JPS63114855A - 垂直及び水平振動の加工軸を有する超音波加工機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波加工機に係り、特に工具をＺ軸方向の
垂直振動と、軸と交差するＸ軸及びＹ軸方向の水平振動
とを可能とし、加工形状の領域を広げるのに好適な垂直
及び水平振動の加工軸を有する超音波加工機に関する。

〔従来の技術〕

硬脆材料の加工時は加工面に微細クラックを発生させ、
クラックの集積によって材料微粒を除去する加工法が有
効であシ、超音波振動によシ加工面をたたいてクラック
を発生させる超音波加工法が従来から行われてきた。特
開昭６０−１２７７９６７に記載される如く、ダイヤモ
ンド砥石を工具として高速回転させると共に工具の軸方
向のＺ軸振動を発生させ穴加工をする超音波付加研削装
置が開発されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術は、工具の振動が超音波振動による工具砥
石のＺ軸方向のみで６Ｄ、工具砥石のＸ軸、Ｙ軸方向の
水平方向の振動はない。このため工具砥石の高速回転と
２軸方向の振動による穴加工では超音波振動の効果によ
シ効率よく加工できるが、異形穴加工のため工具砥石を
Ｙ軸、Ｙ軸方向に振動させるいわゆるミーリング加工で
は振動の効果が弱く効率のよい加工ができない問題があ
った０ 本発明の目的は、高速回転する砥石等の工具をＺ軸振動
と同時にＹ軸、Ｙ軸の方向に微少な振動をさせ、かつＹ
軸、Ｙ軸振動の振幅を調整可能にして水平方向にも効率
のよい加工を可能にする垂直及び水平振動の加工軸を有
する超音波加工機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、超音波加工機のホーンの先端部に磁場を形
成し、ホーンとこれを内包するケースとの間に働く磁界
の強さを変化させ、ホーンの吸引或は反撥を繰返し起こ
させかつ磁界を所要の強さに調整し得ることＫよシ達成
される。

〔作用〕 回転するホーンの先端に磁場を形成すると、ホーンに働
く磁界の強さが時間と共に変化するので電磁誘導作用に
よりホーン表面に磁束の変化を妨げる電流を生ずる起電
力が発生しホーンは反発される。磁場を形成する回路を
切断するとホーンは元に戻るのでこれを繰返すことによ
シホーンは水平方向に振動する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図、第２図に示す如く、超音波加工機のケース７内
にモータ６、振動子３、ホーン４が同一回転軸上に配設
される。回転軸及び振動子３はショックレスベヤリング
８を介して２軸（回転軸の軸方向）に沿って振動可能に
ケース７に支持される。

振動子３はケース７外に配設される超音波発信器１に導
線２を介して連結され、Ｚ軸方向に沿って振動駆動され
る。

ホーン４は円錐形であって、円錐形の先端側は小径の円
筒部１７を形成する。円筒部１７の円筒面はショックレ
スベヤリング８を介してケース７に内包されＺ軸方向に
振動可能である。

円筒部１７の円筒面の一端側に薄肉Ａｔ箔１６が巻着さ
れる。

Ａｔ箔１６巻着面と対向するケース７の内包面１８はＡ
ｔ箔１６巻着面と隙間１３を介して対向して位置する。

４箇のコイル１１が内包面１日内に配設されＡＡ箔１６
巻着面と隙間１３を介して対向する。コイル１１はホー
ン４の軸と交差する水平軸のＹ軸及びＹ軸上にそれぞれ
配設される。コイル１１はそれぞれパルス電流電源部に
連結する。前記パルス電流電源部は電源部２０とこの電
流、電圧を制御するコントロールボックス１９とから構
成される。

ケース７の内包面１８の一端側内にギャップセンサ１４
が配設され、隙間１３を介して円筒部１７０円筒面と対
向する。ギャップセンサ１４は隙間１３の量を検出して
検出値の信号を送るべくコントロールボックス１９に連
結される。

ホーン４の一端側すなわち円筒部１７の外側面に工具５
が着脱自在に支持される。

次に本実施例の作用を説明する。

加工時工具５を支持するケース７は図示しない装置によ
）Ｚ軸方向及び水平方向に移動され、テーブル９上に位
置決めされたワーク５を工具５により研削加工する。

振動子３、ホーン４、工具５は干−夕６によシ高速回転
される。同時に振動子３は超音波発振器１によ、６ｚ軸
方向に振幅をもって振動される。振動子３の振動はホー
ン４によって拡大されホーン４先端の工具５に伝達され
る。これにより工具５は高速回転されると共にＺ軸方向
に高速に振動される。

一方、電源部２０からパルス電流がコントロールボック
ス１９を経てコイル１１に流される。これによシ４箇の
コイル１１の周辺に磁場が形成される。ホーン４が高速
で回転しているためホーン４に働く磁界の強さが瞬間的
に変化し、コイル１１に対向するＡｔ箔１６巻着面に１
！磁誘導作用により電流が流れホーン４はコイル１１に
反発されてケース７の内包面１８に非接触に支持される
。コイル１１内を流れる電流はパルス電流であるのでホ
ーン４は反発を繰返し、ホーン４及び工具５はＸ軸、Ｙ
軸方向に反発して水平方向全体に隙間１３の限界量だけ
振動することとなる。

Ａｔ巻着面とケース７の内包面１８と間の隙間１３は内
包面１８内に配設されたギャップセンサ１４によシ検出
されておシ、隙間１３の量が設定値を外れた場合、例え
ば４箇のコイル１１のうち１箇のコイル１１内に流れる
電流が強くてこのコイル１１が対向する内包面１８との
隙間が常に大きくてホース４が一方に偏して振動する場
合、ギャップセンサ１４の検出信号値がコントロールボ
ックス１９にフィードバックされ、該コイル１１に流れ
る電流値が調整されコイル１１からホーン４に働く磁界
の強さを変えて反発力が制御される。

これによシホーン４は水平方向の総ての方向に同じ振幅
をもって反発させることができ、また或方向に大きな振
幅をもって反発させることもできる。ホーン４に支持さ
れる工具５は任意の方向に振動を与えられるので、ワー
ク１０は工具５のＺ軸方向の振動による穴加工と同時に
水平振動によるミーリング加工によシ、異形穴又は複雑
形状の加工面を加工することができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

第１図、第２図に示す如く、Ａｔ箔１６に代えて永久磁
石１５を用いることができる。この場合コイル１１には
永久磁石１５の表面と同極性となる向きに電流が流され
、永久磁石１５とコイル１１との間に働く反発力によシ
ホーン４はケース７の内包面１８間に剛性を持って非接
触に支持された状態となる。前記同様、コイル１１に流
れるパルス電流値を調整することによりコイル１１によ
る磁界の強さが変わシ、コイル１１と永久磁石１５との
間に働く反発力が変化しコーン４は水平方向に振動する
ので、これを微少時間で繰返すことによシホーン４と工
具５は水平方向に振動する。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかの如く、本発明によれば、工具は超
音波による軸方向の振動のみでなく磁力による水平方向
の振動が与えられ、穴加工だけでなくミーリング加工に
よる異形穴又は複雑形状の加工面の加工が可能となシ、
超音波加工機の加工領域の範囲を広くする効果を上げる
ことができる。

本発明を実験によシ確認したところによると、工具砥石
の水平方向の振動を付加することによυ高切シ込みで水
平方向の送シ速度を速くした加工が可能となシ、φ５咽
の砥石によるＡｌ２Ｏ２のミーリング加工において１簡
の深さで３０ｍｍ−の送シをかけ１５０ｍｍ／”の加工
能率が得られ、従来の２５簡／−と較べ大巾に能率向上
された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の側面説明図、第２図は第１図
のホーン４の先端部のＡｔ箔又は永久磁石とコイルとの
関係立置を示す断面説明図である。 １・・・超音波発信器 ２．１２・・・導線 ３・・・振動子 ４・・・ホーン ５・・・工具 ６・・・モータ ７・・・ケース ８・・・ショックレスベヤリング ９・・・テーブル １０・・・ワーク １ｊ、１１−１．１１−２・・・コイル１３・・・隙間 １４・・・ギャップセンサ １５・・・永久磁石 １６・・・Ａｔ箔 １７・・・円筒部 １８・・・内包面 １９・・・コントロールボックス ２０・・・電源部。 代理人　弁理士　小川勝男、願゛・ 晃　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケース内に微動可能に収納支持され、モータおよび
   振動子に連結して軸線方向（Ｚ軸方向）に振動すると共
   に、その先端部に把持する工具を回転すべく形成される
   ホーンと、該ホーンの前記先端部外周に巻着して設けら
   れる導電部材と、該導電部材と隙間を介して前記ケース
   側に前記導電部材を囲んで配設されるコイルと、該コイ
   ルに連結し、前記導電部材と前記コイル間に磁場を形成
   せしめて前記ホーンを軸直角平面方向に振動させるパル
   ス電流電源部とを有することを特徴とする垂直及び水平
   振動の加工軸を有する超音波加工機。 ２、前記導電部材が永久磁石であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の垂直及び水平振動の加工軸
   を有する超音波加工機。