JP6616488B2 - 工具の超音波振動を発生させ、振動パラメータを測定するためのデバイス - Google Patents
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Description
11 工具支持部
12 伝送部
13 取付け要素
20 超音波トランスデューサ
21 第1のピエゾ素子
30 電力伝送デバイス
31 第1のポットコア
32 第2のトランスの1次巻線
33 第2のポットコア
34 第2のトランスの2次巻線
40 センサ機構としての圧電センサ素子
41 圧電材料製の一個片の素子
42 電極
42a 電極セグメント
43 絶縁素子
50 配線接続
60 送信器素子
61 第1のフェライトコア
62 第1のトランスの1次巻線
70 孔
80 受信器素子
81 第2のフェライトコア
82 第1のトランスの2次巻線
90 工具
100 ハウジング
110 センサ信号評価デバイス
180 キャパシタンス
190 リレー
Claims (16)
- 加工物を超音波機械加工するための工具(90)内で超音波振動を発生させ、前記工具(90)の前記超音波振動の超音波振動パラメータを測定するためのデバイスであって、
前記工具(90)を受け取るためのツールホルダ(10)と、
前記工具(90)内で前記超音波振動を発生させるための、前記ツールホルダ(10)内の超音波トランスデューサ(20)と、
前記工具(90)の前記超音波振動に基づいてセンサ信号を生成するための、前記ツールホルダ(10)内のセンサ機構(40)と、
前記センサ信号を解析するためのセンサ信号評価デバイス(110)と
を備えるデバイスであって、
前記センサ機構(40)は、圧電材料製の一個片の素子(41)と、前記工具(90)の軸方向の超音波振動部分、および前記工具(90)の前記超音波振動の曲げ振動部分を検出するために複数の電極セグメント(42a)とを有する、デバイス。 - 前記センサ機構(40)が、圧電センサ素子として設計され、
前記センサ信号が、前記工具(90)の前記超音波振動によって引き起こされる電圧である、請求項1に記載のデバイス。 - 前記ツールホルダ(10)が回転可能であり、
前記デバイスが、送信器素子(60)から受信器素子(80)へ前記センサ信号を非接触送信するために、前記ツールホルダ(10)内で前記センサ機構(40)に接続された前記送信器素子(60)と、前記送信器素子(60)から離隔された前記受信器素子(80)とを有する、請求項1または2に記載のデバイス。 - 前記センサ機構(40)が、前記超音波トランスデューサ(20)の電気絶縁のための絶縁素子(43)を有し、
前記デバイスが、前記超音波トランスデューサ(20)に電力を供給するために前記ツールホルダ(10)内に電力を伝送するための電力伝送デバイス(30)を有し、前記電力伝送デバイス(30)が、送信器素子(60)および受信器素子(80)から電気的に絶縁される、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記センサ機構(40)は、前記超音波トランスデューサ(20)による前記工具(90)の前記超音波振動の発生と、前記センサ機構(40)による前記工具(90)の前記超音波振動の検出とが実質的に同じ方向で行われるように、前記超音波トランスデューサ(20)に対してツールホルダ(10)内に配置される、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記超音波トランスデューサ(20)が、いくつかの第1のピエゾ素子(21)でできた層状の構造を有し、
前記センサ機構(40)が、第2のピエゾ素子(41,42;41a、42a)でできた層状の構造、および複数の絶縁素子(43)を有し、
前記超音波トランスデューサ(20)および前記センサ機構(40)が、互いに機械的に結合される、請求項4または5に記載のデバイス。 - 前記センサ機構(40)に結合されるいくつかの送信器素子(60)が、前記ツールホルダ(10)の周縁に沿って配置される、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記送信器素子(60)および前記受信器素子(80)が、前記センサ信号を前記送信器素子(60)から前記受信器素子(80)へ誘導により送信するように構成される、
請求項3ないし7のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記送信器素子(60)が、前記受信器素子(80)と第1のトランス(61、62、81、82)を形成し、
前記送信器素子(60)が、第1のフェライトコア(61)および前記第1のトランス(61、62、81、82)の1次巻線(62)を有し、前記受信器素子(80)が、第2のフェライトコア(81)および前記第1のトランス(61、62、81、82)の2次巻線(82)を有し、
電力伝送デバイス(30)が、第2のトランス(31〜34)の1次巻線(32)および前記第2のトランス(31〜34)の2次巻線(34)を有する前記第2のトランス(31〜34)として設計され、
前記第1のトランス(61、62、81、82)および前記第2のトランス(31〜34)は、前記第2のトランス(31〜34)の前記1次巻線(32)から前記第2のトランス(31〜34)の前記2次巻線(34)への前記超音波トランスデューサ(20)に電力を供給するための前記電力の電送方向に対して実質的に直交方向で前記第1のトランス(61、62、81、82)の前記1次巻線(62)から前記第1のトランス(61、62、81、82)の前記2次巻線(82)に前記センサ信号が送信されるように配置される、請求項3ないし8のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記送信器素子(60)および前記受信器素子(80)が、前記センサ信号を前記送信器素子(60)から前記受信器素子80)へ光学的に送信するように構成される、請求項3ないし7のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記送信器素子(60)は、前記ツールホルダ(10)の外側の孔(70)内に配置される、請求項3ないし10のいずれか1項に記載のデバイス。
- 発生器(120)と前記ツールホルダ(10)の間に流れる無効電力を補償するための補償回路を備える、請求項9ないし11のいずれか1項に記載のデバイス。
- 加工物を機械加工するための工作機械であって、
請求項3ないし12のいずれか1項に記載のデバイスと、
前記第2のトランス(31〜34)の前記1次巻線(32)および前記第2のトランス(31〜34)の第1のポットコア(31)を含む前記電力伝送デバイス(30)の定置の部分ならびに前記受信器素子(80)を共に収容するハウジングと、を備える工作機械。 - 加工物を超音波機械加工するための工具(90)の超音波振動パラメータを測定するための方法であって、
ツールホルダ(10)内に受け取られた工具(90)を超音波振動状態に設定するステップと、
前記ツールホルダ(10)内のセンサ機構(40)により前記工具(90)の前記超音波振動に基づいてセンサ信号を生成するステップと、
前記ツールホルダ(10)内で前記センサ機構(40)から前記センサ機構(40)に接続されている送信器素子(60)に前記センサ信号を送るステップと、
前記送信器素子(60)から離隔された受信器素子(80)に前記送信器素子(60)から前記センサ信号を送信するステップと、
前記受信器素子(80)からセンサ信号評価デバイス(110)に前記センサ信号を送るステップと、
前記工具(90)の前記超音波振動パラメータを決定するために前記センサ信号評価デバイス(110)内で前記センサ信号を評価するステップと
を含む方法であって、
前記センサ機構(40)は、圧電材料製の一個片の素子(41)と、前記工具(90)の軸方向の超音波振動部分、および前記工具(90)の前記超音波振動の曲げ振動部分を検出するために複数の電極セグメント(42a)とを有する、方法。 - 前記センサ信号は、前記工具(90)の前記超音波振動によって引き起こされる電圧である、請求項14に記載の方法。
- 前記センサ信号の評価中、前記工具(90)の前記超音波振動の周波数が、前記センサ信号の周波数から決定され、かつ/または前記工具(90)の前記超音波振動の振幅が、前記センサ信号の振幅から決定される、請求項14または15に記載の方法。
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