JP6106248B2 - 高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法 - Google Patents

高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6106248B2
JP6106248B2 JP2015217165A JP2015217165A JP6106248B2 JP 6106248 B2 JP6106248 B2 JP 6106248B2 JP 2015217165 A JP2015217165 A JP 2015217165A JP 2015217165 A JP2015217165 A JP 2015217165A JP 6106248 B2 JP6106248 B2 JP 6106248B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
module
frequency vibration
tool holder
tool
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015217165A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016087789A (ja
Inventor
建宗 歐
建宗 歐
重光 林
重光 林
馨寶 陳
馨寶 陳
瑞雄 嚴
瑞雄 嚴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongtai Machine and Tool Co Ltd
Original Assignee
Tongtai Machine and Tool Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongtai Machine and Tool Co Ltd filed Critical Tongtai Machine and Tool Co Ltd
Publication of JP2016087789A publication Critical patent/JP2016087789A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6106248B2 publication Critical patent/JP6106248B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B37/00Boring by making use of ultrasonic energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0009Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4828Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single rotating pair followed parallelly by a single sliding pair
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/04Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/10Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by electrical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/108Piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2230/00Special operations in a machine tool
    • B23Q2230/004Using a cutting tool reciprocating at high speeds, e.g. "fast tool"

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

本発明は高周波振動を有する工作機械に関し、特に誘導コイルを主軸に設置し、更に接触式電極を通じて電力/信号を高周波振動のツールホルダに伝送する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法に関する。
高周波振動切削加工は新しい加工技術であり、通常は、切削工具に高周波振動を加えることにより、ツールとワークピースが断続的に接触するため、従来の切削モードに根本的な変化が発生している。該変化は従来の切削加工における、例えば、切削中の震動と切削熱の累積及び加工品質の不安定などの固有の難題を解決して、優れた切削効果を得ている。
従来の高周波振動の震動装置はベースホルダ内に設けられ、前記ベースホルダは加工機具に着脱可能に設けられており、通常、高周波振動加工機具は接触式電力供給方式と非接触式電力供給方式の2つ種類に分類されており、接触式電力供給方式の電極は非常に摩耗しやすくなるため、新しい高周波振動加工機具は非接触式電力供給方式を多く採用する。
しかし、従来技術のコイルにより誘導する非接触式電力供給方式では固定コイルを加工機具側に設け回転コイルを直接ベースホルダ内に設けている方式は、接触式回転電極の摩耗の現象を回避することはできるが、誘導コイルがツール内に設けられているため、ツールのコストを増加し、かつツールの交換作業に対しては役に立たない。
前記欠点を改善し、更に従来技術に存在する問題点を解決するため、本発明は、改善された高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法を提供する。
本発明の主な目的は、高周波振動を有する工作機械を提供することであり、本発明の誘導コイルは主軸に設けられ、更に接触式電極により電力及び/又は信号を高周波振動のツールホルダ内に伝送して、接触式回転電極の摩耗現象を回避し、かつ誘導コイルがツールホルダの外部に設けられているため、ツールのコストを低減し、更にツールの交換における利便性を高くしている。
前記目的を達成するため、本発明は主軸構造と高周波振動のツールホルダを含む高周波振動を有する工作機械を提供する。前記主軸構造は、本体、回転軸、ツールホルダクリップ、固定コイル部、回転コイル部を含み、前記本体は前記工作機械の加工側面に固定されており、前記回転軸は、回転可能に前記本体内に設けられており、前記ツールホルダクリップは、前記回転軸の下端に同軸に設けられ、前記ツールホルダクリップは1群の同軸に設けられている位置決めキーを有し、前記位置決めキーの内側面には少なくとも1群の第1電極が設けられており、前記固定コイル部は、固定リングと少なくとも1つの一次コイルを含み、固定リングと少なくとも1つの一次コイルは中空状になり、互いに同軸に重なって固定され、かつ前記回転軸の上段部に位置し、前記固定リングは前記本体に固定されるため、前記固定コイル部は前記本体に対して固定され、1群の外部電線は前記固定リングに電気接続されており、前記回転コイル部は、回転リングと少なくとも1つの二次コイルを含み、回転リングと少なくとも1つの二次コイルは中空状になり、互いに同軸に重なって固定されて、前記回転軸の上段部に設けられ、かつ前記二次コイルと前記固定コイル部の一次コイルは対応して形成され、前記回転リングは前記回転軸に固定されるため、前記回転コイル部は前記回転軸に伴って回転し、かつ少なくとも1群の内部電線により前記位置決めキーの内側面の前記少なくとも1群の第1電極に電気接続される。
さらに、前記高周波振動のツールホルダは、ベースホルダ、収容部、ツールクリップを含み、前記ベースホルダは前記ツールホルダの上部に設けられて、前記主軸構造のツールホルダクリップに挟持して固定され、前記ベースホルダは1群のキー溝を含み、前記ツールホルダクリップの前記位置決めキーは対応して係合し、その外側には少なくとも1群の第2電極が設けられて、前記ツールホルダクリップの前記少なくとも1群の第1電極と対応して接触しており、前記収容部は、前記ツールホルダの中段に設けられ、内部には高周波振動モジュールが設けられて、前記少なくとも1群の第2電極と電気接続しており、前記ツールクリップは、前記ツールホルダの下部に設けられて、下へ向かってツールを挟持して固定する。
さらに、前記工作機械は自動加工制御モジュールと高周波制御モジュールを更に含み、前記自動加工制御モジュールは前記回転軸を制御して回転させることにより、前記ツールホルダの下方に固定されているツールが回転して切削作業を行っている。前記高周波制御モジュールは電力/信号を制御して、前記少なくとも1群の外部電線により前記固定コイル部の固定リングに伝送し、更に前記少なくとも1つの一次コイルに伝送し、かつ前記回転コイル部の少なくとも1つの二次コイルを誘導して電力/信号を形成し、更に前記回転リングに伝送し、更に前記少なくとも1群の内部電線により前記ツールホルダクリップの少なくとも1群の第1電極に伝送し、更に前記ベースホルダの前記少なくとも1群の第2電極に伝送し、最終的には前記高周波振動モジュールに伝送されることにより、前記ツールが高周波振動を形成する。
本発明の1実施例では、前記第1電極は接触式バネ電極であり、前記第2電極は内輪に設けられている導電シートと外輪に設けられている絶縁シートを含む。
本発明の1実施例では、前記高周波振動モジュールは、圧電アクチュエータ、音声コイルアクチュエータ、電磁アクチュエータから選択される。
本発明の1実施例では、前記一次コイルは2つであり、前記二次コイルも対応して2つであり、その1群の一次コイルと二次コイルは電力の伝送に用いられ、他の1群の一次コイルと二次コイルは信号キャリア伝送に用いられる。
本発明の1実施例では、前記工作機械は無線信号受信モジュールとコンピュータモジュールを含み、前記高周波振動のツールホルダは検出モジュールと無線信号送信モジュールを更に含む。前記検出モジュールは少なくとも1つの検出データを、前記無線信号送信モジュールにより前記無線信号受信モジュールに伝送し、かつ前記コンピュータモジュールは分析して計算した後、その結果を制御指令に変換して前記自動加工制御モジュールと前記高周波制御モジュールに伝送する。前記自動加工制御モジュールは前記工作機械の高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を調整し、前記高周波制御モジュールは前記高周波振動モジュールの振動周波数を調整することにより、前記高周波振動のツールホルダの加工における安定性と効率を高めることができる。
本発明の1実施例では、前記検出モジュールは歪みゲージを含み、前記検出データは前記歪みゲージにより検出される前記高周波振動のツールホルダの内部応力を含む。
本発明の1実施例では、前記検出モジュールは温度計を含み、前記検出データは前記温度計により検出される前記高周波振動のツールホルダの温度を含む。
本発明の他の目的は、高周波振動ツールの工作機械の検出及び/又はフィードバック信号の制御方法を提供することにあり、無線伝送の検出/フィードバック信号の制御方法により、高周波振動のツールホルダの加工における安定性と効率を高くすることができる。
前記目的を達成するため、本発明は高周波振動を有する工作機械の検出/フィードバック信号の制御方法を提供する。該制御方法は、(a)工作機械には自動加工制御モジュール、高周波制御モジュール、無線信号受信モジュールとコンピュータモジュールが設けられ、前記高周波振動のツールホルダには高周波振動モジュール、検出モジュールと無線信号送信モジュールが設けられている、工作機械と高周波振動のツールホルダを提供する手順と、(b)前記自動加工制御モジュールにより前記工作機械の高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を制御してワークピースを加工し、前記高周波制御モジュールは前記高周波振動のツールホルダに対して高周波振動を生成させる手順と、(c)前記検出モジュールは少なくとも1つの検出データを、前記無線信号送信モジュールにより前記無線信号受信モジュールに送信し、かつ前記コンピュータモジュールが分析して計算する手順と、(d)前記コンピュータモジュールはその結果を制御指令に変換して前記自動加工制御モジュールと前記高周波制御モジュールに出力する手順と、(e)前記自動加工制御モジュールは前記工作機械の高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を調整し、前記高周波制御モジュールは前記高周波振動モジュールの振動周波数を調整することにより、前記高周波振動のツールホルダの加工における安定性と効率を高める手順と、を含む。
上述したように、本発明の高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法は、ツールコストを低減し、更にツールの交換における利便性を増加し、更に高周波振動のツールホルダの加工における安定性と効率を高めることができる。
図1は、本発明の1実施例における高周波振動を有する工作機械の組合せ図である。 図2は、本発明の1実施例における工作機械の主軸構造を示す図である。 図3は、本発明の1実施例における工作機械の高周波振動のツールホルダを示す図である。 図4は、本発明の1実施例における高周波振動を有する工作機械の検出/フィードバック信号の制御方法に関する図である。 図5Aは、本発明の1実施例における検出モジュールの歪みゲージが装着された際の図である。 図5Bは、本発明の1実施例における検出モジュールの歪みゲージの加工負荷曲線図(調整前)である。 図5Cは、本発明の1実施例における検出モジュールの歪みゲージの加工負荷曲線図(調整後)である。
本発明の前記目的、特徴と利点を更に容易に理解するため、下記では本発明の好ましい実施例、図面を用いて、詳細に説明する。本発明の言及する方向の用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」、「側面」などは、図面における方向のみである。そのため、使用の方向用語は本発明を説明及び理解させるためであり、本発明を制限するものではない。
本発明の工作機械は、通常高周波振動性能を必要とする工作機械に用いられており、以下は前記高周波振動性能を有する工作機械の構造と作動原理を詳細に説明する。
図1から図3に示すように、図1は本発明の1実施例における高周波振動を有する工作機械の組合せ図であり、図2は本発明の1実施例における工作機械の主軸構造を示す図であり、図3は本発明の1実施例における工作機械の高周波振動のツールホルダを示す図である。本発明の高周波振動を有する工作機械1は、主軸構造100と高周波振動のツールホルダ200を含む。前記主軸構造100は、本体110、回転軸120とツールホルダクリップ130を含む。そのうち、前記本体110は前記工作機械1の加工側面に固定されており、前記回転軸120は前記本体110内に回転可能に設けられており、前記ツールホルダクリップ130は同軸に前記回転軸120の下端に設けられ、前記ツールホルダクリップ130は同軸に設けられている1群の位置決めキー131を有し、前記位置決めキー131の内側面には少なくとも1群の第1電極132が設けられている。
さらに、前記主軸構造100は固定コイル部140と回転コイル部150を含む。前記固定コイル部140は固定リング141と少なくとも1つの一次コイル142を含み、それぞれ中空状になり、互いに同軸に重なって固定され、かつ前記回転軸120の上段部に位置する。前記固定リング141は前記本体110に固定され、前記固定コイル部140を前記本体110に対して固定させるため、1群の外部電線143は前記固定リング141に電気接続される。さらに、前記回転コイル部150は回転リング151と少なくとも1つの二次コイル152を含み、それぞれ中空状になり、互いに同軸に重なって固定され、かつ前記回転軸120の上段部に設けられ、かつ前記二次コイル152は前記固定コイル部140の一次コイル142に対応しており、前記回転リング151は前記回転軸120上に固定されることにより、前記回転コイル部150は前記回転軸120に伴って回転し、かつ少なくとも1群の内部電線153は前記位置決めキー131の内側面の前記少なくとも1群の第1電極132に電気接続する。
図1と図3に示すように、前記高周波振動のツールホルダ200は、ベースホルダ210、収容部220とツールクリップ230を含む。前記ベースホルダ210は前記ツールホルダの上部に設けられて、前記主軸構造100のツールホルダクリップ130に挟持して固定され、前記ベースホルダ210は1群のキー溝211を含み、前記ツールホルダクリップ130の前記位置決めキー131に対応して係合し、その外側には少なくとも1群の第2電極212が設けられて、前記ツールホルダクリップ130の前記と少なくとも1群の第1電極132と対応して接触する。前記収容部220は前記ツールホルダの中段に設けられ、内部には高周波振動モジュール240が設けられて、前記少なくとも1群の第2電極212に電気接続する。さらに、前記ツールクリップ230は前記ツールホルダ200の下部に設けられて、下へ向かってツール300を挟持して固定する。
図4は本発明の1実施例における高周波振動を有する工作機械の制御方法を示す。前記工作機械1は、自動加工制御モジュール160と高周波制御モジュール170を更に含み、前記自動加工制御モジュール160は前記回転軸120を制御して回転させることにより、前記ツールホルダ200の下方に固定されているツール300が回転して切削作業を行っている。前記高周波制御モジュール170は電力及び/又は信号を制御して、前記少なくとも1群の外部電線143により前記固定コイル部140の固定リング141を経由し、更に前記少なくとも1つの一次コイル142に伝送し、かつ前記回転コイル部150の少なくとも1つの二次コイル152の形成する電力/信号を感知して、更に前記回転リング151を経由して、前記少なくとも1群の内部電線153により前記ツールホルダクリップ130の前記少なくとも1群の第1電極132に伝送し、更に前記ベースホルダ210の前記少なくとも1群の第2電極212に伝送し、最終的には前記高周波振動モジュール240に伝送することにより、前記ツール300は高周波振動を形成する。
以上説明したように、本発明の前記二次コイル152は前記回転軸120上に設けられ、更に接触式第1電極132と第2電極212を通じて、電力/信号を高周波振動するツールホルダ200内に伝送するため、接触式回転電極の摩耗を回避し、かつ二次コイル152がツールホルダ200の外部に設けられているため、ツールのコストを削減し、更にツールの交換における利便性を高めることができる。
さらに、好ましくは、前記第1電極132は接触式バネ電極であってもよく、前記第2電極212は内輪に設けられている導電シートと外輪に設けられている絶縁シートを含む。
好ましくは、前記第1電極132は正極と負極を含み、前記第2電極212は対応する正極と負極を含む。
好ましくは、前記高周波振動モジュール240は、圧電アクチュエータ、音声コイルアクチュエータ又は電磁アクチュエータから選ばれる。
本発明の他の実施例で、前記一次コイル142は2つ(2つ以上)であってもよく、前記二次コイル152も対応して2つ(2つ以上)であってもよく、その1群の一次コイル142と二次コイル152は電力伝送と信号キャリア伝送に用いられ、他の1群の一次コイル142と二次コイル152は信号キャリア伝送に用いられる。
図4は前記高周波振動を有する工作機械の検出及び/又はフィードバック信号の制御方法を示している。
まず、工作機械1と高周波振動のツールホルダ200を提供し、前記工作機械1には、自動加工制御モジュール160、高周波制御モジュール170、無線信号受信モジュール180、コンピュータモジュール190が設けられ、前記高周波振動のツールホルダ200には、高周波振動モジュール240、検出モジュール250、無線信号送信モジュール260が設けられている。
続いて、前記自動加工制御モジュール160により自動前記工作機械1の高周波振動のツールホルダ200の回転動力と移動供給量を制御してワークピースを加工し、これにより、前記高周波制御モジュール170は前記高周波振動のツールホルダ200に対して高周波振動を生成させる。
さらに、前記検出モジュール250により少なくとも1つの検出データを、前記無線信号送信モジュール260を通じて前記無線信号受信モジュール180に送信し、かつ前記コンピュータモジュール190が分析して計算する。
さらに、前記コンピュータモジュール190はその結果を制御指令に転換して、前記自動加工制御モジュール160と前記高周波制御モジュール170に出力する。
最後に、前記自動加工制御モジュール160は前記工作機械1の高周波振動のツールホルダ200の回転動力と移動供給量を調整し、前記高周波制御モジュール170は前記高周波振動モジュール240の振動周波数を調整し、それにより、前記高周波振動のツールホルダ200の加工における安定性と効率を高める。
上述したように、本発明の高周波振動を有する工作機械の他の前記無線信号受信モジュール180とコンピュータモジュール190を含む。前記高周波振動のツールホルダ200には検出モジュール250と無線信号送信モジュール260が更に設けられている。そのため、前記検出モジュール250は少なくとも1つの検出データを、前記無線信号送信モジュール260により前記無線信号受信モジュール180に送信して、前記コンピュータモジュール190が分析して計算した後、前記コンピュータモジュール190にその結果を制御指令に変換して、前記自動加工制御モジュール160と前記高周波制御モジュール170に出力して、前記高周波振動のツールホルダ200の加工における安定性と効率を高めている。
さらに、好ましくは、前記検出モジュール250は歪みゲージを含み、前記検出データは、前記歪みゲージにより検出される前記高周波振動のツールホルダ200の内部応力を含む。
好ましくは、前記検出モジュール250は温度計を含み、前記検出データは、前記温度計により検出される前記高周波振動のツールホルダ200の温度を含む。
好ましくは、前記検出信号は信号増幅器(未図示)を通じて増強されている。
あるいは、前記高周波振動のツールホルダ200も前記非接触式コイルの電力/信号の伝送方式を通じて、高周波振動周波数のデータを逆方向に前記コンピュータモジュール190に伝送し、それにより、前記高周波制御モジュール170を制御して前記高周波振動モジュール240の振動周波数を制御することは、従来技術であるため、本発明では、詳しく説明しない。
本発明では、無線伝送における検出/フィードバック信号の方式により、検出されたデータ、例えば、前記高周波振動モジュール240の高周波振動周波数、歪みゲージによる検出されたツールホルダ200の内部応力及び/又はツールホルダ200の温度などのデータを、前記コンピュータモジュール190に伝送して総合分析を行って、前記自動加工制御モジュール160及び/又は前記高周波制御モジュール170を制御する。
図5Aに示すように、前記検出モジュール250は少なくとも1つの歪みゲージ251を含み、該少なくとも1つの歪みゲージ251は前記高周波振動のツールホルダ200内のいずれか一方向に設けられて、前記高周波振動のツールホルダ200の前記一方向での内部応力の変化値、即ち、加工における荷重値を検出する。このとき、前記検出されたデータにより、前記コンピュータモジュール190は即時に該高周波振動のツールホルダ200の前記一方向での加工における荷重の変化状況を分析することができる。
例えば、理想的状況又はその前の歪みゲージの加工における荷重により、標準の加工における負荷曲線S0を作成し、かつ設定値の範囲、上限のMAXと下界のMINを設定する。図5Bに示すように、前記コンピュータモジュール190が回転における検出データを分析して計算した後、もし、前記加工における荷重値S1が前記設定範囲のMAXを上回ると、前記コンピュータモジュール190は制御指令を発することにより、前記自動加工制御モジュール160が前記高周波振動のツールホルダ200の回転動力及び/又は移動供給量を低減して、一方向の加工における荷重を軽減する。さらに、図5Cに示すように、この際に回転する検出データは前記加工における荷重値S1が前記設定値の範囲内に復帰したと表示し、そのため、前記高周波振動のツールホルダ200の加工における安定性を高くする。
逆に、もし、前記コンピュータモジュール190により前記加工における荷重値S1が設定値の範囲MINより低くなったとわかったとき(未図示)、前記コンピュータモジュール190は制御指令を発して、前記自動加工制御モジュール160が前記高周波振動のツールホルダ200の回転動力及び/又は移動供給量を向上させるようにするため、前記高周波振動のツールホルダ200の効率を高くする。
当然のことながら、前記高周波振動のツールホルダ200も選択的に複数の検出される方向に複数の歪みゲージ251を取り付けて、高周波振動のツールホルダ200の各方面又は軸方向での荷重状況を検出し、又はツールの損失状況を判断し、それにより、前記自動加工制御モジュール160を制御して前記高周波振動のツールホルダ200の回転動力と移動供給量を調整する。
前記設計により、本発明は非接触式コイルの伝送電力/信号を通じて、電極摩耗を回避し、かつコイルをツールの外部に設置することにより、ツールコストを軽減し、更にツールの交換における利便性を増加する。さらに、本発明は無線伝送の検出/フィードバック信号の制御方法により、高周波振動のツールホルダの加工における安定性と効率を高めることができる。
本発明は前記関連実施例を用いて説明したが、前記実施例は本発明の凡例に過ぎない。ここで指摘することは、すでに公開された実施例は本発明の範囲を制限するものではない。逆に、本発明の請求項の精神及び範囲の補正と均等設置は本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (10)

  1. 主軸構造と高周波振動のツールホルダを含む高周波振動を有する工作機械であって、
    前記主軸構造は、本体と、回転軸と、ツールホルダクリップと、固定コイル部と、回転コイル部と、を含み、
    前記本体は、前記工作機械の加工側面に固定されており、
    前記回転軸は、前記本体内に回転可能に設けられており、
    前記ツールホルダクリップは、前記回転軸の下端に同軸に設けられ、前記ツールホルダクリップは同軸に設けられている1群の位置決めキーを有し、前記位置決めキーの内側には少なくとも1群の第1電極が設けられており、
    前記固定コイル部は、固定リングと少なくとも1つの一次コイルを含み、前記固定リングと前記少なくとも1つの一次コイルは、中空状になって、互いに同軸に重なって固定され、かつ前記回転軸の上段部に位置しており、前記固定リングは前記本体に固定されることにより、前記固定コイル部は前記本体に対して固定され、1群の外部電線は前記固定リングに電気接続されており、
    前記回転コイル部は、回転リングと少なくとも1つの二次コイルを含み、前記回転リングと前記少なくとも1つの二次コイルは、中空状になって、互いに同軸に重なって固定され、かつ前記回転軸の上段部に設けられ、前記二次コイルと前記固定コイル部の一次コイルは対応しており、前記回転リングは前記回転軸に固定されることにより、前記回転コイル部は前記回転軸に伴って回転し、かつ少なくとも1群の内部電線は前記位置決めキーの内側面の前記少なくとも1群の第1電極に電気接続されており、
    前記高周波振動のツールホルダは、ベースホルダと、収容部と、ツールクリップと、を含み、
    前記ベースホルダは、前記ツールホルダの上部に設けられて、前記主軸構造のツールホルダクリップに挟持して固定されており、前記ベースホルダは1群のキー溝を含んで、前記ツールホルダクリップの前記位置決めキーに対応して係合し、その外側には少なくとも1群の第2電極が設けられて、前記ツールホルダクリップの前記少なくとも1群の第1電極と対応して接触しており、
    前記収容部は、前記ツールホルダの中段に設けられ、内部には高周波振動モジュールが設けられて、前記と少なくとも1群の第2電極に電気接続されており、
    前記ツールクリップは、前記ツールホルダの下部に設けられて、下へ向かってツールを挟持して固定しており、
    前記工作機械は自動加工制御モジュールと高周波制御モジュールを更に含み、前記自動加工制御モジュールは前記回転軸の回転を制御し、これにより、前記ツールホルダの下方に固定されているツールが回転して切削作業を行うことができ、
    前記高周波制御モジュールは、電力/信号を制御して前記少なくとも1群の外部電線により前記固定コイル部の固定リングに伝送し、更に前記少なくとも1つの一次コイルに伝送し、かつ前記回転コイル部の少なくとも1つの二次コイルを誘導して電力/信号を形成し、更に前記回転リングに伝送し、前記少なくとも1群の内部電線により前記ツールホルダクリップの少なくとも1群の第1電極に伝送し、更に前記ベースホルダの前記少なくとも1群の第2電極に伝送し、最終的に前記高周波振動モジュールに伝送することにより、前記ツールが高周波振動を形成する、ことを特徴とする工作機械。
  2. 前記第1電極は接触式バネ電極であり、前記第2電極は、内輪に設けられている導電シートと外輪に設けられている絶縁シートとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  3. 前記高周波振動モジュールは、圧電アクチュエータ、音声コイルアクチュエータ又は電磁アクチュエータから選ばれる、ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  4. 前記一次コイルは2つであり、前記二次コイルも対応して2つであり、1群の一次コイルと二次コイルは電力の伝送に用いられ、他の1群の一次コイルと二次コイルは信号キャリア伝送に用いられる、ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  5. 前記工作機械は、無線信号受信モジュールとコンピュータモジュールを更に含み、前記高周波振動のツールホルダには検出モジュールと無線信号送信モジュールが更に設けられており、
    前記検出モジュールは少なくとも1つの検出データを前記無線信号送信モジュールにより前記無線信号受信モジュールに伝送して、前記コンピュータモジュールが計算して分析した後、前記コンピュータモジュールはその結果を制御指令に変更して、前記自動加工制御モジュールと前記高周波制御モジュールに出力しており、
    前記自動加工制御モジュールは、前記工作機械の高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を調整し、前記高周波制御モジュールは、前記高周波振動モジュールの振動周波数を調整する、ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  6. 前記検出モジュールは歪みゲージを含み、前記検出データは、前記歪みゲージにより検出された前記高周波振動のツールホルダの内部応力を含む、ことを特徴とする請求項5に記載の工作機械。
  7. 前記検出モジュールは温度計を含み、前記検出データは、前記温度計により検出された前記高周波振動のツールホルダの温度を含む、ことを特徴とする請求項5に記載の工作機械。
  8. 請求項1−7のいずれか一項に記載された高周波振動を有する工作機械の検出/フィードバック信号の制御方法であって、
    (a)前記工作機械には、自動加工制御モジュール、高周波制御モジュール、無線信号受信モジュールとコンピュータモジュールが設けられ、前記高周波振動のツールホルダには、高周波振動モジュール、検出モジュールと無線信号送信モジュールが設けられている、工作機械と高周波振動のツールホルダを提供する手順と、
    (b)前記自動加工制御モジュールにより、前記高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を制御してワークピースを加工し、前記高周波制御モジュールにより前記高周波振動のツールホルダが高周波振動を生成する手順と、
    (c)前記検出モジュールにより、少なくとも1つの検出データを、前記無線信号送信モジュールで前記無線信号受信モジュールに伝送して、前記コンピュータモジュールが計算して分析する手順と、
    (d)前記コンピュータモジュールにより、その結果を制御指令に変換して、前記自動加工制御モジュールと前記高周波制御モジュールに出力する手順と、
    (e)前記自動加工制御モジュールは、前記工作機械の高周波振動のツールホルダの回転動力と移動供給量を調整し、前記高周波制御モジュールは前記高周波振動モジュールの振動周波数を調整する手順、とを含むことを特徴とする制御方法。
  9. 前記検出モジュールは歪みゲージを含み、前記検出データは、前記歪みゲージにより検出された前記高周波振動のツールホルダの内部応力を含む、ことを特徴とする請求項8に記載の制御方法。
  10. 前記検出モジュールは温度計を含み、前記検出データは、前記温度計により検出された前記高周波振動のツールホルダの温度を含む、ことを特徴とする請求項8に記載の制御方法。
JP2015217165A 2014-11-07 2015-11-04 高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法 Active JP6106248B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462076792P 2014-11-07 2014-11-07
US62/076,792 2014-11-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016087789A JP2016087789A (ja) 2016-05-23
JP6106248B2 true JP6106248B2 (ja) 2017-03-29

Family

ID=54695447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015217165A Active JP6106248B2 (ja) 2014-11-07 2015-11-04 高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9839983B2 (ja)
EP (1) EP3017908B1 (ja)
JP (1) JP6106248B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223544A1 (de) * 2014-11-18 2016-05-19 Sauer Gmbh Spindelvorrichtung und Werkzeugmaschine mit Spindelvorrichtung
EP3395495A4 (en) * 2015-12-22 2019-07-24 Shandong Huawin Electrical & Mechanical Technology Co., Ltd. ULTRASONIC MACHINING METHOD FOR ENHANCED ABRASIVE CAPACITY OF LOCOMOTIVE WHEEL, AND APPLICATIONS
CN107008959B (zh) * 2017-05-12 2020-04-07 北京航空航天大学 一种非接触感应供电的椭圆超声加工装置
JP6995306B2 (ja) * 2017-08-03 2022-01-14 株式会社キラ・コーポレーション 超音波振動加工装置
US10391609B1 (en) * 2017-09-05 2019-08-27 Optipro Systems, LLC Modular contact assembly for rotating machine tool
WO2019191848A1 (en) * 2018-04-04 2019-10-10 The University Of British Columbia Methods and apparatuses for causing vibration of at least one tool
TWI669185B (zh) * 2018-08-28 2019-08-21 國立中興大學 非接觸式電能傳輸的高頻振動主軸系統及拘束件製程方法
SE546148C2 (en) * 2022-04-21 2024-06-11 Husqvarna Ab Electric power cutter with a vibration function

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614484A (en) * 1970-03-25 1971-10-19 Branson Instr Ultrasonic motion adapter for a machine tool
DE8305485U1 (de) 1983-02-26 1985-05-30 Mafell Maschinenfabrik Rudolf Mey GmbH & Co KG, 7238 Oberndorf Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstoffs oder Werkstücks, insbesondere aus Ultrahartwerkstoff, mittels Ultraschall
DE3306841A1 (de) 1983-02-26 1984-08-30 Mafell Maschinenfabrik Rudolf Mey GmbH & Co KG, 7238 Oberndorf Verfahren zur bearbeitung eines werkstoffs oder werkstuecks mittels ultraschall und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4838853A (en) * 1987-02-05 1989-06-13 Interventional Technologies Inc. Apparatus for trimming meniscus
FR2613651B1 (fr) * 1987-04-10 1994-07-22 Onera (Off Nat Aerospatiale) Machine d'usinage par abrasion ultrasonore
US4828052A (en) * 1988-06-20 1989-05-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ultrasonic drilling apparatus
CN2075993U (zh) 1988-08-06 1991-05-01 高小钢 振动切削及超精加工装置
US5305556A (en) * 1989-06-19 1994-04-26 Kopp Verfahrenstechnik Gmbh Method and apparatus for shaping the interior surfaces of bores
JPH03234450A (ja) * 1990-02-06 1991-10-18 Brother Ind Ltd 超音波加工機
US5440190A (en) * 1992-09-25 1995-08-08 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic motor
US5361543A (en) * 1992-10-01 1994-11-08 Michael Bory Device for ultrasonic erosion of a workpiece
DE4444853B4 (de) * 1994-12-16 2006-09-28 Hilti Ag Handgerät zur materialabtragenden Bearbeitung mit elektroakustischem Wandler für die Erzeugung von Ultraschallschwingungen
FR2765505B1 (fr) * 1997-07-07 1999-08-27 Inst Nat Polytech Grenoble Tete de percage a effet vibratoire
US6204592B1 (en) * 1999-10-12 2001-03-20 Ben Hur Ultrasonic nailing and drilling apparatus
JP2002219606A (ja) * 2001-01-22 2002-08-06 Masao Murakawa 超音波ミリング装置
GB0325353D0 (en) 2003-10-30 2003-12-03 Renishaw Plc Machine adaptation
DE102007005222A1 (de) 2006-02-03 2007-08-09 Ceramtec Ag Innovative Ceramic Engineering Einsatz von piezokeramischen Wandlern zur Regelung der spanabhebenden Werkstückbearbeitung
DE102007005221A1 (de) 2006-02-03 2007-08-23 Ceramtec Ag Innovative Ceramic Engineering Einsatz von piezokeramischen Wandlern zur Regelung der spanabhebenden Werkstückbearbeitung
FR2901163B1 (fr) * 2006-05-17 2009-01-23 Aeds Ccr Dispositif de percage a vibrations axiales auto-entretenues
JP2008149441A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Kazumasa Onishi 超音波工具ホルダ
US7824247B1 (en) * 2007-06-01 2010-11-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Portable rapid and quiet drill
WO2008156116A1 (ja) * 2007-06-19 2008-12-24 Kazumasa Ohnishi 切削もしくは研削装置
FR2944722B1 (fr) 2009-04-28 2014-10-10 Arts Tete de percage a vibrations axiales
US8905689B2 (en) * 2010-04-29 2014-12-09 Edison Welding Institute Ultrasonic machining assembly for use with portable devices
CN102189272B (zh) 2011-04-21 2012-10-24 宁波大学 高频响非圆切削装置及其控制方法
DE102011077568B4 (de) * 2011-06-15 2023-12-07 Dmg Mori Ultrasonic Lasertec Gmbh Werkzeugmaschine, Werkstückbearbeitungsverfahren
CN202356740U (zh) 2011-11-01 2012-08-01 成都飞机工业(集团)有限责任公司 超声振动铲削加工装置
JP5033929B1 (ja) * 2011-11-10 2012-09-26 ハリキ精工株式会社 工作機械
TW201413409A (zh) 2012-09-19 2014-04-01 Univ Nat Formosa 用於多軸工具機之無線量測補償裝置
TWM449656U (zh) 2012-11-05 2013-04-01 Gentec Technologies Co Ltd 遠端控制工具機系統
EP2735400B1 (en) 2012-11-22 2023-03-01 Sandvik Intellectual Property AB An arrangement for controlling the process of rotary chip removing machining of a workpiece, and a cutting tool for rotary chip removing machining
MY161231A (en) 2013-01-16 2017-04-14 Mie Electronics Co Ltd Processing apparatus
TWM461810U (zh) 2013-05-30 2013-09-11 Chao-Shen Chou 無線控制電腦數值控制工具機
TWM499978U (zh) * 2014-12-31 2015-05-01 Tongtai Machine & Tool Co Ltd 加工機具之供電刀把

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016087789A (ja) 2016-05-23
US20160129542A1 (en) 2016-05-12
EP3017908A3 (en) 2016-08-24
EP3017908A2 (en) 2016-05-11
US9839983B2 (en) 2017-12-12
EP3017908B1 (en) 2020-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6106248B2 (ja) 高周波振動を有する工作機械と検出/フィードバック信号の制御方法
US10105836B2 (en) Processing apparatus
US9981321B2 (en) Tool, machine tool, and workpiece machining method
JP6718953B2 (ja) 機械加工のために超音波振動状態に設定された工具の共振周波数を測定するための方法およびデバイス
US10809123B2 (en) Device for generating an ultrasonic vibration of a tool and for measuring vibration parameters
CN104903944B (zh) 带有力传感器以及遥测的信号和能量传输的珩磨床
US10828743B2 (en) Oscillating electric power tool with balanced armature shaft
EP2708316B1 (en) Inertia damper for suppressing vibrations in a machine tool
US20200009674A1 (en) System and method of communicating in a welding system over welding power cables
US20190030672A1 (en) Intelligent Detection Cutting Tool Structure
CN110052870B (zh) 一种超声刀柄
JP2017535235A (ja) 誘導充電装置のための異物検知方法および誘導充電装置
TW201617186A (zh) 具有高頻振動的工具機及感測/回饋訊號的控制方法
US20170120365A1 (en) System and method of communicating in a welding system over welding power cables
JP6918230B2 (ja) 工作機械及びスクロール圧縮機の製造方法
US10532419B2 (en) System and method of communicating in a welding system over welding power cables
US9981319B2 (en) Tool clamping system
EP3165316B1 (en) System and method of communication in a welding system over welding power cables
CN107662288A (zh) Hsk32‑er16超声波刀柄
US10992178B1 (en) Power and signal transmission device for spindle of machine tool
TW201513968A (zh) 多頻振動刀把裝置
TW201632272A (zh) 超音波輔助加工感測及傳動系統
TW202330156A (zh) 加工裝置
CN203830252U (zh) 超声波震动传输模块
CN102259242A (zh) 直调焊机

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6106248

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250