JP3016481B1 - Reciprocating machine tools - Google Patents
Reciprocating machine toolsInfo
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- JP3016481B1 JP3016481B1 JP4249199A JP4249199A JP3016481B1 JP 3016481 B1 JP3016481 B1 JP 3016481B1 JP 4249199 A JP4249199 A JP 4249199A JP 4249199 A JP4249199 A JP 4249199A JP 3016481 B1 JP3016481 B1 JP 3016481B1
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Abstract
【要約】
【課題】 高速駆動できる往復運動型工作機械、特に加
工能率が高く加工精度の高い高硬度脆性材料切断用工作
機械を提供する。
【解決手段】 工具を固定する遊動体10が軸方向に離
隔した少なくとも2箇所において遊動体を挟んで線対称
に配設され支持体30に固定された梁バネなどのバネ部
材20のそれぞれと連結されて両側から懸張され、励振
機が遊動体を軸方向に励振して、遊動体をほぼ共振振動
数で往復運動させて工具を被工作物に作用させるように
する。A reciprocating machine tool that can be driven at high speed, and in particular, provides a machine tool for cutting high-hardness brittle materials that has high processing efficiency and high processing accuracy. SOLUTION: A floating member 10 for fixing a tool is arranged at at least two positions separated in the axial direction in line symmetry with a floating member therebetween, and is connected to a spring member 20 such as a beam spring fixed to a support 30. The floating body is suspended from both sides, and the exciter excites the floating body in the axial direction so that the floating body reciprocates at substantially the resonance frequency to cause the tool to act on the workpiece.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、新しい原理により
加工工具を駆動する新しい往復運動型工作機械に関し、
特にマルチブレードソーとして大口径の高硬度脆性材料
から能率良く薄片を切り出すために使用できる新しい原
理の往復運動型工作機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a new reciprocating machine tool for driving a machining tool according to a new principle.
In particular, the present invention relates to a reciprocating machine tool of a new principle which can be used as a multi-blade saw to efficiently cut a thin piece from a large-diameter high-hardness brittle material.
【0002】[0002]
【従来の技術】切削、研削、ラップ等、機械的に材料の
除去を行う工作機械は、被加工物に対して砥粒や刃物と
いった工具を接触させた状態で両者を相対移動させるこ
とで接触部分の材料を排除することを基本的な加工原理
としている。2. Description of the Related Art A machine tool for mechanically removing a material, such as cutting, grinding, and lapping, contacts a workpiece by moving a tool such as an abrasive grain or a blade relative to the workpiece. The basic processing principle is to eliminate the material of the part.
【0003】被加工物と工具の間で相対移動を行わせる
方法として最も一般的なものは回転運動によるもので、
旋盤、フライス盤、中ぐり盤、平面ラップ盤など殆どの
工作機械に使用されている。このような相対移動法には
回転運動以外に直線往復運動によるものがあり、セーパ
ー、プレーナー、あるいは脆性材料の切断などに用いら
れるマルチブレードソーなどに用いられている。ここで
は、直線往復運動によって加工する工作機械を往復運動
型工作機械、回転運動によるものを回転運動型工作機械
という。[0003] The most common method for performing relative movement between a workpiece and a tool is by rotational movement.
It is used for most machine tools such as lathes, milling machines, boring machines, and flat lapping machines. Such a relative movement method includes a method using a linear reciprocating motion in addition to a rotational motion, and is used for a saw, a planar, or a multi-blade saw used for cutting a brittle material. Here, a machine tool that performs processing by linear reciprocating motion is referred to as a reciprocating motion type machine tool, and a machine tool that performs rotary motion is referred to as a rotary motion type machine tool.
【0004】往復運動型工作機械は多くの利点を持って
いるにもかかわらず、回転運動型工作機械に比べて普及
しておらず、むしろ淘汰されつつある状況にあるが、そ
の大きな理由は加工能率が低い点にある。類似の用途を
持った往復運動型工作機械と回転運動型工作機械を比較
すると、例えばセーパーとフライス盤におけるように、
加工能率の差は歴然としており、その主な原因は被加工
物と工具の間の平均相対移動速度の差にある。[0004] Although reciprocating machine tools have many advantages, they are less popular than rotary machine tools, and are rather being eliminated. The efficiency is low. Comparing a reciprocating machine tool and a rotary machine tool with similar applications, for example, as in the case of a saw and a milling machine,
The difference in machining efficiency is evident, mainly due to the difference in the average relative movement speed between the workpiece and the tool.
【0005】機械的な材料除去加工における加工量は、
被加工物と工具間の切り込みと相対移動速度の積に比例
する。相対移動速度は、回転運動型工作機械では普通毎
分数100mから数1000mであり、最近開発が進ん
でいる高速研削システムでは毎分10000mにもなる
のに対して、往復運動型工作機械では比較的高速なもの
で平均速度毎分数10m、遅いものでは毎分数mにしか
ならない。The amount of processing in the mechanical material removal processing is as follows:
It is proportional to the product of the cut between the workpiece and the tool and the relative movement speed. The relative movement speed is usually several hundred meters to several thousand meters per minute for a rotary motion type machine tool, and as high as 10,000 m per minute for a recently developed high-speed grinding system, whereas it is relatively large for a reciprocating type machine tool. At high speed, the average speed is several tens of meters per minute, and at low speed, it is only several meters per minute.
【0006】従来の往復運動型工作機械では、工具と取
り付け部品などからなる移動体を所要の運動方向に直線
案内しながらクランク機構などで強制的に往復運動させ
るようになっている。このような機構では、移動体の相
対速度は移動体のストロークと質量に制約される。従来
の実用レベルの往復運動型工作機械では、高速化の要請
に合わせて移動体を大型化すると慣性が増大するので、
慣性の影響を緩和するため機体は慣性に負けない頑丈な
構造のものとし、動力源も慣性に打ち勝つ大きなものと
し、さらには滑らかな運動を確保するため大きなフライ
ホイールを取り付けるなど、対症療法的対策が積み重ね
られてきた。[0006] In a conventional reciprocating machine tool, a moving body including a tool and a mounting part is forcibly reciprocated by a crank mechanism or the like while linearly guiding the moving body in a required moving direction. In such a mechanism, the relative speed of the moving body is limited by the stroke and the mass of the moving body. In conventional practical-level reciprocating machine tools, increasing the size of the moving body to meet the demand for higher speeds increases inertia,
In order to mitigate the effects of inertia, the fuselage has a sturdy structure that does not lose inertia, the power source is large enough to overcome inertia, and a large flywheel is installed to ensure smooth movement, and countermeasures such as countermeasures Have been stacked.
【0007】これら多くの対策を重ねた結果として得ら
れた上限相対移動速度がほぼ毎分50mで、経済的に有
用な価格と大きさを持った実用的な往復運動型工作機械
ではこの値を超えることは困難で、より生産性が高い回
転運動型工作機械に取って代わられる傾向にあった。[0007] The upper limit relative moving speed obtained as a result of these many countermeasures is approximately 50 m / min, and this value is a practical reciprocating machine tool having an economically useful price and size. It was difficult to exceed and tended to be replaced by more productive rotary motion machine tools.
【0008】上記のような機械的に材料の除去を行う工
作機械を適用する対象として高硬度脆性材料の切断加工
がある。電子工業界を中心に高硬度脆性材料の使用量は
増加する傾向にあり、精密切断技術も生産性の向上のた
め大口径原料を処理できるようにする要請がますます高
くなりつつある。これらの精密切断に適用できるものと
して、外周刃切断機、内周刃切断機、マルチワイヤーソ
ーなどの砥粒加工技術が開発されている。As an object to which the machine tool for mechanically removing a material as described above is applied, there is cutting of a high hardness brittle material. The use of high-hardness brittle materials has been increasing mainly in the electronics industry, and there has been an increasing demand for precision cutting technology to process large-diameter raw materials in order to improve productivity. Abrasive processing techniques such as an outer peripheral blade cutting machine, an inner peripheral blade cutting machine, and a multi-wire saw have been developed as applicable to these precision cutting.
【0009】外周刃切断機は、一般的に用いられる精密
研削切断手段であり、外周刃(ODブレード)と呼ばれ
る円盤状のブレードを高速回転して使用するので、複数
のブレードを組み合わせたマルチカットが可能で切断能
率は高い。しかし、切断代を小さくするため薄いブレー
ドを用いる上、加工部が自由端であるので実質剛性が低
く、加工面にうねりなどが生じたり切断軌道に曲がりが
発生することがある。The outer peripheral blade cutting machine is a generally used precision grinding and cutting means, and uses a disk-shaped blade called an outer peripheral blade (OD blade) which is rotated at a high speed. And the cutting efficiency is high. However, in addition to using a thin blade to reduce the cutting allowance, the processed portion is a free end, so that the rigidity is substantially low because the processed portion is a free end, so that the processed surface may undulate or the cutting track may be bent.
【0010】内周刃切断機は、内周刃(IDブレード)
と呼ばれる薄いドーナツ状のステンレス製板のブレード
の外周に張力を加え張り上げて使用するので、外周刃を
使用する外周刃切断機に比べブレードの剛性が大きい。
従ってブレードの厚さを薄くすることができ切断精度が
高い。しかし、マルチカットができないため切断性能は
高くない。さらに大口径の工作物を切断する場合にはブ
レードの幅を大きくしなければならないのでブレードの
大径化が避けられず、また内周速度を維持するためにブ
レードの外周速度が非常に大きくなり、装置の大型化は
避けられない。[0010] The inner peripheral blade cutting machine is an inner peripheral blade (ID blade).
The blade is made of a thin doughnut-shaped stainless steel plate called tension, and is used by applying tension to the outer periphery. Therefore, the blade has a higher rigidity than an outer peripheral blade cutter using an outer peripheral blade.
Therefore, the blade thickness can be reduced, and the cutting accuracy is high. However, cutting performance is not high because multi-cut cannot be performed. Furthermore, when cutting large-diameter workpieces, the blade width must be increased, which inevitably increases the diameter of the blade, and the outer peripheral speed of the blade becomes extremely large to maintain the inner peripheral speed. However, an increase in the size of the apparatus is inevitable.
【0011】従来、高硬度脆性材料の精密切断には内周
刃切断機が使用されるのが一般的で、材料の直径が大き
くなるにつれて装置の大型化で対応してきた。しかし被
削物が大径化すると内周刃切断機では切断抵抗が大きく
なり過ぎ、また結晶径が200mmを超えるあたりから
内周刃ブレードの原料である広幅の薄板が入手困難とな
ったため、ランニングコストが高いにもかかわらずマル
チワイヤーソーが使用されるようになってきた。Conventionally, an inner peripheral blade cutting machine is generally used for precision cutting of a high hardness brittle material, and as the diameter of the material increases, the size of the apparatus has been increased. However, when the diameter of the workpiece increases, the cutting resistance of the inner peripheral blade cutting machine becomes too large, and it becomes difficult to obtain a wide thin plate, which is a raw material of the inner peripheral blade, when the crystal diameter exceeds 200 mm. Despite the high cost, multi-wire saws have come to be used.
【0012】マルチワイヤソーは、材料に押付けられた
ワイヤを往復運動させながら連続して送り込まれる遊離
砥粒を介して結晶を切断するラッピング切断方法で、多
溝ローラ間に多数回巻き付けてある直径150μm程度
のピアノ線を駆動ドラムで走行させながら砥粒を含んだ
スラリーをかけて切断する方式が採用される。ワイヤの
走行方向は駆動ドラムを周期的に反転して切り替える。
実質的な加工中はワイヤが一方向に運動するので、多溝
ローラにおける溝間隔は小さくでき、切断精度に優れ、
カーフロスも小さい。一方、多溝ローラの溝の摩耗、回
転部への研磨材の侵入、砥粒の消費、ワイヤの断線など
によるランニングコストが高くなりがちである。また、
ワイヤの蛇行によるうねりが発生し平坦性が問題とな
る。The multi-wire saw is a lapping cutting method for cutting a crystal through loose abrasive grains continuously fed while reciprocating a wire pressed against a material. The multi-wire saw has a diameter of 150 μm wound many times between multi-groove rollers. A method is employed in which a slurry containing abrasive grains is cut while running a piano wire of a degree on a driving drum. The running direction of the wire is switched by periodically inverting the driving drum.
During the actual processing, the wire moves in one direction, so the groove spacing in the multi-groove roller can be reduced, and the cutting accuracy is excellent,
Car floss is also small. On the other hand, running costs tend to increase due to wear of the grooves of the multi-groove roller, intrusion of the abrasive into the rotating portion, consumption of abrasive grains, disconnection of the wire, and the like. Also,
Undulation due to meandering of the wire occurs, and flatness becomes a problem.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、高速駆動できる往復運動型工作機
械を提供することであり、特に加工能率が高く加工精度
の高い高硬度脆性材料切断用工作機械を提供することで
ある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a reciprocating machine tool which can be driven at a high speed, and in particular, for cutting a high-hardness brittle material having a high processing efficiency and a high processing accuracy. To provide a machine tool.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の往復運動型工作機械は、工具を固定する遊
動体が軸方向に離隔した少なくとも2箇所において遊動
体を挟んで線対称に配設され支持体に固定されたバネ部
材のそれぞれと連結されて両側から懸張され、励振機が
遊動体を軸方向に励振して、遊動体をほぼ共振振動数で
往復運動させて工具を被工作物に作用させるようにした
ことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a reciprocating machine tool according to the present invention is characterized in that a floating body for fixing a tool is line-symmetrical with respect to a floating body at at least two locations separated in an axial direction. It is connected with each of the spring members fixed to the support, and is suspended from both sides.The exciter excites the floating body in the axial direction, and reciprocates the floating body at substantially the resonance frequency, thereby moving the tool. It is characterized in that it acts on a workpiece.
【0015】本発明の往復運動型工作機械では、遊動体
が共振点を有する振動運動体となる上、遊動体の共振振
動数付近で励振されるので、僅かな力で大きな振幅を持
った往復運動を行う。また、遊動体が両側からバネ部材
で対称的に懸張されているため、遊動体の動軸位置が変
化せず常に軸方向に直線運動を行う。遊動体部分の共振
振動数を適当に設計することにより適切な運動速度に設
定することができ、遊動体に固定された工具は被工作物
に対して十分大きな相対移動速度をもって作用するの
で、高い加工能率を達成することができる。In the reciprocating machine tool of the present invention, the floating body becomes a vibrating moving body having a resonance point and is excited near the resonance frequency of the floating body. Do exercise. Further, since the floating body is symmetrically suspended from both sides by the spring members, the moving axis position of the floating body does not change and always linearly moves in the axial direction. An appropriate movement speed can be set by appropriately designing the resonance frequency of the idler portion, and the tool fixed to the idler acts with a sufficiently large relative movement speed to the workpiece, so that the high speed is achieved. Processing efficiency can be achieved.
【0016】本発明の往復運動型工作機械は、従来の往
復運動型工作機械では到達し得ないような高速相対速度
を達成しながら、振動減衰分と加工仕事相当量の動力を
補給するだけで動作が可能である。本発明により、動力
効率の良い比較的小型の往復運動型工作機械を提供する
ことができる。The reciprocating machine tool of the present invention achieves a high relative speed, which cannot be reached by a conventional reciprocating machine tool, while replenishing vibration damping and power equivalent to machining work. Operation is possible. According to the present invention, a relatively small reciprocating machine tool with high power efficiency can be provided.
【0017】なお、バネ部材として梁バネを用いてその
中央部を支持体に固定するようにしてもよい。このよう
な梁バネの端部と遊動体を連結すると、梁バネ先端がご
く僅かな変位を生じても遊動体が大きく変位することが
でき、遊動体に固定された工具は容易に大振幅往復運動
を行うことができる。例えば、梁バネと遊動体の間の距
離を500mmとしたときに、梁バネ先端が4mm変位
するだけで遊動体を軸方向に63mm変位させることが
できる。The beam spring may be used as a spring member to fix the center of the beam spring to the support. When the end of the beam spring is connected to the floating body, the floating body can be largely displaced even if the tip of the beam spring causes a slight displacement, and the tool fixed to the floating body can easily reciprocate with a large amplitude. Exercise can be performed. For example, when the distance between the beam spring and the floating body is 500 mm, the floating body can be displaced 63 mm in the axial direction only by displacing the tip of the beam spring by 4 mm.
【0018】さらに、梁バネと遊動体を連結するため複
数合わせた薄い金属帯板を使用し、梁バネと遊動体の金
属帯板が当たる部分に適度の曲率を与えるようにするこ
とが好ましい。多層金属帯板は抗張力が大きく板厚方向
の柔軟性が高く板幅方向の剛性が高いので、遊動体を梁
バネの方向に引っ張りながら軸方向に運動させるのに有
効である。また、金属帯板が当たる部分に曲率を持たせ
ることにより金属帯板の寿命を延ばすことができる。Further, it is preferable to use a plurality of thin metal strips in order to connect the beam spring and the floating body so as to give an appropriate curvature to a portion where the beam spring and the metal strip of the floating body abut. Since the multilayer metal strip has a high tensile strength, a high flexibility in the thickness direction and a high rigidity in the width direction, it is effective for moving the floating body in the axial direction while pulling in the direction of the beam spring. In addition, the life of the metal strip can be extended by giving a curvature to a portion where the metal strip hits.
【0019】なお、バネ部材として、先端が曲がったJ
字形に形成されていて、この曲がり部が先端に行くにつ
れて徐々に薄くなるようにしたものを使用し、曲がり部
先端を遊動体に連結するようにしてもよい。このような
構造を採用することにより、小型でコンパクトな工作機
械を構成することができる。この構成では、工具のスト
ローク長を大きく取ることは難しいが、実質的なバネ係
数が大きいため振動数を高めることは容易で、工具の実
効的な相対移動速度は十分高くすることができる。As a spring member, a bent end J is used.
It may be formed in a character shape, and the bent portion may be gradually thinned toward the leading end, and the leading end of the bent portion may be connected to the movable body. By employing such a structure, a small and compact machine tool can be configured. With this configuration, it is difficult to increase the stroke length of the tool, but it is easy to increase the frequency because the substantial spring coefficient is large, and the effective relative moving speed of the tool can be sufficiently increased.
【0020】往復運動の振動数は共振領域内でかつ共振
振動数より僅かに低い位置に設定することが好ましい。
共振領域内で適当な振幅を持った運動を実現する一方、
振動制御を行う場合に共振振動を超える領域に落ち込ん
で生ずる脱調を防いで安定な運転を確保することができ
る。たとえば、遊動体の振幅をセンサーにより監視し、
振幅が過大になったときには励振機の振動数を減少し、
振幅が小さくなったときには振動数を増加するような自
動制御系を構成することにより、容易に安定した運転を
行うことができる。It is preferable that the frequency of the reciprocating motion be set within a resonance region and at a position slightly lower than the resonance frequency.
While achieving motion with an appropriate amplitude in the resonance region,
When performing the vibration control, it is possible to prevent a loss of synchronism caused by dropping into a region exceeding the resonance vibration, thereby ensuring a stable operation. For example, the amplitude of a floating body is monitored by a sensor,
When the amplitude becomes excessive, reduce the frequency of the exciter,
By configuring an automatic control system that increases the frequency when the amplitude decreases, stable operation can be easily performed.
【0021】また、往復動をするアクチュエータを備え
た励振機を使用して、アクチュエータの加振力が加振バ
ネを介して遊動体に伝達されるように構成することがで
きる。機械的に発生する往復動をバネを介して遊動体の
往復動として伝導することにより、より簡単な機構をも
って工具の駆動を行うことができる。なお、アクチュエ
ータのストロークと遊動体の移動長は異なるため、両者
を仲介する媒体としては、長さが変化するバネを用いる
ことが好ましい。Further, it is possible to use an exciter equipped with a reciprocating actuator, so that the exciting force of the actuator is transmitted to the floating body via the exciting spring. By transmitting mechanically generated reciprocating motion as reciprocating motion of the floating body via a spring, the tool can be driven with a simpler mechanism. Since the stroke of the actuator and the moving length of the floating body are different, it is preferable to use a spring whose length changes as a medium that mediates both.
【0022】特に、回転モータで回転するクランク機構
で構成され、クランク半径を変化させてストローク長が
調整できるようになっている励振機を使用すると、例え
ば起動時にはクランク半径を縮めてストローク長を短く
することにより大きな起動トルクに抗して起動させ、共
振的な運転を行っているときにはクランク半径を長くし
て加振力を抑える代わりにストローク長を大きくして遊
動体の往復運動を維持促進するようにすることができ
る。In particular, when an exciter which is constituted by a crank mechanism which is rotated by a rotary motor and whose stroke length can be adjusted by changing the crank radius is used, for example, at startup, the crank radius is reduced to shorten the stroke length. By doing so, the engine is started against a large starting torque, and when performing resonant operation, instead of increasing the crank radius and suppressing the exciting force, the stroke length is increased and the reciprocating motion of the floating body is maintained and promoted. You can do so.
【0023】なお、加振機として、電磁石により構成さ
れ加振力が電磁力により遊動体に伝達されるようにする
ことも可能である。電磁加振機を用いれば、電磁石の励
磁周波数は容易に調整することができる上、電磁力は非
接触で伝達できるので、機械装置の設計や運転が容易に
なる。The vibrator may be constituted by an electromagnet and the vibrating force may be transmitted to the moving body by electromagnetic force. If an electromagnetic exciter is used, the excitation frequency of the electromagnet can be easily adjusted, and the electromagnetic force can be transmitted in a non-contact manner, thereby facilitating the design and operation of the mechanical device.
【0024】本発明の往復運動型工作機械は、金属帯板
にダイアモンド粒を電着した電着ダイアモンド砥石を等
間隔に多数並べて工具とすることにより、マルチブレー
ドソーとして使用することができる。マルチブレードソ
ーとして構成された本願発明の往復運動型工作機械は、
金属帯板を十分な張力を加えて張り上げて内周刃切断機
の内周刃に近い高剛性を持たせることができるので、マ
ルチワイヤソーのように切断軌道が変化することも無く
切断精度を高くすることができる。しかも十分な相対移
動速度を持った往復動により被加工物に作用するので、
切断能率の高い加工を達成することができる。The reciprocating machine tool of the present invention can be used as a multi-blade saw by arranging a large number of electrodeposited diamond whetstones in which diamond grains are electrodeposited on a metal strip plate at equal intervals. The reciprocating machine tool of the present invention configured as a multi-blade saw,
The metal strip can be stretched by applying sufficient tension to give it a high rigidity close to the inner peripheral blade of the inner peripheral blade cutting machine. can do. Moreover, since it acts on the workpiece by reciprocating motion with a sufficient relative movement speed,
Processing with high cutting efficiency can be achieved.
【0025】また、本発明の往復運動型工作機械は、マ
ルチブレードソーに限らず適用する工具を選択すること
により各種工作に使用することができ、たとえば、砥石
を工具として平面研削を行うために用いることもでき
る。Further, the reciprocating machine tool of the present invention can be used not only for a multi-blade saw but also for various kinds of machines by selecting a tool to be applied. It can also be used.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】本発明の往復運動型工作機械は、
図1の動作原理説明図に示すように、工具を固定した遊
動体1を弾性体2で支持して直線案内3に沿った直線上
で振動するようにし、遊動体1に共振点付近の振動数を
有する加振力4を加えて共振的運動をさせることによ
り、工具と被加工物の間の相対移動速度を高速化して工
作能率を向上させたものである。なお、本発明の往復運
動型工作機械は、工具部分が持続的な振動運動をするの
で、僅かな動力を加えて加工仕事相当のエネルギーと振
動系の減衰で消費されるエネルギーを補給するだけで運
転することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A reciprocating machine tool according to the present invention
As shown in the operation principle explanatory diagram of FIG. 1, a floating body 1 on which a tool is fixed is supported by an elastic body 2 so as to vibrate on a straight line along a linear guide 3, so that the floating body 1 vibrates near a resonance point. By applying a vibrating force 4 having a number to cause a resonant motion, the relative movement speed between the tool and the workpiece is increased to improve the machining efficiency. In the reciprocating machine tool of the present invention, since the tool portion performs a continuous vibration movement, it is only necessary to apply a small amount of power to replenish the energy equivalent to the machining work and the energy consumed by the damping of the vibration system. Can drive.
【0027】以下、図面を参照して本発明の詳細を実施
例に基づいて説明する。図2は本発明の往復運動型工作
機械の第1の実施例における基本構造を示す一部切り欠
き斜視図、図3は遊動体の振動状態を示す模式図、図4
は遊動体の周波数応答特性を表すグラフ、図5は本実施
例に使用する金属帯板の固定方法を示す部分断面図、図
6は第2の実施例を表した一部切り欠き斜視図、図7は
第2実施例に使用する励振機の一部を示す部分断面図、
図8は第2実施例に使用する励振機の歯車構成図、図9
は第3の実施例における基本構造を示す一部切り欠き斜
視図である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a basic structure of a reciprocating machine tool according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view showing a vibration state of a floating body, and FIG.
Is a graph showing the frequency response characteristics of the floating body, FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a method of fixing the metal strip used in the present embodiment, FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing the second embodiment, FIG. 7 is a partial sectional view showing a part of the exciter used in the second embodiment,
FIG. 8 is a gear configuration diagram of an exciter used in the second embodiment, and FIG.
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a basic structure in a third embodiment.
【0028】[0028]
【実施例1】本実施例の往復運動型工作機械は、工具を
固定した遊動体10を中央部に配設し、遊動体10の運
動軸を挟んで対称の位置に平行に1対の梁バネ20を配
設してある。梁バネ20は遊動体10の長さとほぼ同じ
長さを持ち、それぞれほぼ中央で固定部31に固定され
ており、固定部31は中間フレーム30に固定されてい
る。梁バネ20の端部と遊動体10の端部は薄い金属帯
板21で連結されていて、全体がほぼ長方形になってい
る。金属帯板21に張力を与えるため固定部31を外側
に引張って梁バネ20に適当な変位を与えてから固定す
る。Embodiment 1 In a reciprocating machine tool of this embodiment, a floating body 10 to which a tool is fixed is disposed at a central portion, and a pair of beams are arranged in parallel with a symmetrical position with respect to a movement axis of the floating body 10. A spring 20 is provided. The beam spring 20 has substantially the same length as the length of the floating body 10, and is fixed to the fixed portion 31 at substantially the center thereof, and the fixed portion 31 is fixed to the intermediate frame 30. The end of the beam spring 20 and the end of the floating body 10 are connected by a thin metal strip 21 and are substantially rectangular as a whole. In order to apply tension to the metal strip 21, the fixing portion 31 is pulled outward to give an appropriate displacement to the beam spring 20 and then fixed.
【0029】遊動体10は、端に加振バネ41を介して
加振機40が接続されていて、2個の梁バネ20の中間
位置で往復運動をする。遊動体10が対称の位置にある
1対の梁バネ20に等長の金属帯板21で支持されるた
め、遊動体10は梁バネ20の中間位置から外れること
なく常に中心軸に沿って直線運動を行う。The movable body 10 has a vibrator 40 connected to the end thereof via a vibrating spring 41, and reciprocates at an intermediate position between the two beam springs 20. Since the floating body 10 is supported by a pair of beam springs 20 at symmetrical positions by the metal strips 21 having the same length, the floating body 10 is always straight along the central axis without deviating from the intermediate position of the beam spring 20. Do exercise.
【0030】遊動体10が軸方向に変位すると、図3に
示したように、平衡位置からずれる距離に応じて金属帯
板21に引張られる形で梁バネ20が内側に撓んでバネ
作用を呈し、遊動体10を平衡状態に戻そうとする力を
生ずる。したがって、遊動体10の質量と梁バネ20の
バネ係数を用い運動方程式を解くことにより、共振振動
数や運動速度など、運動の諸元を容易に求めることがで
きる。図4は、共振振動数が14.2Hzになるように
選んだ遊動体10について周波数毎の変位量を表したグ
ラフである。When the floating body 10 is displaced in the axial direction, as shown in FIG. 3, the beam spring 20 is bent inward in the form of being pulled by the metal strip 21 in accordance with the distance deviating from the equilibrium position, and exhibits a spring action. , A force that attempts to return the floating body 10 to an equilibrium state is generated. Therefore, by solving the equation of motion using the mass of the floating body 10 and the spring coefficient of the beam spring 20, the specifications of the motion such as the resonance frequency and the motion speed can be easily obtained. FIG. 4 is a graph showing the amount of displacement for each frequency for the floating body 10 selected so that the resonance frequency is 14.2 Hz.
【0031】実際の運転は、たとえば所定の振幅を維持
するように励振振動数を調整するような自動制御により
運転される。このような自動制御系において、工作状態
が十分制御できて脱調しないようにするため、例えば図
4の場合における15Hz近傍など、共振振動数より僅
かに低い振動数領域で行われる。なお、遊動体の振動数
を測定して信号帰還するなど、運転指標を適当に選択す
することにより、共振振動数より高い振動数における運
転も可能になることはいうまでもない。本実施例の往復
運動型工作機械では、工具が遊動体10の往復運動に従
って高速走行するので、被加工物を工具に当てると能率
の良い加工が行える。The actual operation is performed by automatic control such as adjusting the excitation frequency so as to maintain a predetermined amplitude. In such an automatic control system, the operation is performed in a frequency range slightly lower than the resonance frequency, for example, in the vicinity of 15 Hz in the case of FIG. It is needless to say that the operation at a frequency higher than the resonance frequency can be performed by appropriately selecting the operation index such as measuring the frequency of the floating body and feeding back the signal. In the reciprocating machine tool according to the present embodiment, the tool travels at high speed in accordance with the reciprocating motion of the floating body 10, so that efficient machining can be performed by contacting the workpiece with the tool.
【0032】また、この梁バネ機構は、梁バネ20の先
端が僅かに変位するだけで遊動体10を大きく変位させ
るので、遊動体10の振動運動の振幅を十分大きくとる
ことができる。たとえば、金属帯板21の長さLを50
0mmとすると、遊動体10の軸方向変位d2が63m
mあっても梁バネ20の先端の変位d1は4.0mmに
しかならない。In this beam spring mechanism, the movable body 10 is largely displaced by slightly displacing the tip of the beam spring 20, so that the amplitude of the vibration motion of the movable body 10 can be made sufficiently large. For example, if the length L of the metal strip 21 is 50
If 0 mm, the axial displacement d2 of the floating body 10 is 63 m
m, the displacement d1 of the tip of the beam spring 20 is only 4.0 mm.
【0033】なお、金属帯板21は遊動体10の運動に
つれて板厚方向に屈曲運動をするので、固定端付近で鋭
利な角度を持った部材に接触するようになっていると繰
り返しかかる曲げ応力が限度を超えて破損する場合があ
る。そこで、図5に示すように、梁バネ20の先端の金
属帯板21が当たる部分22と遊動体10において金属
帯板21が当接する面11,12を滑らかな曲面に仕上
げ、遊動体10が振動しても鋭角稜線に接触しないよう
にして応力集中を避け、破損しにくくしている。Since the metal strip 21 bends in the thickness direction as the floating body 10 moves, the bending stress repeatedly applied to the member having a sharp angle near the fixed end. May be damaged beyond the limit. Therefore, as shown in FIG. 5, a portion 22 of the tip end of the beam spring 20 where the metal band plate 21 abuts and the surfaces 11 and 12 of the floating body 10 where the metal band plate 21 abuts are finished into a smooth curved surface. Even if it vibrates, it does not come into contact with the sharp ridgeline to avoid stress concentration and make it hard to break.
【0034】また、金属帯板21の引張り応力が大きく
て断面積を大きくする必要がある場合には、金属帯板2
1の曲げ応力を緩和するため複数の帯板を重ねて使用す
ることが好ましい。なお、金属帯板21は固定具23に
より梁バネ20に固定され、図示しない固定機構により
遊動体10に固定されている。これら金属帯板21の固
定位置では、遊動体10の振動に伴う影響は緩和されて
応力変化が起こりにくい。If the tensile stress of the metal strip 21 is large and the cross-sectional area needs to be increased, the metal strip 2
It is preferable to use a plurality of strips in an overlapping manner in order to alleviate the bending stress. The metal strip 21 is fixed to the beam spring 20 by a fixing member 23 and is fixed to the floating body 10 by a fixing mechanism (not shown). At the fixed positions of these metal strips 21, the influence of the vibration of the floating body 10 is reduced, so that the stress does not easily change.
【0035】遊動体10が適当な共振振動数を持った往
復運動を行うように構成して、加振機40で共振振動数
に近い振動数を以て励振すると、遊動体10に共振状態
に近い大振幅距離と高い振動数をもった直線往復運動を
行わせることができる。したがって、遊動体10に固定
された工具は被工作物に対して十分大きな相対移動速度
をもって作用するので、高い加工能率を達成することが
できる。When the floating body 10 is configured to perform a reciprocating motion having an appropriate resonance frequency and is excited by the vibrator 40 at a frequency close to the resonance frequency, the floating body 10 has a large resonance state close to the resonance state. A linear reciprocating motion having an amplitude distance and a high frequency can be performed. Therefore, the tool fixed to the floating body 10 acts on the workpiece with a sufficiently large relative moving speed, so that high machining efficiency can be achieved.
【0036】なお、工具を保持して振動する遊動体10
がやや複雑な構造を持っている場合には、往復動の振動
数をあまり大きくすると内部に共振が発生したりして正
常な動作が困難になることがある。そこで、運転時の振
動数を14Hz前後に抑えようとすると、平均相対速度
を毎分200m程度にするには、遊動体10の振幅を1
30mm程度にする必要がある。このとき遊動体10の
質量をたとえば60kgとすると、共振条件から必要な
バネ常数は48kg/mmとかなり大きなものとなる。The floating body 10 which vibrates while holding the tool
In the case of having a rather complicated structure, if the frequency of the reciprocating motion is too high, resonance may occur inside and the normal operation may be difficult. Therefore, in order to suppress the vibration frequency during operation to around 14 Hz, the amplitude of the floating body 10 must be set to 1 to make the average relative speed about 200 m / min.
It is necessary to be about 30 mm. At this time, assuming that the mass of the floating body 10 is, for example, 60 kg, the required spring constant is considerably large at 48 kg / mm from the resonance condition.
【0037】そこで、通常のコイルバネを使ってこのよ
うな大きなバネ常数と大きな振幅を確保しようとする
と、バネの大型化大重量化が避けられず、さらにこの重
量が見かけ上遊動体質量の増加に繋がるため、現実的な
装置を得ることは容易でない。また、固定部に板バネで
垂下するようにすると、バネの大型化による困難に加え
て、遊動体がシーソー運動するため工具の作用深さが変
化して精密加工ができない欠点がある。本実施例では、
上述の通りバネ構造として梁バネを利用したため、簡単
な軽量構造でありながら強力なバネ常数と大振幅運動を
実現することができた。Therefore, if an attempt is made to secure such a large spring constant and a large amplitude by using an ordinary coil spring, the size and weight of the spring cannot be inevitably increased. Because of the connection, it is not easy to obtain a realistic device. Further, if the fixed portion is suspended by a leaf spring, in addition to the difficulty due to the enlargement of the spring, there is a drawback that the working depth of the tool changes due to the seesaw movement of the floating body, so that precision machining cannot be performed. In this embodiment,
As described above, since a beam spring is used as the spring structure, a strong spring constant and a large-amplitude motion can be realized with a simple and lightweight structure.
【0038】[0038]
【実施例2】本実施例の往復運動型工作機械は、第1実
施例の構造で、工具としてマルチブレードを使用し、大
径の高硬度脆性材料の薄片を精密に切り出すために使用
することができる高能率切断機である。以下、図6に基
づき、本実施例の往復運動型工作機械を説明する。図で
は、既に説明した構成要素と同じ機能を有する要素には
同じ参照番号を付して、説明の重複を避けた。Embodiment 2 The reciprocating machine tool of this embodiment has the structure of the first embodiment, and uses a multi-blade as a tool to precisely cut a large-diameter piece of high-hardness brittle material. High efficiency cutting machine Hereinafter, the reciprocating machine tool of this embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, elements having the same functions as those already described are given the same reference numerals to avoid duplication of description.
【0039】遊動体10は、刃物部分13と、刃物に必
要な張力を与えるためのレバー装置14,15とテンシ
ョンロッド16と、主に圧縮応力により全体を支持する
金属管体17を備えて、レバー装置14に接続した加振
バネ41を介して加振機40により励振されて、直線案
内18に沿って運動するようになっている。刃物13
は、例えば、厚さ100μm幅25mmの鋼板にダイヤ
モンド砥粒を電着したものを60枚使用したマルチブレ
ードで、十分な張力を与えるようにテンションロッド1
6により引張って、レバー装置14,15の間に支持し
た。レバー装置14,15は金属管体17により支持さ
れている。The floating body 10 includes a blade portion 13, lever devices 14 and 15 for applying necessary tension to the blade, a tension rod 16, and a metal tube body 17 for supporting the whole mainly by compressive stress. Excited by a vibrator 40 via a vibrating spring 41 connected to the lever device 14, and moves along the linear guide 18. Blade 13
Is a multi-blade using, for example, 60 steel plates having a thickness of 100 μm and a width of 25 mm and electrodeposited with diamond abrasive grains.
6 and supported between the lever devices 14 and 15. The lever devices 14 and 15 are supported by a metal tube 17.
【0040】遊動体10の重量は加振バネ20等の影響
分を加えて実質60kg程度とした。刃物13の有効長
は930mmとし、直径300mmの被加工物を切断で
きるようにした。被削材の径と比較して刃物の有効長が
長いので、刃物の振動ストロークに加えて、被削材を刃
物に対してワーク幅分ゆっくりと往復動させて研削屑を
排出することができ、さらに若干の余裕がある。The weight of the floating body 10 is substantially 60 kg by adding the influence of the vibrating spring 20 and the like. The effective length of the blade 13 was 930 mm, so that a workpiece having a diameter of 300 mm could be cut. Since the effective length of the blade is longer than the diameter of the workpiece, in addition to the vibration stroke of the blade, the workpiece can be reciprocated slowly by the width of the workpiece with respect to the blade to discharge grinding debris. , There is a little more room.
【0041】梁バネ20は幅280mm厚さ76mm、
固定部31からの梁長600mmでバネ応力があまり大
きくならないようなバネを選択した。また、金属帯板2
1は幅280mm厚さ0.3mmの板を5枚重ねて用
い、梁バネ20と遊動体10の間の長さを500mmと
し、遊動体10のストロークが130.6mmとなるよ
うにした。運転時の振動数を14.2Hzとすると、マ
ルチブレード13の平均移動速度は223m/min、
最大移動速度は350m/minとなる。The beam spring 20 has a width of 280 mm and a thickness of 76 mm.
A spring having a beam length of 600 mm from the fixed portion 31 and a spring stress not so large was selected. In addition, metal strip 2
In No. 1, five plates having a width of 280 mm and a thickness of 0.3 mm were used in layers, the length between the beam spring 20 and the floating body 10 was 500 mm, and the stroke of the floating body 10 was 130.6 mm. Assuming that the frequency during operation is 14.2 Hz, the average moving speed of the multi-blade 13 is 223 m / min,
The maximum moving speed is 350 m / min.
【0042】さらに図7と図8を参照すると、加振機4
0の回転盤43には、アーム44が偏心位置にクランク
ピン45を介して取り付けられていて、回転盤43の回
転に伴いブロック42を遊動体10の軸方向にピストン
運動させ、その動きをコイル状の加振バネ41を介して
遊動体10に伝達する。Referring further to FIGS. 7 and 8, the vibrator 4
An arm 44 is attached to the eccentric rotating plate 43 via a crank pin 45 at an eccentric position. The rotation of the rotating disk 43 causes the block 42 to move in the piston direction in the axial direction of the idler 10, and the movement is controlled by a coil. The vibration is transmitted to the floating body 10 via the vibrating spring 41.
【0043】ブロック42の往復運動振幅と遊動体10
の振幅は一致しないので、加振バネ41によりその差異
を吸収して遊動体10が共振振動することを許すように
なっている。具体的には、クランク機構中のピストン4
2の位置と遊動体10の端部の位置によって決まる加振
バネ41の撓みの変化が加振力として遊動体10に加わ
るため、遊動体10が振動運動をする。The amplitude of the reciprocating motion of the block 42 and the floating body 10
Are not coincident with each other, the vibration spring 41 absorbs the difference to allow the floating body 10 to resonate. Specifically, the piston 4 in the crank mechanism
Since the change in the bending of the vibration spring 41 determined by the position 2 and the position of the end of the movable body 10 is applied to the movable body 10 as a vibrating force, the movable body 10 vibrates.
【0044】回転盤43は、加振動力モータ50の回転
軸に仕込まれた平歯車51により回転する。加振動力モ
ータ50は加振動力を付加するモータで、主に共振点付
近で回転数を調整する必要からサーボモータが使われ
る。工作機械の始動時には大きな起動トルクが必要なた
めクランク半径を小さくすることで所要トルクを小さく
し、定常運転時には切り込み速度との関係で所定の相対
速度が必要なのでクランク半径を増加して工具の作用速
度を増加させる。The rotating disk 43 is rotated by a spur gear 51 provided on a rotating shaft of a vibrating motor 50. The applied vibration force motor 50 is a motor that applies an applied vibration force, and a servomotor is used mainly because the rotation speed needs to be adjusted near the resonance point. When starting a machine tool, a large starting torque is required, so the required torque is reduced by reducing the crank radius. During steady operation, a predetermined relative speed is required in relation to the cutting speed, so the crank radius is increased, and the effect of the tool is increased. Increase speed.
【0045】クランク半径の変更調整は工作機械の作動
中に行う必要がある。本実施例におけるクランク半径調
整は、差動減速機を用いたもので、加振動力モータ50
の軸に取り付けた平歯車51,52により回転盤43と
共に差動減速機のフランジ53を回転させる。フランジ
53はケーシング56に軸支された遊星歯車57を介し
てかさ歯車47を回転盤43と同じ速度で回転させる。
アーム44はクランクピン45の回転半径に基づいたス
トロークでブロック42を往復運動させる。It is necessary to change the crank radius while the machine tool is operating. The crank radius adjustment in the present embodiment is performed by using a differential reduction gear.
The flanges 53 of the differential reducer are rotated together with the turntable 43 by the spur gears 51 and 52 attached to the shafts. The flange 53 rotates the bevel gear 47 at the same speed as the turntable 43 via a planetary gear 57 supported by a casing 56.
The arm 44 reciprocates the block 42 with a stroke based on the rotation radius of the crank pin 45.
【0046】差動減速機のケーシング56の外周には歯
車が切ってあってクランク半径調整モータ54の回転軸
に固定された平歯車55が係合するようになっている。
クランク半径調整モータ54を駆動するとケーシング5
6が回転し遊星歯車57が周回するため、かさ歯車47
と回転盤43の回転速度に差異が生じるので、送りネジ
48が回転する。送りネジ48が軸周りに回転するとク
ランクピン45が径方向に移動しクランク半径が変化す
る。Gears are cut around the outer periphery of a casing 56 of the differential reduction gear so that a spur gear 55 fixed to a rotating shaft of the crank radius adjusting motor 54 is engaged.
When the crank radius adjusting motor 54 is driven, the casing 5
6 rotates and the planetary gear 57 rotates, so that the bevel gear 47 is rotated.
And the rotation speed of the turntable 43, the feed screw 48 rotates. When the feed screw 48 rotates around the axis, the crank pin 45 moves in the radial direction, and the crank radius changes.
【0047】このようにして、遊動体10に加振動力を
印加している最中であっても、クランク半径を調整して
加振ストロークひいては加振力を連続的に変化させるこ
とができる。なお、送りネジ48は中点を挟んで互いに
逆方向のネジが切られていて、クランクピン45に対し
てほぼ対称の位置にマスバランス46を係合させてある
ので、クランク半径を調整するために送りネジ48を回
転させると自動的に負荷がバランスして偏心力を減少さ
せることができる。In this way, even while the exciting force is being applied to the floating body 10, the crank radius can be adjusted to continuously change the exciting stroke and thus the exciting force. The feed screw 48 is threaded in the opposite direction with respect to the midpoint, and the mass balance 46 is engaged at a position substantially symmetrical with respect to the crankpin 45, so that the crank radius is adjusted. When the feed screw 48 is rotated, the load is automatically balanced and the eccentric force can be reduced.
【0048】なお、本実施例の往復運動型工作機械は定
置フレーム32を備え、梁バネ20と加振装置40を固
定した中間フレーム30をこの定置フレーム32から板
バネ33を介して吊り下げて、装置全体の振動を抑える
ようにした。また、刃物13の下に被加工物を載置する
台を配設して、刃物13に対してほぼ一定の速度で上昇
させていくことで、加工に必要な切り込みを与えるよう
にする。このような定寸切り込みでなく、一定の圧力を
印加するようにした定圧切り込みを行うようにしても良
い。なお、図示しないが、クーラントなど、研削加工液
の供給システムを付属している。The reciprocating machine tool of this embodiment has a stationary frame 32, and the intermediate frame 30 to which the beam spring 20 and the vibration device 40 are fixed is suspended from the stationary frame 32 via a leaf spring 33. The vibration of the whole apparatus was suppressed. In addition, a base on which the workpiece is placed is disposed below the blade 13 and the blade 13 is raised at a substantially constant speed so that a cut required for processing is provided. Instead of such a fixed size cut, a constant pressure cut in which a constant pressure is applied may be performed. Although not shown, a supply system of a grinding fluid such as a coolant is attached.
【0049】また必要に応じて、工作機械の振動を抑え
て精密研削を可能とするため、1対の遊動体を備え2台
の遊動体を互いに反対方向に駆動する構造として、遊動
体の反力を相殺するようにしても良い。この場合、2台
のユニットを同期させる方法として、機械的に互いを連
結する方法や動力源をサーボモータとして電気的に同期
を採る方法などがあるが、電気的同期方法を採用すると
安価で運転が容易な装置となる。Also, if necessary, in order to enable precision grinding while suppressing vibration of the machine tool, a structure in which a pair of floating bodies are provided and two floating bodies are driven in opposite directions is used. The forces may be offset. In this case, as a method of synchronizing the two units, there are a method of mechanically connecting the two units, a method of electrically synchronizing the power source with a servomotor, and the like. Is an easy device.
【0050】本実施例の往復運動型工作機械は、電着ダ
イヤモンド砥石を多数平行して強い張力で展張して高い
相対速度で切断するので、高硬度脆性材料の切り出しに
適用すると、一度に多数の薄片を高速で切り出す上、加
工表面のうねりが少なくカーフロスが少ない、精密で高
能率な加工ができる。In the reciprocating machine tool of this embodiment, a large number of electrodeposited diamond wheels are stretched in parallel with a high tension and cut at a high relative speed. In addition to cutting high-speed flakes, precise and highly efficient processing can be performed with little undulation on the processing surface and little kerf loss.
【0051】[0051]
【実施例3】本実施例の往復運動型工作機械は、図9に
示すように、第1実施例の作動原理を用い、遊動体を支
持する弾性体の構造を変更して簡単化すると共に、やや
高振動数で使用するようにしたより小型の工作機械で、
具体例として遊動体の下面に砥石を取り付けた往復運動
型研削盤として示したものである。本実施例の説明で
は、既に説明した構成要素と同じ機能を有する要素には
同じ参照番号を付して、説明の重複を避けた。Third Embodiment As shown in FIG. 9, the reciprocating machine tool according to the third embodiment uses the operating principle of the first embodiment to simplify the structure by changing the structure of an elastic body for supporting a floating body. A smaller machine tool designed for use at slightly higher frequencies,
As a specific example, it is shown as a reciprocating grinder in which a grindstone is attached to the lower surface of a floating body. In the description of the present embodiment, elements having the same functions as those of the components already described are denoted by the same reference numerals, to avoid duplication of description.
【0052】砥石を下面に固定した遊動体10は、遊動
体10を挟んで対称的に配置された板バネ25の先端部
26に両端が連結されて直線往復運動を行うように支持
されている。板バネ25は先端が曲がったJ字形に形成
されていて、この曲がり部が先端に行くにつれて徐々に
薄くなっていて容易に撓むため、4方から先端部26に
結合して支持された遊動体10は中心軸に沿って直線運
動する。板バネ25は中間フレーム30に固定された固
定部31に把持されて、それぞれ遊動体10を外側に引
張って運動系にバネ作用を及ぼす。The floating body 10 having the grindstone fixed to the lower surface is connected at both ends to the distal end 26 of a leaf spring 25 symmetrically arranged with the floating body 10 interposed therebetween, and is supported so as to perform a linear reciprocating motion. . The leaf spring 25 is formed in a J-shape with a bent tip, and the bent portion gradually becomes thinner as it goes to the tip and easily bends. The body 10 moves linearly along the central axis. The leaf springs 25 are gripped by the fixing portions 31 fixed to the intermediate frame 30 and pull the floating bodies 10 outward to exert a spring action on the motion system.
【0053】このような板バネ構造では、遊動体10の
振動ストロークは大きくしにくいが、第1実施例で用い
られた梁バネ構造よりバネ常数を大きくすることができ
る。したがって、遊動体10を高い振動数で振動させる
ようにして単位時間当たりの材料除去量を維持すること
により、小型でコンパクトな工作機械を構成することが
できる。例えば、振動数が100Hz以上になるように
遊動体10を構成すれば、ストローク長が10mm程度
であっても十分実用に耐える。このような構成は、工作
機械がよりコンパクトになり好ましい。With such a leaf spring structure, the vibration stroke of the floating body 10 is difficult to increase, but the spring constant can be made larger than that of the beam spring structure used in the first embodiment. Therefore, by maintaining the amount of material removed per unit time by vibrating the floating body 10 at a high frequency, a small and compact machine tool can be configured. For example, if the floating body 10 is configured to have a frequency of 100 Hz or more, even if the stroke length is about 10 mm, it can sufficiently withstand practical use. Such a configuration is preferable because the machine tool becomes more compact.
【0054】図9の遊動体10の下面に砥石を取り付け
ることにより、平面研削に利用する往復研削盤を構成す
ることができる。この研削盤は、工具の振動方向に対し
て垂直な方向にワークを送ることができるため、回転運
動型工作機とは違った独特な使い回しが可能となる。た
とえば、数100mmの長い工具を使用して幅数100
mmの加工物の表面を1度で仕上げるようにすることが
できる。なお、小型の工具を複数台並べて使用しても良
い。By attaching a grindstone to the lower surface of the floating body 10 of FIG. 9, a reciprocating grinding machine used for surface grinding can be constructed. Since this grinding machine can feed a workpiece in a direction perpendicular to the vibration direction of the tool, it is possible to use the grinding machine differently from a rotary motion type machine tool. For example, using a long tool of several hundred mm,
The surface of a mm workpiece can be finished in one degree. Note that a plurality of small tools may be used side by side.
【0055】なお、上記各実施例において、被削物に作
用する領域の両端に内側に窪みを有する案内壁を形成
し、往復動する帯状の砥石を1枚ずつこの案内壁で挟
み、ここに加圧した研削液を供給して壁面と帯状砥石の
間に静圧を維持する静圧直動軸受けを構成することによ
り、加工中に帯状砥石が円滑に往復動しかつ厚さ方向に
ぶれないようにして、精度の高い研削加工を行うことが
できる。帯状砥石が多数連接されたマルチブレードを用
いるときは、ブレードの数だけ案内溝が形成された案内
壁を用いる。In each of the above embodiments, a guide wall having a depression inside is formed at both ends of the region acting on the workpiece, and a band-like grindstone reciprocating is sandwiched between the guide walls one by one. By supplying a pressurized grinding fluid to form a static pressure linear bearing that maintains the static pressure between the wall surface and the band-shaped grindstone, the band-shaped grindstone smoothly reciprocates during processing and does not move in the thickness direction In this way, highly accurate grinding can be performed. When using a multi-blade in which a large number of band-shaped grindstones are connected, a guide wall having guide grooves formed by the number of blades is used.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、高
速駆動できる各種往復運動型工作機械を形成することが
でき、特に加工能率が高く加工精度の高い高硬度脆性材
料切断用工作機械を提供することができる。As described above, according to the present invention, various reciprocating motion type machine tools which can be driven at a high speed can be formed. In particular, a machine tool for cutting a high hardness brittle material having a high processing efficiency and a high processing accuracy can be provided. Can be provided.
【図1】本発明の往復運動型工作機械の動作原理を示す
説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operation principle of a reciprocating machine tool according to the present invention.
【図2】本発明の往復運動型工作機械の1実施例におけ
る基本構造を示す一部切り欠き斜視図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a basic structure of a reciprocating machine tool according to an embodiment of the present invention.
【図3】本実施例における遊動体の振動状態を示す模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a vibration state of a floating body in the present embodiment.
【図4】本実施例における遊動体の周波数応答特性を表
すグラフである。FIG. 4 is a graph showing frequency response characteristics of a floating body in the present embodiment.
【図5】本実施例に用いられる金属帯板の固定方法を示
す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a method of fixing a metal strip used in the present embodiment.
【図6】本発明の往復運動型工作機械の第2実施例を示
す一部切り欠き斜視図である。FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a second embodiment of the reciprocating machine tool of the present invention.
【図7】第2実施例に使用する励振機の一部を示す部分
断面図である。FIG. 7 is a partial sectional view showing a part of an exciter used in a second embodiment.
【図8】第2実施例に使用する励振機の歯車構成図であ
る。FIG. 8 is a gear configuration diagram of an exciter used in the second embodiment.
【図9】本発明の往復運動型工作機械の第3実施例にお
ける基本構造を示す一部切り欠き斜視図である。FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a basic structure of a reciprocating machine tool according to a third embodiment of the present invention.
1 遊動体 2 弾性体 3 直線案内 4 加振力 10 遊動体 11,12 当接面 13 刃物 14,15 レバー装置 16 テンションロッド 17 金属管体 18 直線案内 20 梁バネ 21 金属帯板 22 当接面 23 固定具 25 板バネ 26 バネ先端部 30 中間フレーム 31 固定部 32 定置フレーム 33 板バネ 40 加振機 41 加振バネ 42 ブロック 43 回転盤 44 アーム 45 クランクピン 46 マスバランス 47 かさ歯車 48 送りネジ 50 加振動力モータ 51,52、55 平歯車 53 フランジ 54 クランク半径調整モータ 56 ケーシング 57 遊星歯車 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floating body 2 Elastic body 3 Linear guide 4 Exciting force 10 Floating body 11, 12 Contact surface 13 Cutting tool 14, 15 Lever device 16 Tension rod 17 Metal tube 18 Linear guide 20 Beam spring 21 Metal strip plate 22 Contact surface Reference Signs List 23 Fixture 25 Leaf spring 26 Spring tip 30 Intermediate frame 31 Fixed part 32 Fixed frame 33 Leaf spring 40 Vibrator 41 Vibration spring 42 Block 43 Rotating disk 44 Arm 45 Crank pin 46 Mass balance 47 Bevel gear 48 Feed screw 50 Vibration force motor 51, 52, 55 Spur gear 53 Flange 54 Crank radius adjusting motor 56 Casing 57 Planetary gear
Claims (10)
材と支持体と励振機を備え、該遊動体の軸方向に離隔し
た少なくとも2箇所で該遊動体を挟んで線対称に配設さ
れた前記バネ部材のそれぞれと連結されており、該バネ
部材が前記支持体に固定され前記遊動体を両側から懸張
し、前記励振機が該遊動体を軸方向に励振して、該遊動
体をほぼ共振振動数で往復運動させて前記工具を被工作
物に作用させるようにしたことを特徴とする往復運動型
工作機械。1. A moving body for fixing a tool, a predetermined number of spring members, a supporting body, and an exciter, and are arranged symmetrically with respect to the moving body at least at two locations separated in the axial direction of the moving body. The spring member is fixed to the support, suspends the floating body from both sides, and the exciter excites the floating body in the axial direction, thereby A reciprocating machine tool wherein the body is reciprocated at a substantially resonant frequency to cause the tool to act on the workpiece.
定した梁バネであることを特徴とする請求項1記載の往
復運動型工作機械。2. The reciprocating machine tool according to claim 1, wherein said spring member is a beam spring having a central portion fixed to said support.
薄い金属帯板を複数合わせたものを使用し、該梁バネと
遊動体における金属帯板が当接する部分が適度の曲率を
有していることを特徴とする請求項2記載の往復運動型
工作機械。3. A thin metal strip is used to connect the beam spring and the floating body, and a portion of the beam spring and the floating body where the metal strip comes into contact has a proper curvature. 3. The reciprocating machine tool according to claim 2, wherein:
ったJ字形に形成されていて、曲がり部先端が前記遊動
体に連結されていることを特徴とする請求項1記載の往
復運動型工作機械。4. The reciprocating motion type according to claim 1, wherein said spring member is formed in a J-shape in which a bent portion is gradually thinned, and a tip of the bent portion is connected to said movable body. Machine Tools.
振振動数より僅かに低い位置に設定されることを特徴と
する請求項1ないし4のいずれかに記載の往復運動型工
作機械。5. The reciprocating machine tool according to claim 1, wherein a frequency of the reciprocating motion is set at a position slightly lower than a resonance frequency in a resonance region.
タを備え、該アクチュエータの加振力が加振バネを介し
て前記遊動体に伝達されることを特徴とする請求項1な
いし5のいずれかに記載の往復運動型工作機械。6. The apparatus according to claim 1, wherein the exciter includes an actuator that reciprocates, and a vibration force of the actuator is transmitted to the floating body via a vibration spring. 2. A reciprocating machine tool according to claim 1.
で回転するクランク機構とから構成され、クランク半径
を変化させてストローク長が調整できるようになってい
ることを特徴とする請求項6記載の往復運動型工作機
械。7. The apparatus according to claim 6, wherein the vibrator comprises a rotary motor and a crank mechanism rotated by the rotary motor, and a stroke length can be adjusted by changing a crank radius. A reciprocating machine tool as described.
力が電磁力により前記遊動体に伝達されることを特徴と
する請求項1ないし5のいずれかに記載の往復運動型工
作機械。8. The reciprocating machine tool according to claim 1, wherein said vibrator is constituted by an electromagnet, and a vibrating force is transmitted to said floating body by electromagnetic force.
電着した電着ダイアモンド砥石を用いた刃物であってマ
ルチブレードソーとして使用することを特徴とする請求
項1ないし8のいずれかに記載の往復運動型工作機械。9. The tool according to claim 1, wherein the tool is a blade using an electrodeposited diamond grindstone in which diamond grains are electrodeposited on a metal strip and used as a multi-blade saw. Reciprocating machine tool.
うことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載
の往復運動型工作機械。10. The reciprocating machine tool according to claim 1, wherein the tool is a grindstone and performs surface grinding.
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- 1999-02-22 JP JP4249199A patent/JP3016481B1/en not_active Expired - Fee Related
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