JPH11110832A - 超音波振動工具を有する数値制御装置 - Google Patents

超音波振動工具を有する数値制御装置

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JPH11110832A
JPH11110832A JP9267468A JP26746897A JPH11110832A JP H11110832 A JPH11110832 A JP H11110832A JP 9267468 A JP9267468 A JP 9267468A JP 26746897 A JP26746897 A JP 26746897A JP H11110832 A JPH11110832 A JP H11110832A
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JP
Japan
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frequency
ultrasonic vibration
vibration tool
circuit
output
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JP9267468A
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Shiori Sasaki
志織 佐々木
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Ando Electric Co Ltd
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Ando Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 等ピッチ加工が可能であり、かつ、スタイラ
スの摩耗を検出することができる超音波振動工具を有す
るNC装置を提供する。 【解決手段】 PLL回路36は、超音波振動工具6の
共振周波数に等しい周波数の超音波信号Sを出力し、ま
た、スタイラス17が摩耗することによって共振周波数
が変化した時は、出力信号Sの周波数が追従して変化す
る。したがって、信号Sの周波数はスタイラス17の摩
耗量に対応する値となる。周波数検知回路40は、この
信号Sの周波数を検出し、該周波数を示すデータをCP
U21へ出力する。等ピッチ加工を行う場合は、CPU
21が同期/切替回路35を切り替え、PLL回路36
の出力信号Sを補間演算回路23へ供給する。これによ
り、モータ1、2の移動速度と、超音波振動工具6のス
タイラス17の振動速度との同期がとれることから、等
ピッチのドット加工が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、金型表
面上にマイクロインデンテ−ション(微細刻印)加工を
施すことにより、金型表面上に直接虹面(例えば、CD
の溝形成面)を形成させることを可能とする超音波振動
工具を有する数値制御(NC)装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波振動工具を有するNC装置
の構成を図2〜図4により説明する。原理的に軸数には
影響されず、θ軸制御であっても良いが、ここでは説明
の都合上直交2軸NC装置を代表例として説明する。図
2において、1はX軸モ−タ、2はY軸モ−タ、3はX
軸ボ−ルネジ、4はY軸ボ−ルネジ、6は超音波振動工
具、7は被加工材料(以下ワ−クと言う)である。超音
波振動工具6は、X軸ボ−ルネジ3上を移動できるよう
に取り付けられており、Y軸モ−タ2とY軸ボ−ルネジ
4上を移動するX軸モ−タ1の補間制御によってワ−ク
7上にドットを刻印する。
【0003】この従来の超音波振動工具6の振動制御回
路を図3に、X軸モ−タ1とY軸モ−タ2の駆動回路を
図4により説明する。図3において、11は超音波信号
を発生する発振回路、12は増幅回路、13はインピー
ダンスの整合をとる整合回路、6は超音波振動工具、1
5は圧電素子、16はホ−ン、17はスタイラスであ
る。
【0004】発振回路11で発生された信号は、増幅回
路12で増幅され、整合回路13を介して圧電素子15
を振動させる。この時、ホ−ン16とスタイラス17に
よって決まる固有音響インピ−ダンスCと、全長Lとに
基づく関係式f=C/4Lを満たす周波数fで圧電素子
15が振動すれば、超音波振動工具6は共振関係により
超音波振動を発生する。
【0005】次に、図4において、21はCPU(中央
処理装置)、22はDPM(デュアル・ポート・メモ
リ)、23は補間演算回路、24はFGC(ファンクシ
ョンジェネレータ;周波数変調器)、25はセンサ入力
回路、26は制御出力回路、27、28はサーボアン
プ、1、2は図2で説明したモ−タ、30、31はモー
タ1、2の各回転角度に比例した数のパルスを出力する
回転センサである。
【0006】このような構成において、CPU21によ
ってDPM22上に書き込まれた座標デ−タは、補間演
算回路23において補間演算処理され、、FGC24か
ら出力される同期パルスCPに同期したタイミングで制
御出力回路26へ出力される。制御出力回路26は、補
間演算回路23の出力に基づいてモータ駆動信号を作成
し、同期パルスCPにしたがったタイミングでサーボア
ンプ27、28へ出力する。これにより、モータ1、2
が回転駆動される。これらのモータ1、2の回転角度は
回転センサ30、31によって検出され、その回転セン
サ30、31の出力がサーボアンプ27、28へフィー
ドバックされると共に、センサ入力回路25へ供給され
る。センサ入力回路25は、回転センサ30、31の出
力を受け、該出力に基づく回転角度信号を補間演算回路
23へ出力する。補間演算回路23は、このセンサ入力
回路25の出力から超音波振動工具6の現在位置を認識
する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の超音波振動工具を有するNC装置にあっては、超音
波振動工具を駆動する回路(図3)と、超音波振動工具
6を移動させる回路(図4)が非同期であるため、図5
に示すように、超音波加工時においてドットピッチが等
ピッチにならず、特に、虹面加工を行う場合に好ましく
ない問題があった。また、上述した従来の装置は、スタ
イラス17が摩耗し、共振周波数がずれた場合にこれを
検出することができず、このため、長時間使用すると、
振動不良を起こす問題があった。
【0008】この発明はこのような点を考慮してなされ
たもので、その目的は、等ピッチ加工が可能な超音波振
動工具を有するNC装置を提供することにあり、また、
他の目的は、スタイラスの摩耗を検出することができる
超音波振動工具を有するNC装置を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、超音波信号を発生する超音波信号発生手段と、前記
超音波信号発生手段の出力によって駆動される超音波振
動工具と、前記超音波振動工具を移動させるモータと、
同期信号を発生する同期信号発生手段と、前記超音波信
号発生手段の出力または前記同期信号発生手段の出力の
いずれか一方を出力する選択手段と、前記選択手段の出
力に同期した速度で前記モータを駆動するモータ駆動手
段とを具備してなる超音波振動工具を有する数値制御装
置である。
【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の超音波振動工具を有する数値制御装置において、前記
超音波信号発生手段の出力周波数を検出する周波数検出
手段を設けたことを特徴とする。請求項3に記載の発明
は、請求項1に記載の超音波振動工具を有する数値制御
装置において、前記モータ駆動手段が、前記超音波振動
工具の移動先指令値を補間する補間演算手段を有し、前
記補間演算手段の出力に基づいて前記モータを駆動する
ことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は、同実施形態によるN
C装置の構成を示すブロック図であり、この図におい
て、前述した図3、図4の各部と対応する部分には同一
の符号を付し、その説明を省略する。
【0012】図1において、符号35は同期/切替回路
であり、FGC24から出力される同期パルスCPまた
はPLL(フェイズロックドループ)回路36の出力信
号Sのいずれか一方を、CPU21から出力される選択
データに従って選択し、補間演算回路23へ同期CLK
として出力する。PLL回路36は、位相比較回路3
7、LPF(ローパスフィルタ)38、VCO(ボルテ
ージ・コントロールド・オッシレータ)39から構成さ
れている。位相比較回路37は、圧電素子15の電流波
形の位相とVCO39の出力信号Sの位相とを比較し、
その結果をLPF38を介してVCO39へ出力する。
VCO39はLPF38の出力に比例する周波数で発振
し、その発振出力を超音波信号Sとして出力する。周波
数検知回路40は、PLL回路36の出力信号Sの周波
数を検出し、検出した周波数を示す周波数データをCP
U21へ出力する。
【0013】次に、図1に示す回路の動作を説明する。
まず、PLL回路36は、超音波振動工具6の共振周波
数に等しい周波数の超音波信号Sを出力し、また、スタ
イラス17が摩耗することによって共振周波数が変化し
た時は、出力信号Sの周波数が追従して変化する。した
がって、信号Sの周波数はスタイラス17の摩耗量に対
応する値となる。周波数検知回路40は、この信号Sの
周波数を検出し、該周波数を示すデータをCPU21へ
出力する。CPU21はこのデータから、スタイラス1
7の摩耗量を検出することができる。
【0014】次に、虹面加工以外の加工が行われる場
合、CPU21は同期/切替回路35を切り替え、FG
C24から出力される同期パルスCPを補間演算回路2
3へ供給する。これにより、以後、従来の装置と同様
に、同期パルスCPに同期した速度でモータ1、2が駆
動される。この場合、CPU21がFGC24へ制御信
号を出力することによって同期パルスCPの周波数を変
えれば、モータ1、2の速度変更が可能であるが、等ピ
ッチのドット加工は保証されない。
【0015】次に、虹面加工を行う場合は、CPU21
が同期/切替回路35を切り替え、PLL回路36の出
力信号Sを補間演算回路23へ供給する。これにより、
以後、信号Sに同期した速度でモータ1、2が駆動され
る。この場合、モータ1、2の移動速度と、超音波振動
工具6のスタイラス17の振動速度との同期がとれるこ
とから、等ピッチのドット加工が保証されるが、モータ
1、2の移動速度をCPU21が変えることはできな
い。図6に上述した等ピッチのドット加工の軌跡の一例
および各部の波形を示す。図6(イ)は同期/切替回路
35から出力される同期CLKの波形図、(ロ)はモー
タ1へ+X方向への移動を指示するパルス、(ハ)はモ
ータ1へ−X方向への移動を指示するパルス、(ニ)は
モータ2へ+Y方向への移動を指示するパルス、(ホ)
はモータ2へ−Y方向への移動を指示するパルスであ
り、図面右側のドット図は上記パルスによるドットの移
動を示している。
【0016】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、超音波
信号を発生する超音波信号発生手段と、前記超音波信号
発生手段の出力によって駆動される超音波振動工具と、
前記超音波振動工具を移動させるモータと、同期信号を
発生する同期信号発生手段と、前記超音波信号発生手段
の出力または前記同期信号発生手段の出力のいずれか一
方を出力する選択手段と、前記選択手段の出力に同期し
た速度で前記モータを駆動するモータ駆動手段とを具備
しているので、超音波振動工具の振動とモータ駆動とを
同期させることが可能となり、これにより、等ピッチ加
工が可能となる効果が得られる。
【0017】請求項2に記載の発明によれば、超音波信
号発生手段の出力周波数を検出する周波数検出手段を設
けたので、スタイラスの摩耗量を検出することができる
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態の構成を示すブロック
図である。
【図2】 超音波振動工具とそれを移動させるNC装置
の概略構成を示す説明図である。
【図3】 従来の超音波振動工具を駆動する駆動回路の
構成を示すブロック図である。
【図4】 従来の超音波振動工具を移動させる回路の構
成を示すブロック図である。
【図5】 従来の超音波振動工具によるドット加工状態
の一例を示す図である。
【図6】 図1に示す実施形態によるドット加工例およ
び各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
1,2…モータ 6…超音波振動工具 17…スタイラス 21…CPU 22…DPM 23…補間演算回路 24…FGC 26…制御出力回路 27,28…サーボアンプ 35…同期/切替回路 36…PLL回路 40…周波数検知回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波信号を発生する超音波信号発生手
    段と、 前記超音波信号発生手段の出力によって駆動される超音
    波振動工具と、 前記超音波振動工具を移動させるモータと、 同期信号を発生する同期信号発生手段と、 前記超音波信号発生手段の出力または前記同期信号発生
    手段の出力のいずれか一方を出力する選択手段と、 前記選択手段の出力に同期した速度で前記モータを駆動
    するモータ駆動手段と、 を具備してなる超音波振動工具を有する数値制御装置。
  2. 【請求項2】 前記超音波信号発生手段の出力周波数を
    検出する周波数検出手段を設けたことを特徴とする請求
    項1に記載の超音波振動工具を有する数値制御装置。
  3. 【請求項3】 前記モータ駆動手段は、前記超音波振動
    工具の移動先指令値を補間する補間演算手段を有し、前
    記補間演算手段の出力に基づいて前記モータを駆動する
    ことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動工具を有
    する数値制御装置。
JP9267468A 1997-09-30 1997-09-30 超音波振動工具を有する数値制御装置 Pending JPH11110832A (ja)

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