JP3247997B2 - 超音波加工用定圧試料台 - Google Patents
超音波加工用定圧試料台Info
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- JP3247997B2 JP3247997B2 JP36143591A JP36143591A JP3247997B2 JP 3247997 B2 JP3247997 B2 JP 3247997B2 JP 36143591 A JP36143591 A JP 36143591A JP 36143591 A JP36143591 A JP 36143591A JP 3247997 B2 JP3247997 B2 JP 3247997B2
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- Japan
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- rotating shaft
- flange
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硬脆材料の超音波によ
る衝撃破砕加工に関する。
る衝撃破砕加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬脆材料の超音波衝撃破砕加工に用いら
れる定圧試料台は、従来油圧あるいはバネまたは天秤に
より所定の加圧力（送り力と呼ぶこともある）を与えて
いる。油圧を用いるものは油漏れを防ぐことが困難で、
作業管理上支障が多い。また、バネを用いるものは加工
の進行に伴う加圧力の変化量を実用上好ましいレベル以
下に抑え込もうとすると、バネ全長が長大なものとなり
装置組み込み上難点がある。天秤を用いるものも大型と
なる。
れる定圧試料台は、従来油圧あるいはバネまたは天秤に
より所定の加圧力（送り力と呼ぶこともある）を与えて
いる。油圧を用いるものは油漏れを防ぐことが困難で、
作業管理上支障が多い。また、バネを用いるものは加工
の進行に伴う加圧力の変化量を実用上好ましいレベル以
下に抑え込もうとすると、バネ全長が長大なものとなり
装置組み込み上難点がある。天秤を用いるものも大型と
なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】油圧装置の持つ高感
度の優れた再現性をそのまま維持しつつ、油漏れのない
加圧力発生手段を求めることである。バネの利用は油漏
れを解消するが、著しく長大なものとならざるを得な
い。たとえば、加圧特性から要求されるバネ常数０．１
ｋｇｗ／ｍｍのバネで１ｋｇｗｔのワークを保持しよう
とすると、自由長からの引き伸ばし量または圧縮量は１
０ｍｍであり、少なくとも初期長４０ｍｍは必要であ
る。また、バネは０．０１ｍｍあたり１ｇｒｗ程度の微
小領域での加圧力分解能を維持できるか疑わしい。
度の優れた再現性をそのまま維持しつつ、油漏れのない
加圧力発生手段を求めることである。バネの利用は油漏
れを解消するが、著しく長大なものとならざるを得な
い。たとえば、加圧特性から要求されるバネ常数０．１
ｋｇｗ／ｍｍのバネで１ｋｇｗｔのワークを保持しよう
とすると、自由長からの引き伸ばし量または圧縮量は１
０ｍｍであり、少なくとも初期長４０ｍｍは必要であ
る。また、バネは０．０１ｍｍあたり１ｇｒｗ程度の微
小領域での加圧力分解能を維持できるか疑わしい。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】磁気反撥力を利用する
場合の手段は、ベースとこれに対し上下方向に滑動しか
つ上下軸まわりに回転可能でその下端面に円板状永久磁
石を持つ回転軸と、上記回転軸と同軸のスピンドル端面
に上記円板状永久磁石と一定磁気間隙を隔てて同極の円
板状磁石を対向配置し、かつ前記ベースに固定したマイ
クロメータヘッドと、前記回転軸側面から張り出したフ
ランジのベースからの上下方向位置を検出するギャップ
センサと、前記回転軸の上端面に取り付けた載物台を設
けるものである。磁気吸引力を利用する場合の手段は、
ベースとこれに固定したポストと嵌め合い上下方向に滑
動しかつ上下軸まわりに回転可能でその下端面に強磁性
体のフランジを持つ中空回転軸と、上記中空回転軸と同
軸に上記強磁性体フランジと一定の磁気間隙を保つ複数
の円板状永久磁石を円周方向に対向配置し、かつ上記ベ
ースとねじ係合した目盛付きリングと、前記中空回転軸
の下端から張り出したフランジの前記ベースからの上下
方向位置を検出するギャップセンサと、前記中空回転軸
の上端面に取り付けた載物台を設けるものである。
場合の手段は、ベースとこれに対し上下方向に滑動しか
つ上下軸まわりに回転可能でその下端面に円板状永久磁
石を持つ回転軸と、上記回転軸と同軸のスピンドル端面
に上記円板状永久磁石と一定磁気間隙を隔てて同極の円
板状磁石を対向配置し、かつ前記ベースに固定したマイ
クロメータヘッドと、前記回転軸側面から張り出したフ
ランジのベースからの上下方向位置を検出するギャップ
センサと、前記回転軸の上端面に取り付けた載物台を設
けるものである。磁気吸引力を利用する場合の手段は、
ベースとこれに固定したポストと嵌め合い上下方向に滑
動しかつ上下軸まわりに回転可能でその下端面に強磁性
体のフランジを持つ中空回転軸と、上記中空回転軸と同
軸に上記強磁性体フランジと一定の磁気間隙を保つ複数
の円板状永久磁石を円周方向に対向配置し、かつ上記ベ
ースとねじ係合した目盛付きリングと、前記中空回転軸
の下端から張り出したフランジの前記ベースからの上下
方向位置を検出するギャップセンサと、前記中空回転軸
の上端面に取り付けた載物台を設けるものである。
【０００５】
【作用】磁気力を同極性を向かい合わせた１組の永久磁
石で与えると、お互いに反撥し合う性質がある。しかも
磁気反撥力の大きさは、磁気間隙の大きさに依存し磁気
間隙の減少により大きな反撥力を発生できるものであ
る。これは磁気浮上の原理による。たとえば、直径Φ３
０ｍｍ厚さ２ｍｍの１組のレアアース磁石は約１ｋｇの
重量を支えるここができ、このときに有するバネ常数は
ほぼ０．１ｋｇｗ／ｍｍで磁気間隙は約４ｍｍである。
上記１組の磁石をバネと考えると、その全長は８ｍｍで
あり同じ程度のバネ常数を持つ機械バネに比べ、５分の
１にすぎない。また、磁気力を永久磁石とこれに対向し
た強磁性体で与えるとお互いに吸引する性質がある。磁
気吸引力の大きさは磁気間隙の大きさに依存し、その減
少により大きな吸引力を発生する。またその構成上非接
触であり、加圧力の分解能が高い。次に本発明の作用を
説明する。便宜上図２について説明する。加工開始前の
準備段階として、加工に際し最適な加工圧を出せる磁気
間隔を、目盛付きリングを微細に回して設定する。加工
の進行に伴い、中空回転軸とその上の載物台が上昇する
と穴の加工深さとツールの摩耗長の和だけ上記初期磁気
間隙が減少する。この結果加工力が最適値より増大し安
定な加工の進行を妨げる。これを防ぐため、ギャップセ
ンサにより磁気間隙の減少量を検出し、これを打ち消す
ようにツールを保持する加工ヘッドを別の手段によつ
て、上記減少量に等しい量だけ押し下げるものである。
石で与えると、お互いに反撥し合う性質がある。しかも
磁気反撥力の大きさは、磁気間隙の大きさに依存し磁気
間隙の減少により大きな反撥力を発生できるものであ
る。これは磁気浮上の原理による。たとえば、直径Φ３
０ｍｍ厚さ２ｍｍの１組のレアアース磁石は約１ｋｇの
重量を支えるここができ、このときに有するバネ常数は
ほぼ０．１ｋｇｗ／ｍｍで磁気間隙は約４ｍｍである。
上記１組の磁石をバネと考えると、その全長は８ｍｍで
あり同じ程度のバネ常数を持つ機械バネに比べ、５分の
１にすぎない。また、磁気力を永久磁石とこれに対向し
た強磁性体で与えるとお互いに吸引する性質がある。磁
気吸引力の大きさは磁気間隙の大きさに依存し、その減
少により大きな吸引力を発生する。またその構成上非接
触であり、加圧力の分解能が高い。次に本発明の作用を
説明する。便宜上図２について説明する。加工開始前の
準備段階として、加工に際し最適な加工圧を出せる磁気
間隔を、目盛付きリングを微細に回して設定する。加工
の進行に伴い、中空回転軸とその上の載物台が上昇する
と穴の加工深さとツールの摩耗長の和だけ上記初期磁気
間隙が減少する。この結果加工力が最適値より増大し安
定な加工の進行を妨げる。これを防ぐため、ギャップセ
ンサにより磁気間隙の減少量を検出し、これを打ち消す
ようにツールを保持する加工ヘッドを別の手段によつ
て、上記減少量に等しい量だけ押し下げるものである。
【０００６】
【実施例】図１にダイヤモンドダイスの超音波加工に使
用する本発明の一実施例を示す。１は回転軸３の上面に
設けた載物台で、図示しない手段により回転し硬脆材料
の試料１２を保持し、砥粒スラリー１１を供給しつつ超
音波振動ホーン９によって駆動されるツール１０に対し
下方から上向きの一定加圧力を与えることにより、超音
波衝撃破砕加工（形成と磨き）を行うものである。上記
回転軸３はベース２に対し上下方向に活動し、その下端
にフランジ１３を張り出し中央に永久磁石４を接着す
る。上記永久磁石４に対向して、同軸上に同極性同志を
向き合わせたさらに一つの永久磁石５を設け、マイクロ
メータヘッド６のスピンドル１４に接着する。マイクロ
メータヘッド６はベース２に取り付けられ、それを回す
ことにより磁気間隙Ｃ１の大きさを微細に調整する。こ
れにより永久磁石４にはベースから上方に向かう磁気反
撥力が作用し、上記載物台１を通じ試料１２に加工に最
適な加圧力を与えることができる。この磁気反撥力は非
接触で作用するため、油圧機構のピストンとシリンダ間
の油膜の粘性抵抗に比較してはるかに小さな摩擦しか持
たないため、加圧力の再現性が高く極めて高感度であ
る。上記加圧力は磁気間隙Ｃ１に依存するため、上下位
置を固定したツールを用いて穴あけ加工を行う状態を想
定すると載物台３が上昇し、増加した磁気間隙に対応し
て加圧力が減少する。これを防ぐため、ギャップセンサ
７と指示器８を設け、このセンサ７と上記フランジ１３
の間隙Ｃ２を一定に保たねばならない。これは手動ある
いは自動で上記ツール１０を押し下げ、上記指示器８の
指示値即ち間隙Ｃ２を一定化することにより実行され
る。一連の穴あけプロセスで間隙Ｃ２を一定化するため
に必要としたツール１０の押し下げ量は、明らかに穴の
加工深さとツール１０の摩耗長の和である。したがっ
て、本発明の試料台と組み合わせたＮＣ化ツールによ
り、穴の加工深さとツール１０の摩耗長の和を機上で知
ることができる。この特性は自動化に道を拓く。図１は
磁気反撥力を利用しているが、磁気吸引力を利用したも
のも実現できる。この一例を図２に示す。図２において
図１と同じ番号の部品は、図１におけると同じ機能を持
つものとする。図２と図１の主な相違点は磁気力発生手
段が図１におけるごとく、同一極性の永久磁石を１組向
かい合わせる代わりに、フランジ１３を鉄などの強磁性
体とし、永久磁石４を磁気間隙Ｃ１を以て配置したこと
である。フランジ１３は磁気間隙Ｃ１の大きさに応じ上
方に吸引され、試料１２に必要な加圧力を伝える。また
図１のマイクロメータヘッド６の代わりに上記永久磁石
４を保持し、ベース２とねじ結合する目盛付リング１５
を持つ。この一部のテーパ面１６に円周等分目盛を設
け、上記ベース２上の指標線１７と合う目盛により、電
磁間隙Ｃ１を調整し磁気吸引力の大きさを変える。この
とき、上記フランジ１３が上記ベース２に対し占める上
下方向の位置を一定にする必要があり、図１におけると
同じくギャップセンサ７と指示器８により間隙Ｃ１を定
める。なお、上記載物台１は、上記ベース２にとりつけ
られたポスト１８に沿って上下に滑動するものとする。
用する本発明の一実施例を示す。１は回転軸３の上面に
設けた載物台で、図示しない手段により回転し硬脆材料
の試料１２を保持し、砥粒スラリー１１を供給しつつ超
音波振動ホーン９によって駆動されるツール１０に対し
下方から上向きの一定加圧力を与えることにより、超音
波衝撃破砕加工（形成と磨き）を行うものである。上記
回転軸３はベース２に対し上下方向に活動し、その下端
にフランジ１３を張り出し中央に永久磁石４を接着す
る。上記永久磁石４に対向して、同軸上に同極性同志を
向き合わせたさらに一つの永久磁石５を設け、マイクロ
メータヘッド６のスピンドル１４に接着する。マイクロ
メータヘッド６はベース２に取り付けられ、それを回す
ことにより磁気間隙Ｃ１の大きさを微細に調整する。こ
れにより永久磁石４にはベースから上方に向かう磁気反
撥力が作用し、上記載物台１を通じ試料１２に加工に最
適な加圧力を与えることができる。この磁気反撥力は非
接触で作用するため、油圧機構のピストンとシリンダ間
の油膜の粘性抵抗に比較してはるかに小さな摩擦しか持
たないため、加圧力の再現性が高く極めて高感度であ
る。上記加圧力は磁気間隙Ｃ１に依存するため、上下位
置を固定したツールを用いて穴あけ加工を行う状態を想
定すると載物台３が上昇し、増加した磁気間隙に対応し
て加圧力が減少する。これを防ぐため、ギャップセンサ
７と指示器８を設け、このセンサ７と上記フランジ１３
の間隙Ｃ２を一定に保たねばならない。これは手動ある
いは自動で上記ツール１０を押し下げ、上記指示器８の
指示値即ち間隙Ｃ２を一定化することにより実行され
る。一連の穴あけプロセスで間隙Ｃ２を一定化するため
に必要としたツール１０の押し下げ量は、明らかに穴の
加工深さとツール１０の摩耗長の和である。したがっ
て、本発明の試料台と組み合わせたＮＣ化ツールによ
り、穴の加工深さとツール１０の摩耗長の和を機上で知
ることができる。この特性は自動化に道を拓く。図１は
磁気反撥力を利用しているが、磁気吸引力を利用したも
のも実現できる。この一例を図２に示す。図２において
図１と同じ番号の部品は、図１におけると同じ機能を持
つものとする。図２と図１の主な相違点は磁気力発生手
段が図１におけるごとく、同一極性の永久磁石を１組向
かい合わせる代わりに、フランジ１３を鉄などの強磁性
体とし、永久磁石４を磁気間隙Ｃ１を以て配置したこと
である。フランジ１３は磁気間隙Ｃ１の大きさに応じ上
方に吸引され、試料１２に必要な加圧力を伝える。また
図１のマイクロメータヘッド６の代わりに上記永久磁石
４を保持し、ベース２とねじ結合する目盛付リング１５
を持つ。この一部のテーパ面１６に円周等分目盛を設
け、上記ベース２上の指標線１７と合う目盛により、電
磁間隙Ｃ１を調整し磁気吸引力の大きさを変える。この
とき、上記フランジ１３が上記ベース２に対し占める上
下方向の位置を一定にする必要があり、図１におけると
同じくギャップセンサ７と指示器８により間隙Ｃ１を定
める。なお、上記載物台１は、上記ベース２にとりつけ
られたポスト１８に沿って上下に滑動するものとする。
【０００７】
【効果】本発明の結果、油漏れに煩わされることなく、
高感度で再現性のよいコンパクトな超音波加工用定圧試
料台が得られた。このため、２０μｍ前後の極細線用ダ
イヤモンド線引きダイスなどの超音波成形加工を安定に
実行できるようになった。また、上下動をＮＣ化したツ
ールと組み合わせてダイヤモンド線引きダイスの成形時
に、実質的なツール摩耗量をインプロセスで測定するこ
とができるようになり、加工途次のツール再研磨形成量
を正確に制御する道が拓かれ、加工時間の短縮に役立
つ。
高感度で再現性のよいコンパクトな超音波加工用定圧試
料台が得られた。このため、２０μｍ前後の極細線用ダ
イヤモンド線引きダイスなどの超音波成形加工を安定に
実行できるようになった。また、上下動をＮＣ化したツ
ールと組み合わせてダイヤモンド線引きダイスの成形時
に、実質的なツール摩耗量をインプロセスで測定するこ
とができるようになり、加工途次のツール再研磨形成量
を正確に制御する道が拓かれ、加工時間の短縮に役立
つ。
図１は磁気反撥力を、図２は磁気吸引力をそれぞれ利用
した本発明の実施例である。
した本発明の実施例である。
１ ………………… 載物台 ２ ………………… ベース ４、５ …………… 永久磁石 ７ ………………… ギャップセンサ
Claims (2)
- 【請求項１】ベースとこれに対し上下方向に滑動しかつ
上下軸まわりに回転可能でその下端面に円板状永久磁石
を持つ回転軸と、上記回転軸と同軸のスピンドル端面に
上記円板状永久磁石と一定磁気間隙を隔てて同極の円板
状永久磁石を対向配置し、かつ前記ベースに固定したマ
イクロメータヘッドと、前記回転軸側面から張り出した
フランジのベースからの上下方向位置を検出するギャッ
プセンサと、前記回転軸の上端面に取り付けた載物台と
からなる超音波加工用定圧試料台 - 【請求項２】ベースとこれに固定したポストと嵌め合
い、上下方向に滑動しかつ上下軸まわりに回転可能で、
その下端面に強磁性体のフランジを持つ中空回転軸と、
上記中空回転軸と同軸に、上記強磁性体フランジと一定
の磁気間隙を保つ複数の円板状永久磁石を円周方向に対
向配置し、かつ前記ベースとねじ係合した目盛付きリン
グと前記中空回転軸の下端面から張り出したフランジの
前記ベースからの上下方向位置を検出するギャップセン
サと前記中空回転軸の上端面に取り付けた載物台とから
なる超音波加工用試料台
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36143591A JP3247997B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超音波加工用定圧試料台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36143591A JP3247997B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超音波加工用定圧試料台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177521A JPH05177521A (ja) | 1993-07-20 |
| JP3247997B2 true JP3247997B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=18473569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36143591A Expired - Fee Related JP3247997B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超音波加工用定圧試料台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247997B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128603A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-05 | 中北大学 | 超声磁力复合高效光整加工装置 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP36143591A patent/JP3247997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128603A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-05 | 中北大学 | 超声磁力复合高效光整加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05177521A (ja) | 1993-07-20 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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