专利名称：超声波加工主轴装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种超声波加工主轴(spindle)装置，特别涉及谋求对 超声波产生元件的电力提供的可靠性提高、构造简化等的超声波加工主 轴装置。
背景技术：
近年来，使用一边对工具的轴向给予超声波振动一边进行加工作业 的称为超声波铣削的加工法的机床，因为能够实现加工精度的提高或切 屑的顺畅排出等，所以提出有各种方案(例如，参照专利文献l等)。在进行这样的超声波铣削的装置中，产生超声波的元件通常采取被 安装在旋转工具的附近并与工具一起旋转的结构。而且，这种超声波产 生元件最一般的结构是需要电信号的提供，而当提供该电信号时，在 保持旋转工具的轴上安装滑环(slip ring),并且，相对该滑环可滑动地设置供电电刷。但是，在上述那样的现有结构中，因为滑环与供电电刷始终接触， 所以磨耗或损伤严重，因此，除了因供电电刷的更换变得频繁而不能确 保稳定且可靠性高的加工作业的问题之外，为了减轻滑环的磨耗或损 伤，转速也有限制，无法响应高速旋转的要求。专利文献1:日本专利公开2002 - 346817号公报发明内容本发明鉴于上述的实际情况而做出，提供一种超声波加工主轴装 置，其不产生磨耗或损伤，此外，也不要定期的部件更换，能对超声波 产生元件提供稳定的电信号，而且，能确保高速旋转。根据本发明的方式，提供一种超声波加工主轴装置，其具有轴，该 轴安装有工作工具并且配设有产生使上述工作工具进行超声波振动的 超声波的振动器，其中，在上述轴上设置有接收单元，该接收单元连接 于上述振动器上，并接收从外部非接触式发送的上述振动器的激励信 号，另一方面，在上述轴的附近设置有发送单元，该发送单元对上述接
收单元非接触式发送针对上述超声波元件的电振动信号。 发明效果因为根据本发明，与现有技术不同，能够从轴的周围非接触式提供 用来驱动振动器的电能，所以，因为为了提供这种电能不存在产生磨耗、 损伤等这样的部件，故无需使用像现有技术的供电电刷那样的需要定期 更换的部件，因此，会收到能提供可稳定地进行振动器的驱动进而可靠 性也高的超声波加工主轴装置的效果。此外，与现有技术不同，由于是无需对旋转速度带来限制的例如滑 环这样的部件的结构，所以会收到在比现有技术更高的转数下能进行稳 定的工作物加工的效果。
图1是表示本发明实施方式中的超声波加工主轴装置的主要部分的 结构例的结构图。图2是表示图1所示结构例中的接收线圏和发送线圏的其他配设例 的结构图。图3是表示本发明实施方式中的超声波加工主轴装置的第2结构例 中的主要部分的结构的结构图。 附图标记说明I. 壳体2a、 2b.轴承6. 展动器7. 超声波换能器8. 喇p八(hom )9. 工作工具II. 接收线圈 12.发送线圏 30.轴50.高频电动机 101.加工主轴具体实施方式
下面，参照图1至图3对本发明的实施方式进行说明。另外，以下所说明的构件、配置等不是限定本发明的，在本发明的 宗旨范围内可进行各种改变。首先，参照图1对本发明实施方式中的超声波加工主轴装置的结构 例进行说明。图1特别表示了成为本发明实施方式中的超声波加工主轴装置S的 主要部分的加工主轴101及其附近的结构，加工主轴101具有被轴承2a 或2b可转动地支撑的轴30和用于使该轴30转动的高频电动机50,并 且，在轴30上设置有后述的作为超声波产生元件的振动器6、喇叭8等， 此外，在其前端部设置有安装工作工具9的工具握持部3而构成。下面，具体地进行说明，首先，在轴30的两端部附近的外周，外 装有基于滚珠轴承的轴承2a、 2b，并且，该轴承2a、 2b被支撑于本发 明实施方式中的超声波加工主轴装置S的未图示的固定部位，由此轴30 由轴承2a、 2b可转动地支撑。另外，轴承2a、 2b无需限定于滚珠轴承， 只要可转动地支撑轴30，就可以不问其种类。例如，也可以是空气轴承 等的流体轴承。进而，在从轴30的中央附近稍稍靠后端部侧的部位的外周，装入 有高频电动机50。即，对于高频电动机50来"1兌，在轴30的外周面上固 接有转子5],另一方面，以包围该转子51的方式配置有定子52。而且， 轴30能够与转子51的旋转一起旋转。另外，因为这种高频电动机50是公知周知的结构，故在这里省略 详纟田的i兌明。另一方面，轴30具有壳体1、如后述那样配设于其内部的振动器6、 以及喇叭8等而构成。壳体1形成为细长中空状，在其后端部侧(设置有工具握持部13 的端部的相反侧)开口，沿壳体1的中心轴直到适宜的位置形成有用于 从外部提供切削油的油路3。而且，以与该油路3连通并且在壳体1的 另一端侧开口的方式穿通设置有配设孔4。对于配设孔4来说，形成有与油路3直接连通的小直径部5a和与 该小直径部5a续接的大直径部5b。在小直径部5a中，例如，收纳有基于压电元件的振动器6。在该振 动器6上，连接有用于将振动器6的电振动转换为超声波振动的超声波
换能器7，在该结构例中，配设在小直径部5a附近的大直径部5b内。而且，该超声波换能器7上连接有用于使超声波振动效率良好地传 导的以大致圆柱状形成的喇p八8并将其配设在大直径部5b中。喇叭8使经超声波换能器7所施加的超声波沿其轴向效率良好地传 播，而且，为了以最大振幅将超声波振动传送到安装于设置在喇叭8的 前端部的工具握持部13的工作工具9，根据所使用的超声波频率或其强 度等设定为适宜的长度。对于本发明的实施例中的喇叭8来说，其一端部附近从壳体1向外 部突出，在该部分上设置有工具握持部13。另外，对于针对工具握持部13的工作工具的安装来说，有烧嵌配 合方式的固定或使用螺紋的固定等，但在本发明的实施方式中，无需限定于特定的方式，应可以任意选择。进而，在本发明的实施方式的轴30上，设置有用于进行从外部非 接触式向振动器6提供电信号的接收线圈11,并与振动器6连接。即， 接收线圈11被巻绕装配在由绝缘构件构成的形成为中空圆筒状的接收 线圏保持器lla上，以大致圆柱状形成。而且，壳体1嵌插于该接收线 圈保持器lla的中空部分，在壳体1的适宜位置外装有接收线圈11。另一方面，以相对于该接收线圈11的同轴状，并以经适宜的间隔 包围接收线圏11的方式设置有发送线圈12。该发送线圈12安装在本发 明实施方式中的超声波加工主轴装置S的未图示的固定部位。本发明实施方式中的发送线圈12以成为圆筒状的方式被巻绕装配 在大致形成为中空圆筒状的由绝缘构件构成的发送线圏保持器12a的内 壁上。超声波驱动装置21连接于该发送线圈12，施加针对振动器6的预 定的电信号。通常，振动器6的驱动是通过施加脉冲信号或正弦波信号 等来进行的，从超声波驱动装置21向发送线圈12施加这样的预定信号。而且，根据在发送线圏12中产生的电压、电流变化，在接收线圏 11上通过电磁感应产生对应于发送线圏12中的电压、电流变化的电压、 电流，并施加到振动器6，以驱动振动器6。另外，在接收线圏ll和振 动器6之间设置整流电路等，在将接收线圈11上所感应的电压、电流 向所希望的电平实施转换、波形整形等后，施加到振动器6的结构也是 优选的。 另外，因为作为超声波主轴加工装置s的整体工作与公知的装置基 本上没有变化，所以，省略其详细的说明。在上述的结构例中，将接收线圏11及发送线圈12配设在壳体1的 比较中央部的附近，但当然无需限定于此，例如，如图2所示，也可以 是配设在壳体1的后端侧的结构。即，在图2中，在壳体1的后端部所形成的台阶部la上配设有接 收线圈IIA，另一方面，与接收线圈11A同轴状地配设有发送线圈12A。另外，关于工作、功能等，由于与图1所示的结构例基本上没有变 化，故省略再次的详细i兑明。接着，参照图3说明第2结构例。另外，对于与图l所示的结构例 相同的结构要素注以相同的附图标记，并省略其详细说明，下面，以不 同点为中心进行it明。该第2结构例是将接收线圏IIB和发送线圈12B隔开适宜的间隔配 设在假想的同 一轴上的例子。即，具体地说，接收线圈IIB被配设在壳体1的后端部上所形成的 台阶部la，接收线圈11B的中心大致是轴30的假想中心轴，换言之， 与壳体1的^f艮想中心轴一致。另一方面，在上述接收线圏11B的假想中心轴上，在离开轴30的 方向上隔开适宜的间隔设置发送线圈12B。而且，该发送线圏12被支撑 于超声波加工主轴装置S的未图示的固定部位。另外，由于工作、功能等与图1所示的结构例基本上没有变化，故 省略再次的详细i兌明。这样，由于在本发明实施方式的超声波加工主轴装置中，与现有技 术不同，是没有使用用于振动器6驱动的像滑环那样的对轴的旋转速度 带来限制的结构，所以与现有技术相比能够得到更高速、而且更稳定的 轴旋转。产业上的可利用性对于超声波振动器的电能提供以能够非接触式进行的方式构成，与 现有技术相比，结构的简化、小型化成为可能，是特别适合于有小型化 要求的超声波加工主轴装置。
权利要求
1.一种超声波加工主轴装置，其具有轴，该轴安装有工作工具并且配设有产生使上述工作工具进行超声波振动的超声波的振动器，其特征在于，在上述轴上设置有接收单元，该接收单元连接于上述振动器上，并接收从外部非接触式发送的上述振动器的激励信号，另一方面，在上述轴的附近设置有发送单元，该发送单元对上述接收单元非接触式发送针对上述超声波元件的电信号。
2. 如权利要求1所述的超声波加工主轴装置，其特征在于， 接收单元具有安装在轴上的线圈，发送单元具有能与上述安装在轴上的线圏电磁耦合地设置在上述轴附近的线圈。
3. 如权利要求2所述的超声波加工主轴装置，其特征在于， 构成接收单元的线圏设置在轴的外周面，另一方面，构成发送单元的线圏以包围上述设置在轴的外周面的线圈的方式设置成同轴状。
4. 如权利要求2所述的超声波加工主轴装置，其特征在于， 构成接收单元的线圈和构成发送单元的线圏隔开适宜的间隔而设置在假想的同一轴上。
全文摘要
本发明不产生部件的磨耗或损伤，此外也不需要定期的部件更换，能对超声波产生元件提供稳定的电信号。在构成加工主轴(101)的轴(30)的壳体(1)的外周面，卷绕装配有连接于振动器(6)的接收线圈(11)，另一方面，在其周围，隔开适宜的间隔并以同轴状设置有发送线圈(12)，从超声波驱动装置(21)输出的、用于驱动振动器(6)的预定的电信号被施加在发送线圈(12)上，能通过发送线圈(12)和接收线圈(11)间的电磁感应并经接收线圈(11)向振动器(6)施加预定的电信号。
文档编号B23B19/02GK101213042SQ20068002419
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年7月1日
发明者久保田治, 古川英雄, 由井隆行 申请人:博世株式会社