JP4644229B2

JP4644229B2 - Liquid ejector

Info

Publication number: JP4644229B2
Application number: JP2007187412A
Authority: JP
Inventors: 祥二三代
Original assignee: Taga Electric Co Ltd
Current assignee: Taga Electric Co Ltd
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2027-07-18
Also published as: JP2009022857A

Description

本発明は、超音波振動を重畳させたクーラントなどの液体を、対象物に向けて噴出させてこの液体に重畳する超音波振動エネルギーにより精密研削、精密切削及び放電加工などの精密機械加工における加工性能を向上させ、あるいは精密洗浄における洗浄性能を向上させるようにした液体噴射装置に関する。 The present invention relates to processing in precision machining such as precision grinding, precision cutting and electric discharge machining by ultrasonic vibration energy superposed on this liquid by jetting a liquid such as coolant on which ultrasonic vibration is superimposed onto the object. The present invention relates to a liquid ejecting apparatus that improves performance or improves cleaning performance in precision cleaning.

従来の超音波振動重畳クーラントによる液体噴射装置として、例えば、特許文献１にその一例が示されている。図６は、そのような液体噴射装置の構成を示す縦断側面図である。液体噴射装置は、液体噴射装置を構成するノズル装置１と回転研削砥石２とからなり、工作物３を研削加工する。ノズル装置１のケーシング４には、ディスク状の超音波振動子５が水密的に内蔵されており、液体供給口６より矢印の方向に流入したクーラントなどの加工液は、回転する研削砥石２による工作物３の研削点８に向かってノズル７から噴出する。そこで、図示しない超音波発振器より超音波振動子５にメガヘルツ帯域の超音波電力を印加すると、ケーシング４内の加工液に超音波振動が輻射されてノズル７より超音波振動エネルギーが重畳した加工液が噴出する。これにより、クーラント液使用量の低減、加工面性状の向上、工具磨耗の抑制、研削抵抗の低減、加工能率の向上などの効果が現われる。 For example, Patent Document 1 shows an example of a liquid ejecting apparatus using conventional ultrasonic vibration superimposing coolant. FIG. 6 is a longitudinal side view showing the configuration of such a liquid ejecting apparatus. The liquid ejecting apparatus includes a nozzle device 1 and a rotating grinding wheel 2 constituting the liquid ejecting apparatus, and grinds the workpiece 3. The casing 4 of the nozzle device 1 contains a disk-shaped ultrasonic vibrator 5 in a watertight manner, and the processing fluid such as coolant flowing in the direction of the arrow from the liquid supply port 6 is caused by the rotating grinding wheel 2. It ejects from the nozzle 7 toward the grinding point 8 of the workpiece 3. Therefore, when ultrasonic power in the megahertz band is applied to the ultrasonic vibrator 5 from an ultrasonic oscillator (not shown), the ultrasonic vibration is radiated to the processing liquid in the casing 4 and the ultrasonic vibration energy is superimposed from the nozzle 7. Erupts. As a result, effects such as a reduction in the amount of coolant used, an improvement in machined surface properties, a suppression of tool wear, a reduction in grinding resistance, and an improvement in machining efficiency appear.

このようなノズル装置１において、その噴出液流の方向は、機械加工装置の構成上、水平または下向きになることが多い。そのため、加工作業中に、液中に混入しているエアーがケーシング４内で分離して、浮力によって超音波振動子５に向かって上って行き、超音波振動子５の振動輻射面に接して内部に滞留する。また、与える振動エネルギーが大きくなると、ノズル７より噴出する液体からミストの発生とともに液流の流れに乱れが生じて、ノズル７よりエアーを少しずつ内部に巻き込んで、時間の経過に伴い超音波振動子５の振動輻射面へのエアーの滞留を助長することになる。このような要因によりエアーが内部に滞留すると、超音波振動子５における超音波振動の輻射が妨げられるだけでなく、超音波振動子５は液体と非接触となって無負荷となる。その結果、超音波振動子５が異常に強く振動してしまったり、異常発熱して劣化、破損に至ったりしてしまう。 In such a nozzle device 1, the direction of the jet liquid flow is often horizontal or downward due to the configuration of the machining device. Therefore, during the processing operation, the air mixed in the liquid is separated in the casing 4 and goes up toward the ultrasonic vibrator 5 by buoyancy, and comes into contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic vibrator 5. Stay inside. Further, when the vibration energy to be applied becomes large, turbulence occurs in the flow of the liquid flow with the generation of mist from the liquid ejected from the nozzle 7, and air is gradually taken into the inside from the nozzle 7, and ultrasonic vibration is generated as time passes. This encourages the retention of air on the vibration radiation surface of the child 5. If air stays inside due to such factors, not only is the radiation of the ultrasonic vibration in the ultrasonic vibrator 5 blocked, but the ultrasonic vibrator 5 is not in contact with the liquid and is unloaded. As a result, the ultrasonic transducer 5 vibrates abnormally strongly, or abnormal heat generation causes deterioration or breakage.

そこで、従来、超音波振動子の振動輻射面に接してエアーが滞留しているかどうかを検出するための技術が普及している。例えば、特許文献２には、超音波振動子を励振させる発振回路（超音波発振回路）の発振信号に基づいて超音波振動子と液体との接触状態を検出するようにした発明が記載されている。このような手法だけでなく、超音波振動子を超音波振動させる超音波発振回路での駆動電圧と駆動電流とのインピーダンスを算出してその値に基づき超音波振動子と液体との接触状態を検出するようにした技術も従来から知られている。
Therefore, conventionally, a technique for detecting whether or not air stays in contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic vibrator has become widespread. For example, Patent Document 2 describes an invention in which a contact state between an ultrasonic transducer and a liquid is detected based on an oscillation signal of an oscillation circuit (ultrasonic oscillation circuit) that excites the ultrasonic transducer. Yes. In addition to this method, the impedance of the drive voltage and drive current in the ultrasonic oscillation circuit that ultrasonically vibrates the ultrasonic vibrator is calculated, and the contact state between the ultrasonic vibrator and the liquid is determined based on the calculated value. A technique for detection is also conventionally known.

なお、特許文献３には、液室の上部における超音波振動子の振動輻射面に接する位置の近傍に設けた導通孔とノズルの近くに設けた導通孔とをバイパスパイプで接続した発明が開示されている。このような発明によれば、超音波振動子に接するエアーがバイパスパイプを介してノズルに引き込まれ、超音波振動子の振動輻射面に接するエアー溜りが除去される。しかしながら、このような構造を採用したとしても、バイパスパイプの詰り等によって、超音波振動子の振動輻射面に接するエアー溜りを完全に除去できるわけではない。 Patent Document 3 discloses an invention in which a conduction hole provided in the vicinity of a position in contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic transducer in the upper part of the liquid chamber and a conduction hole provided near the nozzle are connected by a bypass pipe. Has been. According to such an invention, the air in contact with the ultrasonic transducer is drawn into the nozzle via the bypass pipe, and the air pool in contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic transducer is removed. However, even if such a structure is adopted, an air reservoir contacting the vibration radiation surface of the ultrasonic transducer cannot be completely removed due to clogging of the bypass pipe or the like.

特開２００４−３５１５９９公報JP 2004-351599 A 特開平１０−１８０１８７号公報JP-A-10-180187 特開平０８−１１７７１２号公報JP 08-117712 A

液体噴射装置は、図６に基づいて前述したように、工作物等の対象物に向けてノズルからクーラント等の液体を噴出して使用される。このため、ノズルから噴射した液体に重畳される超音波振動が対象物より反射して戻ってくることにより、超音波振動子のインピーダンス等の特性が変化する。この場合、ノズルから対象物までの距離、対象物の面形状、対象物の面と液体の流れの方向との角度、対象物の材質等は、超音波振動の反射率の大きさに影響を与える。例えば、対象物がノズルに近いほど、また、対象物の面が平面でかつ液体の流れに垂直である程、そして、対象物が金属、ガラス、セラミックス等のような硬い材料であるほど、超音波振動の反射率が増大して超音波振動子のインピーダンス等の特性に与える影響が大きくなる。このような対象物より反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子の特性変化は、超音波振動子の振動輻射面に接してエアーが滞留しているかどうかを検出するに際してその検出結果に大きな影響を及ぼし、その検出精度を低下させてしまうという問題がある。 As described above with reference to FIG. 6, the liquid ejecting apparatus is used by ejecting a liquid such as a coolant from a nozzle toward an object such as a workpiece. For this reason, the ultrasonic vibration superimposed on the liquid ejected from the nozzle is reflected from the object and returned, thereby changing the characteristics such as the impedance of the ultrasonic transducer. In this case, the distance from the nozzle to the object, the surface shape of the object, the angle between the surface of the object and the direction of the liquid flow, the material of the object, etc. affect the magnitude of the reflectance of the ultrasonic vibration. give. For example, the closer the object is to the nozzle, the more the object surface is flat and perpendicular to the liquid flow, and the more the object is a hard material such as metal, glass, ceramics, etc. The reflectance of the sonic vibration increases and the influence on the characteristics such as the impedance of the ultrasonic vibrator becomes large. The characteristic change of the ultrasonic transducer caused by the ultrasonic vibration reflected back from the object is detected when detecting whether the air stays in contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic transducer. There is a problem that the result is greatly affected and the detection accuracy is lowered.

本発明の目的は、対象物より反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子の特性変化という現象に対して、根本的な解決策を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fundamental solution to the phenomenon of the characteristic change of an ultrasonic transducer caused by ultrasonic vibration reflected back from an object.

本発明は、液体噴射装置であって、超音波振動子を内蔵し、この超音波振動子の振動輻射面に接する液室を有してこの液室に連通する液体供給口とノズルとを有するケーシングと、前記超音波振動子を駆動して超音波振動させる超音波発振回路と、前記超音波振動子を駆動するための前記超音波発振回路の出力に基づいて超音波振動中の前記超音波振動子の特性を測定する測定回路と、前記液体供給口に連結する給液パイプを有して当該給液パイプを介して前記液体供給口から前記液室に液体を供給する液体供給部と、前記ノズルから吐出される液体の流れに別経路からの液体を注入する液体注入部と、を備える。 The present invention is a liquid ejecting apparatus including an ultrasonic vibrator, a liquid chamber in contact with a vibration radiation surface of the ultrasonic vibrator, and a liquid supply port and a nozzle communicating with the liquid chamber. A casing, an ultrasonic oscillation circuit for driving the ultrasonic transducer to vibrate ultrasonically, and the ultrasonic wave in ultrasonic vibration based on an output of the ultrasonic oscillation circuit for driving the ultrasonic transducer A measurement circuit for measuring the characteristics of the vibrator; a liquid supply unit that has a liquid supply pipe connected to the liquid supply port and supplies the liquid from the liquid supply port to the liquid chamber via the liquid supply pipe; A liquid injection unit that injects liquid from another path into the flow of liquid discharged from the nozzle.

ここで、本発明において、「前記ノズルから吐出される液体の流れに別経路からの液体を注入する」位置は、前記ノズルの内外を問わない。 Here, in the present invention, the position of “injecting the liquid from another path into the flow of liquid discharged from the nozzle” may be inside or outside the nozzle.

本発明によれば、超音波振動子を駆動するための超音波発振回路の出力に基づいて超音波振動中の超音波振動子の特性を測定するに際して、ノズルから吐出される液体の流れに別経路からの液体を注入することで、ノズルからの噴出液流中に分布していた定在波を乱して超音波振動子に対する反射を防止することができ、したがって、対象物より反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子の特性変化という現象に対して、根本的な解決策を提供することができる。 According to the present invention, when measuring the characteristics of the ultrasonic vibrator during ultrasonic vibration based on the output of the ultrasonic oscillator circuit for driving the ultrasonic vibrator, the flow of the liquid discharged from the nozzle is separated. By injecting the liquid from the path, the standing wave distributed in the jet liquid flow from the nozzle can be disturbed to prevent reflection to the ultrasonic vibrator, and therefore reflected from the object. It is possible to provide a fundamental solution to the phenomenon of the characteristic change of the ultrasonic transducer caused by the returning ultrasonic vibration.

本発明の第１の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、液体噴射装置１０１を縦断側面図として示す液体噴射システムの側面図である。最初に、液体噴射装置１０１について説明する。液体噴射装置１０１は、ケーシング１０２に各種構成物が付加されて構成されている。ケーシング１０２は、ノズル部１０３と、振動子保持部１０４と、蓋部１０５とからなる３ピース構成をしている。振動子保持部１０４は、円筒状をしており、その一端１０４ａには中空円錐状のノズル部１０３が接合固定され、その他端１０４ｂには蓋部１０５が接合固定されている。 FIG. 1 is a side view of a liquid ejecting system showing the liquid ejecting apparatus 101 as a longitudinal side view. First, the liquid ejecting apparatus 101 will be described. The liquid ejecting apparatus 101 is configured by adding various components to a casing 102. The casing 102 has a three-piece configuration including a nozzle portion 103, a vibrator holding portion 104, and a lid portion 105. The vibrator holding portion 104 has a cylindrical shape, and a hollow conical nozzle portion 103 is bonded and fixed to one end 104a, and a lid portion 105 is bonded and fixed to the other end 104b.

振動子保持部１０４は、その内部空間に段部１０４ｃを有し、一端１０４ａ側の内部直径が他端１０４ｂ側の内部直径よりも小径に形成されている。そして、振動子保持部１０４の大径に形成されている内部空間には、段部１０４ｃの部分に超音波振動子１０６が固定的に取り付けられている。 The vibrator holding portion 104 has a stepped portion 104c in its internal space, and the inner diameter on the one end 104a side is formed smaller than the inner diameter on the other end 104b side. The ultrasonic transducer 106 is fixedly attached to the stepped portion 104 c in the internal space formed in the large diameter of the transducer holding unit 104.

ノズル部１０３は、振動子保持部１０４の内部空間に連通する円錐形状の内部空間を有し、先端部が開口してノズル１０７となっている。ノズル部１０３と振動子保持部１０４とによって規定されるノズル１０７から超音波振動子１０６に至る空間は、液体としてのクーラント２０１が供給される液室１０８を構成している。前述した超音波振動子１０６は、その振動輻射面１０６ａが液室１０８に接面するように配置されている。また、振動子保持部１０４には、液室１０８にクーラント２０１を供給するための液体供給口１０９が形成されている。液体供給口１０９には、クーラント２０１を液体供給口１０９に導くための給液パイプとしての供給口配管１１０が連結されている。 The nozzle portion 103 has a conical internal space that communicates with the internal space of the vibrator holding portion 104, and the tip portion is opened to form a nozzle 107. A space from the nozzle 107 to the ultrasonic transducer 106 defined by the nozzle unit 103 and the transducer holding unit 104 constitutes a liquid chamber 108 to which a coolant 201 as a liquid is supplied. The ultrasonic transducer 106 described above is disposed such that the vibration radiation surface 106 a is in contact with the liquid chamber 108. In addition, a liquid supply port 109 for supplying the coolant 201 to the liquid chamber 108 is formed in the vibrator holding unit 104. The liquid supply port 109 is connected to a supply port pipe 110 serving as a liquid supply pipe for guiding the coolant 201 to the liquid supply port 109.

超音波振動子１０６には、後述する超音波発振回路３０１（図２参照）から延出するリード線１１１が接続されている。蓋部１０５には、そのリード線１１１を挿通させるための挿通孔１１２が形成されている。 A lead wire 111 extending from an ultrasonic oscillation circuit 301 (see FIG. 2) described later is connected to the ultrasonic transducer 106. The lid portion 105 is formed with an insertion hole 112 through which the lead wire 111 is inserted.

次いで、液体噴射システム中、液体噴射装置１０１以外の部分について説明する。液体噴射装置１０１は、クーラント２０１を収容するタンク２０２に給液パイプとしての給液用配管２０３を介して連結されている。給液用配管２０３には、給液ポンプ２０４が介在配置されている。給液ポンプ２０４は、電動ポンプであり、電力供給されることによってタンク２０２からクーラント２０１を吸引動作し、吸引したクーラント２０１を液体噴射装置１０１に供給する。 Next, parts other than the liquid ejecting apparatus 101 in the liquid ejecting system will be described. The liquid ejecting apparatus 101 is connected to a tank 202 containing a coolant 201 via a liquid supply pipe 203 as a liquid supply pipe. A liquid supply pump 204 is interposed in the liquid supply pipe 203. The liquid supply pump 204 is an electric pump, and is supplied with electric power to suck the coolant 201 from the tank 202 and supply the sucked coolant 201 to the liquid ejecting apparatus 101.

また、給液用配管２０３には、給液ポンプ２０４の下流側に位置させて、流量センサ２０５と給液バルブ２０６とが配設されている。流量センサ２０５は、給液ポンプ２０４によって吸い上げられて給液用配管２０３を流通するクーラント２０１の流量を検出するセンサである。給液バルブ２０６は、通電によって内蔵する弁（図示せず）を開閉する電磁バルブである。これらの流量センサ２０５及び給液バルブ２０６は、後述するマイクロコンピュータ３０２に接続されている。 Further, a flow rate sensor 205 and a liquid supply valve 206 are disposed in the liquid supply pipe 203 so as to be positioned downstream of the liquid supply pump 204. The flow sensor 205 is a sensor that detects the flow rate of the coolant 201 that is sucked up by the liquid supply pump 204 and flows through the liquid supply pipe 203. The liquid supply valve 206 is an electromagnetic valve that opens and closes a built-in valve (not shown) when energized. These flow sensor 205 and liquid supply valve 206 are connected to a microcomputer 302 described later.

更に、給液用配管２０３の端部は、液体噴射装置１０１に形成された液体供給口１０９に連結されている供給口配管１１０の端部に三方向コネクタ１１３を介して連結されている。これにより、タンク２０２から給液ポンプ２０４によって吸引されて給液バルブ２０６の弁（図示せず）が開くことによって給液用配管２０３の内部を導かれるクーラント２０１は、供給口配管１１０を介して液体供給口１０９から液室１０８に供給される。ここに、液体供給口１０９に連結する給液パイプとしての供給口配管１１０及び給液用配管２０３を介して液体供給口１０９から液室１０８に液体を供給する液体供給部Ａが構成されている。 Further, the end of the liquid supply pipe 203 is connected to the end of the supply port pipe 110 connected to the liquid supply port 109 formed in the liquid ejecting apparatus 101 via a three-way connector 113. As a result, the coolant 201 that is sucked from the tank 202 by the liquid supply pump 204 and led to the inside of the liquid supply pipe 203 by opening a valve (not shown) of the liquid supply valve 206 is passed through the supply port pipe 110. The liquid is supplied from the liquid supply port 109 to the liquid chamber 108. Here, a liquid supply unit A is configured to supply liquid from the liquid supply port 109 to the liquid chamber 108 via a supply port pipe 110 serving as a liquid supply pipe connected to the liquid supply port 109 and a liquid supply pipe 203. .

三方向コネクタ１１３のもう一つの口には注入パイプ１１４の一端が接続されている。注入パイプ１１４のもう一方の端部は、ノズル１０７の出口側近傍位置に開口している。このような構造上、タンク２０２から給液ポンプ２０４によって吸引されて給液バルブ２０６の弁（図示せず）が開くことによって給液用配管２０３の内部を導かれるクーラント２０１は、三方向コネクタ１１３から注入パイプ１１４を介してノズル１０７から吐出されるクーラント２０１の流れに注入されることになる。ここに、ノズル１０７から吐出されるクーラント２０１の流れに別経路からの液体を注入する液体注入部Ｂが構成される。 One end of an injection pipe 114 is connected to the other port of the three-way connector 113. The other end of the injection pipe 114 opens at a position near the outlet side of the nozzle 107. Due to such a structure, the coolant 201 drawn from the tank 202 by the liquid supply pump 204 and guided inside the liquid supply pipe 203 by opening a valve (not shown) of the liquid supply valve 206 is provided in the three-way connector 113. Is injected into the flow of the coolant 201 discharged from the nozzle 107 through the injection pipe 114. Here, a liquid injection part B for injecting a liquid from another path into the flow of the coolant 201 discharged from the nozzle 107 is configured.

図２は、各部の電気的接続を示すブロック図である。本実施の形態の液体噴射システムは、マイクロコンピュータ３０２を有している。マイクロコンピュータ３０２は、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ３０３に、ＲＯＭ３０４、ＲＡＭ３０５及び不揮発性メモリ３０６がバス接続されて構成されている。ＲＯＭ３０４は、ＢＩＯＳ領域とプログラム領域とを有し、固定データを固定的に記憶している。プログラム領域には、各種のシーケンスをＣＰＵ３０３に実行させるプログラムコードがファームウェア構成で記録されている。ＲＡＭ３０５は、可変データを書き換え自在に記憶しており、ワークエリアとして用いられる。不揮発性メモリ３０６は、データを書き換え自在に記憶し、その記憶データを給電なしに保持できるメモリである。不揮発性メモリ３０６としては、ＥＥＰＲＯＭやバッテリバックアップＲＡＭ等が用いられる。 FIG. 2 is a block diagram showing the electrical connection of each part. The liquid ejecting system of this embodiment includes a microcomputer 302. The microcomputer 302 is configured by connecting a ROM 304, a RAM 305, and a non-volatile memory 306 to a CPU 303 that executes various arithmetic processes and centrally controls each unit. The ROM 304 has a BIOS area and a program area, and stores fixed data in a fixed manner. In the program area, program codes that cause the CPU 303 to execute various sequences are recorded in a firmware configuration. The RAM 305 stores variable data in a rewritable manner and is used as a work area. The non-volatile memory 306 is a memory that can store rewritable data and retain the stored data without power supply. As the nonvolatile memory 306, an EEPROM, a battery backup RAM, or the like is used.

ＣＰＵ３０３には、更に、インプットアウトプット（Ｉ／Ｏ）３０７とインターフェース（Ｉ／Ｆ）３０８とが接続されている。Ｉ／Ｏ３０７には、表示デバイス３０９及び入力デバイス３１０が接続されている。Ｉ／Ｆ３０８には、前述した超音波発振回路３０１の他、電動ポンプ駆動回路３１１、センシング回路３１２、電磁弁駆動回路３１３及び測定回路３１４が接続されている。 Further, an input output (I / O) 307 and an interface (I / F) 308 are connected to the CPU 303. A display device 309 and an input device 310 are connected to the I / O 307. In addition to the ultrasonic oscillation circuit 301 described above, an electric pump drive circuit 311, a sensing circuit 312, an electromagnetic valve drive circuit 313, and a measurement circuit 314 are connected to the I / F 308.

入力デバイス３１０は、オペレーションスイッチ（OPERATION SW）を備えている。メインスイッチ（Main SW）は、本液体噴射システムそれ自体への給電を制御すると共に、マイクロコンピュータ３０２やその他の全ての各部に対する給電をも制御する。つまり、メインスイッチ（Main SW）がＯＮになると、本実施の形態の液体噴射システムが起動する。オペレーションスイッチ（OPERATION SW）は、超音波振動子１０６に対する駆動電力の供給を制御するためのスイッチである。起動後の超音波発振回路３０１は、オペレーションスイッチ（OPERATION SW）からの指示に応じて超音波振動子１０６を超音波駆動し、その結果、超音波振動子１０６には超音波振動が生ずる。 The input device 310 includes an operation switch (OPERATION SW). The main switch (Main SW) controls power supply to the liquid ejection system itself and also controls power supply to the microcomputer 302 and all other components. That is, when the main switch (Main SW) is turned on, the liquid ejection system of the present embodiment is activated. The operation switch (OPERATION SW) is a switch for controlling the supply of drive power to the ultrasonic transducer 106. After being activated, the ultrasonic oscillation circuit 301 ultrasonically drives the ultrasonic transducer 106 in accordance with an instruction from the operation switch (OPERATION SW), and as a result, ultrasonic oscillation is generated in the ultrasonic transducer 106.

電動ポンプ駆動回路３１１は、ＣＰＵ３０３からの指示に応じて給液ポンプ２０４を駆動する回路である。 The electric pump drive circuit 311 is a circuit that drives the liquid supply pump 204 in accordance with an instruction from the CPU 303.

センシング回路３１２は、流量センサ２０５（図３中、Ｓで示す）からのセンシング値を取り込み、ＣＰＵ３０３に通知する回路である。 The sensing circuit 312 is a circuit that captures a sensing value from the flow sensor 205 (indicated by S in FIG. 3) and notifies the CPU 303 of the sensing value.

電磁弁駆動回路３１３は、ＣＰＵ３０３からの指示に応じて給液バルブ２０６（図２中、Ｖで示す）を駆動する回路である。 The electromagnetic valve drive circuit 313 is a circuit that drives the liquid supply valve 206 (indicated by V in FIG. 2) in accordance with an instruction from the CPU 303.

測定回路３１４は、超音波発振回路３０１の出力に基づいて超音波振動中の超音波振動子１０６の特性、より詳細にはインピーダンスを測定する。このような測定回路３１４は、超音波振動中の超音波振動子１０６のインピーダンスを測定する既知の各種回路構成によって実現することができる。測定回路３１４は、測定したインピーダンスをマイクロコンピュータ３０２に送信する。マイクロコンピュータ３０２のＣＰＵ３０３は、測定回路３１４から受信したインピーダンスの値に基づいて、超音波振動中の超音波振動子１０６の状態を判定する。つまり、ＣＰＵ３０３は、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａがクーラント２０１に接触した状態となっているのか、それとも振動輻射面１０６ａの一部又は全部にクーラント２０１が接触していないのかを判定する。振動輻射面１０６ａの一部にしかクーラント２０１が接触しない状態は、例えば、振動輻射面１０６ａとクーラント２０１との間にエアーが介在しているような場合に生じ得る。 The measurement circuit 314 measures the characteristics of the ultrasonic transducer 106 during ultrasonic vibration, more specifically impedance, based on the output of the ultrasonic oscillation circuit 301. Such a measurement circuit 314 can be realized by various known circuit configurations that measure the impedance of the ultrasonic transducer 106 during ultrasonic vibration. The measurement circuit 314 transmits the measured impedance to the microcomputer 302. The CPU 303 of the microcomputer 302 determines the state of the ultrasonic transducer 106 during ultrasonic vibration based on the impedance value received from the measurement circuit 314. That is, the CPU 303 determines whether the vibration radiation surface 106a of the ultrasonic transducer 106 is in contact with the coolant 201 or whether the coolant 201 is not in contact with part or all of the vibration radiation surface 106a. . The state in which the coolant 201 is in contact with only a part of the vibration radiation surface 106 a can occur, for example, when air is interposed between the vibration radiation surface 106 a and the coolant 201.

測定回路３１４は、主に、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａに接してエアーが滞留しているかどうかを検出するために用いられる。実施に際して、測定回路３１４は、その目的を達成可能であれば、インピーダンスを測定する回路構成のみならず、アドミッタンスを測定する回路構成であってもよい。あるいは、特許文献１に記載されているような、超音波振動子１０６を励振させる超音波発振回路３０１の発振信号に基づいて超音波振動子１０６とクーラント２０１との接触状態を検出するような回路としてもよい。 The measurement circuit 314 is mainly used to detect whether air is staying in contact with the vibration radiation surface 106a of the ultrasonic transducer 106. In implementation, the measurement circuit 314 may have not only a circuit configuration for measuring impedance but also a circuit configuration for measuring admittance as long as the object can be achieved. Alternatively, as described in Patent Document 1, a circuit that detects the contact state between the ultrasonic transducer 106 and the coolant 201 based on the oscillation signal of the ultrasonic oscillation circuit 301 that excites the ultrasonic transducer 106. It is good.

このような構成において、給液ポンプ２０４を動作させてタンク２０２から吸引したクーラント２０１は、給液バルブ２０６が開かれることによって液体噴射装置１０１に供給される。つまり、クーラント２０１は、ケーシング１０２の液体供給口１０９から液室１０８に導入される。液体噴射装置１０１の液室１０８に導入されたクーラント２０１は、液室１０８内を充満してノズル１０７より噴出し、工作物等の対象物Ｗ（図１参照）に向けて飛翔する。この際、ＣＰＵ３０３は、液室１０８内にクーラント２０１が充満したところで、超音波振動子１０６に超音波電力を印加するように超音波発振回路３０１に駆動信号を付与する。すると、超音波発振回路３０１による超音波電力は超音波振動子１０６により機械的な振動に変換され、超音波振動子１０６は超音波振動を開始する。こうして発生した超音波振動子１０６の超音波振動は、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａに接する液室１０８内のクーラント２０１に輻射され、ノズル１０７の方向に伝達されて噴出するクーラント２０１に重畳される。 In such a configuration, the coolant 201 sucked from the tank 202 by operating the liquid supply pump 204 is supplied to the liquid ejecting apparatus 101 when the liquid supply valve 206 is opened. That is, the coolant 201 is introduced into the liquid chamber 108 from the liquid supply port 109 of the casing 102. The coolant 201 introduced into the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101 fills the liquid chamber 108, is ejected from the nozzle 107, and flies toward the object W such as a workpiece (see FIG. 1). At this time, when the coolant 201 is filled in the liquid chamber 108, the CPU 303 gives a drive signal to the ultrasonic oscillation circuit 301 so as to apply ultrasonic power to the ultrasonic transducer 106. Then, the ultrasonic power generated by the ultrasonic oscillation circuit 301 is converted into mechanical vibration by the ultrasonic vibrator 106, and the ultrasonic vibrator 106 starts ultrasonic vibration. The ultrasonic vibration of the ultrasonic vibrator 106 thus generated is radiated to the coolant 201 in the liquid chamber 108 in contact with the vibration radiation surface 106 a of the ultrasonic vibrator 106, transmitted to the nozzle 107, and jetted to the coolant 201 that is ejected. Superimposed.

図３は、各イベントのタイミングを示すタイミングチャートである。以下、図３に示すタイミングチャートを参照しながら、本実施の形態の液体噴射システムの作用効果をより詳細に説明する。まず、メインスイッチ（Main SW）がＯＮにされると、本実施の形態の液体噴射システムが起動する。システムの起動時、ＣＰＵ３０３は、作業に先立ち、電動ポンプ駆動回路３１１に駆動信号を付与して給液ポンプ２０４を駆動し、タンク２０２からクーラント２０１を吸引した状態にしておく（図３（Ａ）参照）。この際、ＣＰＵ３０３は、電磁弁駆動回路３１３に対して駆動信号を付与せず、したがって、給液バルブ２０６も閉じられた状態を維持している（図３（Ｂ）参照）。これにより、液体噴射装置１０１の液室１０８には、未だにクーラント２０１が供給されない。 FIG. 3 is a timing chart showing the timing of each event. Hereinafter, the operational effects of the liquid ejection system of the present embodiment will be described in more detail with reference to the timing chart shown in FIG. First, when the main switch (Main SW) is turned on, the liquid ejection system according to the present embodiment is activated. Prior to work, the CPU 303 applies a drive signal to the electric pump drive circuit 311 to drive the liquid supply pump 204 and keeps the coolant 201 sucked from the tank 202 (FIG. 3A). reference). At this time, the CPU 303 does not give a drive signal to the electromagnetic valve drive circuit 313, and thus the liquid supply valve 206 is also kept closed (see FIG. 3B). As a result, the coolant 201 is not yet supplied to the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101.

その後、ＣＰＵ３０３は、超音波振動子１０６に超音波振動を生じさせるに先立ち、電磁弁駆動回路３１３を駆動制御して給液バルブ２０６を開かせる（図３（Ｂ）参照）。クーラント２０１は、給液用配管２０３を流れ、その流量が流量センサ２０５によって検出され、その検出結果がＣＰＵ３０３に通知されている。これにより、液体噴射装置１０１の液室１０８にクーラント２０１が供給される。このとき、ノズル１０７が図１に示すように下向きに設置されていると、最初に液室１０８を満たしていたエアーは、浮力で超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａを上昇することで、超音波振動子１０６は完全に接液しないので、予めノズル１０７を上向きにしてそのエアーを抜く。その過程で、液体噴射装置１０１の液室１０８に導入されたクーラント２０１は、液室１０８内を充満していく（図３（Ｄ）参照）と共に、ノズル部１０３より噴出し、工作物等の対象物Ｗ（図１参照）に向けて飛翔する（図３（Ｅ）参照）。 Thereafter, the CPU 303 drives and controls the electromagnetic valve drive circuit 313 to open the liquid supply valve 206 before the ultrasonic vibration is generated in the ultrasonic vibrator 106 (see FIG. 3B). The coolant 201 flows through the liquid supply pipe 203, the flow rate thereof is detected by the flow rate sensor 205, and the detection result is notified to the CPU 303. As a result, the coolant 201 is supplied to the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101. At this time, if the nozzle 107 is installed downward as shown in FIG. 1, the air that initially filled the liquid chamber 108 moves up the vibration radiation surface 106 a of the ultrasonic transducer 106 by buoyancy, Since the ultrasonic vibrator 106 is not completely in contact with the liquid, the nozzle 107 is turned upward in advance to remove the air. In the process, the coolant 201 introduced into the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101 fills the liquid chamber 108 (see FIG. 3D), and is ejected from the nozzle portion 103 to obtain a workpiece or the like. It flies toward the object W (see FIG. 1) (see FIG. 3E).

このような液室１０８に対するクーラント２０１の給液動作に際して、ＣＰＵ３０３は、測定回路３１４から出力される超音波振動子１０６のインピーダンスの値をモニターしており、液室１０８にクーラント２０１が充満したことを知る。そこで、ＣＰＵ３０３は、このタイミングを見計らって、表示デバイス３０９に超音波振動子１０６のパワー駆動可能のレディ信号を発し、それを受けて外部より超音波発振回路３０１のオペレーションスイッチ（OPERATION SW）をＯＮにする（図３（Ｃ）参照）。これによって、超音波発振回路３０１は超音波発振動作し、超音波振動子１０６を超音波駆動する。すると、超音波振動子１０６の超音波振動は、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａに接する液室１０８内のクーラント２０１に輻射され、ノズル１０７の方向に伝達されて噴出するクーラント２０１に重畳される（図３（Ｆ）参照）。 In such a liquid supply operation of the coolant 201 to the liquid chamber 108, the CPU 303 monitors the impedance value of the ultrasonic vibrator 106 output from the measurement circuit 314, and the liquid chamber 108 is filled with the coolant 201. Know. Therefore, the CPU 303 estimates the timing and issues a ready signal that can drive the power of the ultrasonic transducer 106 to the display device 309. In response, the CPU 303 turns on the operation switch (OPERATION SW) of the ultrasonic oscillation circuit 301 from the outside. (See FIG. 3C). As a result, the ultrasonic oscillation circuit 301 performs an ultrasonic oscillation operation to drive the ultrasonic transducer 106 ultrasonically. Then, the ultrasonic vibration of the ultrasonic vibrator 106 is radiated to the coolant 201 in the liquid chamber 108 in contact with the vibration radiation surface 106 a of the ultrasonic vibrator 106, transmitted to the direction of the nozzle 107, and superimposed on the coolant 201 ejected. (See FIG. 3F).

この際、液体噴射装置１０１の液室１０８には、クーラント２０１が充満した状態となっているので、超音波発振回路３０１のオペレーションスイッチ（OPERATION SW）をＯＮにすることによって、ノズル１０７から噴射されるクーラント２０１には、応答性よく瞬時に超音波振動子１０６の超音波振動が重畳される。また、超音波発振回路３０１のオペレーションスイッチ（OPERATION SW）をＯＦＦにすると共に給液バルブ２０６を閉じることで、ノズル１０７から噴射される超音波振動が重畳するクーラント２０１が応答性よく瞬時に停止される。これにより、精密加工の作業に合わせて効率的なクーラント噴射作業を行なうことができる。 At this time, since the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101 is filled with the coolant 201, it is ejected from the nozzle 107 by turning on the operation switch (OPERATION SW) of the ultrasonic oscillation circuit 301. The ultrasonic vibration of the ultrasonic transducer 106 is superimposed on the coolant 201 instantly with good responsiveness. Further, by turning off the operation switch (OPERATION SW) of the ultrasonic oscillation circuit 301 and closing the liquid supply valve 206, the coolant 201 on which the ultrasonic vibration injected from the nozzle 107 is superimposed is instantly stopped with high responsiveness. The Thereby, an efficient coolant injection operation can be performed in accordance with the precision processing operation.

ここで、液体噴射装置１０１においては、超音波振動子１０６のノズル１０７からの噴出液流の方向は、機械加工装置の構成上、水平または下向きになることが多い。そのため、加工作業中に、クーラント２０１に混入しているエアーがケーシング１０２内で分離して、浮力によって超音波振動子１０６に向かって上って行き、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａに接して内部に滞留する。また、与える振動エネルギーが大きくなると、ノズル１０７より噴出するクーラント２０１からミストの発生とともに液流の流れに乱れが生じて、ノズル１０７よりエアーを少しずつ内部に巻き込んで、時間の経過に伴い超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａへのエアーの滞留を助長することになる。このような要因によりエアーが内部に滞留すると、超音波振動子１０６における超音波振動の輻射が妨げられるだけでなく、超音波振動子１０６はクーラント２０１と非接触となって無負荷となる。その結果、超音波振動子１０６が異常に強く振動してしまったり、異常発熱して劣化、破損に至ったりしてしまう。 Here, in the liquid ejecting apparatus 101, the direction of the ejected liquid flow from the nozzle 107 of the ultrasonic transducer 106 is often horizontal or downward due to the configuration of the machining apparatus. Therefore, during the processing operation, the air mixed in the coolant 201 is separated in the casing 102 and goes up toward the ultrasonic transducer 106 by buoyancy, and reaches the vibration radiation surface 106 a of the ultrasonic transducer 106. Stays in contact with the inside. Further, when the vibration energy to be applied becomes large, turbulence occurs in the flow of the liquid flow as the mist is generated from the coolant 201 ejected from the nozzle 107, and air is gradually taken into the inside from the nozzle 107. This encourages the retention of air on the vibration radiation surface 106a of the vibrator 106. If air stays inside due to such factors, not only is the radiation of the ultrasonic vibration in the ultrasonic vibrator 106 prevented, but the ultrasonic vibrator 106 is not in contact with the coolant 201 and is unloaded. As a result, the ultrasonic transducer 106 vibrates abnormally strongly, or abnormal heat generation causes deterioration or damage.

そこで、本実施の形態では、入力デバイス３１０のオペレーションスイッチ（OPERATION SW）がＯＮにされて超音波振動子１０６が超音波振動動作を継続している間、ＣＰＵ３０３は、予め決められている周期で超音波振動子１０６の負荷インピーダンスを測定回路３１４によって測定させ、その値を監視している。その結果、ＣＰＵ３０３は、測定回路３１４から受信した超音波振動子１０６の負荷インピーダンスの値に基づいて、超音波振動中の超音波振動子１０６の状態を判定することができる。つまり、ＣＰＵ３０３は、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａがクーラント２０１に接触した状態となっているかどうかを判定する。その結果、前述したような超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａへのエアーの滞留という現象が生じている場合、ＣＰＵ３０３はこれを判定することができる。 Therefore, in the present embodiment, while the operation switch (OPERATION SW) of the input device 310 is turned on and the ultrasonic transducer 106 continues the ultrasonic vibration operation, the CPU 303 performs a predetermined cycle. The load impedance of the ultrasonic transducer 106 is measured by the measurement circuit 314 and the value is monitored. As a result, the CPU 303 can determine the state of the ultrasonic transducer 106 during the ultrasonic vibration based on the load impedance value of the ultrasonic transducer 106 received from the measurement circuit 314. That is, the CPU 303 determines whether or not the vibration radiation surface 106 a of the ultrasonic transducer 106 is in contact with the coolant 201. As a result, when the phenomenon of the retention of air on the vibration radiation surface 106a of the ultrasonic transducer 106 as described above occurs, the CPU 303 can determine this.

もっとも、液体噴射装置１０１では、ノズル１０７から噴射したクーラント２０１に重畳される超音波振動が対象物Ｗを反射して戻ってくることにより、超音波振動子１０６のインピーダンス等の特性が変化する。この場合、ノズル１０７から対象物Ｗまでの距離、対象物Ｗの面形状、対象物Ｗの面とクーラント２０１の流れの方向との角度、対象物Ｗの材質等は、超音波振動の反射率の大きさに影響を与える。例えば、対象物Ｗがノズル１０７に近いほど、また、対象物Ｗの面が平面でかつ液体の流れに垂直である程、そして、対象物Ｗが金属、ガラス、セラミックス等のような硬い材料であるほど、超音波振動の反射率が増大して超音波振動子１０６のインピーダンス等の特性に与える影響が大きくなる。このような対象物Ｗより反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子１０６の特性変化は、超音波振動子１０６の振動輻射面１０６ａに接してエアーが滞留しているかどうかを検出するに際してその検出結果に大きな影響を及ぼし、その検出精度を低下させてしまう。 However, in the liquid ejecting apparatus 101, the ultrasonic vibration superimposed on the coolant 201 ejected from the nozzle 107 reflects the object W and returns, so that the characteristics such as the impedance of the ultrasonic vibrator 106 change. In this case, the distance from the nozzle 107 to the object W, the surface shape of the object W, the angle between the surface of the object W and the flow direction of the coolant 201, the material of the object W, and the like are the reflectance of the ultrasonic vibration. Affects the size of For example, the closer the object W is to the nozzle 107, the more the surface of the object W is flat and perpendicular to the liquid flow, and the object W is made of a hard material such as metal, glass, ceramics, or the like. The more the ultrasonic vibration reflectivity increases, the greater the influence on the characteristics such as the impedance of the ultrasonic transducer 106. The characteristic change of the ultrasonic transducer 106 caused by the ultrasonic vibration reflected and returned from the object W detects whether or not the air stays in contact with the vibration radiation surface 106a of the ultrasonic transducer 106. In doing so, the detection result is greatly affected, and the detection accuracy is lowered.

そこで、本実施の形態では、注入パイプ１１４等を主体とする液体注入部Ｂを設けることで、対象物Ｗより反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子１０６の特性変化を抑制するようにしている。つまり、液体注入部Ｂでは、給液用配管２０３を介して供給されるクーラント２０１が三方向コネクタ１１３で分岐され、注入パイプ１１４を介してノズル１０７の出口近傍に導かれる。これにより、注入パイプ１１４を介してノズル１０７の出口近傍に導かれたクーラント２０１は、ノズル１０７から噴射するクーラント２０１の流れに注入されることになる。その結果、ノズル１０７からの噴出液流の振動位相が乱れることで対象物Ｗからの反射波の位相も乱れ、反射波が同期した位相で超音波振動子１０６まで戻っていかない。したがって、対象物Ｗより反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子１０６の特性変化を抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, by providing the liquid injection part B mainly including the injection pipe 114, the characteristic change of the ultrasonic transducer 106 caused by the ultrasonic vibration reflected back from the object W is suppressed. Like to do. That is, in the liquid injection part B, the coolant 201 supplied via the liquid supply pipe 203 is branched by the three-way connector 113 and guided to the vicinity of the outlet of the nozzle 107 via the injection pipe 114. As a result, the coolant 201 guided to the vicinity of the outlet of the nozzle 107 through the injection pipe 114 is injected into the flow of the coolant 201 injected from the nozzle 107. As a result, the vibration phase of the jet liquid flow from the nozzle 107 is disturbed, and the phase of the reflected wave from the object W is also disturbed, and the reflected wave does not return to the ultrasonic transducer 106 in a synchronized phase. Therefore, the characteristic change of the ultrasonic transducer 106 caused by the ultrasonic vibration reflected from the object W and returning can be suppressed.

したがって、本実施の形態の液体噴射装置１０１によれば、マイクロコンピュータ３０２が有するＣＰＵ３０３は、測定回路３１４から受信した超音波振動子１０６の負荷インピーダンスの値に基づいて、超音波振動中の超音波振動子１０６の接液の状態を正しく判定することができる。 Therefore, according to the liquid ejecting apparatus 101 of the present embodiment, the CPU 303 included in the microcomputer 302 performs ultrasonic vibration during ultrasonic vibration based on the load impedance value of the ultrasonic transducer 106 received from the measurement circuit 314. The liquid contact state of the vibrator 106 can be correctly determined.

本発明の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted.

図４は、超音波振動子１０６のノズル１０７の部分を拡大して示す縦断側面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、一端が三方向コネクタ１１３に接続された注入パイプ１１４の他端がノズル１０７自体に接続されている点である。つまり、液体噴射装置１０１のノズル１０７には、内外を連通させる連通パイプ１２１が設けられており、注入パイプ１１４の他端はその連通パイプ１２１に接続されている。したがって、液体注入部Ｂでは、給液用配管２０３を介して供給されるクーラント２０１が三方向コネクタ１１３で分岐され、注入パイプ１１４を介してノズル１０７の内部に導かれる。これにより、注入パイプ１１４を介してノズル１０７の内部に導かれたクーラント２０１は、ノズル１０７から噴射するクーラント２０１の流れに注入されることになる。その結果、ノズル１０７からの噴出液流の振動位相が乱れることで対象物Ｗからの反射波の位相も乱れ、反射波が同期した位相で超音波振動子１０６まで戻っていかない。したがって、対象物Ｗより反射して戻る超音波振動を原因とする超音波振動子１０６の特性変化を抑制することができる。 FIG. 4 is an enlarged vertical side view showing the nozzle 107 portion of the ultrasonic transducer 106. The present embodiment is different from the first embodiment in that the other end of the injection pipe 114 having one end connected to the three-way connector 113 is connected to the nozzle 107 itself. That is, the nozzle 107 of the liquid ejecting apparatus 101 is provided with a communication pipe 121 that communicates the inside and the outside, and the other end of the injection pipe 114 is connected to the communication pipe 121. Accordingly, in the liquid injection part B, the coolant 201 supplied via the liquid supply pipe 203 is branched by the three-way connector 113 and guided into the nozzle 107 via the injection pipe 114. As a result, the coolant 201 introduced into the nozzle 107 via the injection pipe 114 is injected into the flow of the coolant 201 injected from the nozzle 107. As a result, the vibration phase of the jet liquid flow from the nozzle 107 is disturbed, and the phase of the reflected wave from the object W is also disturbed, and the reflected wave does not return to the ultrasonic transducer 106 in a synchronized phase. Therefore, the characteristic change of the ultrasonic transducer 106 caused by the ultrasonic vibration reflected from the object W and returning can be suppressed.

本発明の第３の実施の形態を図５に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted.

図５は、超音波振動子１０６の縦断側面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、液体注入部Ｂの構造である。つまり、ケーシング１０２には、液室１０８内において、ノズル部１０３のノズル１０７の領域と振動子保持部１０４の超音波振動子１０６の近傍領域とを連通させるバイパスチューブ１３１が取り付けられている。バイパスチューブ１３１は、ノズル１０７の部分に取り付けられて内外を連通させる導通孔としての第１の連通パイプ１３２に一端が差し込まれ、振動子保持部１０４に取り付けられて内外を連通させる導通孔としての第２の連通パイプ１３３に他端が差し込まれている。ここに、ノズル１０７から吐出されるクーラント２０１の流れに別経路からの液体を注入する液体注入部Ｂが構成される。そして、バイパスチューブ１３１は、ノズル部１０３のノズル１０７の領域と振動子保持部１０４の超音波振動子１０６の近傍領域とを連通させるバイパス経路Ｃをも構成する。 FIG. 5 is a longitudinal side view of the ultrasonic transducer 106. This embodiment is different from the first embodiment in the structure of the liquid injection part B. That is, the bypass tube 131 that connects the region of the nozzle 107 of the nozzle unit 103 and the region near the ultrasonic transducer 106 of the transducer holding unit 104 in the liquid chamber 108 is attached to the casing 102. The bypass tube 131 is attached to the portion of the nozzle 107 and has one end inserted into a first communication pipe 132 as a conduction hole that communicates the inside and the outside, and is attached to the vibrator holding unit 104 as a conduction hole that communicates the inside and the outside. The other end is inserted into the second communication pipe 133. Here, a liquid injection part B for injecting a liquid from another path into the flow of the coolant 201 discharged from the nozzle 107 is configured. The bypass tube 131 also constitutes a bypass path C that communicates the region of the nozzle 107 of the nozzle unit 103 and the region near the ultrasonic transducer 106 of the transducer holding unit 104.

なお、第１の実施の形態で液体注入部Ｂを構成している三方向コネクタ１１３及び注入パイプ１１４は、第３の実施の形態では設けられていない。 Note that the three-way connector 113 and the injection pipe 114 constituting the liquid injection part B in the first embodiment are not provided in the third embodiment.

このような構成において、液体噴射装置１０１の液室１０８に導入されたクーラント２０１は、液室１０８内を充満してノズル部１０３より噴出する。ここでもしバイパスチューブ１３１によるバイパス経路Ｃが存在しないと仮定すると、エアーの浮力によって液室１０８内の上部にはエアー溜り（図示せず）が発生し、このエアー溜りはクーラント２０１中のエアーの分離などによって時間とともに増大して行く。これに対して、バイパスチューブ１３１を設けてバイパス経路Ｃを形成すると、エアー溜りのエアーはバイパスチューブ１３１を通してノズル１０７に向かって吸引されてノズル１０７より噴出するクーラント２０１と共に放出される。これは、液室１０８に連通する排気口１１０内の圧力は、液室１０８内と同じ圧力で大気圧より高いのに対して、ノズル１０７の付近においては、ノズル１０７を高速で流れる液流のためにノズル１０７内の圧力が低下するからである。こうしてエアー溜りが消滅すると、液室１０８内にはクーラント２０１が充満する。すると、バイパスチューブ１３１にはエアーに代わってクーラント２０１が流れ始める。この際、バイパスチューブ１３１及びノズル１０７の流体抵抗は、エアーの場合より液体の場合の方が著しく大きいため、クーラント２０１は極僅かにバイパスチューブ１３１内を移動するのみで、バイパス経路Ｃによるクーラント２０１の流出損失は殆ど発生しない。 In such a configuration, the coolant 201 introduced into the liquid chamber 108 of the liquid ejecting apparatus 101 fills the liquid chamber 108 and is ejected from the nozzle portion 103. If it is assumed here that the bypass path C by the bypass tube 131 does not exist, an air pool (not shown) is generated in the upper portion of the liquid chamber 108 due to the buoyancy of the air. It increases with time due to separation. On the other hand, when the bypass tube 131 is provided to form the bypass path C, air in the air pool is sucked toward the nozzle 107 through the bypass tube 131 and discharged together with the coolant 201 ejected from the nozzle 107. This is because the pressure in the exhaust port 110 communicating with the liquid chamber 108 is higher than the atmospheric pressure at the same pressure as in the liquid chamber 108, whereas in the vicinity of the nozzle 107, the liquid flow flowing through the nozzle 107 at a high speed This is because the pressure in the nozzle 107 decreases. When the air pool disappears in this way, the coolant 201 is filled in the liquid chamber 108. Then, the coolant 201 starts to flow in the bypass tube 131 instead of air. At this time, the fluid resistance of the bypass tube 131 and the nozzle 107 is remarkably larger in the case of liquid than in the case of air, so that the coolant 201 moves only slightly in the bypass tube 131, and the coolant 201 by the bypass path C. Almost no outflow loss occurs.

ここで重要なことは、バイパスチューブ１３１にエアーに代わってクーラント２０１が流れ始めた後、クーラント２０１は、極僅かにバイパスチューブ１３１内を移動するのみではあるが、ノズル１０７から噴射するクーラント２０１の流れに注入されることになる。その結果、ノズル１０７からの噴出液流の振動位相が乱れることで対象物Ｗからの反射波の位相も乱れ、反射波が同期した位相で超音波振動子１０６まで戻っていかない。したがって、対象物Ｗを反射しての戻り超音波振動を原因とする超音波振動子１０６の特性変化を抑制することができる。 What is important here is that after the coolant 201 starts to flow in place of air in the bypass tube 131, the coolant 201 moves only slightly in the bypass tube 131, but the coolant 201 that is injected from the nozzle 107. Will be injected into the flow. As a result, the vibration phase of the jet liquid flow from the nozzle 107 is disturbed, and the phase of the reflected wave from the object W is also disturbed, and the reflected wave does not return to the ultrasonic transducer 106 in a synchronized phase. Therefore, it is possible to suppress a change in the characteristics of the ultrasonic transducer 106 caused by the return ultrasonic vibration reflected from the object W.

本発明の第１の実施の一形態として、液体噴射装置を縦断側面図として示す液体噴射システムの側面図である。1 is a side view of a liquid ejecting system showing a liquid ejecting apparatus as a longitudinal side view as one embodiment of the present invention. 各部の電気的接続を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical connection of each part. 各イベントのタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing of each event. 本発明の第２の実施の形態を示す超音波振動子のノズル部分を拡大して示す縦断側面図である。It is a vertical side view which expands and shows the nozzle part of the ultrasonic transducer | vibrator which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態を示す超音波振動子の縦断側面図である。It is a vertical side view of the ultrasonic transducer | vibrator which shows the 3rd Embodiment of this invention. 従来の超音波振動重畳クーラントによる研削加工装置の縦断側面図である。It is a vertical side view of the grinding apparatus by the conventional ultrasonic vibration superimposing coolant.

Explanation of symbols

１０２ケーシング
１０６ａ振動輻射面
１０６超音波振動子
１０７ノズル
１０８液室
１１０供給口配管（給液パイプ）
１１４注入パイプ
１３１バイパスチューブ
１３２第１の連通パイプ（導通孔）
１３３第２の連通パイプ（導通孔）
２０３給液用配管（給液パイプ）
３０１超音波発振回路
３１４測定回路
Ａ液体供給部
Ｂ液体注入部 102 Casing 106a Vibration Radiation Surface 106 Ultrasonic Vibrator 107 Nozzle 108 Liquid Chamber 110 Supply Port Piping (Liquid Supply Pipe)
114 Injection pipe 131 Bypass tube 132 First communication pipe (conduction hole)
133 Second communication pipe (conduction hole)
203 Liquid supply piping (liquid supply pipe)
301 Ultrasonic Oscillator 314 Measurement Circuit A Liquid Supply Unit B Liquid Injection Unit

Claims

A casing having an ultrasonic transducer, a liquid chamber in contact with the vibration radiation surface of the ultrasonic transducer, and a liquid supply port and a nozzle communicating with the liquid chamber;
An ultrasonic oscillation circuit that drives the ultrasonic transducer to vibrate ultrasonically;
A measurement circuit for measuring characteristics of the ultrasonic transducer during ultrasonic vibration based on an output of the ultrasonic oscillation circuit for driving the ultrasonic transducer;
A liquid supply unit that has a liquid supply pipe connected to the liquid supply port and supplies liquid from the liquid supply port to the liquid chamber via the liquid supply pipe;
A liquid injection part for injecting liquid from another path into the flow of liquid discharged from the nozzle;
A liquid ejecting apparatus comprising:

The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid injecting unit injects a liquid from another path into the flow of liquid after being discharged from the nozzle.

The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid injecting unit injects a liquid from another path into a liquid flow flowing in the nozzle.

The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid injection unit includes an injection pipe that branches from the liquid supply pipe and communicates with a flow of liquid discharged from the nozzle as the separate path.

The liquid injection part has a conduction hole provided in the vicinity of a position in contact with the vibration amplitude surface of the ultrasonic transducer in the upper part of the liquid chamber of the casing and a conduction hole provided in the nozzle as the separate path. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, further comprising a bypass tube communicating with the liquid ejecting apparatus.