RU2018104701A - Устройство для генерирования ультразвукового колебания в инструменте и для измерения параметров колебания - Google Patents

Устройство для генерирования ультразвукового колебания в инструменте и для измерения параметров колебания Download PDF

Info

Publication number
RU2018104701A
RU2018104701A RU2018104701A RU2018104701A RU2018104701A RU 2018104701 A RU2018104701 A RU 2018104701A RU 2018104701 A RU2018104701 A RU 2018104701A RU 2018104701 A RU2018104701 A RU 2018104701A RU 2018104701 A RU2018104701 A RU 2018104701A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
sensor signal
transformer
transmitting
ultrasonic vibration
Prior art date
Application number
RU2018104701A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2702640C2 (ru
RU2018104701A3 (ru
Inventor
Йенс КЕТЕЛЕР
Original Assignee
Зауер Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зауер Гмбх filed Critical Зауер Гмбх
Publication of RU2018104701A3 publication Critical patent/RU2018104701A3/ru
Publication of RU2018104701A publication Critical patent/RU2018104701A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702640C2 publication Critical patent/RU2702640C2/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B37/00—Boring by making use of ultrasonic energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/108—Piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors
    • B23B2260/1285—Vibration sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/10—Use of ultrasound
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2270/00—Details of milling machines, milling processes or milling tools not otherwise provided for
    • B23C2270/10—Use of ultrasound

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Claims (49)

1. Устройство для генерирования ультразвукового колебания инструмента (90) для ультразвуковой обработки заготовки со снятием материала и для измерения параметров ультразвукового колебания инструмента (90), содержащее
инструментодержатель (10) для размещения инструмента (90),
ультразвуковой преобразователь (20) в инструментодержателе (10) для создания ультразвукового колебания инструмента (90),
сенсорное устройство (40) в инструментодержателе (10) для генерирования сигнала датчика на основе ультразвукового колебания инструмента (90), и
устройство (110) оценки сигнала датчика для оценки сигнала датчика,
причем сенсорное устройство (40) содержит цельный элемент (41) из пьезоэлектрического материала и множество электродных сегментов (42a) для детектирования доли ультразвуковых составляющих колебания в осевом направлении инструмента (90), а также доли изгибной составляющей ультразвукового колебания инструмента (90).
2. Устройство по п. 1, причем
сенсорное устройство (40) выполнено в виде пьезоэлектрического сенсорного элемента, и
сигнал датчика представляет собой электрическое напряжение, создаваемое ультразвуковым колебанием инструмента (90).
3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, причем
инструментодержатель (10) установлен с возможностью вращения, и
это устройство содержит соединенный с сенсорным устройством (40) передающий элемент (60) в инструментодержателе (10) и установленный на расстоянии от передающего элемента (60) принимающий элемент (80) для бесконтактной передачи сигнала датчика от передающего элемента (60) на принимающий элемент (80).
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, причем
сенсорное устройство (40) содержит изоляционный элемент (43) для электрической изоляции от ультразвукового преобразователя (20), и
это устройство содержит энергопередающее устройство (30) для передачи энергии в инструментодержатель (10) для энергоснабжения ультразвукового преобразователя (20), причем это энергопередающее устройство (30) электрически изолировано от передающего элемента (60) и от принимающего элемента (80).
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, причем
сенсорное устройство (40) расположено относительно ультразвукового преобразователя (20) в инструментодержателе (10) таким образом, что генерирование ультразвукового колебания инструмента (90) происходит посредством ультразвукового преобразователя (20), а детектирование ультразвукового колебания инструмента (90) происходит посредством сенсорного устройства (40) по существу в одном и том же направлении.
6. Устройство по любому из пп. 4 и 5, причем
ультразвуковой преобразователь (20) имеет слоистую конструкцию из нескольких первых пьезоэлементов (21), а
сенсорное устройство (40) имеет слоистую конструкцию из одного второго пьезоэлемента (41, 42; 41, 42a) и множества изоляционных элементов (43), причем
ультразвуковой преобразователь (20) и сенсорное устройство (40) механически связаны друг с другом.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, причем на инструментодержателе (10) по периметру установлены несколько передающих элементов (60), соединенных с сенсорным устройством (40).
8. Устройство по любому из пп. 3-7, причем передающий элемент (60) и принимающий элемент (80) выполнены с возможностью индукционной передачи сигнала датчика с передающего элемента (60) на принимающий элемент (80).
9. Устройство по любому из пп. 3-8, причем
передающий элемент (60) с принимающим элементом (80) образует первый трансформатор (61, 62, 81, 82), причем
передающий элемент (60) содержит первый ферритовый сердечник (61) и первичную обмотку (62) первого трансформатора (61, 62, 81, 82), а принимающий элемент (80) содержит второй ферритовый сердечник (81) и вторичную обмотку (82) первого трансформатора (61, 62, 81, 82), и
энергопередающее устройство (30) выполнено как второй трансформатор (31-34) с первичной обмоткой (32) второго трансформатора (31-34) и вторичной обмоткой (34) второго трансформатора (31-34), причем
первый трансформатор (61, 62, 81, 82) и второй трансформатор (31-34) расположены таким образом, что передача сигнала датчика с первичной обмотки (62) первого трансформатора (61, 62, 81, 82) на вторичную обмотку (82) первого трансформатора (61, 62, 81, 82) происходит в направлении, по существу перпендикулярном направлению передачи энергии для энергоснабжения ультразвукового преобразователя (20) с первичной обмотки (32) второго трансформатора (31-34) на вторичную обмотку (34) второго трансформатора (31-34).
10. Устройство по любому из пп. 3-7, причем
передающий элемент (60) и принимающий элемент (80) выполнены с возможностью оптической передачи сигнала датчика с передающего элемента (60) на принимающий элемент (80).
11. Устройство по любому из пп. 3-10, причем
передающий элемент (60) расположен в отверстии (70) на внешней стороне инструментодержателя (10).
12. Устройство по любому из пп. 9-11, содержащее
компенсационную схему для компенсации потока реактивной мощности между генератором (120) и инструментодержателем (10).
13. Станок для обработки заготовки со снятием материала, содержащий
устройство по любому из пп. 3-12 и
корпус (100), в котором расположены как фиксированная по месту часть энергопередающего устройства (30), содержащая первичную обмотку (32) второго трансформатора (31-34) и первый чашевидный сердечник (31) второго трансформатора (31-34), так и принимающий элемент (80).
14. Способ измерения параметров ультразвукового колебания инструмента (90) для ультразвуковой обработки заготовки со снятием материала, включающий в себя следующие этапы:
сообщение установленному в инструментодержателе (10) инструменту (90) ультразвукового колебания;
генерирование сигнала датчика на основании ультразвукового колебания инструмента (90) посредством сенсорного устройства (40) в инструментодержателе (10);
направление сигнала датчика с сенсорного устройства (40) на связанный с этим сенсорным устройством (40) передающий элемент (60) в инструментодержателе (10);
передача сигнала датчика с передающего элемента (60) на принимающий элемент (80), находящийся на расстоянии от передающего элемента (60);
направление сигнала датчика с принимающего элемента (80) на устройство (110) оценки сигнала датчика;
оценивание сигнала датчика в устройстве (110) оценки сигнала датчика для определения параметров ультразвукового колебания инструмента (90),
причем сенсорное устройство (40) содержит цельный элемент (41) из пьезоэлектрического материала и множество электродных сегментов (42a) для детектирования доли ультразвуковых составляющих колебания в осевом направлении инструмента (90), а также доли изгибной составляющей ультразвукового колебания инструмента (90).
15. Способ по п. 14, при котором
сигнал датчика представляет собой электрическое напряжение, создаваемое ультразвуковым колебанием инструмента (90).
16. Способ по п. 14 или 15, при котором
при оценке сигнала датчика частоту ультразвукового колебания инструмента (90) определяют по частоте сигнала датчика, и/или амплитуду ультразвукового колебания инструмента (90) определяют по амплитуде сигнала датчика.
RU2018104701A 2015-07-08 2016-07-08 Устройство для генерирования ультразвукового колебания в инструменте и для измерения параметров колебания RU2702640C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015212810.5A DE102015212810B4 (de) 2015-07-08 2015-07-08 Vorrichtung zur Erzeugung einer Ultraschallschwingung eines Werkzeugs und zur Messung von Schwingungsparametern
DE102015212810.5 2015-07-08
PCT/EP2016/066330 WO2017005917A1 (de) 2015-07-08 2016-07-08 Vorrichtung zur erzeugung einer ultraschallschwingung eines werkzeugs und zur messung von schwingungsparametern

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018104701A3 RU2018104701A3 (ru) 2019-08-08
RU2018104701A true RU2018104701A (ru) 2019-08-08
RU2702640C2 RU2702640C2 (ru) 2019-10-09

Family

ID=56372911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104701A RU2702640C2 (ru) 2015-07-08 2016-07-08 Устройство для генерирования ультразвукового колебания в инструменте и для измерения параметров колебания

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10809123B2 (ru)
EP (1) EP3319748B1 (ru)
JP (1) JP6616488B2 (ru)
CN (1) CN107835723B (ru)
DE (1) DE102015212810B4 (ru)
ES (1) ES2932188T3 (ru)
PL (1) PL3319748T3 (ru)
PT (1) PT3319748T (ru)
RU (1) RU2702640C2 (ru)
WO (1) WO2017005917A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223544A1 (de) * 2014-11-18 2016-05-19 Sauer Gmbh Spindelvorrichtung und Werkzeugmaschine mit Spindelvorrichtung
DE102016202403A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
DE102016202402A1 (de) * 2016-02-17 2017-08-17 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
CN108311715B (zh) * 2018-03-28 2023-08-08 南方科技大学 一种超声电脉冲辅助车削装置与车削方法
WO2019191848A1 (en) * 2018-04-04 2019-10-10 The University Of British Columbia Methods and apparatuses for causing vibration of at least one tool
DE102018121883A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Helmut Diebold Gmbh & Co. Goldring-Werkzeugfabrik Schrumpfgerät und Verfahren zum induktiven Aufheizen von Schrumpffuttern
CN109764917A (zh) * 2019-03-06 2019-05-17 吉林大学 一种弯曲振动超声加工装置的动态特性测试系统
TWI717067B (zh) 2019-10-23 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 主軸電能及訊號傳輸裝置
CN115682538A (zh) * 2021-07-28 2023-02-03 青岛海尔电冰箱有限公司 一种冰箱及其超声辅助处理装置的故障监测方法
CN114700544B (zh) * 2022-02-23 2023-12-12 重庆大学 一种纵扭弯耦合三维超声刀柄装置
CH719520A1 (de) * 2022-03-21 2023-09-29 Fraunhofer Ges Forschung Schwingungsunterstützte Wälzbearbeitung.
CN114918746B (zh) * 2022-04-26 2023-03-10 深圳市中扬数控机床有限公司 超声波刀柄及超声波数控机床
CN115256063B (zh) * 2022-07-08 2023-12-26 广州大学 一种高效加工圆锥滚子轴承的超声强化研磨方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308751A (en) * 1978-04-13 1982-01-05 Thurner Heinz F Method for investigating an anchored rod-like body having an accessible end, and apparatus for carrying out the method
FR2470432A1 (fr) 1979-11-19 1981-05-29 Pechiney Ugine Kuhlmann Uran Nouvelle barre de reglage pour reacteur nucleaire
SU1038098A1 (ru) * 1980-06-16 1983-08-30 Предприятие П/Я А-7555 Устройство дл ультразвуковой обработки отверстий
DE3600466A1 (de) 1986-01-10 1987-07-16 Otto Zettl Spannfutter fuer rotierende werkzeuge
DE4330820A1 (de) 1993-09-13 1995-03-16 Komet Stahlhalter Werkzeug Werkzeugkopf mit externer Stromversorgung
JP4268246B2 (ja) * 1998-08-12 2009-05-27 Ｔｏｗａ株式会社 楕円振動切削装置
ITBO20020098A1 (it) * 2002-02-28 2003-08-28 Marposs Spa Sensore acustico
ATE395999T1 (de) 2004-07-02 2008-06-15 Sauer Gmbh Schwingkopf-werkzeug
DE102005011197B4 (de) 2005-03-09 2013-03-07 Komet Group Gmbh Drehübertrager und damit ausgerüstetes Maschinengestell
WO2006109366A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-19 Kazumasa Ohnishi Cutting or grinding machine
JP2009231803A (ja) * 2008-02-29 2009-10-08 Seiko Epson Corp 回転装置およびロボットアーム装置
FR2944722B1 (fr) 2009-04-28 2014-10-10 Arts Tete de percage a vibrations axiales
DE102011076712A1 (de) 2011-05-30 2012-12-06 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschallschweißvorrichtung mit Drehkoppler
CN102886712B (zh) * 2011-07-20 2015-03-11 河南理工大学 一种elid超声珩磨装置
MY161231A (en) * 2013-01-16 2017-04-14 Mie Electronics Co Ltd Processing apparatus
CN103223507B (zh) * 2013-04-01 2015-02-18 中北大学 一种超声波振动辅助深孔加工装置
CN104439348B (zh) * 2014-11-12 2017-01-11 大连理工大学 一种用于旋转超声加工的非接触能量传输装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6616488B2 (ja) 2019-12-04
JP2018520897A (ja) 2018-08-02
RU2702640C2 (ru) 2019-10-09
RU2018104701A3 (ru) 2019-08-08
ES2932188T3 (es) 2023-01-16
US10809123B2 (en) 2020-10-20
DE102015212810A1 (de) 2017-01-12
EP3319748A1 (de) 2018-05-16
CN107835723A (zh) 2018-03-23
DE102015212810B4 (de) 2023-10-19
PT3319748T (pt) 2022-12-02
CN107835723B (zh) 2020-08-11
US20180193925A1 (en) 2018-07-12
WO2017005917A1 (de) 2017-01-12
PL3319748T3 (pl) 2023-01-30
EP3319748B1 (de) 2022-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2018104701A (ru) Устройство для генерирования ультразвукового колебания в инструменте и для измерения параметров колебания
KR102289789B1 (ko) 전압 검출 장치
RU2011147579A (ru) Способ оказания влияния, в частности, демпфирования, соответственно подавления возникающих во время работы механических колебаний в лопатке турбинной машины, лопатка турбинной машины для осуществления способа, а также пьезоэлектрический демпфирующий элемент для установки в такой лопатке турбинной машины
CN107850484A (zh) 用于测量超声振动加工的工具的共振频率的方法和设备
KR20130016647A (ko) 초음파 센서
WO2009153332A3 (en) Anti-trap protection system for moving system
US8356519B2 (en) Non-contact type transducer for rod member having multi-loop coil
WO2012081873A3 (ko) 초고주기 피로시험장치
JP2010133961A (ja) 巻線診断システム及び方法
CN105527342A (zh) 管检查设备和管检查方法
US8955574B2 (en) Ultrasonic welding device with rotary coupler
JP5989582B2 (ja) 建設機械の応力測定装置
RU2013152414A (ru) Узел и способ контроля для обнаружения возможных структурных дефектов в гондоле летательного аппарата в ходе эксплуатации
KR20120035914A (ko) 힘 센서를 갖는 전기기계적 결합 모듈
JP6474588B2 (ja) 物理量検出装置および物理量検出方法
WO2011043362A1 (ja) 超音波送信装置、超音波伝播時間測定システムおよび超音波伝播時間測定方法
JP2017534849A (ja) 絶縁油を満たされた筐体を備えた電気機器とその電気機器を監視するための測定機器及び方法
JP2017534849A5 (ru)
CN109570137B (zh) 一种具有自诊断功能的超声波除垢装置
US20130106411A1 (en) Magnetostrictive position transducer and magnetostrictive sensing element thereof
US20220085271A1 (en) Power generation element and power generation apparatus
EP2565642B1 (en) L-mode guided wave sensor
CN103151035B (zh) 一种自适应电子喇叭
Shahosseini et al. Electromagnetic generator optimization for non-resonant energy harvester
Tsujino et al. Ultrasonic welding using a long and thin complex transverse vibration welding tip with vibration detector and static pressure controller