(57)【要約】【課題】自動工具交換装置よって超音波振動子により超音波振動を付与する工具の交換が可能となるロータリートランスの構成を提供すること。【解決手段】  固定子３は、マシニングセンターの空いたスペースに収納するため、スペースに合わせて変形させる必要が生じる。そのためコアの形状を、棒をほぼ直角に曲げた形状にした。  そして回転子２は、ソフトフェライト製のコア４に銅線５を複数回巻きつけたコイルを設けたものである。固定子３のコア４の形状は、ソフトフェライト製の平板をマシニングセンターなどの加工機を用いて製作する。平板の一方の端部を回転子のコア４の半径より大きい曲率半径で切り欠き加工をする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリートランスにおいて、回転子が円環状であり、固定子が曲がりを持つ棒状であることを特徴とするロータリートランス。
【請求項２】
固定子の直線部分Ｌ１に対して曲がり部分Ｌ２の長さが２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のロータリートランス。
【請求項３】
回転子の半径Ｒに対して固定子の幅Ｈが２／３以下で、固定子の先端は平面であることを特徴とする請求項１に記載のロータリートランス。
【請求項４】
自動工具交換装置により移動する工具ホルダーに回転子を持つことを特徴とする請求項１に記載のロータリートランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、超音波振動子に電力を供給するためのロータリートランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、ロータリートランスは、例えばビデオテープレコーダーなどにおいて、回転ヘッドの入出力信号を伝送するために用いられ、回転子と固定子とから構成されている。このロータリートランスとしては、平型（ディスク型）のものと縦型（シリンダ型）のものとが知られている。【０００３】  しかし、従来のロータリートランスは、回転子、固定子ともロータリートランスの回転軸を中心軸とする円環状または扇形状である。【０００４】  図６は、特許文献１に記載の従来の中心軸方向に電力を伝送する平型のロータリートランスの構成例を示す断面図であり、そして図７は、従来の半径方向に電力を伝送する縦型のロータリートランスの構成例を示す断面図である。図６、図７のロータリートランスの回転子には平行な２個の磁力線送受部であるがある。そしてロータリートランスの固定子にも平行な２個の磁力線送受部がある。回転子、固定子とも平行な２個の磁力線送受部を形成する溝に銅線を複数回巻きつける。【０００５】  上記の従来のロータリートランスを工具ホルダーに取付けた例が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−９００５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４６１３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本電子機械工業会、「超音波工学」、コロナ社、１９９３年１月、ｐ４０〜ｐ５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかし、上記特許文献１の構成は、回転子と固定子とも円環状であり、回転子と固定子の中心軸を一致させ、両者が接近した位置にあることが必要である。例えば固定子が円環状であると、回転子に工具ホルダーであるテーパーシャンクなどの付属物がある場合、固定子が障害物になり回転子と工具ホルダーであるテーパーシャンクなどの付属物を回転子と固定子の中心軸を一致させる位置まで移動させることができない。【０００９】  また、上記特許文献２の構成は、固定子をハウジングに取付ける必要があるため、既設の加工装置の回転軸ハウジングを改造しなければならない。【００１０】  本発明は、上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、マシニングセンターの自動工具交換装置を用いて工具ホルダーを交換できる構成を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】本発明は、回転子の形状が円環状であり、固定子の形状が曲がりを持つ棒状とするロータリートランスとするものである。【００１２】本発明はまた、回転子と対向する固定子の先端面が、円環状の回転子の１８０度以下とするロータリートランスとするものである。【００１３】本発明はまた、回転子と対向する固定子の先端面形状が、平面形状とするものである。【００１４】本発明はまた、自動工具交換装置により移動する工具ホルダーに回転子を持つものとすることである。
【発明の効果】
【００１５】本発明のロータリートランスを用いることで、自動工具交換装置により超音波振動を付与した工具の交換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のロータリートランスを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面を示す図である。
【図３】本発明のロータリートランスを示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線での断面を示す図である。
【図５】ロータリートランスをマシニングセンターに装着する工具ホルダーであるテーパーシャンクに取付けた断面図である。
【図６】従来の平型ロータリートランスの断面図である。
【図７】従来の縦型ロータリートランスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  本発明の実施の形態であるロータリートランス１を、図１の斜視図とそのＡ−Ａ線での断面図である図２を用いて説明する。ロータリートランス１は、固定子３と回転子２からなる。固定子３は、ソフトフェライト製のコア４に銅線５を複数回巻きつけたコイルを設けたものである。なお、ソフトフェライト製のコア４は、銅線との短絡を防止するために、コアを絶縁塗料で覆う。銅線はコーティングした樹脂名を付け、ウレタン線などと呼ぶこともある。また、コイル形に巻かれて使用される電線をマグネットワイヤーと呼ばれることもある。
固定子３は、マシニングセンターの空いたスペースに収納するため、スペースに合わせて変形させる必要が生じる。そのためコアの形状を、棒をほぼ直角に曲げた形状にした。
【００１８】  そして回転子２は、ソフトフェライト製のコア４に銅線５を複数回巻きつけたコイルを設けたものである。なお、ソフトフェライト製のコア４は、銅線との短絡を防止するために、コアを絶縁塗料で覆う。さらに銅線はコーティングした樹脂名を付け、ウレタン線などと呼ぶこともある。また、コイル形に巻かれて使用される電線をマグネットワイヤーと呼ばれることもある。
【００１９】  固定子３のコア４の形状は、ソフトフェライト製の平板をマシニングセンターなどの加工機を用いて製作する。まず、平板の一方の端部を回転子のコア４の半径より大きい曲率半径で切り欠き加工をする。
【００２０】  また、図３の平面図と、図３のＡ−Ａ線での断面図４で示す回転子の半径Ｒに対して固定子の幅Ｈが２／３以下であるときは、固定子の先端は平面でもよい。固定子の先端を平面状にすることで回転子と固定子の配置を目視により決定するのが容易になる。そして次に平板の中央部を切り欠き、図に示す固定子３のコア４形状に製作する。
さらに、固定子の形状について、直線部分Ｌ１に対して曲がり部分Ｌ２の長さが２倍以上であることが、直線部分Ｌ１が同じでも銅線の巻き線数が大きくなるため磁力線の強さは大きくなる。
【００２１】  一方、回転子２のコア４は、円環状のコアの外周側に研磨砥石により銅線５を巻くための溝を作成する。そして、溝の表面に絶縁塗料を塗り、そして銅線５を巻きつけコイルとする。
【００２２】  上記に述べた本発明のロータリートランス１を工具ホルダー７であるテーパーシャンク（ＢＴ３０）に装着する。まず、工具ホルダー７であるテーパーシャンクの所望の位置に回転子を固定するためにアルミ製のスペーサを入れる。そして回転子を入れ、工具ホルダー７であるテーパーシャンクに回転子を固定するために工具ホルダー７であるテーパーシャンクのオネジとアルミ製のナットにより締め込む。ここでは、工具ホルダー７であるテーパーシャンクを用いているが、工具を保持する治具であれば他の方式の工具ホルダーでもよい。
【００２３】  一方、ランジュバン型超音波振動子からの配線を工具ホルダー７であるテーパーシャンクに設けた穴を通して外部に出す。
【００２４】  次に回転子の銅線とランジュバン型超音波振動子からの配線をはんだ付けにより接続する。そしてはんだ付けした部分を絶縁処理するためシリコン樹脂を用いてコーティングする。
【００２５】  ランジュバン型超音波振動子を工具ホルダー７であるテーパーシャンクに固定するために工具ホルダー７であるテーパーシャンクのテーパーとフランジのテーパーを嵌合させリング状オネジにより締付ける。
【００２６】  工具ホルダー７であるテーパーシャンクに固定されたランジュバン型超音波振動子８の先端にコレットチャック９を装着して、ロックナットを締付けることにより工具１０を収容する。そして、工具ホルダー７であるテーパーシャンクに取付けた工具１０などを、自動工具交換装置（ＡＴＣ）のマガジンに収納する。
【００２７】  一方、ロータリートランス１の固定子３を、マシニングセンターに固定した固定子取付け具１２に取付ける。固定子３からの配線１４は超音波発振回路１３に接続する。
【００２８】  次に本発明の工具ホルダー７であるテーパーシャンクに固定されたランジュバン型超音波振動子８を搭載したマシニングセンターの運転方法を説明する。
【００２９】  まず、マシニングセンターで加工対象物を加工するプログラムを作成する。例えばアルミナ板に穴、溝を設けるプログラムである。
【００３０】  次に、超音波発振回路１３のスイッチを入れ、ロータリートランス１の固定子３の配線１４を通して、約３６ＫＨｚの交流電圧を超音波振動子８の圧電セラミックに印加する。約３６ＫＨｚの超音波振動がコレットチャック９を経由して工具１０であるドリルまたはエンドミルに伝播し、約７μｍｐ−ｐの縦振動モードの超音波振動が工具１０先端に励起される。図５では、超音波発振回路１３の位置を図の右下に位置させているが、実際は、図示しないコントロールボックスの中に収納している。
【００３１】  そしてマシニングセンターのスイッチを入れ、自動工具交換装置（ＡＴＣ）の工具１０を交換するＡＴＣアームによりマガジンから工具ホルダー７であるテーパーシャンクに取付けた工具１０を取り出す。そして、図の矢印に示すように固定子取付け具１２と反対側から上下左右に移動して、スピンドル軸６のテーパー穴に挿入し、プルスタッドを引き具により引き込みスピンドル軸６に固定する。また、スピンドル軸の中心軸と直交する面の固定子取付け具１２を含む半円側には、他に切削液を噴出するノズルや冷却エアーノズルが複数配置されることがある。したがって、固定子は、円周方向にも小さいことが求められる。
【００３２】  ここで、工具ホルダー７であるテーパーシャンクが矢印方向に移動するが、ロータリートランス１の固定子３が移動の障害物にならないため通常の工具ホルダー７であるテーパーシャンクと同様に取り扱うことができる。これは、固定子３の形状が円環状でなく、工具ホルダー７であるテーパーシャンクの移動の障害にならないためである。また、回転子は、ＡＴＣアームが接触する工具ホルダー７であるテーパーシャンクの溝部より下に取り付けられる。工具ホルダー７であるテーパーシャンクの溝部より上に回転子があると、例えば工具ホルダー７であるテーパーシャンクを収納するマガジンに収容できない。
【００３３】  また、加工中の工具１０の交換は、自動工具交換装置（ＡＴＣ）により別の工具ホルダー７であるテーパーシャンクに交換することにより行う。
【００３４】  加工プログラムにより、ドリルによりアルミナ板に複数の穴をあける。そしてエンドミルを装着した工具ホルダー７であるテーパーシャンクに交換して溝加工を行う。
【００３５】  加工プログラムにより、加工を終了しマシニングセンターのスイッチを切る。そして、超音波発振回路のスイッチを切り、作業を終了する。
【００３６】  以上説明したように、本発明のロータリートランスは、回転する超音波振動子に電力を付与できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  本発明のロータリートランスは、自動工具交換装置を用いて工具を交換する超音波加工装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】１    ロータリートランス
２    回転子
３    固定子
４    コア
５    銅線
６    スピンドル軸
７    工具ホルダー
８    超音波振動子
９    コレットチャック
１０  工具
１１  回転子固定ナット
１２  固定子取付け具
１３  超音波発振回路
１４  駆動配線
１５  アース配線
１６  コア収納ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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