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加工ツール及びこれを用いた穴加工機

国内特許コード P200016628
整理番号 S2018-0621-N0
掲載日 2020年2月25日
出願番号 特願2018-110851
公開番号 特開2019-214079
出願日 平成30年6月11日(2018.6.11)
公開日 令和元年12月19日(2019.12.19)
発明者
  • 田中 智久
  • 酒井 康徳
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 加工ツール及びこれを用いた穴加工機
発明の概要 【課題】回転用のモータを用いない加工ツール及びこれを用いた穴加工機を提供する。
【解決手段】加工ツール3は、加振ユニット31、加振ユニット31からの振動運動エネルギーE1を並進運動エネルギーE21及び回転運動エネルギーE22に変換するスクィーズモード動作を行うためのレゾネータ32と、ドリル2を装着するためのドリルホーン33とによって構成される。レゾネータ32は、円板状の金属プレート321、金属筋交部322及び円板状の金属プレート323よりなる。このとき、金属プレート323は、円板状部と、円板状部がドリルホーン33に向って断面積が段階的又は連続的に減少するホーン部によって構成されている。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

図8は従来の穴加工機(ボール盤)を示す図である。

図8の穴加工機においては、工作物101を穴加工するためのドリル102を装着して穴加工する加工ツール103は、モータ1031と、モータ1031によって回転する主軸(スピンドル)1032と、主軸1032の先端に設けられ、ドリル102を装着するためのチャック機構1033とによって構成される。また、モータ1031は増幅器(AMP)104の出力によって駆動される。工作物101を固定するテーブル105はベース106上のガイド107に固定され、リニアモータ等のリニアアクチュエータ(LA)108によって駆動され、水平方向に移動する。他方、加工ツール103を工作物101に対して相対的に前進、後進させるために、加工ツール103を固定するテーブル109はベース110上のガイド111に固定され、リニアモータ等のリニアアクチュエータ(LA)112によって駆動され、上下方向に移動する。ここで、ベース110、ガイド111及びリニアアクチュエータ112は直線送り機構(垂直送り機構)を構成する。この場合、加工ツール103は矢印Fに示すごとく前進し、矢印Bに示すごとく後進することによって上下移動する。増幅器104、リニアアクチュエータ108、112は制御ユニット113によって制御される。

図8の従来の穴加工機においては、工作物101の穴あけ加工は図9に示すごとく行われる。すなわち、図9の(A)の穴加工フェーズにおいて、主軸1032をたとえば右回転させてドリル102を回転させると同時に、リニアアクチュエータ112によって主軸1032を矢印Fに示すごとく前進させてドリル102を相対的に下方向に前進させる。この結果、工作物101の穴加工が進む。次に、図9の(B)の無視できない程度に長時間の切りくず排出フェーズにおいて、主軸1032の上述の右回転を持続させているドリル102をアクチュエータ112によって相対的に矢印Bに示すごとく上方向に後進させる。この結果、穴加工が停止されて切りくず101aが排出される。次に、図9の(C)の穴加工フェーズにおいて、図9の(A)の穴加工フェーズと同様に、ドリル102を右回転させると同時に、リニアアクチュエータ112によってドリル102を相対的に矢印Fに示すごとく下方向に前進させる。この結果、工作物101の穴加工が再開する。次に、図9の(D)の無視できない程度に長時間の切りくず排出フェーズにおいて、図9の(B)の切りくず排出フェーズと同様に、ドリル102の矢印に示す右回転を持続させると共に、アクチュエータ112によってドリル102を相対的に矢印Bに示すごとく上方向へ後進させる。この結果、穴加工が停止されて切りくず101aが排出される。以後、同様の穴加工フェーズ及び切りくず排出フェーズが繰返されることにより所望の穴加工を実現する。

産業上の利用分野

本発明は加工ツール及びこれを用いた穴加工機に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
加振ユニットと、
前記加振ユニットによって加振される少なくとも1つのレゾネータと、
前記レゾネータに結合され、ドリル装着口を有し、前記レゾネータから前記ドリル装着口に向って断面積が変化する少なくとも1つのドリルホーンと
を具備し、
前記レゾネータは、
前記加振ユニットに結合された第1の金属プレートと、
前記第1の金属プレートに結合された金属筋交部と、
前記金属筋交部と前記ドリルホーンとの間に結合された第2の金属プレートと
を具備する加工ツール。

【請求項2】
前記ドリルホーンの断面積の変化は段階的又は連続的である請求項1に記載の加工ツール。

【請求項3】
前記第1の金属プレート、前記金属筋交部及び前記第2の金属プレートは一体の金属構成体によって構成された請求項1に記載の加工ツール。

【請求項4】
前記第1の金属プレートは円板状をなし、
前記第2の金属プレートは、
前記金属筋交部に結合された円板状部と、
前記円板状部と前記ドリルホーンとの間に結合され、該円板状部から前記ドリルホーンに向って断面積が変化するホーン部と
を具備する請求項1に記載の加工ツール。

【請求項5】
前記第1、第2の金属プレートは共に円板状をなしている請求項1に記載の加工ツール。

【請求項6】
前記加工ツールの固有振動数は超音波領域の周波数である請求項1に記載の加工ツール。

【請求項7】
請求項1~6のいずれかに記載の前記加工ツールと、
前記加振ユニットに加振信号を発生するための加振信号発生ユニットと、
前記加工ツールを前記工作物に対して相対的に直進させるための直進送り機構と
を具備する穴加工機。

【請求項8】
前記加振信号発生ユニットは、
正弦波信号を発生するためのファンクションジェネレータと、
前記正弦波信号を増幅し、該増幅された正弦波信号を前記加振信号とするための増幅器と
を具備する請求項7に記載の穴加工機。

【請求項9】
さらに、前記ファンクションジェネレータ、前記増幅器及び前記直進送り機構を制御するための制御ユニットを具備する請求項7に記載の穴加工機。

【請求項10】
前記制御ユニットは前記ファンクションジェネレータを制御して前記正弦波信号の振動数を前記レゾネータの固有振動数とし、
前記制御ユニットは前記増幅器の増幅率を制御するようにし、
前記制御ユニットは前記直進送り機構を制御して前記加工ツールが前記工作物に対して所定の速度で直進させるようにした請求項9に記載の穴加工機。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018110851thum.jpg
出願権利状態 公開
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