KR20210015851A - 초음파 절삭 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 원반상 절삭구에 부설된 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여에 의해 발생한 초음파 에너지가 높은 효율로 절삭구의 날끝에 전파되는 초음파 절삭 장치를 제공한다.
(해결 수단) 스핀들에 장착되어 있는, 표측과 이측의 양 표면으로부터 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 그리고 그것들 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상의 압전 소자를 구비한 원반상 절삭구, 그리고 그것들 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는 초음파 절삭 장치.
(해결 수단) 스핀들에 장착되어 있는, 표측과 이측의 양 표면으로부터 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 그리고 그것들 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상의 압전 소자를 구비한 원반상 절삭구, 그리고 그것들 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는 초음파 절삭 장치.
Description
본 발명은, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 압전 소자가 원환상으로 부설된 원반상 절삭구와 이 원반상 절삭구를 지지하는 구조체를 포함하는 초음파 절삭 장치에 관한 것이다.
종래부터, 유리, 실리콘, 실리콘 나이트라이드, 알루미나-TiC (탄화티탄 함유 알루미나), 희토류 자석 재료, 그리고 초경 금속 등의, 단단하고 또한 무른 재료의 성형체를 고정밀도로 절삭하기 위한 절삭 장치로서 초음파 절삭 장치가 널리 사용되고 있다. 이 초음파 절삭 장치는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 압전 소자가 원환상으로 부설된 원반상 절삭구와 이 원반상 절삭구를 지지하는 구조체를 기본 구성으로서 포함한다.
초음파 절삭 장치에 있어서 절삭구에 초음파 진동을 부여함으로써 기대되는 효과는, 당해 절삭구에 의한 절삭 작업에 필요한 전기 에너지의 절감이나 절삭 정밀도의 향상 등인데, 지금까지 제조되고, 실제의 절삭 작업에 사용되어 온 초음파 절삭 장치에서는, 그 기대된 효과가 충분히 얻어지고 있다고는 할 수 없다. 이 때문에, 현재의 시점에서도 초음파 절삭 장치의 보급은 충분히 진행되지 않았다. 따라서, 초음파 절삭 기술의 추가적인 보급을 진행시키기 위해서는, 초음파 절삭 작업의 실시에 있어서, 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여에 의해 발생하고, 절삭구에 전달된 초음파 진동이, 절삭구의 날끝 (절삭구의 날이 구비되어 있는 주연부) 에 높은 효율로 전파되는 구조를 갖는 초음파 절삭 장치의 개발이 필요하다.
본 발명의 발명자는, 지금까지, 초음파 절삭 작업의 실시에 있어서, 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여에 의해 발생하고, 원반상 절삭구에 전달된 초음파 진동이, 절삭구의 날끝에 높은 효율로 전달되는 구조를 갖는 초음파 절삭 장치의 발명을 실시하고, 그 발명에 대해 이미 특허 출원을 실시하고 있다. 그러한 발명의 하나로서, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 발명을 들 수 있다.
여기서, 특허문헌 1 의 도 6 에 개시되어 있는 초음파 절삭 장치 (종래 기술) 를, 본 명세서에 첨부한 도면의 도 1 로서 나타낸다.
도 1 에 있어서, 초음파 절삭 장치 (1) 는, 스핀들 (2), 이 스핀들에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 (3a, 3b) 그리고 이 원환상의 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상의 압전 소자 (4a, 4b) 를 구비한 원반상 절삭구 (5), 그리고 원환상 플랜지의 내주면 (3a', 3b') 에 접한 상태, 또한 당해 플랜지의 내주면에 응력을 가한 상태에서 지지하는 구조의 지지체 (6a, 6b) 를 포함하는 초음파 절삭 장치로 구성되어 있다. 원환상 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여는, 스핀들을 내포 지지하는 스핀들 지지체 (슬리브) (7) 와 지지체 (6b) 에 장착된 로터리 트랜스 (8) 를 통하여 실시된다. 또한, 스핀들은 스핀들 지지체 (7) 에, 스핀들의 전단부에서 볼트 (9) 와 너트 (10) 를 사용하여 접합 고정되어 있다.
특허문헌 1 의 도 6 에 기재된 초음파 절삭 장치 (종래 기술) 에서는, 상기와 같이, 원반상 절삭구를, 그 표측 표면과 이측 표면의 각각에 원환상의 플랜지를 돌출하도록 부설한 구조로 하고 있고, 각 지지체의 정상면에서, 그리고 각 플랜지의 내주면에 응력을 가한 상태에서 각 플랜지를 구속 지지하는 구조로 하고 있다. 이 때문에, 이 초음파 절삭 장치의 운전시에 발생하는 원반상 절삭구의 고속의 회전시에도, 지지체에 의한 원반상 절삭구의 확실한 지지가 실현된다.
그러나, 본 발명의 발명자에 의한 추가적인 연구에 의하면, 상기 구조의 초음파 절삭 장치에서는, 플랜지가 지지체에 의해 구속 지지되어 있기 때문에, 전기 에너지가 부여된 원환상 압전 소자에서 발생하고, 원반상 절삭구의 표면에 전달되는 초음파 진동이, 원반상 절삭구에 부설된 플랜지의 지지체에 의한 구속 상태의 지지에 의해, 원반상 절삭구의 날끝 (주연부) 에 충분히 전파되지 않고 감쇠하는 경향이 있는 것이 판명되었다. 따라서, 특허문헌 1 의 도 6 에 기재된 초음파 절삭 장치를 사용해도, 충분히 만족할 수 있는 고정밀도로, 고에너지 효율이 실현되지 않는 것이 판명되었다.
따라서, 본 발명의 과제는, 실용적으로 충분히 만족할 수 있는 레벨의 전기 에너지의 필요량의 삭감과 가공 정밀도의 향상을 함께 실현할 수 있는 초음파 절삭 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 발명자는, 특허문헌 1 의 도 6 (본 명세서에 첨부한 도 1) 에 개시되어 있는 초음파 절삭 장치의 개량을 목적으로 하여, 새로운 초음파 절삭 장치의 개발을 위한 연구를 실시하고, 그 결과, 원환상 압전 소자와 원환상 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 지지체에 의한 지지를, 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 이용함으로써, 고정밀도 또한 고에너지 효율의 초음파 절삭이 실현되는 것을 알아내어, 본 발명에 도달하였다.
따라서, 본 발명은, 스핀들, 그 스핀들에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 그리고 그 원환상의 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상 압전 소자를 구비한 원반상 절삭구 그리고 상기 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는 초음파 절삭 장치 (A) (이하의 기재에서, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 라고 하는 경우가 있다) 에 있다.
또, 본 발명은, 상기 원반상 절삭구의 지지 구조를 이용하지만, 더욱 새로운 연구를 더한 원환상 압전 소자를 사용하는 것도 특징으로 하는 초음파 절삭 장치, 즉, 스핀들 (2), 그 스핀들에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 (3a, 3b) 를 구비하고, 또한 내주측에 형성된 원형 개공 (開孔) 의 내주연을 따라 부설된 원환상 압전 소자 (4) 를 갖는 원반상 절삭구 (5), 그리고 상기 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는 초음파 절삭 장치 (이하의 기재에서, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 라고 하는 경우가 있다) 에도 있다.
본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 와 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 의 각각의 바람직한 양태를 이하에 기재한다.
(1) 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 의 바람직한 양태
1) 원환상 압전 소자가 원환상 플랜지보다 원반상 절삭구의 내주측에 구비되어 있다.
2) 원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면 (端面) 을 갖고, 또한 그 외주 단부의 단면과 접촉하는 지지 구조체의 접촉면도 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있다.
3) 원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 이 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면이 상기 플랜지의 외주 단부의 단면과 선 접촉하는 형상으로 있거나, 혹은 원환상 플랜지의 외주 단부에 접촉하는 지지체의 접촉면이 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있고, 그 접촉면에서의 상호의 접촉이 선 접촉이 되도록 구성되어 있다.
4) 원반상 절삭구의 원환상 압전 소자에 전기 에너지를 인가함으로써, 원반상 절삭구가 원환상 플랜지의 선단과 지지체의 접촉면 혹은 접촉선을 마디로 하는 원반상 절삭구의 면 방향으로 확대 축소하는 초음파 진동이 발생한다.
(2) 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 의 바람직한 양태
1) 원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 또한 그 외주 단부의 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면도 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있다.
2) 원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 이 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면이 상기 플랜지의 외주 단부의 단면과 선 접촉하는 형상으로 있거나, 혹은 원환상 플랜지의 외주 단부에 접촉하는 지지체의 접촉면이 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있고, 그 접촉면에서의 상호의 접촉이 선 접촉이 되도록 구성되어 있다.
3) 원반상 절삭구의 원환상 압전 소자에 전기 에너지를 인가함으로써, 원반상 절삭구가 원환상 플랜지의 선단과 지지체의 접촉면 혹은 접촉선을 마디로 하는 원반상 절삭구의 면 방향으로 확대 축소하는 초음파 진동이 발생한다.
본 발명에 따른 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 및 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 를 포함한다) 는, 원환상 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여에 의해 발생하는 원반상 절삭구의 면 방향으로 확대 축소하는 초음파 진동이 플랜지와 지지구 (플랜지 지지구) 의 접촉면 혹은 접촉선을 통한 지지구에 대한 누출이 억제되고, 높은 효율로 원반상 절삭구의 날끝 (주연부) 에 전파되므로, 고정밀도 또한 에너지 절약의 초음파 절삭을 실현할 수 있다.
도 1 은, 특허문헌 1 의 도 6 에 나타나 있는 종래 기술인 초음파 절삭 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (A)) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 도 2 에 나타낸 초음파 절삭 장치 (A) 의 절삭구 (원반상 절삭구) 의 진동 모드를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 평면도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타낸 원반상 절삭구의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 6 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 일 양태를 부분 단면 (斷面) 으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 다른 양태를 부분 단면으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 또 다른 양태를 부분 단면으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 양면에 원환상 압전 소자와 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 양면에 원환상 압전 소자와 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13 은, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 14 는, 머시닝 센터에 장착하도록 구성한 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (A)) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 도 2 에 나타낸 초음파 절삭 장치 (A) 의 절삭구 (원반상 절삭구) 의 진동 모드를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 평면도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타낸 원반상 절삭구의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 6 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 일 양태를 부분 단면 (斷面) 으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 다른 양태를 부분 단면으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 원반상 절삭구의 지지 구조체에 의한 지지의 또 다른 양태를 부분 단면으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 양면에 원환상 압전 소자와 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 양면에 원환상 압전 소자와 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13 은, 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 14 는, 머시닝 센터에 장착하도록 구성한 본 발명의 초음파 절삭 장치 (본 발명 초음파 절삭 장치 (B)) 를 나타내는 도면이다.
다음으로, 본 발명의 초음파 절삭 장치인 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 및 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 에 대해, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세한 설명을 실시한다.
도 2 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3 은, 도 2 에 나타낸 초음파 절삭 장치 (A) 에서의 절삭구 (원반상 절삭구) 의 진동 모드를 모식적으로 나타내는 도면이다.
본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 의 구성은, 원반상 절삭구에 부설된 플랜지의 지지구 (플랜지 지지구) 에 의한 지지 상태를 제외하면, 도 1 에 나타낸 종래 기술의 초음파 절삭 장치와는 특별한 차이는 없다.
즉, 도 1 에 있어서, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) (초음파 절삭 장치 (1)) 는, 스핀들 (2), 스핀들 (2) 에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 (3a, 3b) 그리고 원환상의 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상 압전 소자 (4a, 4b) 를 구비한 원반상 절삭구 (5) 그리고 플랜지를 개재하여 원반상 절삭구를 지지하는 지지체 (6a, 6b) 를 구비한 초음파 절삭 장치이다. 단, 지지체 (6a, 6b) 에 의한 원환상 플랜지 (3a, 3b) 의 지지가, 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 실시되는 것에 명확한 차이가 있다.
또한, 원반상 절삭구 (5) 가, 슬리브 (스핀들 슬리브) 에 수용된 스핀들 (2) 에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그리고 스핀들이, 슬리브의 전단부측 (7a) 에서, 볼트 (슬리브 볼트) (9) 와 너트 (슬리브 너트) (10) 에 의해, 슬리브에 고정되어 있는 것도 동일하다. 또한, 원환상 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여는, 스핀들을 내포 지지하는 스핀들 지지체 (슬리브) (7) 와 지지체 (6b) 에 장착된 로터리 트랜스 (8) 를 통하여 실시되는 점도 동일하다. 또한, 이와 같은 원환상 압전 소자에 대한 전기 에너지의 부여는, 로터리 트랜스를 이용하는 방법에는 한정되지 않는다. 또, 원환상 압전 소자는, 일체로서의 원환 형상으로 있는 경우도, 또 전체로서 원환 형상을 나타내는 분할된 압전 소자의 집합체의 형태에 있어도 된다.
도 3 은, 도 2 에 나타낸 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에서의 절삭구 (원반상 절삭구) 의 진동 모드를 모식적으로 나타내는 도면이다. 즉, 도 2 에 나타낸 초음파 절삭 장치 (A) 에서는, 원반상 절삭구 (5) 가, 지지체 (6a, 6b) 와 원환상 플랜지 (3a, 3b) 의 각 선단부에 접촉하고, 지지체 (6a, 6b) 로부터 원반상 절삭구 (5) 의 양 표면을 향하여 부여되는 압력에 의해 실시되는 것에 특징을 갖는다. 도 3 에서는, 원환상 플랜지 (3a, 3b) 의 각 선단부와의 지지체 (6a, 6b) 의 접촉면 혹은 접촉선을 흑색 동그라미로 나타내고 있다. 그리고, 원반상 절삭구 (5) 는, 원환상 압전 소자에 대한 급전 장치 (11) 로부터의 전기 에너지의 공여에 의해 원환상 압전 소자에서 발생하는 초음파 진동에 의해, 흑색 동그라미의 위치를 마디로 하는 원반상 절삭구의 표면을 따른 방향의 확대 축소 진동 (원반의 직경이 반복 확대되거나, 축소되는 진동) 을 실시한다. 또한, 도 3 은, 이 원반상 절삭구의 확대 축소 진동을 과장하여 나타내고 있다.
도 4 와 도 5 는, 도 2 와 도 3 에 나타낸 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되어 있는 원반상 절삭구를 취출하여, 그 구성을 명확하게 하는 도면이다. 원반상 절삭구 (5) 는, 그 표면측에 형성된 플랜지와 이면측에 형성된 플랜지 (3b) 를 갖고, 그것들 플랜지의 내주측에 원환상 압전 소자 (표면측의 원환상 압전 소자와 이면측의 원환상 압전 소자 (4b)) 를 구비한다. 또한, 원반상 절삭구 (5) 의 주연부 (날끝) 를 5a 로 나타내고 있다.
본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 있어서 원반상 절삭구에 부설되는 원환상 압전 소자로는, 공지된, 즉, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 원환상 압전 소자를 사용할 수 있고, 또 그 분극 방향도 임의로 선택할 수 있다.
도 6 내지 도 8 에, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 의 특징적 요건인 원반상 절삭구의 플랜지와 지지구 (플랜지 지지구) 의 접촉 방법의 예를 나타낸다.
도 6 에서는, 플랜지의 선단 (외주연 단부 : 접촉면이 된다) 은, 원반상 절삭구의 표측 표면/이측 표면에 평행하게 (즉, 플랜지의 표면에 대해 직각으로 (90°)) 형성되어 있고, 또 지지구 (6b) 의 접촉면도 또한, 플랜지의 선단의 접촉면과 평행하게 형성되어 있기 때문에, 서로의 접촉면에 있어서의 접촉은 실질적으로 면 접촉이 된다. 그리고, 접촉면을 개재하여 지지구로부터 플랜지의 면 방향을 따라 가해지는 압력에 의해, 플랜지는 지지구에 의해 확실하게 지지된다. 또한, 플랜지는, 지지구의 단차면에서 지지구와 접촉하고 있어도 되지만, 이 단차면에 있어서의 지지는, 플랜지의 두께 방향의 진동을 구속하는 지지여서는 안된다.
도 7 은, 도 6 에 나타낸 지지구에 의한 플랜지의 지지 양태의 다른 예를 나타낸다. 도 7 에 나타낸 지지 양태에서도, 플랜지의 선단 (외주연 단부 : 접촉면) 은, 원반상 절삭구의 표측 표면/이측 표면에 평행하게 형성되어 있고, 또 지지구 (6b) 의 접촉면도 또한, 플랜지의 선단의 접촉면과 평행하게 형성되어 있고, 서로의 접촉면에 있어서의 접촉은 실질적으로 면 접촉이 되기 때문에, 접촉면을 개재하여 지지구로부터 플랜지의 면 방향을 따라 가해지는 압력에 의해, 플랜지는 지지구에 의해 확실하게 지지된다. 한편, 지지구 (6b) 의 단차면은, 각도 α 로 경사져 있기 때문에, 플랜지의 두께 방향의 진동을 구속하지 않는다.
도 8 은, 도 7 에 나타낸 지지구에 의한 플랜지의 지지 양태의 다른 예를 나타낸다. 도 8 에 나타낸 지지 양태에서는, 플랜지의 선단 (외주연 단부) 은 뾰족한 선단을 구비하고 있기 때문에, 원반상 연삭구의 표면과 평행하게 형성되어 있는 지지구 (6b) 의 접촉면과의 접촉은, 실질적으로, 플랜지의 외주연 단부를 따른 원의 형상의 선 접촉이 된다. 또한, 플랜지의 선단의 단면이 반원상으로 있는 선단부여도, 동일한 선 접촉이 실현된다. 그리고, 이 도 8 의 조건에서의 접촉에 있어서도, 플랜지의 측면은, 지지구에 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 도 8 에서는, 각도 α 로, 유지구의 단차면 (바닥면) 과 떨어진 상태가 나타나 있다.
도 9 에, 원반상 연삭구에 부설된 플랜지의 다른 양태를 나타낸다. 즉, 플랜지 (3a, 3b) 는, 원반상 연삭구와 일체로서 형성되는 것은 필수는 아니고, 플랜지가 원반상 연삭구와 일체적인 초음파 진동을 실시할 수 있으면, 플랜지는, 원반상 연삭구와 따로 제작한 후, 원반상 연삭구에 접합 고정시키는 형태에 있어도 된다. 도 9 에서는, 그러한 원반상 연삭구에 대한 플랜지의 접합 고정의 형태의 예 (원반상 연삭구의 표면에 원환상의 볼록부를 형성하고, 따로 바닥부에 원환상의 오목부를 형성한 원환상 (링상) 의 플랜지를 형성하고, 그것들을 용접에 의해 접합한 예를 나타낸다.
도 10 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 에 장착되는 양면에 원환상 압전 소자와 플랜지를 구비한 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이다. 도 10 에 있어서, 플랜지 (3b) 는, 원반상 연삭구의 표면에 직접 접합되어 있지는 않고, 원반상 연삭구의 표측 표면과 이측 표면의 각각에 형성된 보호 커버 (원반상 연삭구 보호 커버) (13) 를 개재하여, 원반상 연삭구에 부설 고정되어 있는 양태를 나타낸다.
도 11 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 에 장착되는, 내주면에 원환상 압전 소자 (4) 를 구비하고, 양면에 플랜지를 구비한 원반상 절삭구 (5) 의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 원환상 압전 소자 (4) 는, 원반상 절삭구 (5) 와 동심원의 원환 형상을 갖는 압전 소자이다.
도 12 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자 (4) 를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 구성을 나타내는 단면도이고, 이 예에서는, 플랜지 (3a, 3b) 와 원반상 연삭구 보호 커버 (13) 가 일체로 되어 있다.
도 13 은, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 에 장착되는 내주면에 원환상 압전 소자 (4) 를 구비하고, 양면에 플랜지가 형성된 원반상 절삭구의 다른 구성을 나타내는 단면도이고, 이 구성에서는, 원반상 연삭구의 선단 (주연부) (5a) 의 표측 표면에서, 원반상 연삭구 보호 커버 (13a), 플랜지 (3b) 와 일체적으로 형성된 원반상 연삭구 보호 커버 (13) 는 분리 가능하게 되어 있다.
도 14 는, 머시닝 센터에 장착하도록 구성한 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 를 나타내는 도면이다. 도 14 에 있어서, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 는, 스핀들 (2) 이, 머시닝 센터에 대한 장착구인 테이퍼 섕크 (14) 에, 콜릿 (15) 과 콜릿 너트 (16) 에 의해, 스핀들의 회전이 가능하도록 장착되어 있다. 단, 이 도 14 는, 본 발명 초음파 절삭 장치 (B) 뿐만 아니라, 본 발명 초음파 절삭 장치 (A) 의 테이퍼 섕크에 대한 장착의 예를 나타내는 도면이라고도 이해되어야 한다. 또, 당연한 것이긴 하지만, 다른 방법으로의 머시닝 센터에 대한 장착도 가능하다.
1 : 초음파 절삭 장치
2 : 스핀들
3a, 3b : 플랜지 (원반상 연삭구의 플랜지)
4, 4a, 4b : 원환상 압전 소자
5 : 원반상 연삭구
5a : 원반상 연삭구의 선단부 (날끝)
6a, 6b : 지지체 (플랜지의 지지체)
7 : 슬리브 (스핀들의 슬리브)
8 : 로터리 트랜스
9 : 볼트 (슬리브 볼트)
10 : 너트 (슬리브 너트)
11 : 로터리 트랜스에 대한 급전 장치
12 : 원반상 연삭구에 대한 플랜지의 접합부
13, 13a : 원반상 연삭구 보호 커버
14 : 테이퍼 섕크
15 : 콜릿
16 : 콜릿 너트
2 : 스핀들
3a, 3b : 플랜지 (원반상 연삭구의 플랜지)
4, 4a, 4b : 원환상 압전 소자
5 : 원반상 연삭구
5a : 원반상 연삭구의 선단부 (날끝)
6a, 6b : 지지체 (플랜지의 지지체)
7 : 슬리브 (스핀들의 슬리브)
8 : 로터리 트랜스
9 : 볼트 (슬리브 볼트)
10 : 너트 (슬리브 너트)
11 : 로터리 트랜스에 대한 급전 장치
12 : 원반상 연삭구에 대한 플랜지의 접합부
13, 13a : 원반상 연삭구 보호 커버
14 : 테이퍼 섕크
15 : 콜릿
16 : 콜릿 너트
Claims (9)
- 스핀들, 그 스핀들에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지 그리고 그 원환상 플랜지와 동심원상으로 부설된 원환상의 압전 소자를 구비한 원반상 절삭구, 그리고 상기 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는, 초음파 절삭 장치.
- 제 1 항에 있어서,
원환상 압전 소자가, 원반상 절삭구의 표면의, 원환상 플랜지보다 내주측에 구비되어 있는, 초음파 절삭 장치. - 제 1 항에 있어서,
원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 또한 그 외주 단부의 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면도 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는, 초음파 절삭 장치. - 제 1 항에 있어서,
원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 이 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면이 상기 플랜지의 외주 단부의 단면과 선 접촉하는 형상으로 있거나, 혹은 원환상 플랜지의 외주 단부에 접촉하는 지지체의 접촉면이 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있고, 그 접촉면에서의 상호의 접촉이 선 접촉이 되도록 구성되어 있는, 초음파 절삭 장치. - 제 1 항에 있어서,
원반상 절삭구의 원환상 압전 소자에 전기 에너지를 인가함으로써, 원반상 절삭구가 원환상 플랜지의 선단과 지지체의 접촉면 혹은 접촉선을 마디로 하는 원반상 절삭구의 면 방향으로 확대 축소하는 초음파 진동이 발생하는, 초음파 절삭 장치. - 스핀들, 그 스핀들에 장착되어 있는, 표측 표면과 이측 표면의 각각에 수직 방향으로 돌출되도록 부설된 원환상의 플랜지를 구비하고, 또한 내주측에 형성된 원형 개공의 내주연을 따라 부설된 원환상 압전 소자를 갖는 원반상 절삭구, 그리고 상기 원환상 플랜지의 선단부에 접촉하고, 원반상 절삭구의 양 표면을 향한 압력에 의해 원반상 절삭구를 지지하는 구조의 지지체를 포함하는, 초음파 절삭 장치.
- 제 6 항에 있어서,
원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 또한 그 외주 단부의 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면도 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는, 초음파 절삭 장치. - 제 6 항에 있어서,
원환상 플랜지의 외주 단부가, 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있는 단면을 갖고, 이 단면과 접촉하는 지지체의 접촉면이 상기 플랜지의 외주 단부의 단면과 선 접촉하는 형상으로 있거나, 혹은 원환상 플랜지의 외주 단부에 접촉하는 지지체의 접촉면이 원반상 절삭구의 표측 표면과 이측 표면에 평행하게 형성되어 있고, 그 접촉면에서의 상호의 접촉이 선 접촉이 되도록 구성되어 있는, 초음파 절삭 장치. - 제 6 항에 있어서,
원반상 절삭구의 원환상 압전 소자에 전기 에너지를 인가함으로써, 원반상 절삭구가 원환상 플랜지의 선단과 지지체의 접촉면 혹은 접촉선을 마디로 하는 원반상 절삭구의 면 방향으로 확대 축소하는 초음파 진동이 발생하는, 초음파 절삭 장치.
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