JPS60186366A - 超音波加工装置 - Google Patents

超音波加工装置

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JPS60186366A
JPS60186366A JP3863284A JP3863284A JPS60186366A JP S60186366 A JPS60186366 A JP S60186366A JP 3863284 A JP3863284 A JP 3863284A JP 3863284 A JP3863284 A JP 3863284A JP S60186366 A JPS60186366 A JP S60186366A
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JP
Japan
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tool
ultrasonic
horn
support
magnet
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JP3863284A
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Shuhei Takasu
高巣 周平
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Drilling And Boring (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波加工装置に係り、特に被加工物の形状精
度の向上を志向した超音波加工装置に関するものである
〔発明の背景〕
まず、従来の超音波加工装置を説明する。
第1図は、従来の超音波加工装置の要部を示す略示正面
断面図、第2図は、第1図における工具によって下穴の
拡大加工を行なっている状態を示す要部拡大断面図、第
3図は、他の工具によって穴の成形を行なっている状態
を示す要部拡大断面図である。
従来の超音波加工装置は、この第1図に示すように、3
超音波振動子1の一端面にコーン2をはんだ付け、また
はろう付けし、そしてこのコーン2の先端に、工具側軸
部4aを有するホーン4をねじ止めし、さらにこのホー
ン4の工具側軸部4aの先端に、切刃15のある工具5
をはんだ付けあるいはろう付けし、これらを積み重ねた
方向の弾性振動モードをもつ振動系である超音波発振部
16を、振動の節に設けた、コーン2に取付けられたフ
ランジ3のところで、防振用のゴム等でできた弾性体6
を介して、フランジ押え7によってケース8に固定し、
このケース8が、ボールガイド9を介して装置本体10
に摺動可能に保持されているものである。
このように構成した超音波加工装置により、テーブル1
3上に、試料台12を介して載置固定された被加工物1
1の下穴11aを拡大加工する場合には、超音波振動子
1により工具5を工具送り方向に超音波振動させ、被加
工物11の上方から下穴11aに押込んで、この下穴1
1aの拡大加工を行なう。このとき、工具5は工具送り
方向の力、すなわち主分力FTおよび、工具送り方向に
垂直方向な力、すなわち背分力FNを受ける。
このことは、穴または溝を成形する場合も同様である。
すなわち、第3図に示すように、工具5′と被加工物1
1′との間に砥粒14を流し込んで、この砥粒14の研
削作用により穴113′を成形するときにも、工具5′
は、主分力FTおよび背分力FNを受ける。
第2,3図に示すいずれの超音波加工においても、背分
力FNが左右で同じときには互いに打消し合って工具5
,5′には工具送り方向に垂直な方向の力が働かないが
、左右での切味のアンバランスや切込み量に相違がある
と、工具5,5′に工具送り方向に垂直な方向の力が作
用する。工具5(工具5′も同様)は、第1図に示すよ
うに、コーン2に設けたフランジ3を弾性体6を介して
ケース8へ固定されているため、工具送り方向に対し垂
直方向の剛性がきわめて小さく、とくに超音波加工の場
合には、超音波振動子1から工具5までで共振系を構成
し、工具5の支持系の長さが自ずから拘束され、工具支
持剛性が劣化し、このだめ工具5に働く工具送り方向に
垂直な力によって超音波発振部16が容易に撓み、良好
な穴形状精度、溝形状精度を得ることができないという
欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した従来技術の欠点を除去して、工具支
持剛性を高めることにより、被加工物の良好な溝あるい
は穴形状精度を得ることができる超音波加工装置の提供
を、その目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明に係る超音波加工装置の構成は、超音波振動子の
超音波振動方向の一端側に取付けだコーンの他端側に、
工具側軸部を有するホーンを取付け、その工具側軸部に
工具を取付けてなる超音波発振部を、超音波振動の節と
なる部分で、超音波振動方向に往復動可能なケースに固
定し、前記超音波振動子によって前記工具に、工具送り
方向の超音波振動を与えることにより、その工具で被加
工物を加工するようにした超音波加工装置において、ホ
ーンの工具側軸部に、流体静圧もしくは磁気反発力を利
用して、超音波発振部の撓みに対抗する復元力を非接触
で作用させることができるホーン支持体を、ケースに固
定して増付けるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項を
説明する。
先端に工具を取付けた超音波発振部が工具送り方向と垂
直方向の背分力FNによって容易に撓まないようにする
だめには、工具支持剛性を高くすればよい。この工具支
持剛性を高くするためには、前記工具の近くを支持すれ
ば良いが、この工具が超音波振動しているだめにボルト
等を使用して支持装置に直接固定することができない。
そこで、本発明においては、超音波発振部を構成するホ
ーンの工具側軸部を流体静圧支持、あるいは磁気の反発
力を利用した非接触支持とすることにより高い工具支持
剛性を得るようにしだものである。
以下、本発明を実施例によって説明する。
第4図は、本発明の一実施例に係る超音波加工装置の要
部を示す銘水正面断面図である。
この第4図において第1図と同一番号を付したものは同
一部分である。そして17は、ホーン4の工具側軸部4
aの外周を微小な間隙を隔てて取囲むホーン支持部17
aを有し、このホーン支持部17aの内周に、流体供給
口18aと連通する静圧流体支持バット部18を穿設し
てなるホーン支持体であり、このホーン支持体17は、
ケース8の下面に強固に固定されている。
このように構成した超音波加工装置によって、テーブル
13上に、試料台12を介して載置固定された、下穴1
1aが穿設された被加工物11の前記下穴11aを超音
波加工によって拡大する動作を説明する。
超音波加工装置をONにすると、電源(図示せず)から
超音波振動子1へ高周波電流が供給され、この超音波振
動子1が工具5の長手方向に超音波振動する。これと同
時に、圧縮機(図示せず)から流体供給口18aを経て
静圧流体支持バット部18へ圧縮空気が流入し、流体膜
を介してホーン4の工具側軸部4aが流体静圧支持され
る。したかって、この流体静圧により、超音波発振部1
6の撓みに対抗する復元力が非接触で作用して工具支持
剛性が高くなり、たとえ工具送り方向と垂直方向の背分
力が発生しても、工具5の撓みはきわめて小さい。この
よう々状態で、ケース8が所定の工具送り速度で下方へ
送られ、砥粒(図示せず)が供給されながら、前記下穴
11aの拡大加工が行なわれる。そして工具5が下穴1
1aを貫通したとき超音波加工装置がOIi”F’にな
り、加工を終了する。
以上説明した第4図に係る実施例によれば、ホーン4の
工具側軸部4aを、ホーン支持体17の静圧流体支持バ
ット部18によって流体静圧を利用して、非接触で支持
するようにしたので、工具支持剛性が高くなり、被加工
物11の穴形状精度を良好にすることができるという効
果がある。
なお、本実施例においては、静圧流体支持バット部へ圧
縮空気を供給するようにしたが、圧縮空気の代りに高圧
の油、水を供給するようにしてもよい。このように高圧
の油、水を用いるものでは、(9) ホーン4の工具側軸部4aとホーン支持体17のホーン
支持部17aとの間の間隙を、圧縮空気を用いるものよ
りは犬きくできるので、メンテナンスやホーン4の交換
が容易であるのみならず、流量を多くとれるのでホーン
4の冷却も同時にできるという利点もある。
第5図は、本発明の他の実施例に係る超音波加工装置の
要部を示す銘水正面断面図である。
この第5図において第1図と同一番号を付したものは同
一部分である。そして、4Aは、その工具側軸部4 a
 /の外周に、軸側磁石に係る円環状の永久磁石19を
取付けたホーン、17Aは、このホーン4Aの工具側軸
部4 a /の外周を取囲むホーン支持部17a′を有
し、このホーン支持部17a′の内周に、前記永久磁石
19と同極性が対向するようにして、支持磁石に係る円
環状の永久磁石20を取付けてなるホーン支持体で、こ
のホーン支持体17Aは、ケース8の下面に強固に固定
されている。
このように構成したので、ホーン4Aに取付け(10) た永久磁石19とホーン支持体17Aに取付けた永久磁
石20との磁気反発力により、超音波発振部16Aの撓
みに対抗する復元力が非接触で作用し、工具送り方向と
垂直方向の工具5の撓みが抑制され、工具支持剛性が高
くなる。この超音波加工装置による被加工物の加工動作
は、前記第4図に係る超音波加工装置と同様である。
以上説明した第5図に係る実施例によれば、ホーン4A
の工具側軸部4 a /を、永久磁石19゜20の磁気
反発力を利用して非接触で支持するようにしたので、工
具支持剛性が高くなり、被加工物の穴形状精度を良好に
することができるという効果がある。また、永久磁石1
9.20を利用しているので、前記第4図に係る実施例
で必要とした流体供給源に係る圧縮機などの補機類が全
く不要となり、超音波加工装置の構成が簡単でメンテナ
ンスも容易になるという利点がある。
なお、本実施例においては、軸側磁石、支持磁石として
永久磁石19.20を使用するようにしたが、永久磁石
の代りに電磁石を使用してもよい。
(11) まだ、軸側磁石、支持磁石は円環状である必要はなく、
軸対称位置にそれぞれ複数個配設するようにしてもよい
第6図は、本発明のさらに他の実施例に係る超音波加工
装置の要部を示す銘水正面断面図、第7図は、第6図の
■−■矢視断面図である。
第6図において、第5図と同一番号を付したものは同一
部分である。そして4Bは、その工具側軸部4bの外周
に、軸側磁石に係る4個の永久磁石21を90°ずつ離
れて取付けたホーン、17Bは、このホーン4Bの工具
側軸部4bの外周を取囲むホーン支持部17bを有し、
このホーン支持部17bの内周に、前記各永久磁石21
と同極性が対向するようにして、支持磁石に係る4個の
電磁石22を取付け、且つこれらの各電磁石22の上側
近傍に、ケース8に対するホーン4Bの相対変位量を検
出する非接触変位検出器23を取付けてなるホーン支持
体であり、このホーン支持体17Bは、ケース8の下面
に強固に固定されている。24は、前記各非接触変位検
出器23で検出(12) したホーン4Bの相対変位量の差を演算する引算器、2
5は、この差を増幅する信号増幅器、26は、この信号
増幅器25からの差に係る信号を、その差が+に出た側
にある電磁石22への電力供給量としてフィードバック
し、ホーン4Bの撓みを0にすることができる電力増幅
器である。
このように構成したので、工具5に工具送り方向と垂直
方向の力が働いてホーン4Bに撓みが発生しても、ケー
ス8に対するその相対変位量が、90°ずつ離れて配設
された非接触変位検出器23によって検出され、それら
の検出量の差が引算器24で演算され、これが信号増幅
器25で増幅され、撓みが大きい側にある電磁石22へ
、前記差によって定まる電力が電力増幅器26から供給
され、ホーン4Bの撓みが自動的に0に復元される。こ
の超音波加工装置による被加工物の加工動作は、前記第
4図に係る超音波加工装置と同様である。
以上説明した第6図に係る実施例によれば、ホーン4B
の工具側軸部4bを、永久磁石21と電(13) 磁石22との磁気反発力を利用して非接触で支持するよ
うにしだので、工具支持剛性が高くなり、被加工物の穴
形状精度を良好にすることができるという効果がある。
まだ、信号増幅器25によって電気的にフィードバック
ゲーンを変えることができるので、たとえば、取代の大
きな加工の場合には工具支持剛性を大きくシ、逆に取付
の小さな加工の場合には工具支持剛性を小さくするなど
、工具支持剛性を制御することができるという利点があ
る。
なお、本実施例においては、軸側磁石を永久磁石にした
が、電磁石にしてもよい。
以上の各実施例は、下穴を拡大加工する場合について説
明しだが、穴の成形、溝の拡大および成形加工をする場
合にも、同様の効果を奏するものである。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、工具支持剛
性を高めることにより、被加工物の良好な溝あるいは穴
形状精度を得ることができる超音(14) 波加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の超音波加工装置の要部を示す銘水正面
断面図、第2図は、第1図における工具によって下穴の
拡大加工を行なっている状態を示す要部拡大断面図、第
3図は、他の工具によって穴の成形を行なっている状態
を示す要部拡大断面図、第4図は、本発明の一実施例に
係る超音波加工装置の要部を示す銘水正面断面図、第5
図は、本発明の他の実施例に係る超音波加工装置の要部
を示す銘水正面断面図、第6図は、本発明のさらに他の
実施例に係る超音波加工装置の要部を示す銘水正面断面
図、第7図は、第6図の■−■矢視断面図である。 1・・・超音波振動子、2・・・コーン、3・・・フラ
ンジ、4.4A、4B・・・ホーン、4a、4a’ 、
4b−・・工具側軸部、5・・・工具、8・・・ケース
、9・・・ボールガイド、10・・・装置本体、16,
16A、16B・・・超音波発振部、17.17A、1
7B・・・ホーン支持体、17 a、17 a’ 、1
7 b−*−7支持(15) 部、18・・・静圧流体支持パット部、18a・・・流
体供給口、19,20.21・・・永久磁石、22・・
・電磁石、23・・・非接触変位検出器、24・・・引
算器、25・・・信号増幅器、26・・・電力増幅器。 (16) 439 竿4固 855] 15 5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、超音波振動子の超音波振動方向の一端側に取付けた
    コーンの他端側に、工具側軸部を有するホーンを取付け
    、その工具側軸部に工具を取付けてなる超音波発振部を
    、超音波振動の節となる部分で、超音波振動方向に往復
    動可能なケースに固定し、前記超音波振動子によって前
    記工具に、工具送り方向の超音波振動を与えることによ
    り、その工具で被加工物を加工するようにした超音波加
    工装置において、ホーンの工具側軸部に、流体静圧もし
    くは磁気反発力を利用して、超音波発振部の撓みに対抗
    する復元力を非接触で作用させることができるホーン支
    持体を、ケースに固定して取付けるようにしたことを特
    徴とする超音波加工装置。 2、ホーン支持体を、ホーンの工具側軸部の外周を微小
    な間隙を隔てて取囲むホーン支持部を有し、このホーン
    支持部の内周に、流体供給口と連通ずる静圧流体支持バ
    ット部を穿設してなるものにしたものである特許請求の
    範囲第1項記載の超音波加工装置。 3、ホーンの工具側軸部の外周の軸対称位置に軸側磁石
    を取付け、ホーン支持体を、前記工具側軸部の外周を取
    囲むホーン支持部を有し、このホーン支持部の内周に、
    前記軸側磁石と同極性が対向するようにして支持磁石を
    取付けてなるものにしたものである特許請求の範囲第1
    項記載の超音波加工装置。 4、軸側磁石および支持磁石を永久磁石にしたものであ
    る特許請求の範囲第3項記載の超音波加工装置。 5、軸側磁石および支持磁石を電磁石にしたものである
    特許請求の範囲第3項記載の超音波加工装置。 6、支持磁石を電磁石にし、ケースに対するホーンの相
    対変位量を検出する非接触変位検出器をホーン支持体に
    取付け、この非接触変位検出器によって検出した相対変
    位量を前記電磁石への電力供給量としてフィードバック
    して前記相対変位量を0にすることができる電力増幅器
    を設けるようにしたものである特許請求の範囲第3項記
    載の超音波加工装置。
JP3863284A 1984-03-02 1984-03-02 超音波加工装置 Granted JPS60186366A (ja)

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JPS60186366A true JPS60186366A (ja) 1985-09-21
JPH0472662B2 JPH0472662B2 (ja) 1992-11-18

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008510631A (ja) * 2004-08-26 2008-04-10 エージェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ 超音波振動アシスト型加工装置
JP2009039619A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Nippon Steel Corp 超音波衝撃処理装置用打撃ピンホルダー
CN104400568A (zh) * 2014-12-09 2015-03-11 苏州科技学院 单激励超声椭圆振动抛光装置
CN104470664A (zh) * 2012-07-23 2015-03-25 大西一正 装备刀具的超声波振动体的支承结构
CN110370102A (zh) * 2019-07-11 2019-10-25 汇专绿色工具有限公司 超声波冲击加工异形孔的方法

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