JP2909430B2 - 振動加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、振動加工装置、
特にモータの駆動力をてこ装置を介して加工ヘッドに伝
達する際に所定の振動数の振動を付加して伝達する構造
を有するプレスあるいはドリルなどの振動加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動加工装置としては振動プレス
あるいは振動ドリルなどが知られている。例えばプレス
ヘッドに振動を与えながら加圧することにより通常のも
のに比較して加工能率を高められる。しかしながら、従
来の偏心クランクや偏心カムを用いるものでは、プレス
ヘッドに振動を与えると本体まで振動してしまってい
た。特に５トンないし２０トンのような大きい出力のも
のでは油圧を用いる必要があるが、油圧の場合は与えら
れる振動の周波数の上限は５Ｈｚ程度であり、それ以上
の周波数の加振は事実上不可能であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大出力の振動加工装置
において、加工精度、加工能率を高めるためにはたとえ
ば１ミクロンないし２０ミクロン程度の微小振幅で、か
つ１ＫＨｚのような高い振動数で加振する必要がある
が、従来このような条件を充足する振動加工装置はなか
った。

【０００４】そこで、この発明は、大出力であってしか
も微小振幅でかつ高い振動数で加振することができる、
高い加工精度、加工能率を有する振動加工装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の振動加工装置
は、揺動力点、揺動支点、揺動作用点を有するてこ部材
と、前記揺動支点を介しててこ部材を回動自在に支持す
る支点機構と、前記てこ部材の揺動力点に設けられた揺
動力点レギュレータと、前記てこ部材の揺動作用点に設
けられた揺動作用点レギュレータと、前記揺動力点レギ
ュレータを介して前記てこ部材から与えられた作用力に
より加工動作を行う加工ヘッドとを具備し、前記支点機
構は前記揺動支点に所定の振動数の振動を与える振動手
段を有することを特徴とする。

【０００６】上記の構成とした場合は、前記揺動支点に
所定の振動数の振動が与えられても、この振動は前記揺
動力点を支点として前記てこ部材を振動させるに止ま
り、揺動力点レギュレータで振動が吸収されるため、振
動加工装置本体には伝達されることはない。一方、加工
ヘッドにはモータにより発生された動力が、てこ部材の
揺動支点に与えられる振動とともに揺動作用点レギュレ
ータを介して伝達され、結果として、大出力であってし
かも微小振幅でかつ高い振動数で加振加工することがで
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を加振プレス装置
に適用した第１の実施の形態について図面を参照して説
明する。図１はこの第１の実施例の構成を概略的に示す
図であり、垂直固定枠１Ａに取り付けたモータ２の回転
力をベルト３を介して回転円板４に伝達し、この回転円
板４に固定したクランクアーム４ａの先端に結合された
コネクションロッド４ｂの上端には水平に固定した支え
板５ａを設ける。この支え板５ａには複数のローラ５ｂ
を介して昇降体５ｃが載置され、更にその上にはローラ
５ｄを介して擦動板５ｅが載置される。昇降体５ｃはス
ライダ５ｆおよびローラ５ｇを介して垂直固定枠１Ａ上
に移動自在に保持される。

【０００８】擦動板５ｅにはロッド５ｈを介しててこ部
材６の揺動力点６ａが結合される。このてこ部材６の揺
動支点６ｂは円板７ａの偏心位置に回転自在に取り付け
られ、この円板７ａはベルト７ｂを介してモータ７ｃに
より回転駆動されるように構成される。てこ部材６の揺
動作用点６ｃははロッド６ｄを介して擦動板８ａに結合
され、対向板８ｂとの間には複数のローラ８ｃが挿入さ
れる。

【０００９】対向板８ｂの下面には昇降板９ａの上端が
固定され、この昇降板９ａは垂直固定枠１Ｂにローラ９
ｂを介して移動自在に保持され、その下端にはプレスヘ
ッドなどの所定のワークピース９ｃが取り付けられる。

【００１０】この様な構成において、モータ２が駆動さ
れると、クランクアーム４ａの回転に伴ってコネクショ
ンロッド４ｂが上下に移動するとともにローラ５ｂによ
って水平方向にも移動する。これにより昇降体５ｃを介
して、てこ部材６の揺動力点６ａが上下に駆動される。
このてこ部材６はその揺動支点６ｂの回りに回動するの
で、揺動力点６ａには水平方向の移動成分もあるが、こ
れはローラ５ｂを介して擦動板５ｅが水平方向に移動す
ることで吸収される。

【００１１】この結果、てこ部材６は揺動支点６ｂを中
心として回転駆動され、その駆動力は揺動作用点６ｃに
結合された擦動板８ａからローラ８ｃを介して対向板８
ｂに伝達される。てこ部材６は揺動支点６ｂを中心とし
て回転駆動されるので、作用点６ｃは上下とともに横方
向にも移動するが、この横方向の動きはローラ８ｃに吸
収されて垂直成分のみがワークピース９ｃに伝達され
る。

【００１２】この際、モータ７ｃを所定の回転数で回転
させると、この回転により円板７ａの偏心位置に回転自
在に取り付けられた、てこ部材６の揺動支点６ｂが一定
の振幅で振動せしめられる。この振動にはてこ部材６の
揺動支点６ｂを上下に駆動する成分と横方向に駆動する
成分とが含まれるが、横方向成分は、前述したように、
ローラ５ｂ，５ｄ，８ｃにて吸収され、上下成分のみが
ワークピース９ｃに伝達される。なお、横成分は勿論、
上下成分の動きもローラ５ｇ，９ｂのために垂直固定枠
１Ａ、１Ｂに伝達されることがない。

【００１３】図２はこの第１の実施例の全体の構成を示
す部分断面正面図である。図において、架台１１上には
本体１２が固定される。この本体１２は下部の本体支持
部１２Ａと、この本体支持部１２Ａの上部の機構収納部
１２Ｂとよりなる。機構収納部１２Ｂの後部壁面１３Ｂ
の外側には、この壁面に平行でかつ水平方向の回転軸を
持つサーボモータ１４が支持体１５により取り付けられ
る。

【００１４】後部壁面１３の内側のサーボモータ１４に
対応する位置には、サーボモータ１４の回転軸に平行な
回転軸を持つ回転プーリ１６が、例えば機構収納部１２
Ｂの一方の側壁上に上下方向に移動可能に取り付けられ
たスライド支持体１７Ｂに擦動的に係合された昇降体１
８に回転自在に設けられる。

【００１５】この回転プーリ１６の回転軸１９には図３
に示すような偏心軸２０が一体に設けられる。この偏心
軸２０の両端は支持枠２１ａ，２１ｂに形成された軸受
２２ａ，２２ｂにより回転自在に支持される。なお、回
転プーリ１６の外周にはプーリ溝が形成され、回転プー
リ１６のプーリ溝とサーボモータ１４とはベルト２３に
より連結され、サーボモータ１４の回転力がベルト２３
を介して回転プーリ１６に伝達される。

【００１６】偏心軸２０は、ベアリング２４を介して駆
動力伝達筒体２５内に回転自在に保持され、この駆動伝
達筒体２５は偏心軸２０の回転に伴って図示の上下方向
に往復し、かつ紙面に直角な方向に移動する。この駆動
力伝達筒体２５の上面は、スライド支持体１７Ｂにより
保持された昇降体１８の下面に、第１の擦動部２６を介
して接合される。換言すれば、スライド支持体１７Ｂお
よび昇降体１８は第１の擦動部２６および駆動伝達筒体
２５、偏心軸２０を介して支持枠２１ａ，２１ｂ上に支
承されることになる。

【００１７】前記したように、昇降体１８は機構収納部
１２Ｂの後部壁面１３Ｂの内側面上にベアリング機構を
有するスライド支持体１７Ｂを介して上下方向に移動自
在に取り付けられている。

【００１８】昇降体１８の上面には第２の擦動部２７が
取り付けられ、この第２の擦動部２７の上面には一対の
ベアリング保持部２８ａ，２８ｂを有する案内体２９が
固定される。この一対のベアリング保持部２８ａ，２８
ｂにはそれぞれベアリング３０ａ，３０ｂが固定され、
このベアリング３０ａ，３０ｂの回転軸３１は、てこ部
材３２の揺動力点となる一端に固定される。したがっ
て、てこ部材３２の揺動力点はベアリング３０ａ，３０
ｂを介して回転自在に案内体２９と結合されることにな
る。このベアリング３０ａ，３０ｂおよび案内体２９は
てこ部材３２の揺動力点に対する揺動力点レギュレータ
として機能する。

【００１９】図２において、てこ部材３２は機構収納部
１２Ｂ内に設けられる。てこ部材３２は回転軸３５に設
けられた後述する偏心部に軸支されるので、回転軸３５
の回転に伴ってこの偏心部を介しててこ部材３２には後
述するように回転軸３５の回転数に相当する周波数の振
動が与えられる。回転軸３５はベルト３６を介してモー
タ３７に結合され、モータ３７により回転駆動される。

【００２０】てこ部材３２の他端は揺動作用点として用
いられ、先端部に回転軸３８が揺動力点部と同様に取り
付けられる。この回転軸３８は、図４に示すように、一
対のベアリング３９ａ，３９ｂを介して一対のベアリン
グ保持部４０ａ，４０ｂを有する案内体４０上に保持さ
れる。この案内体４０の下方に設けられた擦動部３４を
介して昇降体３３により支持される。昇降体３３は機構
収納部１２Ｂの前部壁面１３Ｆの側面上にたとえばベア
リング機構を有するスライド支持体１７Ｆを介して上下
方向に移動自在に取り付けられている。このベアリング
３９ａ，３９ｂおよび案内体４０はてこ部材３２の揺動
作用点に対する揺動作用点レギュレータとして機能す
る。

【００２１】機構収納部１２Ｂの前部壁面１３Ｆの外側
面上に例えばベアリング機構を介して上下方向に移動自
在に取り付けられたスライド支持体１７Ｆには、プレス
ヘッドＰが取り付けられ、架台１１上に取り付けられた
プレス治具１１Ｐに対して下降して所定のプレス動作が
行われる。

【００２２】前記てこ部材３２は図５（ａ）に示した形
状を有する。図５（ａ）において、てこ部材３２の揺動
力点部はベアリング３０ａ，３０ｂが取り付けられた回
転軸３１でなる。てこ部材３２の揺動支点部には軸受孔
３２Ｄが形成され、この軸受孔３２Ｄには後で述べる回
転軸３５の偏心部３５Ｈが挿入される。この偏心部３５
Ｈは図２に示した回転軸３５と一体に形成されるもの
で、詳細は後述する。また、てこ部材３２の揺動作用点
部には揺動力点部と同様にベアリング３９ａ，３９ｂが
取り付けられた回転軸３８でなる。

【００２３】尚、前記てこ部材３２は図５（ｂ）に示し
た形状としても良い。図５（ｂ）において、てこ部材３
２の揺動力点部はフォーク状の二股部３２Ａ、３２Ｂと
して形成され、この二股部３２Ａ、３２Ｂの先端内側に
は軸３１Ａにより回転自在にローラ３０Ｃが軸支され
る。てこ部材３２の揺動支点部には軸受孔３２Ｄが形成
され、この軸受孔３２Ｄには同様に回転軸３５の偏心部
３５Ｈが挿入される。その他の構成は図５（ａ）と同じ
である。

【００２４】ここで、図６ないし図９を参照して、てこ
部材３２の揺動支点部の軸受孔３２Ｄに挿入される回転
軸３５の種々の形態を説明する。図６の例では、回転軸
部３５ａ，３５ｂの間に、これらの回転軸部３５ａ，３
５ｂと一体に形成された偏心軸部３５ｃが、偏心部３５
Ｈとして設けられる。回転軸部３５ａ，３５ｂは一対の
軸受け４１Ａ，４１Ｂによって両持ちの状態で回転自在
に支持され、一方の回転軸部３５ｂの先端部３５ｄに
は、図示しないが、前記ベルト２３が掛けられるプーリ
が取り付けられ、モータ３７によりベルト３６を介して
回転力が与えられる。この偏心軸部３５ｃは直線Ｃ２−
Ｃ２を回転中心とする円柱状に形成されているから、回
転軸部３５ａ，３５ｂの回転中心Ｃ１−Ｃ１との差Ｒが
偏心軸部３５ｃの最大偏心幅を示すものとなる。

【００２５】偏心軸部３５ｃの外周には、回転中心Ｃ１
−Ｃ１と一致する回転中心を持つ偏心カラー４２がフラ
ンジ４３と一体成型されて嵌め込まれる。この偏心カラ
ー４２は図示の位置が下方への偏心調節位置の最大位置
である。この偏心カラー４２は偏心軸部３５ｃの周りで
その回転位置の調節が可能であり、例えばフランジ４３
の位置Ｓ−Ｓで図示しない固定ボルトにより固定可能で
ある。偏心カラー４２の最大調整量がＲであるとする
と、偏心軸部３５ｃと偏心カラー４２との組み合わせに
より最大２Ｒ、最小０の間で偏心幅の調整ができる。偏
心カラー４２の外周はベアリング３２Ｇを介しててこ部
材３２の揺動支点部の軸受孔３２Ｄに挿入される。

【００２６】以下、偏心軸部３５ｃの偏心量と偏心カラ
ー４２の偏心量とを組み合わせた総合の偏心量、すなわ
ち振動振幅の調整方法を図１０を参照して詳細に説明す
る。まず、図１０において偏心軸部３５ｃの偏心量がＲ
であるから、回転中心Ｃ１−Ｃ１から半径Ｒの円の上、
たとえば点Ａに偏心カラー４２の偏心中心Ｃ２−Ｃ２が
あるものとする。ここで偏心軸部３５ｃと偏心カラー４
２の変位角度θにおける片偏心量Ａ−Ｐ＝εを求める。

【００２７】図１０において、 ＡＰ² ＝ｘ² ＋ｙ² ｘ＝Ｒ・ｓｉｎθ ｙ＝Ｒ−Ｒｃｏｓθ であるから、 ＡＰ² ＝Ｒ² ｓｉｎ² θ＋Ｒ² （１−ｃｏｓθ）² ＝Ｒ² （ｓｉｎ² θ＋１−２ｃｏｓθ＋ｃｏｓ² θ） ＝Ｒ² （１＋１−２ｃｏｓθ） ＝Ｒ² （２−２ｃｏｓθ） ＝Ｒ² ・２（１−ｃｏｓθ） ＝ε² …（１） が得られる。よって、片偏心量Ａ−Ｐ＝εは（１）式に
基づいて得られる。

【００２８】また、片偏心量εのときの偏心軸部３５ｃ
と偏心カラー４２の変位角度θは、（１）式より ｃｏｓθ＝１−ε² ／２Ｒ² であるから、変位角度θは、 θ＝ｃｏｓ^-1（１−ε² ／２Ｒ² ） …（２） 今、一例として偏心軸部３５ｃと偏心カラー４２の総合
振幅として１０μｍを得るための変位角度θを求めてみ
ると、偏心軸部３５ｃの偏心量Ｒ＝０．０５ｍｍ，片偏
心量ε＝０．００５ｍｍであるから、（２）式にこれら
の数値を代入すると、 θ＝ｃｏｓ^-1（１−０．００５² ／２×０．０５² ） ＝５．７３（度） となる。すなわち偏心軸部３５ｃの最大偏心量Ｒの位置
に対して偏心カラー４２の最小偏心位置（図６に示す位
置）から５．７３（度）の位置に偏心カラー４２を回転
させて図６のＳ−Ｓの位置でボルト止めすることによ
り、総合振幅量として１０μｍが得られる。

【００２９】ここで、図１ないし図６に示した構成を有
する実施例の動作を図１１を参照して説明する。まず、
モータ１４が駆動されると、その回転力はベルト２３を
介して回転プーリ１６に伝達される。この回転プーリ１
６の回転に伴って偏心軸部２５が回転し、昇降体１８が
上下に駆動される。この昇降体１８はスライド支持体１
７Ｂに沿って上下方向に移動する。これに伴って揺動力
点レギュレータを構成する案内体２９も上下方向に移動
し、ベアリング３０ａ，３０ｂを介して、てこ部材３２
を支点軸３５の回りに時計方向、反時計方向に往復回動
せしめる。

【００３０】このてこ部材３２の回動によりてこ部材３
２の他端に形成された揺動作用点レギュレータを構成す
る案内体４０が下に移動され、昇降体３３とともにスラ
イド支持体１７Ｆがレール１３Ｆに沿って移動し、プレ
スヘッドＰがプレス治具１１Ｐに対してＴ１の時点で接
触し、所定のプレス動作のために時点Ｔ２まで通常運転
区間を移動する。

【００３１】ここで、てこ部材３２が支点軸３５の回り
に時計方向あるいは反時計方向に回転するとき、揺動力
点レギュレータにおいて案内体２９はその支持体である
擦動部２７の上で常に最適位置に移動するため、案内体
２９の垂直上下への移動力がてこ部材３２に効率良く伝
達できる。また、揺動作用点レギュレータの構成も同様
であるから、てこ部材３２の回転力は効率良くプレスヘ
ッドＰに伝達できる。

【００３２】ここで、Ｔ２の時点でモータ３７がたとえ
ば１０００ｒｐｍで駆動されると、この回転力はベルト
３６を介して図６に示す回転軸部３５ｂの先端部３５ｄ
に図示しないプーリを介して伝達され、軸受け４１Ａ，
４１Ｂに支持された状態で偏心軸部３５ｃが回転し、偏
心カラー４２にベアリング３２Ｇを介して軸支されたて
こ部材３２が回転中心Ｃ１−Ｃ１に対して周波数１００
／６Ｈｚの所定振幅で振動せしめられる。このときの振
幅については、前述したように、フランジ４３の位置Ｓ
−Ｓで固定ボルトにより位置を調整することで偏心軸部
３５ｃと偏心カラー４２との組み合わせにより最大２
Ｒ、最小０の間で調整できる。

【００３３】この回転軸３５の回転によりてこ部材３２
に付与される振動のうち水平方向の振動成分は夫々揺動
力点レギュレータおよび揺動作用点レギュレータを構成
する案内体２９、４０および擦動部２７、３４によって
吸収される。上下方向の振動成分は案内体２９、４０の
ベアリング保持部２８ａ，２８ｂ，４０ａ，４０ｂで受
け止められるが、この振動に関しては力点部に連結され
た擦動部２７が揺動支点部として働き、揺動作用点部の
案内体４０にのみ振動が伝達される。従って、モータ３
７による振動は昇降体１８から機構収納部１２Ｂに伝達
されることはなく、この揺動作用点部の案内体４０には
モータ１４からの反時計方向の回転力とモータ３７によ
る振動力とが複合されて伝達され、高周波変調された力
伝達によりプレスヘッドＰは振動プレスとしてＴ３まで
動作することになる。

【００３４】Ｔ３から最終のプレス位置に至る時点Ｔ４
まではモータ３７の駆動を停止した状態で通常の運転を
行い、Ｔ４になったら再びモータ３７を駆動してモータ
１４からの反時計方向の回転力とモータ３７による振動
力とが複合されて伝達され、高周波変調された力伝達に
よりプレスヘッドＰは振動プレスとしてＴ５まで動作さ
れる。ここで所定のプレス動作はすべて完了し、モータ
３７は停止され、モータ１４によりプレスヘッドＰはＴ
５からＴ６までの間に元の位置に復帰される。

【００３５】なお、擦動部２７の下面と偏心軸２０との
間にはプレス動作の間はモータ１４により常に上方向の
力が働いているので、ベアリング４０ａ，４０ｂには常
に案内体４０に対して下向きの力が働き、従って回転軸
３５に与えられた振動は正確にプレスヘッドＰに伝達さ
れることになり、１〜２０μｍといった微小幅の振動を
プレスヘッドＰに与えることができる。

【００３６】また、振動源として図２の実施例ではモー
タ３７を用いたが、さらにこれに加えて加工ヘッドに直
接に振動を与えるように構成してもよい。例えば、プレ
スヘッドＰの代わりに超音波振動ドリルなどを用いれ
ば、モータ３７を駆動源とする振動と超音波振動ドリル
からの振動とを組み合わせて与えることもできる。

【００３７】図７の実施例では図６の両持ちの偏心軸部
３５ｃの代わりに両持ちのクランク軸部４５ｃが用いら
れる。このクランク軸部４５ｃの両端にはフランジ４６
ａ，４６ｂが形成され、このフランジ４６ａ，４６ｂの
間に偏心カラー４２が取り付けられる。図７の実施例の
その他の構成は図６の実施例と同様であり、同一の参照
符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３８】図８の実施例では図７に示した両持ちのク
ランク軸部４５ｃの代わりに片持ちのクランク軸部５５
ｃが用いられる。この場合には図７の一方の回転軸部３
５ｂに相当する片持ちの軸受けのみでクランク軸部５５
ｃを支持するために、長い回転軸部５５ｂを用い、この
回転軸部５５ｂをボールベアリング５６を用いた軸受け
部５７で支持するように構成する。クランク軸部５５ｃ
には図６、図７と同様に偏心カラー４２が嵌め込まれ、
その外周にてこ部材３２が軸支される。

【００３９】図９の実施例では回転軸Ｃ１−Ｃ１に対し
て回転支持軸６５ｃを設け、この周りに偏心カラー６２
を固定し、この偏心カラー６２の周りにボールベアリン
グ６６を介して軸受け部６７を設ける。図８の実施例で
は回転軸Ｃ１−Ｃ１の周りに回転軸部５５ｂを回転させ
るように、ボールベアリング５６を用いた軸受け部５７
で支持するように構成したが、図９の実施例ではボール
ベアリング６６を介して軸受け部６７で偏心カラー６２
を回転自在に支持するように構成した。その他の構成は
図８の実施例と同様であり、同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。

【００４０】図１２の実施例はサーボモータの駆動力を
てこ部材３２に伝達する機構にボールネジを用いた例で
ある。なお、図１２において図２の実施例と対応する部
分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略す
る。図１２において、機構収納部１２Ｂの後部壁面１３
Ｂの外側には、この壁面に平行でかつ垂直方向の回転軸
を持つサーボモータ１１４が支持体１１５により取り付
けられる。

【００４１】後部壁面１３Ｂの内側にはサーボモータ１
１４の回転軸に平行な回転軸を持つボールネジ１１６
が、例えば機構収納部１２Ｂの上下壁間に垂直に回転自
在に固定された状態で設けられる。このボールネジ１１
６の下端は機構収納部１２Ｂの下側壁を貫通してサーボ
モータ１１４に対応する位置まで突出され、その先端に
はプーリ１１４Ｃが固定される。このプーリ１１４Ｃと
サーボモータ１１４のプーリ１１４Ｂとはベルト１１８
により連結され、サーボモータ１１４の回転力がベルト
１１８を介してボールネジ１１６に伝達される。

【００４２】このボールネジ１１６にはスライド支持体
１７Ｂにより保持された昇降体１２０が螺合され、この
昇降体１２０はボールネジ１１６の回転に伴ってボール
ネジ１１６に沿って上下に滑らかに移動する。昇降体１
２０の側面には、図２の実施例と同様に案内体１２２が
固定され、この案内体１２２内にはてこ部材３２の一端
に回転自在に取り付けられた回転軸３１を回転自在に保
持する図示しないベアリングが挿入される。この部分は
図３の実施例における案内体２９と同様に構成されてい
る。また、てこ部材３２の揺動支点および揺動作用点レ
ギュレータの構成も図２−図４実施例と同様であり、説
明は省略する。

【００４３】図１２の実施例において、モータ１１４が
駆動されると、ベルト１１８を介してボ−ルネジ１１６
が回転され、これに伴って案内体１２２が垂直上方向に
移動する。てこ部材３２の揺動力点レギュレータを構成
する案内体１２２は図３と同様に構成された擦動部（図
示せず）に沿って水平方向に移動し、同時にてこ部材３
２は反時計方向に回転せしめられる。一方、モータ３７
の回転によりてこ部材３２の揺動支点軸３５には所定の
周波数で所定の振幅の振動が与えられるが、この振動は
専ら揺動作用点の回転軸３８からプレスヘッドＰに付与
されるのは図２の実施例と同様である。

【００４４】図１３に更に他の実施例を示す。この実施
例はサーボモータ２１４に発生した動力をてこ部材３２
の揺動力点に伝達するための他の構成を有するものであ
る。ここで、図２あるいは図１２の実施例と対応する部
分は同一もしくは類似の参照符号を付してその説明を省
略する。図において、本体支持部１２Ａの後部壁面１３
Ａの外側には、この壁面に平行でかつ水平方向の回転軸
を持つサーボモータ２１４がブラケット１１５により固
定される。このサーボモータ２１４にはベルト１１８の
一端が係合され、他端は本体支持部１２Ａの内部側壁に
回転自在に軸２４０で軸支された回転円板２１４Ｃに係
合される。

【００４５】この回転円板２１４Ｃの偏心位置にはピン
２４１が固定され、このピン２４１にはコネクションア
ーム２４２の下端が回動自在に軸支される。このコネク
ションアーム２４２の上端はコネクションシリンダ２４
３の下端とピン２４４により軸支される。このコネクシ
ョンシリンダ２４３は本体支持部１２Ａの上部壁面を貫
通して機構収納部１２Ｂ内に突出される。

【００４６】コネクションシリンダ２４３の先端はガイ
ドロッド２４５の下端部に連結され、案内孔２４３Ａ内
を滑動するようになっている。ガイドロッド２４５の上
端は機構収納部１２Ｂの上部隔壁に設けられた案内孔２
４５Ａを貫通している。ガイドロッド２４５には昇降体
２２０が嵌合固定され、この昇降体２２０はガイドロッ
ド２４５とともに上下に移動する。昇降体２２０の下面
には、複数の皿ばね２４６を２枚の受け板２４７Ａ，２
４７Ｂの間に挟んだ構成を有する定圧加圧機構２４８が
昇降体２２０と一体に設けられる。この皿ばね２４６は
上限圧力で動くので、それ以上の圧力が印加されるのを
防止できる。

【００４７】昇降体２２０の側面には、図２、図１２の
実施例の案内体２９と同様に構成された、ベアリングを
有する案内体２２２が固定され、この案内体２２２のベ
アリングにはてこ部材３２の揺動力点である一端に取り
付けられた回転軸３１が挿入される。残りの部分は図１
の実施例と同様に構成されており、図２、図１２に示し
たプレスヘッドＰとともに説明を省略する。

【００４８】図１３の実施例において、モータ２１４が
駆動されるとベルト１１８を介して回転体２１４Ｃが軸
２４０の回りに回転せしめられる。これに伴い、偏心ピ
ン２４１が軸２４０の周りにクランク動作を行い、この
ピン２４１により軸支されたコネクションアーム２４２
がピン２４４を中心として回転するとともに、クランク
動作によってコネクションシリンダ２４３を上方向に押
し上げる。このコネクションシリンダ２４３の上端は定
圧加圧機構２４８の下側の受け板２４７Ｂの下面に当接
した状態で、昇降体２２０ならびに案内体２２２をガイ
ドロッド２４５とともに上方向に移動せしめる。この結
果、てこ部材３２は案内体２２２の下方に設けられた図
３と同様に形成された擦動部による揺動力点レギュレー
タの作用によって反時計方向に回転せしめられる。モー
タ３７による振動付与動作は図２、図１２の実施例と同
じである。この結果、このてこ部材３２の回動によりて
こ部材３２の他端に形成された揺動作用点レギュレータ
を構成する案内体４０が上下に移動され、昇降体３３と
ともにスライド支持体１７Ｆがレール１３Ｆに沿って移
動し、図２と同様のプレスヘッドがプレス治具１１Ｐに
対して所定のプレス動作のために移動する。

【００４９】以上の実施例はいずれもプレスヘッドを駆
動する場合を例にとって説明したが、プレスヘッドの代
わりにドリルを治具１１Ｐに対して移動させる場合も同
様に実施でき、また、例えばプラスチックの射出成型機
の射出ヘッドをてこ部材３２の他端に形成された揺動作
用点レギュレータを介して接続することにより高精度の
型の転写動作が付与できる射出成型を行うことができ
る。

【００５０】また、図１ないし図１３の実施例はいずれ
もてこ部材の揺動支点にモータの回転に伴う偏心による
比較的高い周波数の振動を与えるものであるが、たとえ
ば１Ｈｚあるいは２Ｈｚ程度の低い周波数で比較的に大
きい振幅の振動を与える場合には図１４に示したように
構成することもできる。ここで図１と対応する部分は同
じ参照符号を付して説明する。

【００５１】図１４において、てこ部材６の揺動力点６
ａにはローラ６ｅが回転自在に取り付けられ、このロー
ラ６ｅは，てこ部材６の回動方向を横切る方向にローラ
６ｅを案内するための一対の案内板５ｍ，５ｎの間に保
持される。案内板５ｎはロッド４ｃを介してコネクショ
ンロッド４ｂに連結される。

【００５２】てこ部材６の揺動作用点６ｂにはローラ６
ｆが回転自在に取り付けられ、このローラ６ｆは，前記
一対の案内板５ｍ，５ｎと同じ方向に設けられた一対の
案内板５ｐ，５ｑの間に保持される。案内板５ｑはロッ
ド６ｇを介してコネクションロッド６ｈの一端に結合さ
れ、このコネクションロッド６ｈの他端は図示しないモ
ータにより駆動される回転円板７ａの偏心位置に回転自
在に取り付けられる。

【００５３】てこ部材６の揺動作用点６ｃはロッド６ｄ
を介してワークピース９ｃに連結される。なお、ロッド
４ｃ，６ｄ，６ｇはいずれも固定ガイドＦを介して上下
方向に案内されるように構成されている。

【００５４】図１４において、モータにより円板４が回
転駆動されると、この回転はコネクションロッド４ｂお
よびロッド４ｃによって上下の運動に変換され、てこ部
材６の揺動力点６ａに伝達される。揺動力点６ａが駆動
されると揺動支点６ｂを中心としててこ部材６は時計方
向あるいは半時計方向に回動する。この時、てこ部材６
の揺動作用点６ｃは固定ガイドＦによって横方向の動き
を規制されているので、てこ部材６の回動に伴って揺動
力点６ａ、揺動支点６ｂを支えるローラ６ｅ，６ｆはい
ずれも一対の案内板５ｍ，５ｎおよび５ｐ，５ｑの間に
保持された状態で上下方向に移動しながら横方向にも移
動する。

【００５５】この状態でモータにより回転円板７ａをた
とえば１秒に一回ないし２回の速度で回転させると、こ
れによる上下の運動が揺動支点６ｂから揺動作用点６ｃ
に伝達され、ワークピース９ｃにはてこ部材６の回動に
伴う上下動と揺動支点６ｂの上下動とが重なり合って伝
達されることになる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
加工精度、加工能率を高めるためにはたとえば１ミクロ
ンないし２０ミクロンのような微小振幅でかつ１ＫＨｚ
のような高い振動数で加工ヘッドを加振することがで
き、大出力においても高い加工精度、加工能率を有する
振動加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を概略的に示す図。

【図２】この発明の一実施例の全体構成を示す部分断面
正面図。

【図３】図１のてこ部材の力点部分の構成を詳細に示す
断面図。

【図４】図１のてこ部材の作用点部分の構成を詳細に示
す断面図。

【図５】図１のてこ部材および他の例の構成を取り出し
て示した平面図。

【図６】図１に示した一実施例の振動発生部の構成を示
す断面図。

【図７】この発明の他の実施例の振動発生部の構成を示
す断面図。

【図８】この発明の更に他の実施例の振動発生部の構成
を示す断面図。

【図９】この発明の更に他の実施例の振動発生部の構成
を示す断面図。

【図１０】図３に示した実施例の振動発生部の動作を説
明するための図。

【図１１】図１乃至図６に示した実施例の動作を説明す
るための線図。

【図１２】この発明の更に他の実施例の全体構成を示す
部分断面正面図。

【図１３】この発明の更に他の実施例の全体構成を示す
部分断面正面図。

【図１４】この発明の更に他の実施例の概略的な構成を
示す図。

【符号の説明】

１１…架台 １１Ｐ…プレス治具 １２…本体 １４、１１４、２１４…サーボモータ １６…回転プーリ １７Ｂ…昇降体 １８、３３…スライド支持体 ２０…偏心軸 ３０ａ、３０ｂ，３９ａ，３９ｂ…ベアリング ２６、２７、３４…擦動部 ３１、３８…回転軸 ３２…てこ部材 ３７…振動付与モータ Ｐ…プレスヘッド ４１Ａ，４１Ｂ…軸受け ４２…偏心カラー ４５ｃ…クランク軸部 １１６…ボールネジ ２４１…偏心ピン ２４２…クランクアーム ２４３…コネクションロッド ２４５…ガイドロッド ２４８…定圧加圧機構

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揺動支点、揺動力点、揺動作用点を有す
   るてこ部材と、 前記揺動支点を介しててこ部材を回動自在に支持する支
   持機構と、 前記てこ部材の揺動力点に設けられた揺動力点レギュレ
   ータと、 前記てこ部材の揺動作用点に設けられた揺動作用点レギ
   ュレータと、 前記揺動作用点レギュレータに連結され第１原動機から
   前記揺動力点レギュレータを介しててこ部材に与えられ
   た作用力により被加工物の加工動作を行う加工ヘッドと
   を具備する振動加工装置において、 前記揺動力点レギュレータは、前記第１原動機の回転運
   動を往復運動に変換するクランク機構と、このクランク
   機構に連結された連結棒と、この連結棒と前記揺動力点
   との間に結合され、前記連結棒の往復運動を前記揺動力
   点に伝達するとともに前記てこ部材の長手方向への前記
   連結棒の運動成分を吸収するための一対のローラ案内板
   とその間に挿入されたローラとよりなる運動伝達機構と
   を有し、 前記揺動作用点レギュレータは、この揺動作用点の縦方
   向の運動を前記加工ヘッドに伝達し、てこ部材の長手方
   向への横方向の運動を吸収するために前記揺動作用点と
   前記加工ヘッドとの間に設けられた一対の対向板と、こ
   の対向板の間に挿入された複数のローラとを有し、 前記支持機構は前記揺動支点に所定の振動数の振動を与
   える振動付与手段を有することを特徴とする振動加工装
   置。
2. 【請求項２】 前記振動付与手段は、 第２原動機と、 この第２原動機により駆動される偏心軸と、 この偏心軸上に前記てこ部材の揺動支点を回動自在に支
   持する支持手段とを有することを特徴とする、請求項１
   に記載の振動加工装置。
3. 【請求項３】 前記偏心軸は、クランク軸でなることを
   特徴とする、請求項２に記載の振動加工装置。
4. 【請求項４】 前記偏心軸は、 前記第２原動機により駆動される回転軸と、 この回転軸に嵌合された偏心カラーとよりなることを特
   徴とする、請求項２に記載の振動加工装置。
5. 【請求項５】 前記揺動支点の支持機構は前記揺動支点
   に回転自在に取り付けられた支点ローラを有し、この支
   点ローラが前記支持手段として前記偏心軸上に回転自在
   に支持されてなることを特徴とする、請求項２に記載の
   振動加工装置。
6. 【請求項６】 前記てこ部材をその揺動支点の周りに第
   １の振動数で回動せしめる第１駆動手段を有し、前記支
   持機構は前記揺動支点に第１の振動数より高い第２の振
   動数の振動を与える振動手段を有することを特徴とす
   る、請求項２に記載の振動加工装置。
7. 【請求項７】 揺動支点、揺動力点、揺動作用点を有す
   るてこ部材と、 前記揺動支点を介しててこ部材を回動自在に支持する支
   持機構と、 前記てこ部材の揺動力点に設けられた揺動力点レギュレ
   ータと、 前記てこ部材の揺動作用点に設けられた揺動作用点レギ
   ュレータと、 前記揺動作用点レギュレータに連結され第１原動機から
   前記揺動力点レギュレータを介しててこ部材に与えられ
   た作用力により被加工物の加工動作を行う加工ヘッドと
   を具備する振動加工装置において、 前記揺動力点レギュレータは、前記第１原動機の回転運
   動を往復運動に変換するクランク機構と、このクランク
   機構に連結された連結棒と、この連結棒と前記揺動力点
   との間に結合され、前記連結棒の往復運動を前記揺動力
   点に伝達するとともに前記てこ部材の長手方向への前記
   連結棒の運動成分を吸収するための一対のローラ案内板
   とその間に挿入されたローラとよりなる運動伝達機構と
   を有し、 前記揺動支点の支持機構は、この揺動支点に回転自在に
   結合された支点ローラと、この支点ローラを前記てこ部
   材の長手方向に保持し、案内するローラガイド板と、前
   記揺動支点に所定の振動数の振動を与える振動付与手段
   とを有することを特徴とする振動加工装置。