一种超声波辅助加工装置，具有：超声波振子，其具备在振子轴方向上伸缩的环状的压电元件，使之产生超声波振动；供电部，其供给驱动超声波振子的磁场；受电部，其利用从供电部供给的磁场进行发电，驱动超声波振子，受电部具有：绕线管，其沿振子轴的旋转方向包围超声波振子；线圈，其包围绕线管周围；多个铁氧体芯，其等间隔地配置，覆盖线圈剖面的至少一边。本发明专利技术还提供了一种受电装置。有益效果是：实现非接触供电机构的小型化和轻量化，并能够进行稳定的超声波驱动。定的超声波驱动。定的超声波驱动。
【技术实现步骤摘要】
超声波辅助加工装置和受电装置
[0001]本专利技术涉及超声波辅助加工装置和受电装置。
技术介绍
[0002]近年来，智能电话等民用电气通信设备追求高速化、高功能化，组装于这些电气通信设备中的电子零部件类被要求进一步的高集成化和轻量化。
[0003]另外，有从以往的标准通信方式向进一步高频多信道化的通信方式转换的趋势。随之，对于所搭载的零部件类也被要求大幅度的高性能化。具体而言，壳体、构成零部件被要求是电波障碍少的非导体，且要轻巧、强度高，而且外观还要高雅。
[0004]以往，由于加工性的问题，特别是在民生零部件中避免采用的工程陶瓷、玻璃等高脆性材料量的高品质精密加工等被要求实现低成本高速加工。另外，出于兼具高级感、轻量化和牢固性的目的，对部分零部件使用高强度钛合金等难加工性金属的尝试也在增加，这些零部件加工也被要求实现低成本高速加工。
[0005]为了实现难加工性材料的高品质高速加工，一般会提高刀具的转速来降低加工阻力。但是，在刀具的直径较小的情况下，多在转速为20000～50000min
‑1的高速旋转区域使用。
[0006]而且，为了进一步提高加工精度和延长刀具寿命，采用通过对刀具施加超声波振动来显著降低加工阻力的所谓“超声波辅助加工”将成为今后的主流。
[0007]为了有效地实现超声波振动辅助加工，而向使刀具高速振动的超声波振子供给与该超声波振子的共振频率相同频率的电压。作为向旋转的超声波振子供给能量的方法，以往一般是使用集电环的接触式供电方式。但是，接触式供电始终存在因供电刷与集电环接触的部分的磨损而引起的接触不良、因磨损粉末而引起的极间短路等问题。而且，由于刀具转速大幅提高，因此存在集电环的耐用寿命时间变短的问题。
[0008]作为解决该问题的一个方法，提出了非接触供电方式。虽然在性能上不确定因素很多，但应用正在扩大。
[0009]作为一般的能量供给的一种手段使用的非接触供电，为了高效且获得较长的传送距离，通常使用数兆赫兹的高频区域。在电池的充电用等方面实用化的传送距离从数mm起，有时甚至达到数百mm。
[0010]超声波辅助加工中所使用的超声波振子的共振频率在现有技术中一般在数十kHz区域使用。超声波振子的全长与其共振频率大致成反比，因此，若在高共振频率的区域使用，则全长变短，有利于小型化，但也存在包含所使用的刀具在内的构成零部件的小型化的极限、高速旋转化中的电磁零部件的机械强度的极限以及电磁特性的极限等，作为在当前技术中供实用的装置，80kHz左右被认为是极限，但在今后的技术创新中，有望实现数百kHz级的超声波辅助加工装置的实用化。
[0011]但是，在采用目前实际市场上提供的非接触供电装置的旋转型超声波辅助加工装置的情况下，由于所使用的零部件的频率特性限制的影响，难以实现50kHz以上。
[0012]为了高效率地驱动该超声波振子，考虑能够实时追随因负载变动等而变动的振子的共振频率的精密的“自动跟踪”功能。
[0013]因此，自然而然地想到在振子的谐振频带高效工作的非接触供电。但是，目前，在超声波频率范围的非接触供电在技术上难以大幅延长传送距离，现实中现状是即使是数mm左右的传送距离也难以进行高效率振动控制。
[0014]图1是以往的超声波辅助加工装置所使用的超声波振子的一例的主视图。图2是图1所示的超声波振子的立体图。图3是表示振子顶端部的刀具安装法的一例的图。
[0015]超声波振子70通过将通过施加电压而在振子轴向（纸面上下方向）上伸缩的多个压电元件71、72用具备凸缘73a的变幅杆73、支撑螺母74以及紧固用螺栓75牢固地紧固固定来实现。在图1所示的例子中，在压电元件71、72之间设置驱动用电极76，例如在支撑螺母74侧设置接地侧电极77，向驱动用电极76和接地侧电极77之间供给与超声波振子的共振频率相同频率的驱动电压。
[0016]图3示出作为用于保持固定刀具的一个方案的基于弹簧夹头方式的固定法的内部结构的一例。刀具50通过夹头51插入在变幅杆73的顶端部设置的孔部73b。夹头螺母52和变幅杆73的顶端部通过螺纹配合而牢固地接合。通过紧固该夹头螺母52，由此将夹头51向里侧方向（纸面上方向）压入。与此相伴，孔径精密地收缩，将刀具50的全周区域紧固，牢固地固定在变幅杆73的顶端部，作为超声波振动体一体化。
[0017]需要说明的是，由于安装超声波振子70的加工装置多为小型加工中心，因此本专利技术装置也期望尽可能小型轻量化。
[0018]但是，如上所述，超声波振子70的全长与其共振频率大致成反比，因此在较高的共振频率下压电元件也不得不小型化，因此超声波输出也受到限制。
[0019]图4和图5是示出具备以往的非接触型受电装置的超声波振动辅助加工装置的一例的图。
[0020]在超声波振动辅助加工装置80中，主轴接合用锥柄81是安装在所安装的加工中心等加工装置的旋转主轴上的部分。图4示出雪和精工株式会社制的HSK－E40的例子。该锥柄81存在ISO、DIN等由国际标准制定的各种形状。除了HSK型之外，还存在各种类型的BT型、NT型等。在实施方式中，例示了HSK型，但不仅是HSK型，也能够应用与所安装的加工装置的各种规格一致的锥柄。
[0021]在壳体82内装有图1所示的超声波振子70，通过在超声波振子70的凸缘73a设置的振子固定用止动孔，将振子固定用螺栓83牢固地以螺钉固定的方式固定于壳体82。需要说明的是，该凸缘73a位于超声波振子70的振动分布的振动恰好为零的所谓振动节（振动节点）的位置，因此振动不会泄漏到壳体82侧。
[0022]在该壳体82收容受电部84。受电部84利用从供电部分供给的磁场进行发电，驱动超声波振子70。供电部分供给与超声波振子70的共振频率相等的频率。
[0023]图6～图8是说明以往的受电部的结构事例的图。
[0024]受电部84具有强磁性体磁芯84a、绕线管84b和线圈84c。强磁性体磁芯84a的构成材料例如可以举出铁氧体、金属磁性微粒粉末烧结材料等。
[0025]线圈84c是将铜线卷绕多圈而使用的，但出于对作为导体的铜线进行电气和机械保护的目的，将其收纳在绝缘体的绕线管84b内。
[0026]该线圈84c通过流过强磁性体的交变磁场，在线圈末端84c1和线圈末端84c2之间产生电动势。通过将该电压施加到超声波振子70的驱动侧电极76和接地侧电极77，来驱动超声波振子70。
[0027]图9和图10是说明包括以往的供电部的非接触供电机构的图。
[0028]受电部84与内装有超声波振子70的壳体82一体化，能够自由旋转，由未图示的加工中心等加工机的旋转轴驱动旋转。
[0029]另一方面，供电部91与受电部84大致位于同心圆状，与受电部84保持一定的空隙G而固定在加工中心等加工机床的主体，不旋转。
[0030]从未图示的振荡器（向内置自动跟踪功能的振子供电的供给电源装置）经由供电用电缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声波辅助加工装置，其特征在于，具有：超声波振子，其具备沿振子轴向伸缩的环状的压电元件，使之产生超声波振动；供电部，其供给驱动超声波振子的磁场；受电部，其利用从所述供电部供给的磁场进行发电，驱动所述超声波振子，所述受电部具有：外壳，其沿振子轴的旋转方向包围所述超声波振子；线圈，其包围所述外壳的周围；以及多个磁性体，其等间隔地配置，覆盖所述线圈的剖面的至少一边。2.根据权利要求1所述的超声波辅助加工装置，其特征在于，所述供电部具有：外壳，其沿着振子轴的旋转方向包围所述超声波振子；线圈，其包围所述外壳的周围；以及多个磁性体，其以与所述受电部的磁性体的间隔相等的间隔配置，覆盖所 述线圈的剖面的至少一边。3.根据权利要求2所述的超声波辅助加工...
【专利技术属性】
技术研发人员：浜田晴司，余尚武，廖宏書，
申请(专利权)人：羽昌科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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