端に設けられた突起係合部に係合され、前記本体支持部の前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制される請求項1に記載の加工装置。 The main body support portion has a protrusion extending upward, and the protrusion is engaged with a protrusion engagement portion provided at the lower end of the spindle outer cylinder by the operation of attaching the tool chuck main body to the spindle spindle. The processing apparatus according to claim 1, wherein the relative rotation of the main body support portion with respect to the spindle outer cylinder is restricted. 前記給電部は、前記スピンドル主軸の回転によって前記ツールチャック本体と一体に回転する給電ロータおよび前記本体支持部に設けられて前記給電ロータに接触する給電ブラシから成るスリップリングにより構成される請求項1または2に記載の加工装置。 1. Or the processing apparatus according to 2. 前記加工ツールはワークに対してミーリング加工を行うミーリングツールである請求項1〜3のいずれかに記載の加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing tool is a milling tool that performs milling processing on a work. 上下方向に延びたスピンドル外筒の内部で上下軸まわりに回転するスピンドル主軸により加工ツールを回転させるとともに前記加工ツールに超音波振動を与えてワークを超音波加工する加工装置において、前記スピンドル主軸の下端に前記加工ツールを連結する超音波ツールチャックであって、
前記スピンドル主軸の下端に取り付けられるシャンク、前記シャンクの下部に設けられて前記加工ツールが接続されるブースタおよび前記シャンクの内部に設けられて前記ブースタを介して前記加工ツールに超音波振動を与える超音波振動子を備えたツールチャック本体と、
前記スピンドル外筒の下方に位置し、前記スピンドル外筒に対する相対回転が規制された状態で前記ツールチャック本体の回転を支持する本体支持部とを備え、
前記本体支持部は、前記超音波振動子に電気を供給する給電部および前記給電部に繋がるチャック側端子を有し、
前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸に取り付けられる動作によって、前記チャック側端子と、前記スピンドル外筒の下端に設けられた電源側端子とが接続され、前記ツールチャック本体が前記スピンドル主軸から取り外される動作によって、前記チャック側端子と、前記電源側端子との接続が解除される超音波ツールチャック。
In a machining apparatus that rotates a machining tool by a spindle spindle that rotates around a vertical axis inside a spindle outer cylinder that extends in the vertical direction and also applies ultrasonic vibration to the machining tool to ultrasonically machine a workpiece, the spindle spindle An ultrasonic tool chuck that connects the processing tool to the lower end.
A shank attached to the lower end of the spindle spindle, a booster provided at the lower part of the shank to which the machining tool is connected, and a booster provided inside the shank to apply ultrasonic vibration to the machining tool via the booster. A tool chuck body equipped with a sound wave oscillator and
It is located below the spindle outer cylinder and is provided with a main body support portion that supports the rotation of the tool chuck main body in a state where the relative rotation with respect to the spindle outer cylinder is restricted.
The main body support portion has a feeding portion for supplying electricity to the ultrasonic vibrator and a chuck side terminal connected to the feeding portion.
By the operation of attaching the tool chuck body to the spindle spindle, the chuck side terminal and the power supply side terminal provided at the lower end of the spindle outer cylinder are connected, and the tool chuck body is removed from the spindle spindle. An ultrasonic tool chuck that disconnects the chuck side terminal from the power supply side terminal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114952410A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 广东工业大学 Intelligent movable ultrasonic knife handle and knife magazine
CN116000649A (en) * 2022-12-15 2023-04-25 中国机械总院集团江苏分院有限公司 Full-coupling wireless transmission ultrasonic knife handle and ultrasonic system meeting ISO standard

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6458464A (en) * 1987-08-25 1989-03-06 Cho Onpa Kogyo Co Supersonic wave attachment
JPH0278250U (en) * 1988-12-02 1990-06-15
JPH03239408A (en) * 1990-02-14 1991-10-25 Brother Ind Ltd Machine tool
US5140773A (en) * 1990-02-14 1992-08-25 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ultrasonic machine and its machining method
JPH06631U (en) * 1992-06-05 1994-01-11 大昭和精機株式会社 Tool holder with built-in electric device
JP2001150281A (en) * 1999-09-08 2001-06-05 Inks:Kk Cutting machine
JP2002219606A (en) * 2001-01-22 2002-08-06 Masao Murakawa Ultrasonic milling device
JP2002346817A (en) * 2001-05-21 2002-12-04 Masao Murakawa Ultra-sonic milling device
JP2003145381A (en) * 2001-11-12 2003-05-20 Minitor Kk Connector and spindle motor with connector
JP2003266265A (en) * 2002-03-08 2003-09-24 Yukiwa Seiko Inc Rotary machining device
JP2004058163A (en) * 2002-07-24 2004-02-26 Incs Inc Cutting machine
JP2007130746A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Kazumasa Onishi Cutting tool and machining device
JP2008535667A (en) * 2005-04-11 2008-09-04 一正 大西 Cutting or grinding equipment
WO2008156116A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-24 Kazumasa Ohnishi Cutting or grinding device
JP2009241226A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Masahiko Jin Ultrasonic spindle apparatus, tool coupling method thereof, tool coupling device, tool coupling method, and tool replacement system
JP2017056554A (en) * 2015-09-18 2017-03-23 ザウアー ゲーエムベーハーSAUER GmbH Coupling system used with spindle device of machine tool
US20180250758A1 (en) * 2017-05-12 2018-09-06 Beihang University Elliptical ultrasonic machining device powered by non-contact induction
US20180281081A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 National Chung Hsing University Machining toolholder
EP3659742A2 (en) * 2018-11-28 2020-06-03 Vielstädte, Heinrich Bernhard Ultrasound unit for a cnc machining centre

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6458464A (en) * 1987-08-25 1989-03-06 Cho Onpa Kogyo Co Supersonic wave attachment
JPH0278250U (en) * 1988-12-02 1990-06-15
JPH03239408A (en) * 1990-02-14 1991-10-25 Brother Ind Ltd Machine tool
US5140773A (en) * 1990-02-14 1992-08-25 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ultrasonic machine and its machining method
JPH06631U (en) * 1992-06-05 1994-01-11 大昭和精機株式会社 Tool holder with built-in electric device
JP2001150281A (en) * 1999-09-08 2001-06-05 Inks:Kk Cutting machine
JP2002219606A (en) * 2001-01-22 2002-08-06 Masao Murakawa Ultrasonic milling device
JP2002346817A (en) * 2001-05-21 2002-12-04 Masao Murakawa Ultra-sonic milling device
JP2003145381A (en) * 2001-11-12 2003-05-20 Minitor Kk Connector and spindle motor with connector
JP2003266265A (en) * 2002-03-08 2003-09-24 Yukiwa Seiko Inc Rotary machining device
JP2004058163A (en) * 2002-07-24 2004-02-26 Incs Inc Cutting machine
JP2008535667A (en) * 2005-04-11 2008-09-04 一正 大西 Cutting or grinding equipment
JP2007130746A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Kazumasa Onishi Cutting tool and machining device
WO2008156116A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-24 Kazumasa Ohnishi Cutting or grinding device
JP2009241226A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Masahiko Jin Ultrasonic spindle apparatus, tool coupling method thereof, tool coupling device, tool coupling method, and tool replacement system
JP2017056554A (en) * 2015-09-18 2017-03-23 ザウアー ゲーエムベーハーSAUER GmbH Coupling system used with spindle device of machine tool
US20180281081A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 National Chung Hsing University Machining toolholder
US20180250758A1 (en) * 2017-05-12 2018-09-06 Beihang University Elliptical ultrasonic machining device powered by non-contact induction
EP3659742A2 (en) * 2018-11-28 2020-06-03 Vielstädte, Heinrich Bernhard Ultrasound unit for a cnc machining centre

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114952410A (en) * 2022-06-08 2022-08-30 广东工业大学 Intelligent movable ultrasonic knife handle and knife magazine
CN114952410B (en) * 2022-06-08 2023-10-03 广东工业大学 Intelligent movable ultrasonic knife handle tool magazine
CN116000649A (en) * 2022-12-15 2023-04-25 中国机械总院集团江苏分院有限公司 Full-coupling wireless transmission ultrasonic knife handle and ultrasonic system meeting ISO standard
CN116000649B (en) * 2022-12-15 2024-04-19 中国机械总院集团江苏分院有限公司 Full-coupling wireless transmission ultrasonic knife handle and ultrasonic system meeting ISO standard

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