JPH07136818A - 超音波穴明け加工方法及びそのための加工装置並びにこれに用いる加工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 超音波振動子ユニットに垂直精度良く超音波
工具を取り付けて、極微小径の超音波穴明け加工を行
う。 【構成】 超音波工具Ｔが取り付けられる超音波振動子
ユニット１と、所定の初期加工圧でワークＷに当接させ
る加工圧設定手段と、ワークＷに対して超音波振動子ユ
ニット１を変位させる移動テーブル３と、超音波振動子
ユニット１の自重を支えるユニット支持手段４と、その
位置変位を検出する変位検出センサ５と、移動テーブル
３の送り速度及び／又は送り量を制御するコントローラ
５とを有する。穴明け加工を行うに際し、超音波振動子
ユニット１に超音波工具Ｔの工具原材料Ｔｏを取り付
け、超音波振動子ユニット１を回転させながら又は所定
の角度ごとに間欠的に回動させながら工具原材料Ｔｏに
ワイヤ放電研削加工手段８により工具刃部Ｔｃを形成
し、回転中心に高精度で芯出しする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波加工によって難
削材に穴明け加工を行う超音波穴明け加工装置に係り、
詳細には、数値制御による超音波加工を可能とするため
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファインセラミックス、ファイン
ガラス、ファインカーボン等の難削材に対する小径穴、
異形穴等の穴明け加工には主として超音波加工装置が用
いられている。周知の如く超音波加工とは、所定の送り
速度で相対的に移動する工具とワークとを適当な加工圧
で当接させると共に、上記ワーク加工面と工具との当接
位置には砥粒を供給し、超音波振動子で上記工具に超音
波振動を与えながら砥粒を振動させ、その運動エネルギ
ーによってワークを破砕する加工法である。

【０００３】従来、この超音波加工装置としては、以下
に示すものが知られている。先ず第一に、工具を装着し
た超音波振動子ユニットの重量と加工圧設定用の錘の重
量とを釣り合わせ、両者の重量差を調整して工具を微小
加工圧でワークに当接させる加工装置が知られている。
この加工装置において、ワークに対する工具の送り速度
は上記錘の重量の加減により調整される。

【０００４】また、油圧シリンダによって移動可能な加
工テーブルにワークを固定し、固定された超音波振動子
ユニットに対してワークを移動させながら加工圧を発生
させる加工装置も知られている。この加工装置におい
て、加工テーブルの送り速度は油圧シリンダによって各
加工毎に設定される。更に、超音波振動子ユニットの自
重と釣り合った支持力で超音波振動子ユニットを下方か
ら支持する一方、上方からは所定の圧力で超音波振動子
ユニットを付勢し、この状態で工具を一定の送り速度で
移動させて加工を行う加工装置も知られている。

【０００５】ところで、この超音波加工において、工具
がワークに切り込む加工速度は工具とワーク加工面との
間に生じている加工圧に依存している。すなわち、最適
な加工圧によってのみ最大の加工速度を得ることがで
き、加工圧がこの最適加工圧より過大であっても過小で
あっても最大加工速度を得ることはできない。また、最
適加工圧は工具の振幅状態やスラリー供給状態の変化に
応じて常に変化しているので、工具を一定の送り速度で
ワークに対して変位させていたのでは常に最適な加工圧
を維持することができない。従って、超音波加工におけ
る加工効率の向上のためには、常に工具とワーク加工面
との間に最適な加工圧が発生するように、加工の進行に
応じて工具の送り速度を細かく制御する必要がある。

【０００６】しかしながら、このような従来の技術で
は、そのいずれにおいても工具あるいはワークの送り速
度が一定であり、加工途中における工具摩耗量を検知し
て工具送り速度等の加工条件を制御することは困難であ
り、加工の開始から終了まで常に最適な加工圧を維持す
ることができなかった。このため、従来の超音波加工装
置は加工効率が著しく悪いものであった。また、従来の
加工装置は発生している加工圧が最適加工圧に合致して
いるか否かを客観的に検出する手段を備えていないの
で、工具あるいはワークの送り速度を設定するに当たっ
ては作業者の熟練が必要であった。このため、加工費の
大部分を人件費が占めてしまい、加工コストの低減には
自ずと限界があった。

【０００７】そこで、本発明者らは、先に、このような
問題を解決した超音波穴明け加工装置を開発し、提案し
た。すなわち、特願平４−２２７７４５号において、超
音波工具が取り付けられる超音波振動子ユニットと、こ
の超音波振動子ユニットを付勢して上記超音波工具を所
定の初期加工圧でワークに当接させる加工圧設定手段
と、ワークに対して上記超音波振動子ユニットを変位さ
せる移動テーブルと、上記超音波振動子ユニットの自重
を支え、かつ、この超音波振動子ユニットを上記移動テ
ーブルにその送り方向に対して揺動自在に連結する板バ
ネ等からなるユニット支持手段と、上記超音波振動子ユ
ニットの移動テーブルに対する位置変位を検出する変位
検出センサと、この変位検出センサの検出信号に基づき
上記移動テーブルの送り速度及び／又は送り量を制御す
るコントローラとから構成された超音波穴明け加工装置
を提案した。

【０００８】また、特願平５−１３９７８６号におい
て、上記ユニット支持手段が、移動テーブルに取り付け
られた超音波振動子ユニットの支持台座と、超音波振動
子ユニットのコーンに設けられたフランジとの間に介装
された磁気支持体からなり、この磁気支持体により上記
超音波振動子ユニットの自重を支え、かつ、この超音波
振動子ユニットを上記移動テーブルにその送り方向に対
して上下動自在に支持する超音波穴明け加工装置を提案
した。

【０００９】これら本発明者らの提案に係る超音波穴明
け加工装置によれば、工具とワークとの間に常に最適な
加工圧が発生するように工具の送り速度を精密に制御す
ることができ、また、この加工圧に基づいて工具の送り
速度を数値制御することにより人的労力の軽減を図るこ
ともでき、更に、工具の摩耗量を正確に把握して無駄な
共削り加工の発生を防止することができ、飛躍的に加工
効率の向上を図ることができる。

【００１０】ところで、このような超音波穴明け加工装
置においても、超音波振動子ユニットに取り付けられた
超音波工具の垂直精度が悪いと、正確な穴明け加工が困
難になるばかりでなく、この超音波工具がその垂直精度
誤差に基づいて変形したり、あるいは、破損することが
あり、特に、超音波工具の工具径が細くなればなるほど
この傾向が顕著になる。

【００１１】しかるに、超音波穴明け加工装置におい
て、その超音波振動子ユニットを垂直精度良く設置する
ことは比較的よういであるが、この超音波振動子ユニッ
トに超音波工具を垂直精度良く取り付けることは、その
工具径が細くなればなるほど困難になり、しかも、この
ように工具径が細くなると超音波工具の取扱いも極めて
困難になるという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる観点
に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、
超音波振動子ユニットに垂直精度良く超音波工具を取り
付けて超音波穴明け加工を行うことができる超音波穴明
け加工方法を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、超音波振動子
ユニットに垂直精度良く超音波工具を取り付け、これに
よって工具径の細い超音波工具の使用を可能にし、極微
小径の超音波穴明け加工を行うことができる超音波穴明
け加工方法を提供することにある。

【００１４】更に、本発明の他の目的は、超音波振動子
ユニットに垂直精度良く超音波工具を取り付けることが
でき、これによって極微小径の超音波穴明け加工も可能
な超音波穴明け加工装置を提供することにある。

【００１５】更に、本発明の他の目的は、極細の工具径
を有する超音波工具であっても、この超音波工具を容易
にその垂直精度良く超音波振動子ユニットに取り付ける
ことができる超音波穴明け加工用の加工具を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、超
音波工具が取り付けられる超音波振動子ユニットと、こ
の超音波振動子ユニットを付勢して上記超音波工具を所
定の初期加工圧でワークに当接させる加工圧設定手段
と、ワークに対して上記超音波振動子ユニットを変位さ
せる移動テーブルと、上記超音波振動子ユニットの自重
を支え、かつ、この超音波振動子ユニットを上記移動テ
ーブルにその送り方向に対して移動自在に支持するユニ
ット支持手段と、上記超音波振動子ユニットの移動テー
ブルに対する位置変位を検出する変位検出センサと、こ
の変位検出センサの検出信号に基づき上記移動テーブル
の送り速度及び／又は送り量を制御するコントローラと
から構成された超音波穴明け加工装置で穴明け加工を行
うに際し、上記超音波振動子ユニットに上記超音波工具
の工具原材料を取り付け、この超音波振動子ユニットを
回転させながら又は所定の角度ごとに間欠的に回動させ
ながら工具原材料にワイヤ放電研削加工を施して工具刃
部を形成し、この超音波振動子ユニットの回転中心に芯
出しされた工具刃部を有する超音波工具で穴明け加工を
行う超音波穴明け加工方法である。

【００１７】また、本発明は、超音波振動子、コーン及
びこのコーンに対して着脱可能であると共に超音波工具
が取り付けられるホーンとを有する超音波振動子ユニッ
トと、この超音波振動子ユニットを付勢して上記超音波
工具を所定の初期加工圧でワークに当接させる加工圧設
定手段と、ワークに対して上記超音波振動子ユニットを
変位させる移動テーブルと、上記超音波振動子ユニット
の自重を支え、かつ、この超音波振動子ユニットを上記
移動テーブルにその送り方向に対して移動自在に支持す
るユニット支持手段と、上記超音波振動子ユニットの移
動テーブルに対する位置変位を検出する変位検出センサ
と、この変位検出センサの検出信号に基づき上記移動テ
ーブルの送り速度及び／又は送り量を制御するコントロ
ーラとから構成された超音波穴明け加工装置で穴明け加
工を行うに際し、コーンから取り外されたホーンに超音
波工具の工具原材料を取り付け、このホーンを回転させ
ながら又は所定の角度ごとに間欠的に回動させながら工
具原材料にワイヤ放電研削加工を施して工具刃部を形成
してこのホーンの回転中心に芯出しされた工具刃部を有
する超音波工具を形成し、この超音波工具を備えたホー
ンを上記超音波振動子ユニットのコーンに取り付けて穴
明け加工を行う超音波穴明け加工方法である。

【００１８】更に、本発明は、このような超音波穴明け
加工方法を実施する際に好適に用いることができる超音
波穴明け加工装置であり、また、超音波穴明け加工用の
加工具である。

【００１９】本発明において、超音波穴明け加工装置の
構成は、基本的には、特願平４−２２７７４５号や特願
平５−１３９７８６号において提案されたものと同じも
のでよく、超音波工具が取り付けられる超音波振動子ユ
ニットと、この超音波振動子ユニットを付勢して上記超
音波工具を所定の初期加工圧でワークに当接させる加工
圧設定手段と、ワークに対して上記超音波振動子ユニッ
トを変位させる移動テーブルと、上記超音波振動子ユニ
ットの自重を支え、かつ、この超音波振動子ユニットを
上記移動テーブルにその送り方向に対して移動自在に支
持するユニット支持手段と、上記超音波振動子ユニット
の移動テーブルに対する位置変位を検出する変位検出セ
ンサと、この変位検出センサの検出信号に基づき上記移
動テーブルの送り速度及び／又は送り量を制御するコン
トローラとを備えたものが使用される。

【００２０】そして、上記超音波振動子ユニットとして
は、それが超音波振動子、コーン及び超音波工具が着脱
可能に取り付けられるホーンで構成され、これら超音波
振動子、コーン及びホーンの全体が一体的に形成されて
いてもよく、また、少なくとも上記コーンに対してホー
ンが着脱可能に形成され、超音波工具の取り付け作業の
際にはこのホーンをコーンから取り外して行うことがで
きるようになっているものでもよい。

【００２１】また、本発明においては、穴明け加工を行
うに際し、超音波振動子ユニットに研削加工されて超音
波工具となる工具原材料を取り付け、この超音波振動子
ユニットを回転させながら又は所定の角度ごとに間欠的
に回動させながら工具原材料にワイヤ放電研削加工を施
して工具刃部を形成し、これによって超音波振動子ユニ
ットに取り付けられてその回転中心に芯出しされた工具
刃部を有する超音波工具を形成し、穴明け加工を行う
か、あるいは、コーンからホーンを取り外し、この取り
外したホーンに超音波工具の工具原材料を取り付け、こ
のホーンを回転させながら又は所定の角度ごとに間欠的
に回動させながら工具原材料にワイヤ放電研削加工を施
して工具刃部を形成し、これによってホーンの回転中心
に芯出しされた工具刃部を有する超音波工具を形成し、
この超音波工具が取り付けられたホーンを超音波振動子
ユニットのコーンに取り付けて穴明け加工を行う。

【００２２】ここで、超音波振動子ユニットあるいは取
り外されたホーンに取り付けられた工具原材料を研削加
工して超音波工具に形成するためのワイヤ放電研削加工
としては、代表的には例えば、特開昭５５−５４１３８
号公報に記載の方法、すなわち、ワイヤ電極と、このワ
イヤ電極を所定の形状にガイドする摺動若しくは回転す
る複数のガイドと、これらガイド間に上記ワイヤ電極を
所定のテンションをかけながら巻取り移動させる移動装
置とからなり、ガイドされるワイヤ電極の輪郭を加工に
利用するものであって、このワイヤ電極を工具原材料に
所定の間隔を維持して対向せしめ、これらワイヤ電極と
工具原材料との間に加工パルスを供給して所定の研削加
工を行う方法や、特公平４−２８４８６号公報記載の方
法、すなわち、工具原材料の加工部位に近接するワイヤ
電極をプーリ等の支持体に接するワイヤ部分のみとし、
このワイヤ部分と工具原材料の加工部位との間のみに放
電を行わせて指定の研削加工を行う方法が挙げられる。

【００２３】本発明において、超音波振動子ユニットに
工具原材料を取り付け、この工具原材料にワイヤ放電研
削加工を施して工具刃部を形成し、これによって穴明け
加工を行う場合には、超音波穴明け加工装置に超音波振
動子ユニットを所定の速度で回転又は所定の角度ごとに
間欠的に回動させるユニット回転手段を設けると共に、
ワークが搭載される加工台には上記超音波振動子ユニッ
トに取り付けられた工具原材料にワイヤ放電研削加工を
施して工具刃部を形成するワイヤ放電加工手段を設置
し、このワイヤ放電加工手段による工具原材料のワイヤ
放電研削加工が終了した後に、加工台を移動させてこの
加工台に搭載されたワークを形成された超音波工具で穴
明け加工するのがよい。

【００２４】また、コーンから取り外されたホーンに工
具原材料を取り付け、この工具原材料にワイヤ放電研削
加工を施して工具刃部を形成し、これによってホーンに
取りつけられた超音波工具を形成し、この超音波工具が
取り付けられたホーンを超音波振動子ユニットのコーン
に取り付けて穴明け加工を行う場合には、ワイヤ放電加
工手段に、ホーンを垂直に固定してこのホーンを回転さ
せながら又は所定の角度ごとに間欠的に回動させるホー
ン回転手段を設けるのがよい。

【００２５】更に、超音波振動子ユニットのホーンに超
音波工具を取り付ける手段については、このホーンから
超音波工具への超音波の伝達効率を高めるために、好ま
しくはホーンと超音波工具との間を組織的に一体に連結
するのがよく、そのためにこれらホーンと超音波工具と
の間をロウ付けあるいはハンダ付けで固定するのがよ
い。

【００２６】なお、工具原材料にワイヤ放電研削加工を
施して形成される工具刃部の断面形状については、特に
円形状に限られるものではなく、工具原材料が取り付け
られた超音波振動子ユニットあるいはホーンを所定の角
度ごとに間欠的に回動させながらこの工具原材料にワイ
ヤ放電研削加工を施すことにより、例えば、三角形、四
角形、五角形等の各種の形状を有する工具刃部を形成す
ることができる。

【００２７】

【作用】本発明によれば、超音波振動子ユニットに工具
原材料を取り付け、この工具原材料を回転又は所定の角
度で回動させながらワイヤ放電研削加工を施して工具刃
部を形成し、形成された超音波工具を超音波振動子ユニ
ットから取り外すことなくそのまま穴明け加工を行うの
で、超音波振動子ユニットの垂直精度に若干の誤差があ
ってもその先端に取り付けられた超音波工具の垂直精度
は確保され、工具の変形や破損の事故を可及的に防止す
ることができ、また、超音波穴明け加工を正確にかつ円
滑に実施することができ、これによって工具径の細い超
音波工具の使用を可能にし、極微小径の超音波穴明け加
工を行うことができる。

【００２８】また、本発明によれば、超音波振動子ユニ
ットのコーンから取り外されたホーンに工具原材料を取
り付け、この工具原材料にワイヤ放電研削加工を施して
工具刃部を形成し、これによってホーンに取りつけられ
た超音波工具を形成し、この超音波工具が取り付けられ
たホーンを超音波振動子ユニットのコーンに取り付けて
穴明け加工を行うので、超音波振動子ユニットの垂直精
度を確保しさえすれば、この超音波振動子ユニットの垂
直精度がそのまま超音波工具の垂直精度に反映され、工
具の変形や破損の事故を可及的に防止することができ、
また、超音波穴明け加工を正確にかつ円滑に実施するこ
とができ、これによって工具径の細い超音波工具の使用
を可能にし、極微小径の超音波穴明け加工を行うことが
できる。

【００２９】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本
発明を具体的に説明する。

【００３０】実施例１ 図１及び図２に本発明の実施例１に係る超音波穴明け加
工装置の概略が示されている。この図１及び図２におい
て、超音波穴明け加工装置は、超音波工具Ｔが取り付け
られる超音波振動子ユニット１と、この超音波振動子ユ
ニット１を付勢して上記超音波工具Ｔを所定の初期加工
圧でワークＷに当接させる加工圧設定手段２と、ワーク
Ｗに対して上記超音波振動子ユニット１を変位させる移
動テーブル３と、上記超音波振動子ユニット１の自重を
支え、かつ、この超音波振動子ユニット１を上記移動テ
ーブル３にその送り方向Ａに対して移動自在に支持する
ユニット支持手段４と、上記超音波振動子ユニット１の
移動テーブル３に対する位置変位を検出する変位検出セ
ンサ５と、この変位検出センサ５の検出信号に基づき上
記移動テーブル３の送り速度及び／又は送り量を制御す
るコントローラ６と、上記超音波振動子ユニット１を所
定の速度で回転又は所定の角度ごとに間欠的に回動させ
るユニット回転手段７と、この超音波振動子ユニット１
に取り付けられた工具原材料Ｔ₀ にワイヤ放電研削加工
を施して工具刃部Ｔ_c を形成するワイヤ放電加工手段８
とを備えている。

【００３１】この実施例において、上記超音波振動子ユ
ニット１は、互いに同軸上に配置されている超音波振動
子９、コーン１０及びホーン１１と、上記コーン１０に
設けられたフランジ部１０_a を介してこれら超音波振動
子９、コーン１０及びホーン１１を支持する支持台座１
２とで構成され、この支持台座１２を介してユニット支
持手段４により移動テーブル３に支持されるようになっ
ていると共に、上記ホーン１１にはその同軸上に超音波
工具Ｔが取り付けられるようになっている。ここで、上
記ユニット支持手段４は、板バネ４_a で構成されてお
り、上記超音波振動子ユニット１の自重と釣り合ってこ
れを支持していると共に、この超音波振動子ユニット１
が移動テーブル３に対して揺動可能となるようにこの超
音波振動子ユニット１を支持している。

【００３２】また、上記加工圧設定手段２は、超音波振
動子ユニット１の支持台座１２に取り付けられた電動シ
リンダ１３とそのピストンの一端に設けられたカプラ１
３_aを介して移動テーブル３との間に介装されたスプリ
ング１４とで構成されている。そして、この加工圧設定
手段２が超音波振動子ユニット１に及ぼす付勢力は、加
工条件に応じて各穴明け加工毎に設定し直され、図示外
のコントローラで若しくは上記移動テーブル３のコント
ローラ６を兼用してそのコントローラ６で電動シリンダ
１３を駆動し、その設定が行われる。

【００３３】また、上記超音波振動子ユニット１を所定
の速度で回転又は所定の角度ごとに間欠的に回動させる
ユニット回転手段７は、基本的には、そのコーン１０に
設けられたフランジ部１０_a を介して取り付けられた振
動子ホルダー１５と、上記超音波振動子ユニット１の支
持台座１２に固定され、軸受１８を介して上記振動子ホ
ルダー１５を回転自在に保持する支持枠体１６と、上記
振動子ホルダー１５に連結されてこの振動子ホルダー１
５を回転させるモーター１７とで構成されている。

【００３４】この実施例において、上記モーター１７
は、超音波振動子ユニット１の支持台座１２に設けられ
たモーター支持台１２_a に搭載され、回転方向の拘束力
の小さなカップリング１９を介して振動子ホルダー１５
に連結されて回転駆動力をこの振動子ホルダー１５に伝
達するようになっており、また、上記モーター支持台１
２_a と振動子ホルダー１５との間には超音波発振器２０
から高周波電力を回転する超音波振動子９に伝達するた
めのスリップリング２１が介装されている。

【００３５】更に、この実施例においては、超音波穴明
け加工を実施する際にその穴明け加工に先駆けて、超音
波工具Ｔの工具刃部Ｔ_c を形成するワイヤ放電研削加工
が行われる。そして、このワイヤ放電研削加工を行うた
めのワイヤ放電加工手段８は、基本的には、走行するワ
イヤ電極８_a と、このワイヤ電極８_a を支持して超音波
振動子ユニット１に取り付けられた工具原材料Ｔ₀ の加
工部位に相対するワイヤ電極８_a の加工ワイヤ部分を形
成するプーリ８_b 等の支持体とを備えており、このワイ
ヤ放電研削加工で形成される超音波工具Ｔにより超音波
穴明け加工されるワークＷと共に加工テーブル２２に搭
載されている。

【００３６】ここで、上記ワイヤ放電加工手段８によ
り、超音波振動子ユニット１に取り付けられた工具原材
料Ｔ₀ にワイヤ放電研削加工を施して工具刃部Ｔ_c を形
成する方法については、特開昭５５−５４１３８号公報
や特公平４−２８４８６号公報記載の方法でよく、特に
限定されるものではないが、好ましくは微細棒の加工に
適した特公平４−２８４８６号公報記載の方法がより好
ましい。

【００３７】そして、この実施例の場合には、先ず、ロ
ウ付けやハンダ付け等の方法で工具原材料Ｔ₀ を超音波
振動子ユニット１のホーン１１に一体的に固定し、次い
でユニット回転手段７でこの超音波振動子ユニット１を
回転させてその先端で工具原材料Ｔ₀ を回転させ、加工
テーブル２２を所定の移動方向Ｂに沿って移動させてワ
イヤ放電加工手段８のワイヤ電極８_a の加工ワイヤ部分
を工具原材料Ｔ₀ の加工部位に接近させ、かつ、移動テ
ーブル３を移動方向Ａに沿って移動させ、この工具原材
料Ｔ₀ の加工部位に所望の工具刃部Ｔ_c を形成して工具
原材料Ｔ₀ を所定の超音波工具Ｔに仕上げる。次に、上
記加工テーブル２２を移動方向Ｂに沿って移動させ、超
音波工具ＴをワークＷに接近させ、所定の超音波穴明け
加工を行う。

【００３８】なお、この実施例１の超音波穴明け加工装
置によるワークＷに対する超音波穴明け加工は、特願平
４−２２７７４５号明細書に記載された方法でよく、図
示外の砥粒が供給されたワークＷの加工面に上記超音波
工具Ｔを当接させ、超音波振動子９で超音波工具Ｔに振
動を与えると共に、移動テーブル３を所定の送り速度で
下降させ、このとき超音波工具Ｔを所定の加工条件に応
じた最適な付勢力で下方に向けて抑え付け、超音波工具
ＴとワークＷとの間に最大加工速度を得るための初期加
工圧を付与する。そして、この際に、上記コントローラ
６に格納した移動テーブル３の制御プログラムにより、
超音波加工中における移動テーブル３の送り速度及び／
又は送り量を制御し、また、超音波工具Ｔの摩耗量の検
出及び送り量の補正制御を行う。

【００３９】従って、この実施例１においては、超音波
振動子ユニット１のホーン１１に一体的に工具原材料Ｔ
₀ を固定し、そこでこの超音波振動子ユニット１を回転
させながら所定の工具刃部Ｔ_c を形成して超音波工具Ｔ
とし、この超音波工具Ｔを取り外すことなくそのままワ
ークＷに接近させ、所定の超音波穴明け加工を行うよう
になっているので、工具刃部Ｔ_c は超音波振動子ユニッ
ト１の軸芯に正確に一致し、その高い垂直精度が達成さ
れる。

【００４０】実施例２ 次に、図３及び図４に本発明の実施例２に係る超音波穴
明け加工装置の概略が示されている。

【００４１】この図３及び図４の超音波穴明け加工装置
においては、そのユニット支持手段４が、移動テーブル
３に取り付けられた超音波振動子ユニット１の支持台座
１２と、超音波振動子ユニット１のコーン１０に設けら
れたフランジ部１０_a との間に介装された磁気支持体４
_b であり、この磁気支持体４_b により上記超音波振動子
ユニット１の自重を支え、かつ、この超音波振動子ユニ
ット１を上記移動テーブル３にその送り方向Ａに対して
上下動自在に支持しており、他の点は上記実施例１の場
合と同様である。

【００４２】なお、図中、符号２３はベルチェ素子を示
し、符号２４は放熱フィンを示し、符号２５はベルチェ
素子２３に直流電流を供給するベルチェ素子用電源を示
し、また、符号２６は磁気支持体４_b のコントローラを
示し、そして、その他の符号において、実施例１の場合
と同じ番号のものは同じものを示す。

【００４３】この実施例２においては、超音波振動子ユ
ニット１のホーン１１はコーン１０に取外し可能に形成
されており、このホーン１１に超音波工具Ｔを取り付け
るに当たっては、ホーン１１をコーン１０から取り外
し、この取り外されたホーンに超音波工具Ｔの工具原材
料Ｔ₀ を取り付け、図４に破線で示すように、図示外の
適当な回転手段によりこのホーン１１を回転させながら
又は所定の角度ごとに間欠的に回動させながらワイヤ電
極８_a とプーリ８_b 等の支持体とを備えたワイヤ放電加
工手段８で工具原材料Ｔ₀ にワイヤ放電研削加工を施
し、このホーン１１の回転中心に芯出しされた工具刃部
Ｔ_c を有する超音波工具Ｔを形成し、この超音波工具Ｔ
を備えたホーン１１を上記超音波振動子ユニット１のコ
ーン１０に取り付けて穴明け加工を行う。

【００４４】従って、この実施例２においては、超音波
振動子ユニット１における超音波振動子９、コーン１０
及びホーン１１の垂直精度を確保しておけば、超音波工
具Ｔがホーン１１に高い垂直精度で取り付けられるの
で、結果として超音波振動子ユニット１に垂直精度良く
取り付けられた超音波工具ＴによりワークＷに超音波穴
明け加工を行うことができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、超音波振動子ユニット
に垂直精度良く超音波工具を取り付けて超音波穴明け加
工を行うことができ、これによって工具径の細い超音波
工具の使用を可能にし、極微小径の超音波穴明け加工を
行うことも可能になる。しかも、超音波工具とワークと
の間に生じている加工圧が予め設定された初期加工圧よ
りも大きいか否かを判断し、その結果に基づいて超音波
工具の送り速度を精密に制御して常に最適な加工敦を超
音波工具とワークとの間に発生させることができるの
で、超音波加工の加工効率を飛躍的に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の実施例１に係る超音波穴明
け加工装置を示す概略説明図である。

【図２】 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。

【図３】 図３は、本発明の実施例２に係る超音波穴明
け加工装置を示す概略説明図である。

【図４】 図４は、図３における超音波工具が取り付け
られたホーンを示す部分断面説明図である。

【符号の説明】

Ｔ…超音波工具、Ｔ₀ …工具原材料、Ｔ_c …工具刃部、
Ｗ…ワーク、Ａ…移動テーブルの送り方向、１…超音波
振動子ユニット、２…加工圧設定手段、３…移動テーブ
ル、４…ユニット支持手段、４_a …板バネ、４_b …磁気
支持体、５…変位検出センサ、６…コントローラ、７…
ユニット回転手段、８…ワイヤ放電加工手段、８_a …ワ
イヤ電極、８_b …プーリ（支持体）、９…超音波振動
子、１０…コーン、１０_a …フランジ部、１１…ホー
ン、１２…支持台座、１２_a …モーター支持台、１３…
電動シリンダ、１３_a …カプラ、１４…スプリング、１
５…振動子ホルダー、１６…支持枠体、１７…モータ
ー、１８…軸受、１９…カップリング、２０…超音波発
振器、２１…スリップリング、２２…加工テーブル、２
３…ベルチェ素子、２４…放熱フィン、２５…ベルチェ
素子用電源、２６…コントローラ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波工具が取り付けられる超音波振動
   子ユニットと、この超音波振動子ユニットを付勢して上
   記超音波工具を所定の初期加工圧でワークに当接させる
   加工圧設定手段と、ワークに対して上記超音波振動子ユ
   ニットを変位させる移動テーブルと、上記超音波振動子
   ユニットの自重を支え、かつ、この超音波振動子ユニッ
   トを上記移動テーブルにその送り方向に対して移動自在
   に支持するユニット支持手段と、上記超音波振動子ユニ
   ットの移動テーブルに対する位置変位を検出する変位検
   出センサと、この変位検出センサの検出信号に基づき上
   記移動テーブルの送り速度及び／又は送り量を制御する
   コントローラとから構成された超音波穴明け加工装置で
   穴明け加工を行うに際し、上記超音波振動子ユニットに
   上記超音波工具の工具原材料を取り付け、この超音波振
   動子ユニットを回転させながら又は所定の角度ごとに間
   欠的に回動させながら工具原材料にワイヤ放電研削加工
   を施して工具刃部を形成し、この超音波振動子ユニット
   の回転中心に芯出しされた工具刃部を有する超音波工具
   で穴明け加工を行うことを特徴とする超音波穴明け加工
   方法。
2. 【請求項２】 超音波振動子、コーン及びこのコーンに
   対して着脱可能であると共に超音波工具が取り付けられ
   るホーンとを有する超音波振動子ユニットと、この超音
   波振動子ユニットを付勢して上記超音波工具を所定の初
   期加工圧でワークに当接させる加工圧設定手段と、ワー
   クに対して上記超音波振動子ユニットを変位させる移動
   テーブルと、上記超音波振動子ユニットの自重を支え、
   かつ、この超音波振動子ユニットを上記移動テーブルに
   その送り方向に対して移動自在に支持するユニット支持
   手段と、上記超音波振動子ユニットの移動テーブルに対
   する位置変位を検出する変位検出センサと、この変位検
   出センサの検出信号に基づき上記移動テーブルの送り速
   度及び／又は送り量を制御するコントローラとから構成
   された超音波穴明け加工装置で穴明け加工を行うに際
   し、コーンから取り外されたホーンに超音波工具の工具
   原材料を取り付け、このホーンを回転させながら又は所
   定の角度ごとに間欠的に回動させながら工具原材料にワ
   イヤ放電研削加工を施して工具刃部を形成してこのホー
   ンの回転中心に芯出しされた工具刃部を有する超音波工
   具を形成し、この超音波工具を備えたホーンを上記超音
   波振動子ユニットのコーンに取り付けて穴明け加工を行
   うことを特徴とする超音波穴明け加工方法。
3. 【請求項３】 工具原材料のワイヤ放電研削加工は、走
   行ワイヤ電極とこの走行ワイヤ電極を支持する支持体と
   を有するワイヤ放電加工手段により、支持体に接する走
   行ワイヤ電極のワイヤ部分のみを用いて行う請求項１又
   は２記載の超音波穴明け加工方法。
4. 【請求項４】 超音波工具が取り付けられる超音波振動
   子ユニットと、この超音波振動子ユニットを付勢して上
   記超音波工具を所定の初期加工圧でワークに当接させる
   加工圧設定手段と、ワークに対して上記超音波振動子ユ
   ニットを変位させる移動テーブルと、上記超音波振動子
   ユニットの自重を支え、かつ、この超音波振動子ユニッ
   トを上記移動テーブルにその送り方向に対して移動自在
   に支持するユニット支持手段と、上記超音波振動子ユニ
   ットの移動テーブルに対する位置変位を検出する変位検
   出センサと、この変位検出センサの検出信号に基づき上
   記移動テーブルの送り速度及び／又は送り量を制御する
   コントローラと、上記超音波振動子ユニットを所定の速
   度で回転又は所定の角度ごとに間欠的に回動させるユニ
   ット回転手段と、この超音波振動子ユニットに取り付け
   られた工具原材料にワイヤ放電研削加工を施して工具刃
   部を形成するワイヤ放電加工手段とを備えていることを
   特徴とする超音波穴明け加工装置。
5. 【請求項５】 ユニット支持手段は、一端が移動テーブ
   ルに連結されていると共に他端が超音波振動子ユニット
   に連結されている板バネであり、この板バネにより上記
   超音波振動子ユニットの自重を支え、かつ、この超音波
   振動子ユニットを上記移動テーブルにその送り方向に対
   して揺動自在に支持する請求項４記載の超音波穴明け加
   工装置。
6. 【請求項６】 ユニット支持手段は、移動テーブルに取
   り付けられた超音波振動子ユニットの支持台座と、超音
   波振動子ユニットのコーンに設けられたフランジとの間
   に介装された磁気支持体であり、この磁気支持体により
   上記超音波振動子ユニットの自重を支え、かつ、この超
   音波振動子ユニットを上記移動テーブルにその送り方向
   に対して上下動自在に支持する請求項４記載の超音波穴
   明け加工装置。
7. 【請求項７】 超音波振動子、コーン及びこのコーンに
   対して着脱可能であると共に超音波工具が取り付けられ
   るホーンとを有する超音波振動子ユニットと、この超音
   波振動子ユニットを付勢して上記超音波工具を所定の初
   期加工圧でワークに当接させる加工圧設定手段と、ワー
   クに対して上記超音波振動子ユニットを変位させる移動
   テーブルと、上記超音波振動子ユニットの自重を支え、
   かつ、この超音波振動子ユニットを上記移動テーブルに
   その送り方向に対して移動自在に支持するユニット支持
   手段と、上記超音波振動子ユニットの移動テーブルに対
   する位置変位を検出する変位検出センサと、この変位検
   出センサの検出信号に基づき上記移動テーブルの送り速
   度及び／又は送り量を制御するコントローラとから構成
   された超音波穴明け加工装置で用いられる加工具であ
   り、着脱可能に形成された上記超音波振動子ユニットの
   ホーンと、このホーンに超音波工具の工具原材料を取り
   付け、このホーンを回転させながら又は所定の角度ごと
   に間欠的に回動させながら工具原材料にワイヤ放電研削
   加工を施して工具刃部を形成することにより、ホーンの
   回転中心に芯出しされた工具刃部を有する超音波工具と
   からなることを特徴とする超音波穴明け加工用の加工
   具。