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JP2006110972A - Ultrasonic machining apparatus - Google Patents

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JP2006110972A
JP2006110972A JP2004331200A JP2004331200A JP2006110972A JP 2006110972 A JP2006110972 A JP 2006110972A JP 2004331200 A JP2004331200 A JP 2004331200A JP 2004331200 A JP2004331200 A JP 2004331200A JP 2006110972 A JP2006110972 A JP 2006110972A
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ultrasonic
rotating shaft
hole
motor
rotary shaft
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Kazumasa Onishi
一正 大西
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic machining apparatus having a rotary tool which has high rotational accuracy and large rotating speed. <P>SOLUTION: The ultrasonic machining apparatus has a motor 1 for rotating a stainless-steel made rotary shaft 2 having a hole in the center axis, and a first pulley 11 is connected to the shaft of this motor 1. The rotary shaft 2 is provided with a second pulley 12 and a belt 13 for transferring the rotation of the motor 1. A bearing 7 is installed for supporting the rotary shaft 2 rotatably, and a stainless case 14 is provided for fixing this bearing 7. The rotary shaft 2 has a projection 15, and the first flange 16, a blade 6 on which a piezoelectric ceramic 18 is bonded and the second flange 17 are fitted, fastened with a nut 19, and further fastened with a locking nut 20. Driving wiring of drive the piezoelectric ceramic 18 includes a lead wire 22 passed through a hole 21 of the rotary shaft 2 from an ultrasonic oscillator 8 and connected to the ceramic 18. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加工対象物であるガラス、セラミック、シリコーン、超硬金属などを回転する工具を用い、かつ回転する工具に超音波振動を与え、加工する超音波加工装置に関するものである。  The present invention relates to an ultrasonic processing apparatus that uses a tool that rotates glass, ceramic, silicone, cemented carbide, or the like, which is an object to be processed, and applies ultrasonic vibration to the rotating tool to perform processing.

ガラス、シリコン、シリコンナイトライド、もしくは超硬金属などの硬くかつ脆い材料から形成された加工対象物を切断加工するために、回転する工具である円盤状のブレードを備えた切断装置が一般的に用いられている。また、前記の加工対象物を研削加工するために回転する工具である棒状の砥石を備えた研削装置がある。  In order to cut a workpiece formed of a hard and brittle material such as glass, silicon, silicon nitride, or super hard metal, a cutting device having a disk-shaped blade that is a rotating tool is generally used. It is used. Further, there is a grinding apparatus provided with a rod-shaped grindstone that is a tool that rotates to grind the workpiece.

最近、いわゆる難加工材料を加工するために超音波振動を工具または、加工対象物に与え加工する方法が多用されるようになってきた。
このような加工方法は、超音波切削加工と呼ばれており、例えば、非特許文献1に詳しく記載されている。超音波切削加工は、加工対象物と工具との摩擦抵抗が、小さくなるため、加工面の熱歪みが低減され、加工精度が高くなり、そして、切削工具の寿命が長くなるなどの利点を有している。
Recently, in order to process so-called difficult-to-process materials, a method of applying ultrasonic vibration to a tool or an object to be processed has been frequently used.
Such a processing method is called ultrasonic cutting, and is described in detail in Non-Patent Document 1, for example. Ultrasonic cutting has the advantages that the frictional resistance between the workpiece and the tool is reduced, so that the thermal distortion of the machined surface is reduced, the machining accuracy is increased, and the life of the cutting tool is extended. is doing.

特許文献1には、円盤状のブレードを回転させる回転軸に超音波振動子が付設された構成の切断装置が開示されている。図1の平面図、図2の側面図が示す切断装置は、回転軸を回転させるためのモータ1があり、その回転軸2にスリップリング3、超音波振動子4が接続されている。さらに回転軸2に振動伝達方向変換器5とブレード6を一体化した切断工具が締め付けナット10により締め付け固定されている。また回転自在に支持するための軸受7が配置されている。また超音波交流電圧を超音波振動子4に印加するための超音波発振器8とブラシ9を備えている。
上記の切断装置の概略の運転方法は以下の通りである。まずモータ1を動作させるとほぼ同時に超音波発振器8からブラシ9を介して回転するスリップリング3に超音波交流電圧を印加する。スリップリング3に与えられた交流電圧は超音波振動子4に印加され、超音波振動子4は超音波振動する。この超音波振動が、回転軸2を伝播し、振動伝達方向変換器5とブレード6を一体化した切断工具に伝播する。この超音波振動は、振動伝達方向変換器5によりブレード6の径を拡縮させる方向に振動する超音波振動へと変換され、回転するブレード6に付与される。そしてこの超音波振動が付与されたブレード6により加工対象物を切断する。
Patent Document 1 discloses a cutting device having a configuration in which an ultrasonic vibrator is attached to a rotating shaft that rotates a disk-shaped blade. The cutting device shown in the plan view of FIG. 1 and the side view of FIG. 2 has a motor 1 for rotating a rotating shaft, and a slip ring 3 and an ultrasonic transducer 4 are connected to the rotating shaft 2. Further, a cutting tool in which the vibration transmission direction changer 5 and the blade 6 are integrated with the rotary shaft 2 is fastened and fixed by a fastening nut 10. A bearing 7 for rotatably supporting is also provided. Further, an ultrasonic oscillator 8 and a brush 9 for applying an ultrasonic alternating voltage to the ultrasonic transducer 4 are provided.
The general operation method of the above cutting apparatus is as follows. First, when the motor 1 is operated, an ultrasonic alternating voltage is applied from the ultrasonic oscillator 8 to the slip ring 3 rotating through the brush 9 almost simultaneously. The AC voltage applied to the slip ring 3 is applied to the ultrasonic vibrator 4 and the ultrasonic vibrator 4 vibrates ultrasonically. This ultrasonic vibration propagates through the rotary shaft 2 and propagates to a cutting tool in which the vibration transmission direction changer 5 and the blade 6 are integrated. This ultrasonic vibration is converted into ultrasonic vibration that vibrates in a direction in which the diameter of the blade 6 is expanded or contracted by the vibration transmission direction converter 5 and is applied to the rotating blade 6. Then, the workpiece is cut by the blade 6 to which the ultrasonic vibration is applied.

超音波研削装置は、非特許文献2に詳しく記載されている。図3に示す超音波研削装置も回転軸を回転させるためのモータがあり、その回転軸にスリップリング、超音波振動子が備えられている。さらに、回転軸にはブースタ、ホーンそして研削工具であるダイヤモンド砥石が接続されている。また回転自在に支持するための軸受が配置されている。また超音波交流電圧を超音波振動子に印加するための超音波発振器とブラシを備えている。
上記の超音波研削装置の概略の運転方法は以下の通りである。まずモータを動作させるとほぼ同時に超音波発振器からブラシを介して回転するスリップリングに超音波交流電圧を印加する。スリップリングに与えられた交流電圧は超音波振動子に印加され、超音波振動子は超音波振動する。この超音波振動が、ブースタそしてホーンを伝播し、そして研削工具であるダイヤモンド砥石に伝播する。
特開2000−210928号公報 超音波便覧編集委員会、「超音波便覧」、丸善株式会社、平成11年8月、p679−684 日本電子機械工業会、「超音波工学」、株式会社コロナ社、1993年、p218−229
The ultrasonic grinding apparatus is described in detail in Non-Patent Document 2. The ultrasonic grinding apparatus shown in FIG. 3 also has a motor for rotating a rotary shaft, and the rotary shaft is provided with a slip ring and an ultrasonic vibrator. Further, a booster, a horn, and a diamond grindstone as a grinding tool are connected to the rotating shaft. In addition, a bearing for rotatably supporting is arranged. An ultrasonic oscillator and a brush for applying an ultrasonic alternating voltage to the ultrasonic vibrator are provided.
The general operation method of the above ultrasonic grinding apparatus is as follows. First, when the motor is operated, an ultrasonic alternating voltage is applied from an ultrasonic oscillator to a slip ring that rotates through a brush almost simultaneously. The AC voltage applied to the slip ring is applied to the ultrasonic vibrator, and the ultrasonic vibrator vibrates ultrasonically. This ultrasonic vibration propagates through the booster and horn, and then propagates to the grinding wheel, which is a grinding tool.
JP 2000-210928 A Ultrasonic Handbook Editorial Committee, “Ultrasonic Handbook”, Maruzen Co., Ltd., August 1999, p679-684 Japan Electromechanical Industry Association, "Ultrasonic Engineering", Corona Co., Ltd., 1993, p218-229

しかし、回転軸に超音波振動子を取り付けると回転軸が超音波振動するので軸受にも超音波振動が伝播し、軸受は破損の恐れが生ずる。また回転軸および軸受に異常な磨耗が発生したり、磨耗が大きくなる恐れがある。さらに、回転軸の直径とほぼ等しい超音波振動子を回転軸に接合するため、重量が増加して、慣性が大きくなり高速回転には不適な構成になる。さらに、回転軸に接合された超音波振動子の形状の誤差、重量のアンバランスにより回転が不安定になり、回転装置が故障し、加工精度が低下する。  However, when an ultrasonic vibrator is attached to the rotating shaft, the rotating shaft vibrates ultrasonically, so that the ultrasonic vibration propagates to the bearing and the bearing may be damaged. In addition, abnormal wear may occur on the rotating shaft and the bearing, or the wear may increase. Furthermore, since an ultrasonic transducer that is substantially equal to the diameter of the rotating shaft is joined to the rotating shaft, the weight increases, inertia increases, and the structure becomes unsuitable for high speed rotation. Furthermore, the rotation becomes unstable due to the shape error and weight imbalance of the ultrasonic transducer bonded to the rotating shaft, the rotating device breaks down, and the processing accuracy decreases.

本発明の目的は、高精度および高い信頼性をもつ回転軸を有した回転工具を持つ超音波加工装置を提供するものである。An object of the present invention is to provide an ultrasonic machining apparatus having a rotary tool having a rotary shaft with high accuracy and high reliability.

本発明は、超音波加工装置において、加工工具を回転させる回転軸があり、その回転軸の中心軸を貫通する穴部もしくは穴部があり、その穴部に超音波振動子に交流電圧を印加するためのリード線が設けられるものである。  The present invention provides an ultrasonic machining apparatus having a rotating shaft for rotating a machining tool, a hole or a hole penetrating the central axis of the rotating shaft, and applying an AC voltage to the ultrasonic vibrator in the hole. Lead wires are provided for this purpose.

本発明はまた、超音波加工装置が円盤状の工具を用いて加工対象物を機械加工する装置であるものである。  The present invention is also an apparatus in which an ultrasonic machining apparatus machines a workpiece by using a disk-shaped tool.

本発明はさらに、超音波加工装置が棒状の工具を用いて加工対象物を機械加工する装置であるものである。  Furthermore, the present invention is an apparatus in which an ultrasonic processing apparatus performs machining on an object to be processed using a rod-shaped tool.

本発明の超音波加工装置は、回転精度が高かく、かつ高速回転が可能であるため、高精度かつ高速加工が可能となる。  Since the ultrasonic processing apparatus of the present invention has high rotational accuracy and can be rotated at high speed, high-accuracy and high-speed processing is possible.

図4は、第1の実施の形態を示す基本的な構成を示す一部断面を含む平面図である。軸心に穴を持つステンレス製の回転軸2を回転させるためのモータ1が備えられ、このモータ1の軸に第1のプーリー11が接続されている。回転軸2には第2のプーリー12があり、モータ1の回転を伝達するためのベルト13がある。回転軸2を回転自在に支持するための軸受7があり、さらにこの軸受7を固定するためのステンレスのケース14がある。図ではケース14の一部だけ示した。回転軸2には突起15があり、第1のフランジ16、圧電セラミック18を接合したブレード6そして第2のフランジ17が嵌め込まれ、そしてナット19で締め付けられ、さらに緩み止めナット20によりさらに締め付けられる。ここで、回転軸2のネジ部、ナット19そして緩み止めナット20のネジ部は図面の都合上省略した。
なお、回転軸2に設けた穴21は、回転時の回転バランスを保つために軸心に対して可能な限り対称な形状であることが重要である。
また、リード線22が回転軸2の外周に固着された場合は、リード線22の重量、位置により回転バランスが悪化する恐れがある。これに対して、回転軸22の軸心部に穴21を設け、そこにリード線22を設ければ、リード線22の重量、位置の影響は小さくなる。これが、回転軸2の軸心部に穴21を設けた理由である。
FIG. 4 is a plan view including a partial cross-section showing a basic configuration showing the first embodiment. A motor 1 for rotating a stainless steel rotating shaft 2 having a hole in the shaft center is provided, and a first pulley 11 is connected to the shaft of the motor 1. The rotary shaft 2 has a second pulley 12 and a belt 13 for transmitting the rotation of the motor 1. There is a bearing 7 for rotatably supporting the rotating shaft 2, and there is a stainless case 14 for fixing the bearing 7. Only a part of the case 14 is shown in the figure. The rotary shaft 2 has a protrusion 15, and the first flange 16, the blade 6 joined with the piezoelectric ceramic 18 and the second flange 17 are fitted and tightened with a nut 19, and further tightened with a locking nut 20. . Here, the screw part of the rotating shaft 2, the nut 19 and the screw part of the locking nut 20 are omitted for the convenience of the drawing.
In addition, it is important that the hole 21 provided in the rotating shaft 2 has a symmetrical shape as much as possible with respect to the shaft center in order to maintain a rotation balance during rotation.
Further, when the lead wire 22 is fixed to the outer periphery of the rotary shaft 2, the rotation balance may be deteriorated depending on the weight and position of the lead wire 22. On the other hand, if the hole 21 is provided in the axial center of the rotating shaft 22 and the lead wire 22 is provided there, the influence of the weight and position of the lead wire 22 is reduced. This is the reason why the hole 21 is provided in the axial center portion of the rotating shaft 2.

圧電セラミック18に交流電圧を印加するための超音波発振器8があり、リード線22によりブラシ9に接続されている。ブラシ9は回転軸2に接合されたスリップリング3と電気的に接続されている。回転軸2の中心部に貫通する穴21を設け、スリップリング3と圧電セラミック18を接続するためのリード線22を、その穴21に通す。リード線22は穴21を通り回転軸2の外側に設けた4本の溝23を通り、圧電セラミック18に接続される。  There is an ultrasonic oscillator 8 for applying an alternating voltage to the piezoelectric ceramic 18, and it is connected to the brush 9 by a lead wire 22. The brush 9 is electrically connected to the slip ring 3 joined to the rotating shaft 2. A hole 21 penetrating the central portion of the rotating shaft 2 is provided, and a lead wire 22 for connecting the slip ring 3 and the piezoelectric ceramic 18 is passed through the hole 21. The lead wire 22 passes through the hole 21, passes through four grooves 23 provided outside the rotating shaft 2, and is connected to the piezoelectric ceramic 18.

図5(A)はその詳細を示すための回転軸の先端部の側面図(B)のA−A線での断面平面図である。なお、図面の都合によりブレード6の外周部は省いた。そして図5(B)はその側面図である。回転軸2の先端部に90度毎に4本の溝23が設けられている。その溝の中にリード線22が例えばエポキシ樹脂により埋め込まれる。そのリード線22は回転軸2の穴を通り、回転軸2の先端に出て、締め付けナット20そしてナット19の下の4本の溝23を通り、圧電セラミック18に接続される。また、裏面の圧電セラミック18にリード線22を接続するためにブレードの穴を通している。  FIG. 5A is a cross-sectional plan view taken along line AA of a side view (B) of the distal end portion of the rotating shaft for showing the details. In addition, the outer peripheral part of the blade 6 was omitted for convenience of drawing. FIG. 5B is a side view thereof. Four grooves 23 are provided at every 90 degrees at the tip of the rotating shaft 2. The lead wire 22 is embedded in the groove with, for example, an epoxy resin. The lead wire 22 passes through the hole of the rotating shaft 2, exits at the tip of the rotating shaft 2, passes through four grooves 23 below the tightening nut 20 and the nut 19, and is connected to the piezoelectric ceramic 18. Further, the lead wire 22 is connected to the piezoelectric ceramic 18 on the back surface through a hole in the blade.

図6は図1に示したブラシ9とスリップリング3の詳細を示す一部断面平面図である。回転軸2に接合された絶縁物であるアルミナ24にスリップリング3を構成する円筒状の銅合金25aと断面が円の棒の銅合金25bが固着されている。銅合金25a、25bの間には円筒状の絶縁性の樹脂26があり、銅合金25aと銅合金25bの間を絶縁している。これら銅合金25a、25bにブラシ9が接触している。さらにブラシ9の裏には同じく銅合金25a、25bがあり、この銅合金25a、25bにはリード線22が接続されている。さらに銅合金25a、25bはバネ27により回転軸方向に押し付けられている。バネ27を押す機構は図面の都合により省略した。
なお、ブラシ9とスリップリング3は、可能な限り回転軸の軸心に対して対称形状にし、軸心からの距離を小さくする、そして質量を小さくすることが、回転慣性を小さくするために重要である。
6 is a partial sectional plan view showing details of the brush 9 and the slip ring 3 shown in FIG. A cylindrical copper alloy 25a constituting the slip ring 3 and a copper alloy 25b having a circular cross section are fixed to alumina 24 which is an insulator joined to the rotary shaft 2. Between the copper alloys 25a and 25b is a cylindrical insulating resin 26, which insulates the copper alloy 25a and the copper alloy 25b. The brush 9 is in contact with the copper alloys 25a and 25b. Further, copper alloys 25a and 25b are also provided on the back of the brush 9, and lead wires 22 are connected to the copper alloys 25a and 25b. Furthermore, the copper alloys 25a and 25b are pressed by the spring 27 in the direction of the rotation axis. The mechanism for pushing the spring 27 is omitted for convenience of drawing.
It is important to make the brush 9 and the slip ring 3 symmetrical with respect to the axis of the rotating shaft as much as possible, to reduce the distance from the axis, and to reduce the mass, in order to reduce the rotational inertia. It is.

図7は、図1に示した圧電セラミック18を接合したブレード6の詳細を示す平面図である。ブレード6に圧電セラミック18そして第1、第2のフランジと接触する面に炭素繊維複合材料28をエポキシ樹脂により接合する。この炭素繊維複合材料28は、超音波振動により第1、第2のフランジ及びブレードが損傷することを防止する。なお、ブレード6に設けられたブレード穴29は裏面の圧電セラミック18にリード線22を通すためのものである。なお表面と裏面はまったく同じ構成になっている。  FIG. 7 is a plan view showing details of the blade 6 to which the piezoelectric ceramic 18 shown in FIG. 1 is bonded. A carbon fiber composite material 28 is bonded to the blade 6 by an epoxy resin on the surface contacting the piezoelectric ceramic 18 and the first and second flanges. The carbon fiber composite material 28 prevents the first and second flanges and the blade from being damaged by ultrasonic vibration. The blade hole 29 provided in the blade 6 is for passing the lead wire 22 through the piezoelectric ceramic 18 on the back surface. The front and back surfaces have exactly the same configuration.

次にこの切断装置の運転方法について説明する。まず、モータ1のスイッチを入れ、モータ1を回転させ、この回転を第1のプーリー11、ベルト13そして第2のプーリー12に伝達させ、回転軸2を回転し、ブレード6を回転させる。これとほぼ同時に超音波発振器8のスイッチを入れ、交流電圧をリード線22、ブラシ9、スリップリング3、リード線22を通し、そしてブレード6に接合した圧電セラミック18に印加する。ブレード6は回転し、かつ超音波振動している状態になり、加工対象物を切断する。  Next, the operation method of this cutting device will be described. First, the motor 1 is turned on, the motor 1 is rotated, this rotation is transmitted to the first pulley 11, the belt 13 and the second pulley 12, the rotating shaft 2 is rotated, and the blade 6 is rotated. At almost the same time, the ultrasonic oscillator 8 is switched on, and an AC voltage is applied to the piezoelectric ceramic 18 that is passed through the lead wire 22, the brush 9, the slip ring 3, and the lead wire 22 and is bonded to the blade 6. The blade 6 rotates and is in an ultrasonic vibration state, and cuts the workpiece.

上記の切断装置によれば、回転軸に超音波振動が伝播することはほとんどないので、軸受が損傷または、磨耗することは、ほとんど無視できるほど小さいので回転精度が高くなり、加工精度が向上する。
また、回転軸に超音波振動子が接続していないので、慣性が小さいため高速回転が可能になり加工速度が向上する。
さらに、回転バランスを持たせるのが困難な超音波振動子を回転軸に持たないので、回転精度が高くなり、加工精度が向上する。
According to the above cutting apparatus, since the ultrasonic vibration hardly propagates to the rotating shaft, the damage or wear of the bearing is almost negligibly small, so that the rotational accuracy is increased and the processing accuracy is improved. .
In addition, since no ultrasonic transducer is connected to the rotation shaft, the inertia is small, so that high-speed rotation is possible and the processing speed is improved.
Furthermore, since the rotation axis does not have an ultrasonic transducer that is difficult to have a rotation balance, the rotation accuracy is increased and the processing accuracy is improved.

図8は、第2の実施の形態を示す基本的な構成を示す一部断面を含む平面図である。ステンレス製の回転軸2を回転させるための中空軸を持ったモータ1が備えられ、モータ1の上部には出力側ロータリートランス31が接続されている。モータの下部にはフランジ32そして回転軸2が接続されている。フランジ32および回転軸2は中心部に貫通する穴21が設けられている。回転軸2を回転自在に支持するための軸受7があり、さらにこの軸受7を固定するためのステンレスのケース14がある。軸受7は、ベアリング軸受、静圧軸受など用途により使用する。回転軸の先端側には、先端にダイヤモンド砥石を持つステンレス棒33を保持するためのチャック装置34が接続されている。そしてステンレス棒33がそのチャック装置34により締め付けられている。ステンレス棒33の上部には円筒状の圧電セラミック18が接合されている。  FIG. 8 is a plan view including a partial cross section showing a basic configuration showing the second embodiment. A motor 1 having a hollow shaft for rotating a stainless steel rotating shaft 2 is provided, and an output-side rotary transformer 31 is connected to the upper portion of the motor 1. A flange 32 and a rotating shaft 2 are connected to the lower part of the motor. The flange 32 and the rotating shaft 2 are provided with a hole 21 penetrating in the center. There is a bearing 7 for rotatably supporting the rotating shaft 2, and there is a stainless case 14 for fixing the bearing 7. The bearing 7 is used depending on applications such as a bearing and a hydrostatic bearing. A chuck device 34 for holding a stainless bar 33 having a diamond grindstone at the tip is connected to the tip of the rotating shaft. The stainless rod 33 is tightened by the chuck device 34. A cylindrical piezoelectric ceramic 18 is joined to the upper portion of the stainless bar 33.

図9は圧電セラミック18が接合されているステンレス棒33の詳細を示す斜視図である。ステンレス棒33の上部に圧電セラミック18がエポキシ樹脂により接合している。圧電セラミック18の形状は円筒状であり、図中の矢印で示すように軸心方向に分極している。そして円筒の内面と外面には銀電極が焼き付けられている。さらに内面の銀電極と外面の銀電極にはリード線22がハンダにより接合されている。ステンレス棒33の軸の下部にはダイヤモンド砥石35が接合されている。  FIG. 9 is a perspective view showing details of the stainless steel rod 33 to which the piezoelectric ceramic 18 is bonded. The piezoelectric ceramic 18 is joined to the upper part of the stainless steel rod 33 by an epoxy resin. The shape of the piezoelectric ceramic 18 is cylindrical, and is polarized in the axial direction as indicated by an arrow in the figure. Silver electrodes are baked on the inner and outer surfaces of the cylinder. Furthermore, lead wires 22 are joined to the inner silver electrode and the outer silver electrode by soldering. A diamond grindstone 35 is joined to the lower part of the shaft of the stainless bar 33.

圧電セラミック18に交流電圧を印加するための超音波発振器8があり、リード線22により入力側ロータリートランス30に接続されている。モータの上部に接続された出力側ロータリートランス31からのリード線22はモータ1の中空軸を通り、次に回転軸2の中心部に貫通する穴21を通り、チャック装置34に保持されているステンレス棒33に接合した圧電セラミック18に接続される。  There is an ultrasonic oscillator 8 for applying an alternating voltage to the piezoelectric ceramic 18, and the lead wire 22 is connected to the input side rotary transformer 30. The lead wire 22 from the output-side rotary transformer 31 connected to the upper part of the motor passes through the hollow shaft of the motor 1 and then passes through the hole 21 penetrating through the central portion of the rotating shaft 2 and is held by the chuck device 34. The piezoelectric ceramic 18 joined to the stainless steel bar 33 is connected.

次にこの平面研削装置の運転方法について説明する。まず、モータ1のスイッチを入れ、モータ1を回転させ、回転軸2とチャック装置34およびステンレス棒33を回転させる。これとほぼ同時に超音波発振器8のスイッチを入れ、交流電圧をリード線22、入力側ロータリートランス30、出力側ロータリートランス31、リード線を通し、そしてステンレス棒33に接合した圧電セラミック18に印加する。ステンレス棒33は回転し、かつ超音波振動している状態になりステンレス棒33の先端に接合されているダイヤモンド砥石35により加工対象物を平面研削する。  Next, an operation method of the surface grinding apparatus will be described. First, the motor 1 is turned on, the motor 1 is rotated, and the rotating shaft 2, the chuck device 34 and the stainless steel bar 33 are rotated. At the same time, the ultrasonic oscillator 8 is switched on, and an AC voltage is applied to the piezoelectric ceramic 18 that is passed through the lead wire 22, the input-side rotary transformer 30, the output-side rotary transformer 31, and the lead wire, and joined to the stainless steel rod 33. . The stainless steel bar 33 is rotated and ultrasonically vibrated, and the object to be processed is ground by a diamond grindstone 35 joined to the tip of the stainless steel bar 33.

上記の平面研削装置によれば、回転軸に超音波振動が伝播することはほとんどないので、軸受が損傷または、磨耗することは、ほとんど無視できるほど小さいので回転精度が高くなり、加工精度が向上する。
また、回転軸に超音波振動子が接続していないので、慣性が小さいため高速回転が可能になり加工速度が向上する。
According to the above surface grinding device, since ultrasonic vibration hardly propagates to the rotating shaft, the damage or wear of the bearing is so small that it can hardly be ignored, so the rotational accuracy is increased and the processing accuracy is improved. To do.
In addition, since no ultrasonic transducer is connected to the rotation shaft, the inertia is small, so that high-speed rotation is possible and the processing speed is improved.

上記の発明において、回転軸の穴は貫通しているが、もちろん工具に交流電圧を印加することができれば穴は回転軸を貫通させなくてもよい。  In the above invention, the hole of the rotating shaft passes through, but of course the hole does not need to pass through the rotating shaft if an AC voltage can be applied to the tool.

本発明の超音波加工装置は、工具を回転させ加工対象物を加工する様々な加工装置に用いることができる。  The ultrasonic processing apparatus of the present invention can be used in various processing apparatuses that process a workpiece by rotating a tool.

従来の超音波切断装置を示す構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure which shows the conventional ultrasonic cutting device. 従来の超音波切断装置を示す構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure which shows the conventional ultrasonic cutting device. 従来の超音波研削装置を示す断面平面図である。It is a cross-sectional top view which shows the conventional ultrasonic grinding apparatus. 本発明の第一の構成の超音波切断装置の一部断面を含む平面図である。It is a top view containing the partial cross section of the ultrasonic cutting device of the 1st structure of this invention. 本発明の第一の構成の回転軸の一部を示す平面図と側面図である。It is the top view and side view which show a part of rotating shaft of the 1st structure of this invention. 本発明の第一の構成のブラシとスリップリングを示す断面平面図である。It is a section top view showing the brush and slip ring of the 1st composition of the present invention. 本発明の第一の構成のブレードを示す平面図である。It is a top view which shows the braid | blade of the 1st structure of this invention. 本発明の第二の構成の超音波研削装置の一部断面を含む平面図である。It is a top view including the partial cross section of the ultrasonic grinding apparatus of the 2nd structure of this invention. 本発明の第二の構成の研削砥石を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the grinding stone of the 2nd structure of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 モータ
2 回転軸
3 スリップリング
4 超音波振動子
5 振動伝達方向変換器
6 ブレード
7 軸受
8 超音波発振器
9 ブラシ
10 締め付けナット
11 第1のプーリー
12 第2のプーリー
13 ベルト
14 ケース
15 突起
16 第1のフランジ
17 第2のフランジ
18 圧電セタミック
19 ナット
20 緩みとめナット
21 穴
22 リード線
23 溝
24 アルミナ
25 銅合金
26 樹脂
27 バネ
28 炭素繊維複合材料
29 ブレード穴
30 入力側ロータリートランス
31 出力側ロータリートランス
32 フランジ
33 ステンレス棒
34 チャック装置
35 ダイヤモンド砥石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Rotating shaft 3 Slip ring 4 Ultrasonic vibrator 5 Vibration transmission direction changer 6 Blade 7 Bearing 8 Ultrasonic oscillator 9 Brush 10 Tightening nut 11 First pulley 12 Second pulley 13 Belt 14 Case 15 Protrusion 16 First 1 flange 17 second flange 18 piezoelectric ceramic 19 nut 20 loosening nut 21 hole 22 lead wire 23 groove 24 alumina 25 copper alloy 26 resin 27 spring 28 carbon fiber composite material 29 blade hole 30 input side rotary transformer 31 output side rotary Transformer 32 Flange 33 Stainless steel bar 34 Chuck device 35 Diamond grinding wheel

Claims (3)

超音波加工装置において、回転軸があり、その中心軸を貫通する穴部もしくは穴部があり、その穴部に超音波振動子に交流電圧を印加するためのリード線が設けられていることを特徴とするものである。In the ultrasonic processing apparatus, there is a rotating shaft, there is a hole or a hole penetrating the central axis, and a lead wire for applying an AC voltage to the ultrasonic vibrator is provided in the hole. It is a feature. 超音波加工装置が円盤状の工具を用いて加工対象物を機械加工する装置であることを特徴とする請求項1に記載の超音波加工装置である。The ultrasonic processing apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic processing apparatus is an apparatus for machining a workpiece using a disk-shaped tool. 超音波加工装置が棒状の工具を用いて加工対象物を機械加工する装置であることを特徴とする請求項1に記載の超音波加工装置である。The ultrasonic processing apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic processing apparatus is an apparatus for machining a workpiece using a rod-shaped tool.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009136991A (en) * 2007-12-10 2009-06-25 Disco Abrasive Syst Ltd Ultrasonic wheel
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