JPH0463668A - 超音波加工機の振幅制御装置 - Google Patents
超音波加工機の振幅制御装置Info
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- JPH0463668A JPH0463668A JP2177072A JP17707290A JPH0463668A JP H0463668 A JPH0463668 A JP H0463668A JP 2177072 A JP2177072 A JP 2177072A JP 17707290 A JP17707290 A JP 17707290A JP H0463668 A JPH0463668 A JP H0463668A
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- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/97—Miscellaneous
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、超音波加工機で被加工物に所要の超音波加
工を施すに際し、その加工中における工具先端での負荷
変動を検出し、該負荷検出値に応じて超音波振動系での
振幅設定値を増減させるようにした超音波加工機の振幅
制御装置に関するものである。
工を施すに際し、その加工中における工具先端での負荷
変動を検出し、該負荷検出値に応じて超音波振動系での
振幅設定値を増減させるようにした超音波加工機の振幅
制御装置に関するものである。
従来技術
超音波の工業的応用は、極めて広い領域に亘っているが
、その好適な応用分野として、超音錦による砥粒加工や
切削加工等が一般に知られている。
、その好適な応用分野として、超音錦による砥粒加工や
切削加工等が一般に知られている。
例えば砥粒加工は、ガラスやシリコン等の硬くて脆い材
質の穴明け、切断、研磨等に使用されるものであって、
工具を超音波により弾性振動させつつ砥粒混濁液を介し
て被加工物に押当て、徐々に工具形状に加工することを
内容としている。また切削加工は、バイト等の切削工具
に強制的に切削方向の振動を与えて、被加工物に所要の
加工を施すものである。
質の穴明け、切断、研磨等に使用されるものであって、
工具を超音波により弾性振動させつつ砥粒混濁液を介し
て被加工物に押当て、徐々に工具形状に加工することを
内容としている。また切削加工は、バイト等の切削工具
に強制的に切削方向の振動を与えて、被加工物に所要の
加工を施すものである。
これらの超音波加工を行なう加工機は、例えば第３図に
示す如く、高周波発振回路１０、その高周波の電気エネ
ルギを機械振動エネルギに変換する超音波振動子１２お
よび工具１４に振動エネルギを供給する固体ホーン１６
からなる機械振動系と、被加工物１８が載置される加工
テーブル２０と、該テーブル２０にＸ−Ｙ方向の送りを
与える送り装置！２２と、必要に応じ配設される砥粒供
給装置２４とから基本的に構成されている。このような
従来技術に係る超音波加工機において、超音波振動子に
高周波の電気エネルギを供給する高周波発振回路として
は、一般に周波数に自動追尾する定振幅制御方式が採用
されている０本発明は。
示す如く、高周波発振回路１０、その高周波の電気エネ
ルギを機械振動エネルギに変換する超音波振動子１２お
よび工具１４に振動エネルギを供給する固体ホーン１６
からなる機械振動系と、被加工物１８が載置される加工
テーブル２０と、該テーブル２０にＸ−Ｙ方向の送りを
与える送り装置！２２と、必要に応じ配設される砥粒供
給装置２４とから基本的に構成されている。このような
従来技術に係る超音波加工機において、超音波振動子に
高周波の電気エネルギを供給する高周波発振回路として
は、一般に周波数に自動追尾する定振幅制御方式が採用
されている０本発明は。
該方式に内在している欠点を解決するべく提案されたも
のであるので、先ず従来知られている定振幅制御方式を
、第２図を参照して説明する６符号２６は、振動子１２
の先端にホーン１６を介して工具１４を取付けてなる超
音波振動系を示し、該振動子１２の一部に電歪素子等か
らなる振動検出器２８が配設されている。電圧制御発振
器３０から出力される高周波電圧は、波形整形回路３２
および可変増幅度増幅器３４を経て電力増幅回路３６で
電力増幅された後、振動子１２に印加されて振動系２６
を所要振動数で振動させる。このとき振動検出器２８に
は、該振動子１２の振動速度に比例した正弦波電圧が出
力されるので、該出力の一部は検波回路３８に帰還させ
る。
のであるので、先ず従来知られている定振幅制御方式を
、第２図を参照して説明する６符号２６は、振動子１２
の先端にホーン１６を介して工具１４を取付けてなる超
音波振動系を示し、該振動子１２の一部に電歪素子等か
らなる振動検出器２８が配設されている。電圧制御発振
器３０から出力される高周波電圧は、波形整形回路３２
および可変増幅度増幅器３４を経て電力増幅回路３６で
電力増幅された後、振動子１２に印加されて振動系２６
を所要振動数で振動させる。このとき振動検出器２８に
は、該振動子１２の振動速度に比例した正弦波電圧が出
力されるので、該出力の一部は検波回路３８に帰還させ
る。
検波回路３８では、帰還電圧を整流してから基準電圧４
０と比較し、その差電圧を増幅器４２および時定数回路
４４を経て、前記可変増幅度増幅器３４に帰還させる。
０と比較し、その差電圧を増幅器４２および時定数回路
４４を経て、前記可変増幅度増幅器３４に帰還させる。
これにより振動子１２は。
その超音波加工時に工具１４の先端に加わる負荷の変動
とは関係なく、常に基準電圧４０に応じた定振幅制御が
なされる。
とは関係なく、常に基準電圧４０に応じた定振幅制御が
なされる。
また振動検出器２８からの正弦波電圧は、零点検出回路
４６にも分岐帰還された後、位相調整回路４８で位相調
整した高周波電圧と共に１位相比較回路５０中で比較さ
れる。そして、その位相差に応じた直流電圧を、直流増
幅器５２を経て前記電圧制御発振器３０に正帰還させる
ことにより、発振周波数を常に振動子１２の共振周波数
に一致させる制御がなされる。
４６にも分岐帰還された後、位相調整回路４８で位相調
整した高周波電圧と共に１位相比較回路５０中で比較さ
れる。そして、その位相差に応じた直流電圧を、直流増
幅器５２を経て前記電圧制御発振器３０に正帰還させる
ことにより、発振周波数を常に振動子１２の共振周波数
に一致させる制御がなされる。
発明が解決しようとする課題
前述の定振幅制御方式で超音波加工を行なうに際し１例
えば振動子１２およびホーン１６の太き・さに比べて、
寸法が極端に一部さい工具１４を使用せざるを得ない場
合がある。このときは、振動子１２に供給される高周波
の振幅が一定になるよう制御しても、被加工物に接触し
ている工具１４における先端の負荷が増大するにつれ、
該工具先端の振幅は低下するに至る。このため被加工物
の加工能力および加工中の切粉排出作用は著しく低下し
、遂には加工不能に陥ってしまう欠点がある。
えば振動子１２およびホーン１６の太き・さに比べて、
寸法が極端に一部さい工具１４を使用せざるを得ない場
合がある。このときは、振動子１２に供給される高周波
の振幅が一定になるよう制御しても、被加工物に接触し
ている工具１４における先端の負荷が増大するにつれ、
該工具先端の振幅は低下するに至る。このため被加工物
の加工能力および加工中の切粉排出作用は著しく低下し
、遂には加工不能に陥ってしまう欠点がある。
また超音波加工の開始時点で、工具１４は被加工物に対
し滑り易いため、振動子１２に供給される高周波の振幅
を小さくする必要（または送り速度を小さくする）があ
る、このとき、始めから振幅を大きく設定した状態で加
工を開始すると、前記の如く加工入口で工具１４が滑る
以外に、工具寿命の低下を招くと共に、不必要な発熱や
騒音を生ずる欠点がある。
し滑り易いため、振動子１２に供給される高周波の振幅
を小さくする必要（または送り速度を小さくする）があ
る、このとき、始めから振幅を大きく設定した状態で加
工を開始すると、前記の如く加工入口で工具１４が滑る
以外に、工具寿命の低下を招くと共に、不必要な発熱や
騒音を生ずる欠点がある。
加えて、工具１４による被加工物の加工深さが増大する
と、これに伴い前記振幅を増大させて切粉の排出を促進
させる必要がある。また工具１４の切味によっても、そ
の振幅を微妙に変化させる必要がある。このため超音波
加工に際し作業者は、従来より経験と勘とに頼って、そ
の都度加工状態に最も適する振幅を設定する煩雑な手間
を要していた。
と、これに伴い前記振幅を増大させて切粉の排出を促進
させる必要がある。また工具１４の切味によっても、そ
の振幅を微妙に変化させる必要がある。このため超音波
加工に際し作業者は、従来より経験と勘とに頼って、そ
の都度加工状態に最も適する振幅を設定する煩雑な手間
を要していた。
発明の目的
この発明は、先に述べた課題を解決するため提案された
ものであって、超音波加工機での加工中に、工具先端お
よび被、加工物に加わる負荷の増減に応じて、振動子で
の振幅を追従的に増減させるようにして１作業者が加工
中の各種加工条件に応じてその都度振幅を設定する煩雑
さを解消した振幅制御装置を提供することを目的とする
。
ものであって、超音波加工機での加工中に、工具先端お
よび被、加工物に加わる負荷の増減に応じて、振動子で
の振幅を追従的に増減させるようにして１作業者が加工
中の各種加工条件に応じてその都度振幅を設定する煩雑
さを解消した振幅制御装置を提供することを目的とする
。
課題を解決するための手段
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため本
発明は、高周波発振器からの発振出力が供給され、所要
の振幅設定値で振動する振動子と。
発明は、高周波発振器からの発振出力が供給され、所要
の振幅設定値で振動する振動子と。
この振動子にホーンを介して接続した工具とからなり１
Ｍ工具により被加工物に所要の超音波加工を施すように
した超音波加工機において、前記工具による被加工物の
超音波加工時に、該工具の先端に加わる負荷を検出する
負荷検出手段と、 この負荷検出手段により検出された負荷出力を、工具先
端の負荷に適した振幅増減値に変換する負荷／振幅変換
回路と、 この負荷／振幅変換回路から出力される振幅増減値が入
力されて、無負荷時の振幅設定値に該振幅増減値を加算
する振幅加算回路とからなり、この振幅加算回路から出
力される新たな設定振幅値を、前記高周波発振器に供給
することによって、前記振動子での振幅を被加工物に加
わる負荷に追従して増減させるようにしたことを特徴と
する。
Ｍ工具により被加工物に所要の超音波加工を施すように
した超音波加工機において、前記工具による被加工物の
超音波加工時に、該工具の先端に加わる負荷を検出する
負荷検出手段と、 この負荷検出手段により検出された負荷出力を、工具先
端の負荷に適した振幅増減値に変換する負荷／振幅変換
回路と、 この負荷／振幅変換回路から出力される振幅増減値が入
力されて、無負荷時の振幅設定値に該振幅増減値を加算
する振幅加算回路とからなり、この振幅加算回路から出
力される新たな設定振幅値を、前記高周波発振器に供給
することによって、前記振動子での振幅を被加工物に加
わる負荷に追従して増減させるようにしたことを特徴と
する。
作用
本発明に係る超音波加工機の振幅制御装置によれば、荷
重検呂器に代表される負荷検出手段が、工具先端に加わ
る負荷（切削抵抗）を検出すると、負荷／振幅変換回路
はこれを工具先端の負荷に適した振幅増減値に変換する
。そして、負荷／振幅変換回路から出力される振幅増減
値は振幅加算回路に入力され、ここで無負荷時の振幅設
定値に該振幅増減値を加算し、これにより高周波発振器
における設定振幅を変化させる。
重検呂器に代表される負荷検出手段が、工具先端に加わ
る負荷（切削抵抗）を検出すると、負荷／振幅変換回路
はこれを工具先端の負荷に適した振幅増減値に変換する
。そして、負荷／振幅変換回路から出力される振幅増減
値は振幅加算回路に入力され、ここで無負荷時の振幅設
定値に該振幅増減値を加算し、これにより高周波発振器
における設定振幅を変化させる。
実施例
次に、本発明に係る超音波加工機の振幅制御装置につき
、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下
説明する。第１図は、実施例に係る振幅制御装置の概略
ブロック図であって、超音波振動系２６の構成は、第２
図で示したものと同じである。この振動系２６は、超音
波加工機の主軸（図示せず）内に装着されて回転自在か
つ昇降可能となっており、加工機のテーブル５４上に載
置した被加工物５６に所要の超音波加工、例えば穴あけ
加工を行ない得るようになっている。振動系２６を構成
する前記振動子１２には、公知の高周波発振器５８を介
して高周波の励振電圧が供給される。
、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下
説明する。第１図は、実施例に係る振幅制御装置の概略
ブロック図であって、超音波振動系２６の構成は、第２
図で示したものと同じである。この振動系２６は、超音
波加工機の主軸（図示せず）内に装着されて回転自在か
つ昇降可能となっており、加工機のテーブル５４上に載
置した被加工物５６に所要の超音波加工、例えば穴あけ
加工を行ない得るようになっている。振動系２６を構成
する前記振動子１２には、公知の高周波発振器５８を介
して高周波の励振電圧が供給される。
本実施例に係る振幅制御装置を、符号６ｏで示す２点鎖
線の枠内に示す、加工機のテーブル５４には、超音波加
工中に被加工物５６に加わる負荷（荷重）を電気信号に
変換するトランスジューサとしての負荷検出手段６２が
配設され、この負荷検出手段６２に前記被加工物５６が
安定的に載置されるようになっている。負荷検出手段６
２としては、ロードセルの如く、加わった機械的荷重を
電気信号に変換して出力する荷重計が好適に使用され、
従って実施例中の符号６２は該荷重計を指示するものと
する。なお、荷重計６２が検出した被加工物５６に加わ
る荷重は、すなわち工具１４の先端に加わる負荷そのも
のと同視し得ることは勿論である。また実施例では、荷
重計６２をテーブル５４に配設する場合を示しているが
、後述の如く、振動系２６の側にこの負荷検出手段を設
けるようにしてもよい。
線の枠内に示す、加工機のテーブル５４には、超音波加
工中に被加工物５６に加わる負荷（荷重）を電気信号に
変換するトランスジューサとしての負荷検出手段６２が
配設され、この負荷検出手段６２に前記被加工物５６が
安定的に載置されるようになっている。負荷検出手段６
２としては、ロードセルの如く、加わった機械的荷重を
電気信号に変換して出力する荷重計が好適に使用され、
従って実施例中の符号６２は該荷重計を指示するものと
する。なお、荷重計６２が検出した被加工物５６に加わ
る荷重は、すなわち工具１４の先端に加わる負荷そのも
のと同視し得ることは勿論である。また実施例では、荷
重計６２をテーブル５４に配設する場合を示しているが
、後述の如く、振動系２６の側にこの負荷検出手段を設
けるようにしてもよい。
第１図で符号６４は、荷重計６２により検出された負荷
出力を、工具１４の先端に加わる負荷に適した振幅増減
値に変換するための負荷／振幅変換回路を示す。また符
号６６は、負荷／振幅変換回路６４から出力される振幅
増減値を、無負荷時の振幅設定値に加算するための振幅
加算回路を示している。振幅加算回路６６は、例えば振
幅リミッタ回路６８を介して、前記の高周波発振器５８
に接続し、後述の如く振幅設定値の上限を規制するよう
になっている。また負荷／振幅変換回路６４には、符号
７０で示すゲイン調整装置が接続されている。
出力を、工具１４の先端に加わる負荷に適した振幅増減
値に変換するための負荷／振幅変換回路を示す。また符
号６６は、負荷／振幅変換回路６４から出力される振幅
増減値を、無負荷時の振幅設定値に加算するための振幅
加算回路を示している。振幅加算回路６６は、例えば振
幅リミッタ回路６８を介して、前記の高周波発振器５８
に接続し、後述の如く振幅設定値の上限を規制するよう
になっている。また負荷／振幅変換回路６４には、符号
７０で示すゲイン調整装置が接続されている。
実施例の作用
この構成に係る振幅制御装置の作用につき、次に説明す
る。超音波加工機におけるテーブル５４に、荷重計６２
を介して被加工物５６を載置し。
る。超音波加工機におけるテーブル５４に、荷重計６２
を介して被加工物５６を載置し。
加工機のスイッチを投入して加工特機状態とさせる。こ
のとき振幅加算回路６６には＝無負荷での設定振幅７２
が与えられ、従って振動系２６は僅かに超音波振動を行
なっている。超音波加工が開始され、工具１４の先端が
被加工物５６に接触すると、工具１４の先端には負荷が
加わることとなるが、この負荷は加工状態の進展に応じ
て増大したり減少したりする。このように工具先端に加
わる負荷は、すなわち被加工物５６に加わる荷重として
前記荷重計６２により検出される。
のとき振幅加算回路６６には＝無負荷での設定振幅７２
が与えられ、従って振動系２６は僅かに超音波振動を行
なっている。超音波加工が開始され、工具１４の先端が
被加工物５６に接触すると、工具１４の先端には負荷が
加わることとなるが、この負荷は加工状態の進展に応じ
て増大したり減少したりする。このように工具先端に加
わる負荷は、すなわち被加工物５６に加わる荷重として
前記荷重計６２により検出される。
荷重計６２からの検出出力は、負荷／振幅変換回路６４
に入力される。これにより荷重検出値は。
に入力される。これにより荷重検出値は。
この負荷／振幅変換回路６４において、工具１４の先端
に加わる負荷に適した振幅増減値に変換され、この振幅
増減値を振幅加算回路６６に出力する。すると振幅加算
回路６６は、先に述べた無負荷時の設定振幅７２にこの
振幅増減値を加算し。
に加わる負荷に適した振幅増減値に変換され、この振幅
増減値を振幅加算回路６６に出力する。すると振幅加算
回路６６は、先に述べた無負荷時の設定振幅７２にこの
振幅増減値を加算し。
これを新たな設定振幅値７４として前記高周波発振器５
８に入力する。従って高周波発振器５８は、この新たに
設定された振幅値７４をもって振動子１２に高周波電圧
を与え、振動系２６の振動は増加または減少させられる
。この新たな設定振幅値７４は、超音波加工時に工具１
４の先端に加わる負荷の大きさに対応しているから、加
工時の負荷が増大すれば、振動系２６の振幅は追従的に
増大し、また加工負荷が減少すれば振動系２６の振幅は
追従的に減少することになる。これに伴い被加工物５６
での切削抵抗も低下したり増大したりするが、適切な切
削抵抗になったところで振幅設定値７４は平衡状態とな
る。
８に入力する。従って高周波発振器５８は、この新たに
設定された振幅値７４をもって振動子１２に高周波電圧
を与え、振動系２６の振動は増加または減少させられる
。この新たな設定振幅値７４は、超音波加工時に工具１
４の先端に加わる負荷の大きさに対応しているから、加
工時の負荷が増大すれば、振動系２６の振幅は追従的に
増大し、また加工負荷が減少すれば振動系２６の振幅は
追従的に減少することになる。これに伴い被加工物５６
での切削抵抗も低下したり増大したりするが、適切な切
削抵抗になったところで振幅設定値７４は平衡状態とな
る。
なお、振幅加算回路６６からの振幅加算値を、高周波発
振器５８に新たな設定振幅値７４として供給するには、
第１図に示すように、振幅リミッタ回路６８を介して供
給するのが好ましい。この振幅リミッタ回路６８は、過
大な設定振幅値が高周波発振器５８に直接出力されるの
を防止するため設けられる。例えば、工具１４の材質や
加工条件等により振幅上限値を設定する場合や、負荷／
振幅変換回路６４のゲインを大きく取り過ぎた場合、そ
の他工具１４が寿命に達して超音波加工時に過大な荷重
が加わるようになった場合等に、必要以上にその振幅が
増大しないようにするためのものである。
振器５８に新たな設定振幅値７４として供給するには、
第１図に示すように、振幅リミッタ回路６８を介して供
給するのが好ましい。この振幅リミッタ回路６８は、過
大な設定振幅値が高周波発振器５８に直接出力されるの
を防止するため設けられる。例えば、工具１４の材質や
加工条件等により振幅上限値を設定する場合や、負荷／
振幅変換回路６４のゲインを大きく取り過ぎた場合、そ
の他工具１４が寿命に達して超音波加工時に過大な荷重
が加わるようになった場合等に、必要以上にその振幅が
増大しないようにするためのものである。
また負荷／振幅変換回路６４は、工具先端の荷重に見合
った振幅増減量を出力するが、ゲイン調整装置７０を操
作することにより、工具１４の直径や剛性等に合わせて
適切なゲインに調整することができる０例えば、工具１
４の剛性が小さくて、先端での振幅が低下し易い場合は
、ゲインを大きめに設定することが推奨される。
った振幅増減量を出力するが、ゲイン調整装置７０を操
作することにより、工具１４の直径や剛性等に合わせて
適切なゲインに調整することができる０例えば、工具１
４の剛性が小さくて、先端での振幅が低下し易い場合は
、ゲインを大きめに設定することが推奨される。
以上に説明した如く、本実施例に係る超音波加工機の振
幅制御装置によれば、超音波加工中に工具１４の切味が
低下したり、加工深さが増大して切粉の排出が不良とな
り、工具１４の先端に加わる負荷が増加したりした場合
でも、振動系２６での振幅は、負荷状況に応じて自動的
に増減させられ、最適の切削抵抗に設定される。また逆
に、加工入口等で工具１４の食付きを向上させるため、
振動系２６での振幅を小さくしたい場合は、送り速度を
小さくし５工具１４の先端に加わる負荷を小さくすれば
振幅は自動的に小さくなる。
幅制御装置によれば、超音波加工中に工具１４の切味が
低下したり、加工深さが増大して切粉の排出が不良とな
り、工具１４の先端に加わる負荷が増加したりした場合
でも、振動系２６での振幅は、負荷状況に応じて自動的
に増減させられ、最適の切削抵抗に設定される。また逆
に、加工入口等で工具１４の食付きを向上させるため、
振動系２６での振幅を小さくしたい場合は、送り速度を
小さくし５工具１４の先端に加わる負荷を小さくすれば
振幅は自動的に小さくなる。
なお１本実施例では、工具１４の先端に加わる負荷を、
加工テーブル５４と被加工物５６との間に介在させた荷
重計６２により検出するようにしたが、前記振動系２６
を構成する工具１４等に所要の負荷検出手段を配設し、
これにより工具先端に加わる負荷を直接検出するよう構
成してもよいことは勿論である。また工具先端に負荷さ
れる荷重の変化により、高周波発振器における駆動周波
数の増減を検出し、これによって間接的に、工具１４の
先端に加わる負荷を検出して前述の振幅制御を行なって
もよい。
加工テーブル５４と被加工物５６との間に介在させた荷
重計６２により検出するようにしたが、前記振動系２６
を構成する工具１４等に所要の負荷検出手段を配設し、
これにより工具先端に加わる負荷を直接検出するよう構
成してもよいことは勿論である。また工具先端に負荷さ
れる荷重の変化により、高周波発振器における駆動周波
数の増減を検出し、これによって間接的に、工具１４の
先端に加わる負荷を検出して前述の振幅制御を行なって
もよい。
発明の詳細
な説明した如く、本発明に係る超音波加工機の振幅制御
装置によれば、その超音波加工中に工具の先端に加わる
負荷の増減に対応して、振動子での振幅を追従的に増減
させることができる。従って、例えば剛性の小さい小径
工具を超音波加工に使用する場合であっても、工具先端
に加わる負荷により振幅が低下することがなく、常に安
定した加工を施すことができる。また加工穴の深さが大
きくなり、切粉の排出が不良となって切削抵抗が増大す
るような場合であっても、振動系での振幅は自動的に大
きくなるので、切粉の排出性が向上して安定な加工を持
続できる。なお、工具の切味が低下した場合も全く同様
である。加えて不必要な出力を極力押えることができる
と共に、振動系における過度の発熱および騒音を解消す
ることもできる。
装置によれば、その超音波加工中に工具の先端に加わる
負荷の増減に対応して、振動子での振幅を追従的に増減
させることができる。従って、例えば剛性の小さい小径
工具を超音波加工に使用する場合であっても、工具先端
に加わる負荷により振幅が低下することがなく、常に安
定した加工を施すことができる。また加工穴の深さが大
きくなり、切粉の排出が不良となって切削抵抗が増大す
るような場合であっても、振動系での振幅は自動的に大
きくなるので、切粉の排出性が向上して安定な加工を持
続できる。なお、工具の切味が低下した場合も全く同様
である。加えて不必要な出力を極力押えることができる
と共に、振動系における過度の発熱および騒音を解消す
ることもできる。
また加工開始時点では、超音波振動により工具が被加工
物に対し滑り易いが、このときは送り速度を小さく設定
してやるだけで、工具先端に加わる負荷に見合った最適
振幅に自動的に移行する。
物に対し滑り易いが、このときは送り速度を小さく設定
してやるだけで、工具先端に加わる負荷に見合った最適
振幅に自動的に移行する。
従って、従来作業者が経験や勘に頼ってその都度振幅設
定値を変更していた作業が自動化され、超音波加工をよ
り簡単かつ確実に行える、という大きな利点がある。
定値を変更していた作業が自動化され、超音波加工をよ
り簡単かつ確実に行える、という大きな利点がある。
第１図は、本発明に係る振幅制御装置の好適な実施例の
概略ブロック図、第２図は、従来技術に係る超音波加工
機の振幅制御を行なう回路例のブロック図、第３図は、
一般的な超音波加工機の概略説明図である。 １２・・・超音波振動子 １４・・・工具１６・・・示
−ン ２６・・・超音波振動系５４・・・テーブ
ル ５６・・・被加工物６２・・・荷重計 ６４・・・負荷／振幅変換回路 ６６・・・振幅加算回路 ６８・・・振幅リミッタ回路
７０・・・ゲイン調整装置
概略ブロック図、第２図は、従来技術に係る超音波加工
機の振幅制御を行なう回路例のブロック図、第３図は、
一般的な超音波加工機の概略説明図である。 １２・・・超音波振動子 １４・・・工具１６・・・示
−ン ２６・・・超音波振動系５４・・・テーブ
ル ５６・・・被加工物６２・・・荷重計 ６４・・・負荷／振幅変換回路 ６６・・・振幅加算回路 ６８・・・振幅リミッタ回路
７０・・・ゲイン調整装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高周波発振器からの発振出力が供給され、所要の振幅設
定値で振動する振動子と、この振動子にホーンを介して
接続した工具とからなり、該工具により被加工物に所要
の超音波加工を施すようにした超音波加工機において、 前記工具による被加工物の超音波加工時に、該工具の先
端に加わる負荷を検出する負荷検出手段と、 この負荷検出手段により検出された負荷出力を、工具先
端の負荷に適した振幅増減値に変換する負荷／振幅変換
回路と、 この負荷／振幅変換回路から出力される振幅増減値が入
力されて、無負荷時の振幅設定値に該振幅増減値を加算
する振幅加算回路とからなり、この振幅加算回路から出
力される新たな設定振幅値を、前記高周波発振器に供給
することによって、前記振動子での振幅を被加工物に加
わる負荷に追従して増減させるようにした ことを特徴とする超音波加工機の振幅制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177072A JPH0463668A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 超音波加工機の振幅制御装置 |
| KR1019910007326A KR920002270A (ko) | 1990-07-03 | 1991-05-07 | 초음파가공기의 진폭제어장치 |
| US07/709,283 US5101599A (en) | 1990-07-03 | 1991-06-03 | Ultrasonic machine having amplitude control unit |
| DE4121148A DE4121148A1 (de) | 1990-07-03 | 1991-06-26 | Ultraschallgeraet mit amplitudensteuereinheit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177072A JPH0463668A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 超音波加工機の振幅制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463668A true JPH0463668A (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=16024635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2177072A Pending JPH0463668A (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 超音波加工機の振幅制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5101599A (ja) |
| JP (1) | JPH0463668A (ja) |
| KR (1) | KR920002270A (ja) |
| DE (1) | DE4121148A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002006007A1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Designmecha Co., Ltd. | Micro-burnishing apparatus using ultrasonic vibration |
| CN113203467A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-08-03 | 大连理工大学 | 一种超声辅助加工负载振幅测量装置及方法 |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5609009A (en) * | 1989-02-24 | 1997-03-11 | Southpac Trust International, Inc. | Single station covering and fastening system |
| FR2681261B1 (fr) * | 1991-09-13 | 1995-06-09 | Suzuki Motor Co | Circuit d'excitation et de commande pour un vibreur ultrasonore. |
| JPH06169149A (ja) * | 1992-06-04 | 1994-06-14 | Fujitsu Ltd | 基板修正装置及び方法 |
| GB9312699D0 (en) * | 1993-06-19 | 1993-08-04 | Young Michael J R | Apparatus for making an aperture in a tile |
| US5556649A (en) * | 1993-08-30 | 1996-09-17 | Yamaha Motor Co., Ltd. | Device for removing runners from molded products |
| US5688364A (en) * | 1994-12-22 | 1997-11-18 | Sony Corporation | Chemical-mechanical polishing method and apparatus using ultrasound applied to the carrier and platen |
| GB9607905D0 (en) * | 1996-04-17 | 1996-06-19 | Molins Plc | Cutting apparatus |
| JP3745829B2 (ja) * | 1996-05-15 | 2006-02-15 | 株式会社デンソー | テーパ面研削方法およびテーパ面研削装置 |
| JPH11110832A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Ando Electric Co Ltd | 超音波振動工具を有する数値制御装置 |
| US6827247B1 (en) | 1999-12-08 | 2004-12-07 | Asm Technology Singapore Pte Ltd. | Apparatus for detecting the oscillation amplitude of an oscillating object |
| US20050028657A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Mitro Richard John | Tunable cutting device |
| WO2006109366A1 (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Kazumasa Ohnishi | Cutting or grinding machine |
| DE102006020417B4 (de) * | 2006-04-26 | 2008-10-02 | Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Ultraschall |
| US7819013B2 (en) * | 2006-07-05 | 2010-10-26 | The Hong Kong Polytechnic University | Method and apparatus for measuring oscillation amplitude of an ultrasonic device |
| EP2145718A3 (en) * | 2008-07-16 | 2011-04-27 | Calsonic Kansei Corporation | Ultrasonic welder and joined body obtained by the welder |
| US8857128B2 (en) * | 2009-05-18 | 2014-10-14 | Apple Inc. | Reinforced device housing |
| FR2948587B1 (fr) * | 2009-07-31 | 2011-09-02 | Inst Pierre Vernier | Machine a usinage ultrasonore equipee d'un dispositif de controle de position et procede de fonctionnement de ladite machine |
| DE102009045945A1 (de) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Elektrowerkzeugmaschine mit Ultraschallanregung |
| US8408972B2 (en) * | 2010-01-25 | 2013-04-02 | Apple Inc. | Apparatus and method for intricate cuts |
| US8372495B2 (en) | 2010-05-26 | 2013-02-12 | Apple Inc. | Electronic device enclosure using sandwich construction |
| US9120272B2 (en) | 2010-07-22 | 2015-09-01 | Apple Inc. | Smooth composite structure |
| US9011623B2 (en) | 2011-03-03 | 2015-04-21 | Apple Inc. | Composite enclosure |
| NZ592935A (en) * | 2011-05-19 | 2013-11-29 | Agres Ltd | Ultrasonic device |
| DE102011089356A1 (de) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Wacker Chemie Ag | Polykristallines Siliciumstück und Verfahren zum Brechen eines Siliciumkörpers |
| CN103958425B (zh) * | 2012-08-31 | 2015-11-25 | 赛隆技术有限公司 | 强化玻璃的加工方法及强化玻璃用加工装置 |
| US10407955B2 (en) | 2013-03-13 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Stiff fabric |
| US11518138B2 (en) | 2013-12-20 | 2022-12-06 | Apple Inc. | Using woven fibers to increase tensile strength and for securing attachment mechanisms |
| EP3199271B1 (en) * | 2014-09-22 | 2020-08-12 | Citizen Watch Co., Ltd. | Machine tool and control device for machine tool |
| CN105499626B (zh) * | 2016-01-04 | 2019-01-15 | 河南科技学院 | 一种复合振动钻削装置 |
| CN109108317B (zh) * | 2017-06-23 | 2022-01-18 | 河南理工大学 | 适用于cfrp/钛（铝）合金叠层材料的复合振动钻削方法 |
| US10864686B2 (en) | 2017-09-25 | 2020-12-15 | Apple Inc. | Continuous carbon fiber winding for thin structural ribs |
| EP3530359B1 (de) * | 2018-02-26 | 2023-10-18 | Telsonic Holding AG | Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten von werkstücken oder gegenständen |
| CN109060102B (zh) * | 2018-08-22 | 2024-04-16 | 河南理工大学 | 模拟负载状态下的超声钻削振幅检测装置 |
| CN109388103B (zh) * | 2018-09-26 | 2020-06-19 | 汇专科技集团股份有限公司 | 超声波发生器控制方法、系统、计算机设备和存储介质 |
| CN109352432A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-02-19 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种拉丝模具超声抛光装置 |
| EP3646986A1 (de) | 2018-11-05 | 2020-05-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Bedienerdefinierte rattervermeidung |
| JP7264643B2 (ja) * | 2019-01-10 | 2023-04-25 | シチズン時計株式会社 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| CN109807699A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-28 | 江苏申阳电梯部件有限公司 | 一种扶梯驱动主轴焊接接头超声打磨的装置及方法 |
| US11264960B2 (en) | 2020-04-13 | 2022-03-01 | Northrop Grumman Systems Corporation | Differential current source |
| KR102207373B1 (ko) | 2020-07-13 | 2021-01-26 | 주식회사 파세코 | 창문형 에어컨의 창문틀 설치 프레임 조립체 |
| DE102021116164A1 (de) * | 2021-06-22 | 2022-12-22 | Pma/Tools Ag | Glasreparaturvorrichtung und Reparaturverfahren |
| DE102021116166B3 (de) * | 2021-06-22 | 2022-10-20 | Pma/Tools Ag | Glasreparaturvorrichtung und Reparaturverfahren |
| CN114211262B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-03-14 | 杭州电子科技大学 | 一种超声切削刀具振幅的检测方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2504831A (en) * | 1947-12-31 | 1950-04-18 | Libbey Owens Ford Glass Co | Apparatus for engraving glass |
| US2942383A (en) * | 1957-10-17 | 1960-06-28 | Sheffield Corp | Machine device |
| US3668486A (en) * | 1971-01-08 | 1972-06-06 | Crest Ultrasonics Corp | Load-sensitive generator for driving piezo-electric transducers |
| SU536850A1 (ru) * | 1974-05-30 | 1976-11-30 | Государственный Научно-Исследовательский Институт Машиноведения | Способ автоматической настройки ультразвуковых станков |
| JPS5881469A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-16 | スタンレー電気株式会社 | 超音波加工用電源装置 |
| JPS61241048A (ja) * | 1985-04-16 | 1986-10-27 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 超音波加工の監視方法 |
| JPS62162451A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-18 | Osaka Daiyamondo Kogyo Kk | 超音波研削装置 |
| DD248518A1 (de) * | 1986-05-02 | 1987-08-12 | Adw Ddr | Verfahren und anordnung fuer leistungsultraschallgeraete |
| FR2604375A1 (fr) * | 1986-09-26 | 1988-04-01 | Cepe | Dispositif de commande de vibrateur |
| FR2613651B1 (fr) * | 1987-04-10 | 1994-07-22 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Machine d'usinage par abrasion ultrasonore |
| US5245793A (en) * | 1989-02-23 | 1993-09-21 | Supfina Maschinenfabrik Hentzen Gmbh & Co. Kg | Method and apparatus for fine working or microfinishing |
-
1990
- 1990-07-03 JP JP2177072A patent/JPH0463668A/ja active Pending
-
1991
- 1991-05-07 KR KR1019910007326A patent/KR920002270A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-06-03 US US07/709,283 patent/US5101599A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-26 DE DE4121148A patent/DE4121148A1/de not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002006007A1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Designmecha Co., Ltd. | Micro-burnishing apparatus using ultrasonic vibration |
| CN113203467A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-08-03 | 大连理工大学 | 一种超声辅助加工负载振幅测量装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4121148A1 (de) | 1992-01-09 |
| US5101599A (en) | 1992-04-07 |
| KR920002270A (ko) | 1992-02-28 |
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