JPH03256643A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に服９■豹 ［産業上の利用分野］ 本発明は工作機械に関し、詳しくは工具を超音波振動さ
せる超音波振動子を備えた加工ヘッドを主軸に装着して
、超音波加工を行なう工作機械に関する。

［従来の技術］ 従来より、超音波振動子を備えた加工ヘッドを主軸に装
着して、セラミックス、ガラスなどの硬脆材料を超音波
加工できるようにした工作機械がある。主軸に装着する
加工ヘッドとしては、従来、例えば実開昭６４−５６９
４１号公報に記載された加工ヘッドのよう］：、超音波
振動子を備えた加工ヘッド本体と、その外周に大径のベ
アリングを介して取付られたハウジングとから構成した
ものが知られている。この加工ヘッドで（よ　回転する
加工ヘッド本体の超音波振動子に外部の電源を接続する
ため、加工ヘッド本体の外周Ｉニスリップリングを設け
ていた。一方、ハウジングの内周にはスリップリングに
摺接するブラシを設け、ブラシを外部の電源にケーブル
で接続していた［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の構成で（よ長期間使用すると
ブラシの摩耗粉がスリップリングの近傍に堆積するため
、ブラシやスリップリングが短絡するおそれがあるとい
う問題があった。

本発明の工作機械は上記課題を解決し、ブラシ等が短絡
するおそれを解消することを目的とする。

殉哩辺講威 ［課題を解決するための手段］ 本発明の工作機械（よ工具を超音波振動させる超音波振
動子を内部に備え、該超音波振動子に接続したスリップ
リングを外周面に取り付けた加工ヘッドと、前記スリッ
プリングに摺接するとともに外部電源に接続したブラシ
を内周面に備え、前記加工ヘッドを覆うハウジングとを
備える工作機械において、前記スリップリングの近傍に
エアを導き、噴量する噴出口を設けたことを特徴とする
。

［作用］ 上記構成を有する本発明の工作機械（よ　スリップリン
グの近傍１ミ　エアを導き噴呂する噴出口を有するから
、スリップリングの近傍に付着するブラシの摩耗粉はエ
アにより吹き飛ばされる。ブラシやスリップリングが短
絡するおそれはない。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
め１：、以下本発明の工作機械の好適な実施例について
説明する。第１図は本発明の一実施例にかかる工作機械
の主軸まわりを示す要部断面図である。

工作機械は主軸１と、加工ヘッド２と、ヘッド用ハウジ
ング３と、ブラシ当接装置４と、エアシール機ｌ！５と
、摩耗粉除去用エア噴出口６と、超音波振動子冷却用エ
ア流路７とを備える。実施例で（友　図示するよう１：
、加工ヘッド２とヘッド用ハウジング３とが分離した構
成の工作機械を示す。

主軸１（友主軸用ハウジング８にベアリング９を介して
回動自在に軸支されている。図示しないが、主軸１の上
部（上　モータの出力軸に駆動ベルト等の動力伝達手段
を介して接続されている。

加工ヘッド２は主軸１の下端に交換可能に装着されてい
る。その下部には超音波振動子１１等を内蔵した円筒部
１３を有し、上部には主軸］に装着・固定するテーパ軸
１５を有する。

下部の円筒部］３の内部に１上上記の超音波振動子１１
の（Ｎ超音波振動を拡大するホーン］７が備えられてい
る。ホーン１７の先端には工具Ｔが取り付けられる。

円筒部１３の上端部に（よ　円筒部１３より大径のつば
部１９が形成される。つば部１９の直下には円環状の樹
脂モールド２１が嵌められ、押えリング２３により固定
される。樹脂モールド２］の外周には２本のスリップリ
ングＳが取り付けられる。各スリップリングＳは超音波
振動子］］の各面にリード線２５を介して接続される。

尚、樹脂モールド２１には環状の台形凸部２１Ａが形成
されており、２本のスリップリングＳを分離する。

一方、上部のテーパ軸１５（ヨ　軸径寸法が上方に向か
って漸減するように形成される。このテーパ軸１５（上
主軸１に設けた内径が上方に向かって漸減するテーバ孔
２７に密着し、加工ヘッド２を位置決めする。テーパ軸
１５の上面に（よ大径部２９を備えるブスタッド部３１
が立設される。

大径部２９の下面に（上主軸１側のボール３３が保合・
離脱する。これにより、加工ヘッド２を主軸１に締め付
は固定したり、締め付は解除する。

尚、ボール３３を用いた締付構造は周知であるので、詳
細は省略する。

ヘッド用ハウジング３（友　主軸用ハウジング８の下端
部に固定さね　加工ヘッド２の外周を覆う。

ヘッド用ハウジング３の一箇所にはブラシ当接装置４が
構成されている。

ブラシ当接装置４］よ第２図の拡大断面図に示すようｌ
ミ一対のブラシＢをスリップリングＳに摺接・離間する
もので、シリンダ４１と、スライドブロック４３と、エ
アシリンダ４５とを備える。

シリンダ４１（上　ヘッド用ハウジング３の張出部４７
に形成した断面円形の孔である。そのシリンダ４１内に
（よ　スライドブロック４３が摺動可能に配置される。

スライドブロック４３の下部にはガイド溝４９が、シリ
ンダ４１の軸方向に形成さね　そこに（よ　シリンダ４
１に固定したガイドビン５］がはまる。また、スライド
ブロック４３の後部にはエアシリンダ４５のピストンロ
ッド５３が連結される。従って、スライドブロック４３
は回転が規制された状態で摺動する。

一対のブラシＢｌｉ　　スライドブロック４３の先端に
保持さ札一対のスリップリングＳに臨む。

各ブラシＢにはケーブル５５を介して制御装置５７が接
続される。制御装置５７は超音波振動子１１を駆動する
電気信号を出力する。

従って、この工作機械で（友邦音波加工時、加工ヘッド
２を主軸１に締め付は固定した後、主軸１を回転し、加
工ヘッド２のスリップリングＳにブラシＢをブラシ当接
装置４により摺接する。すると、制御装置５５から出力
される電気信号によって超音波振動子１１が超音波振動
をする結果、工具Ｔが回転しながら超音波振動をして、
超音波加工が実行される。

次１：、エアシール機構５と、摩耗粉除去用エア噴出口
６と、超音波撮動予冷却用エア流路７とを、第３図に従
って順に説明する。

エアシール機構５１ヨ　　ノズル６１．６３と、エア案
内溝６５，６７と、流路６９と、接続ロア１と、エア排
出ロア３とを備える。

ノズル６１．６３（Ｌ　ヘッド用ハウジング３の上下端
部に設けられる。その位置は加工ヘッド３のつば部１９
、あるいは押えリング２３と対面する高さである。エア
案内溝６５，６７はノズル６１．６３に連続する溝であ
って、ヘッド用ハウジング３内周の全周に亘って形成さ
れる。流路６９はノズル６１．６３にエアを導く。接続
ロア１（友図示しないニアコンプレッサの配管が接続さ
札流路６９にエアを供給する。エア排土ロア３はヘッド
用ハウジング３の上部に形成した溝である。

従って、ニアコンプレッサから供給されるエア（よ　ヘ
ッド用ハウジング３の上下端部のノズル６１．６３から
噴出し、エア案内溝６５，６７を通ってヘッド用ハウジ
ング３内周の全周にめぐる。

その結果、ヘッド用ハウジング３の下端と加工ヘッド２
の押えリング２３とのすき間の全周から、およびエア排
出ロア３からエアが外部に吹き出して、エアシールを構
成する。

次１：、摩耗粉除去用エア噴出口６を説明する。

摩耗粉除去用エア噴出口６（よ　エア分流路７５と、ノ
ズル部７７とからなる。

エア分流路７５（よ上述したエアシール機構５の流路６
９に連通する。ノズル部７７はエア分流路７５に連通す
る細孔であって、ヘッド用ハウジング３の内周面に突設
される。その先端（よ加工ヘッド２の環状台形凸部２１
Ａに向けて開口する。

従って、エアシール用のエアの一部（表エア分流路７５
を通ってノズル部７７より勢いよく噴出する。噴出した
エア（上環状台形凸部２１Ａにより分流さね　各スリッ
プリングＳに付着したブラシの摩耗粉を吹き飛ばす。加
工ヘッド２は回転するのでスリップリングＳの全周の摩
耗粉が除去される。吹き飛ばされた摩耗粉（友下部のエ
アシール部分（加工ヘッド２の押えリング２３と、ヘッ
ド用ハウジング３とのすき間）から外部に排出される。

次Ｉ：、超音波振動子冷却用エア流路７を説明する。超
音波振動子冷却用エア流路７（上　エア分流路７９と、
ノズル部８１と、エア案内溝８３と、エア導入路８５と
、冷却路８７と、エア流路８９と、エア排出路９１から
なる。

エア分流路７９はエアシール機構５の流路６９に連通す
る。ノズル部８１はエア分流路７９に連続する細孔であ
って、ヘッド用ハウジング３の内周面に突設した環状凸
部８２に形成される。その位置は加工ヘッド２のつば部
］９の下部に対面する高さである。エア案内溝８３は上
記環状凸部８２の上部に形成された環状の深い溝である
。

エア導入路８５は加工ヘッド２のつば部１９に形成した
孔である。このエア導入路８５（表　つば部１９の外周
面でエア案内溝８３に向かって開口し、つば部］９の内
周面で超音波振動子１１の上部に開口する。

冷却路８７（友　円筒部１３の内周面に上部から下部に
かけて形成した複数の溝である。エア流路８９（表冷却
路８７に連通ずる孔であるが、実施例で（よ　リード線
２５の引出路を兼ねる。

エア排出路９１は押えリング２３に形成された孔である
。その一端はエア流路９１に開口し、他端は外部に開口
する。

従って、エアシール用のエアの一部はエア分流路７９を
通ってノズル部８］より勢いよく噴出する。噴出したエ
アはエア案内溝８３に入り、加工ヘッド２のつば部］９
の外周をめぐる。このエア（よ　つば部］９の外周面に
開口するエア導入路８５からっは部１９の内部に導入さ
れる。導入されたエアは超音波振動子１１の上方から冷
却路８７を通って下方に抜け、超音波振動子１］の熱を
奪う。熱を奪ったエアはエア流路８９を通り、エア排出
路９１より外部に排出される。

なお、ノズル部８１が噴出するエアの一部（よ環状凸部
８２と、つば部１９とのすき間からスリップリングＳの
ある側の空間に噴出し、上記すき間をエアシールする。

従って、ブラシＢの摩耗粉が、エア案内溝８３．エア導
入路８５等の冷却用エアの各流路に侵入しない。また、
このようにノズル部８１が噴出するエアの一部はスリッ
プリングＳのある側の空間に噴出するから、この空間の
気圧は外部に比べ高くなる。従って、摩耗粉は既述した
ように下部のエアシール部から外部に排出される。

以上説明したように実施例の工作機械によれ［ｆ。

２本のスリップリングＳの近傍でエアシール用エアを勢
いよく噴出するから、スリップリングの近傍に付着した
ブラシＢの摩耗粉を吹き飛ばして除去でき、スリップリ
ングＳやブラシＢが短絡するおそれを解消できるという
優れた効果を奏する。

また、吹き飛ばした摩耗粉（よ加工ヘッド２とヘッド用
ハウジング３の下部のすき間から排出できるので、吹き
飛ばした摩耗粉が内部でトラブルを起こすことは考えら
れず、実用性が高い。加えて、エアシール機構５のエア
を利用するから、装置の構成が簡単になる。

ざら（：、実施例の工作機械で（友邦音波振動子１１を
冷却するので、その電気機械変換の変換効率を高く維持
でき、超音波加工の加工効率の向上を図ることができる
という優れた効果を奏する。

また、超音波振動子１１を冷却するエアの流路（エア案
内溝８３．エア導入路８５等）にブラシの摩耗粉が侵入
しない構成としたから、摩耗粉の侵入により予想される
種々のトラブルを回避できる。

尚、例え（戴従来の技術で示した実開昭６４−５６９４
１号公報に記載の加工ヘッドで（よ加工ヘッド本体の内
部に超音波振動子が密閉されていたため、超音波振動子
の自己発熱により、超音波振動子の温度が上昇し、電気
機械変換の効率が落ちて、加工効率が低下するという問
題があった本実施例ではこの問題が解消される。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。例え（ｆ−主軸にエアの供給路を
設け、加工ヘッド１こエアの噴出口を設けた構成として
もよい。この構成で（よ例えば主軸の下面にエア供給路
の開閉弁を設け、加工ヘッドの上部に開閉弁を開閉する
作動部材を設ける。作動部材にはエア噴出口に連通ずる
エア流路を形成する。従って、加工ヘッドを主軸に装着
すると、主軸のエア供給路が加工ヘッドのエアの噴出口
に連通ずる。エア噴出口から噴出されたエア（友　加工
ヘッドの外周を覆うヘッド用ハウジングとの間のすき間
にいきおいよく流れて、摩耗粉を吹き飛ばす。また、実
施例では加工ヘッドとヘッド用ハウジングが分離した構
成を示したが、従来技術で説明した加工ヘッド、即ち加
工ヘッド本体の外周にベアリングを介してハウジングを
取り付けた構成に本発明を適用してもよい。尚、加工ヘ
ッドとヘッド用ハウジングが分離した構成では加工ヘッ
ドの構造が簡単になり、その取り扱いが容易になる利点
がある。

一部の効率 以上詳述したよう］：、本発明の工作機械によれｌｆ、
　　スリップリングの近傍にエアを導き、噴出するから
、スリップリングの近傍に付着したブラシの摩耗粉を除
去でき、ブラシ等が短絡するおそれを解消できるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる工作機械の主軸まわ
りを示す断面図、第２図はブラシ当接装置の拡大断面図
、第３図は摩耗粉除去用エア噴土口のまわりを示す拡大
断面図である。 １ １・・・主軸　　　　　　２・・・加工ヘッド３・−・
ヘッド用ハウジング ４・・・ブラシ離間装置 ５・・・エアシール機構 ６・・・摩耗粉除去用エア噴出口 ア・・・超音波振動子冷却用エア流路 １・・・超音波振動子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　工具を超音波振動させる超音波振動子を内部に備え
   、該超音波振動子に接続したスリップリングを外周面に
   取り付けた加工ヘッドと、 前記スリップリングに摺接するとともに外部電源に接続
   したブラシを内周面に備え、前記加工ヘッドを覆うハウ
   ジングと を備える工作機械において、 前記スリップリングの近傍にエアを導き、噴出する噴出
   口を設けたこと を特徴とする工作機械。