(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数振幅検出と電位降下法検出を含む予備検出のステップと、自由モード検出と圧力モード検出を有する再検出のステップを備える超音波カッターの検出方法であって、
前記周波数振幅検出は、
超音波カッターが共振状態になるようにし、超音波カッターのある箇所における共振周波数と振幅を収集し、同じ方式で超音波カッターの他の箇所における共振周波数と振幅を収集し、収集された共振周波数と振幅のいずれも正常な範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定されるステップであり、
前記電位降下法検出は、
検出ヘッドを超音波カッターに接触させ、その後、超音波カッターが共振状態になるようにし、電位降下法により検出ヘッド及び超音波カッターの接触点と超音波カッターにおける前記接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、さらに検出ヘッドと超音波カッターの接触点の位置を変更して、同じ方式で新たな接触点と超音波カッターにおける前記新たな接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、検出された電圧及び電流のいずれも正常な範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定され、超音波カッターが上記２つの検出案のいずれにおいても予備検出に合格しないと、上記２つの検出を再実行し、上記２つの検出案による検出にまた合格しないと、該超音波カッターが不合格であると判定されるステップであり、
該自由モード検出は、
予備検出に合格した超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内で振動させ、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内における各共振モードを捜し、
各共振モードにおいて、正常動作振幅の２０％を超えた場合、振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、該超音波カッターが自由モード検出に合格したと判定され、破断が発生すると、該超音波カッターが不合格であると判定されるステップであり、
該圧力モード検出は、
検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターに正常動作圧力の２０％以上の圧力を付与する場合、超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内で振動され、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内の各共振モードを捜し、各共振モードで振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、検出ヘッドは、自由モード検出に合格した超音波カッターに対して圧縮応力を付与する接触点を変更し、同じ方式により検出を行い、破断が発生しないと、該超音波カッターが再検出に合格したと判定されるステップであり、
圧力モード検出の過程において、検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターと常に接触状態を維持する、ことを特徴とする超音波カッターの検出方法。
【請求項２】
超音波カッターの振動は、超音波カッターに連接される超音波ホーンにより実現され、超音波電源により超音波ホーンを駆動することで、超音波カッターの周波数と振幅を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波カッターの検出方法。
【請求項３】
超音波電源は、自動的に共振周波数を捜し、且つ超音波カッターが共振になるように超音波電源の出力と周波数を繰り返して調節する、ことを特徴とする請求項２に記載の超音波カッターの検出方法。
【請求項４】
圧力モード検出において、前記圧縮応力の大きさと方向は時間の関数または定数である、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波カッターの検出方法。
【請求項５】
周波数振幅検出において、共振周波数と振幅はレーザー変位センサーにより収集される、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波カッターの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出の分野に関し、具体的には超音波カッターの検出方法及び対応する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波アシストによる切削加工技術の国民経済生産における応用は、ますます広がっている。伝統加工と違い、超音波アシストによる切削加工において、カッターは、切削動作を行い、且つ切削力を受ける同時に、超音波振動システムの駆動下で高振動数の引張／圧縮、ねじり、揺動などの異なる形式の振動を行う。高振動数の振動は、カッターの品質、特にカッター表面の完全性に対して高い要求を提出しており、もしカッターの内部にマイクロクラックが存在すれば、高振動数での強制振動によりクラックが広くなり、カッターが破断されて破損し、加工部品ないし工作機械が破損するおそれがある。したがって、実際の切削加工の前に、カッターの性能に対する検出を行うことで、不備があるカッターを検出し、廃棄処理を行う必要がある。
【０００３】
国内外の関連特許文献は、以下のように分類される。１、超音波の周波数の変更による応力を供試の試料に作用させ、短時間内にサンプルに高周波数の交互応力を付与して、試料の破断または表面様子を観測することにより、サンプルが標準に至るか否かを判断する。例えば、カッターの疲労損傷に適した温度検出方法では、検出超音波加工ツールが超音波励起を受けた時に生成される誘導ハーモニックの線形係数などの特徴を検出することにより、ツールの材料及び構成に対する疲労損傷を検出する。該検出方法は効率が低く、大量の工場出荷の超音波カッターに対する検出に適応されない。２、アコースティック・エミッションの検出原理と類似に、試料に一定程度の周波数、位相の超音波信号を発射し、反射してきた超音波信号を収集することにより、試料のクラック、または欠陥状況を判断する。この実験方法は同様に超音波カッターに対する検出に適応されない。カッターを使い始めた時にクラックなどの欠陥がなく、金属組織の強度が足りないだけであれば、高周波域で負荷が存在する場合、同じく破断が発生する恐れがある。このように、該方法で検出超音波カッターを正確的に検出することができない。３、電位降下法で試料のクラックを検出する方法であって、該検出方法は長距離パイプのクラック検出に多く用いられる。例えば、低温疲労亀裂進展速度の試験装置は、直流電位降下法により、金属材料の疲労亀裂進展の状態を検出する。超音波カッターのクラック検出において、単に電位降下法を用いれば、大きな誤差が発生する恐れがある。カッターが振動しない場合、クラックは力を受けなく、閉鎖された状態にあるため、電気抵抗が正常状態と特に違いがない。しかしながら、超音波カッターが力を受けて振動する場合、クラックが拡張及び閉鎖することがあるため、本願は、カッターが力を受けて振動する状態にある時、その電気パラメータを検出するように改良し、検出の正確さを向上させる。
【０００４】
本願の超音波カッターの検出方法は、自ら考案した新しい方法であり、該方法は、周波数振幅検出、電位降下法検出、自由モード及び圧力モード検出の方法を総合しており、完全な検出プロセスを通じて、超音波カッターの品質検出の正確さを向上させ、工場から出荷の超音波カッターが加工過程における破断、無効の確率を低下させ、生産効率と加工安全性を向上させた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、超音波カッターの検出方法を提供する。本発明の技術的手段は以下の通りである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様である超音波カッターの検出方法は以下のステップを含む。
【０００７】
予備検出：
周波数振幅検出：超音波カッターが共振状態になるようにし、超音波カッターのある箇所における共振周波数と振幅を収集し、同じ方式で超音波カッターの他の箇所における共振周波数と振幅を収集し、収集された共振周波数と振幅（周波数振幅検出において収集された超音波カッターのある箇所と他の箇所における共振周波数と振幅を指す）のいずれも正常範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定され、正常範囲とは共振周波数が超音波電源システムでの対応する設定値の±１０％の範囲内で変動し、振幅値がレーザー変位センサーで設定された値の±５％の範囲内で変動することを言う。
【０００８】
電位降下法検出：検出ヘッドを超音波カッターと接触させ、その後超音波カッターが共振状態にあるようにし、電位降下法により検出ヘッド及び超音波カッターの接触点と超音波カッターにおける上記接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、検出ヘッドと超音波カッターとの接触点の位置を変更して、同じ方式で新たな接触点と超音波カッターにおける上記新たな接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、検出された電圧及び電流（接触点と超音波カッターにおける上記接触点以外の箇所との間の電圧と電流、及び新たな接触点と超音波カッターにおける上記新たな接触点以外の箇所との間の電圧と電流）のいずれも正常範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定され、正常範囲とは、電圧と電流とも該検出装置の設定値の±８％の範囲内で変動することをいう。
【０００９】
超音波カッターが上記２つの検出案のいずれにおいても予備検出に合格しないと、上記２つの検出を再実行し、上記２つの検出案による検出にまた合格しないと、該超音波カッターが、不合格であると判定される。周波数振幅検出と電位降下法検出との間には論理的な前後関係がないので、どの検出を先に行っても本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【００１０】
再検出：
自由モード検出：予備検出に合格した超音波カッターを１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で振動させ、超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内における各共振モードを捜し、各共振モードにおいて、正常動作振幅の２０％を超えた場合、振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、該超音波カッターが自由モード検出に合格したと判定され、破断が発生すると、該超音波カッターが不合格であると判定される。
【００１１】
圧力モード検出：検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターに対して、正常動作圧力の２０％以上の圧力を付与する場合、超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で振動され、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内での各共振モードを捜し、各共振モードで振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、検出ヘッドは、自由モード検出に合格した超音波カッターに対して圧縮応力を付与する接触点を変更し、同じ方式により検出を行い、破断が発生しないと、該超音波カッターが再検出に合格したと判定される。圧力モード検出において、前記同じ方式で検出するとは、超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で振動され、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内の各共振モードを捜し、各共振モードで振動させることを言う。
【００１２】
圧力モード検出の過程において、検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターと常に接触状態を維持する。
【００１３】
超音波カッターの振動は、超音波カッターに連接された超音波ホーンにより実現され、超音波電源により超音波ホーンを駆動することで、超音波カッターの周波数と振幅を変更させる。超音波カッターの振動には共振が含まれる。
【００１４】
超音波電源は、自動的に共振周波数を探し、且つ超音波カッターが共振になるように超音波電源の出力と周波数を繰り返して調節する。
【００１５】
圧力モード検出における前記圧縮応力の大きさと方向は、時間の関数または定数である。
【００１６】
周波数振幅検出における共振周波数と振幅は、レーザー変位センサーにより収集される。
【００１７】
本発明は、上記検出方法に係る超音波カッター検出装置を提供し、該超音波カッター検出装置はレーザー変位センサー、超音波カッター検出ヘッド、回転スリーブ、及びベースを含み、前記回転スリーブが回転軸により前記ベースに連接され、前記回転スリーブには前記回転軸と同軸の超音波ホーンが設けられ、超音波ホーンにおけるフランジ部分が回転スリーブにより挟まれ、前記超音波ホーンの前記回転スリーブから離される一端には、超音波カッター挟み込み部が設けられ、位置調節装置により前記超音波カッター検出ヘッドの前記超音波カッター挟み込み部に対応する位置が調節され、前記調節装置により前記超音波カッター検出ヘッドが横方向または縦方向に移動可能に駆動され、前記調節装置には超音波カッター検出ヘッドの高さを調節するためのナットがさらに設けられ、適切な位置まで調節されると、前記超音波カッター検出ヘッドがちょうど適切な圧力で前記超音波カッターの適切な部位にもたせかけることができ、ねじにより前記超音波カッター検出ヘッドを固定するようにしてもよい。
【００１８】
前記レーザー変位センサーにより前記超音波カッターの共振周波数と振幅を測定する時、前記超音波カッター検出ヘッドを退けると同時に前記レーザー変位センサーの検出レーザーが前記超音波カッターの刃にぴったりと当たるようにし、超音波電源をオンし、適切な超音波カッターの検出方法により前記超音波カッターに対して検出を行う。電流、電圧及び付与された圧力のモード検出を行うとする場合、前記超音波カッター検出ヘッドを前記超音波カッター部位に移動させて検出を行えばよい。前記レーザー変位センサーは、ｘ、ｙ、ｚの３つの方向に沿って前記超音波カッターの共振周波数と振幅を検出することができ、前記超音波ホーンは、超音波電源から生成されたエネルギーを前記超音波カッターに伝達し、振幅を拡大させる。前記回転スリーブは、前記回転軸を回って回転可能であり、複数方位で前記超音波カッターに対して検出を行う。
【００１９】
前記超音波カッターは、直刃尖り刀であり、前記直刃尖り刀の長さはＬであり、最大幅はＷであり、最大厚さはＴであり、前記直刃尖り刀がカッターシャフトに垂直する平面においての刀刃のくさび角度はαである。
【００２０】
前記超音波カッター検出ヘッドは、くさび状の溝を有し、前記くさび状の溝の底部には前記直刃尖り刀のチッピングを防止するための収容溝が設けられ、前記くさび状の溝の長さはＬ／２であり、深さはＷ／６であり、前記収容溝の長さはＬ／２であり、深さはＷ／１２であり、前記くさび状の溝は長方形の連通穴を介して、前記収容溝に連通される。
【００２１】
前記長方形の穴の長さはＬ／２であり、幅は（Ｗ／１６）＊ｔａｎ（α／２）であり、前記くさび状の溝の２つの溝壁の夾角はともにαであり、前記直刃尖り刀の刃部分が安全に前記収容溝内に挿入されることが保証できる。
【００２２】
前記超音波カッター検出ヘッドの材質はナイロンであり、該超音波カッター検出ヘッドには、ネジ穴が設けられ、前記くさび状の溝と前記超音波カッターの接触部分にグラファイト層が接着または塗布され、前記グラファイト層に導線が連接され、前記導線の他端は前記ネジ穴を通り抜けて電位降下法検出装置に連接される。
【００２３】
前記の他の超音波カッター検出ヘッドの横断面はＵ形であり、その開口箇所には４つの力調節用つまみが設けられ、２つずつの力調節用つまみが一組となり且つ他の２つと互いに対向して設置され、前記力調節用つまみは、順次に連接されたボルト、ばね及び前記超音波カッターと接触する接点レバーを含み、前記超音波カッター検出ヘッドは、前記接点レバーが貫通するための穴を有し、前記ボルトは、ボルト台座を介して前記超音波カッター検出ヘッドに連接される。
【００２４】
前記超音波カッター検出ヘッドの横断面はＵ形であり、その開口箇所には２つの力調節用つまみが設けられ、２つの前記力調節用つまみは互いに対向して設置され、前記力調節用つまみは、順次に連接されたボルト、ばね及び前記超音波カッターに接触する接点レバーを含み、前記超音波カッター検出ヘッドは、前記接点レバーが貫通するための穴を有し、前記ボルトは、ボルト台座を介して、前記超音波カッター検出ヘッドに連接される。
【００２５】
前記接点レバーと前記超音波カッターとの接触部分はナイロンにより作られ、且つ電流電圧検出装置に電気的に連続され、前記ばねは精密ばねであり、その調節範囲は０〜５０Ｎであり、剛性係数は２Ｎ／ｍｍであり、前記ボルトのピッチは１ｍｍであり、前記ボルトが正方向に沿って１回り回転する当たり、前記ばねが１ｍｍ圧縮され、前記超音波カッターに作用する力が２Ｎ〜４Ｎ増加される。
【００２６】
本発明により電位降下法、周波数振幅検出法、自由モード検出法及び圧力モード検出法を実現することができる。本発明によれば、工場出荷時の超音波カッターの耐疲労特性を正確に判断でき、従って工場出荷時の耐疲労耐破断の能力を有しないカッターは不合格のカッターであると判定され、耐疲労耐破断の能力を有するカッターは合格したカッターであると判定されて、生産に入るようにすることで、不合格の超音波カッターの生産過程における破断による生産能率の低下などの不良な影響を避けることができる。本発明は、超音波カッター表面のマイクロクラックの異なる幾何学的形態とクラック方向によって、異なる超音波振動モードに対して、クラックが異なる感度を有することを利用し、さらに電位降下法と周波数振幅検出法を合わせて使用することにより、不合格の超音波カッターの検出率と検出速度を向上させることができる。
【００２７】
上記に基づいて、本発明は超音波カッターの研究開発と生産、超音波切削加工技術応用と超音波切削加工技術研究などの業種または分野で広く用いられることができる。
【００２８】
以下、図面及び具体的な実施形態によりさらに本発明を説明する。  
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１に係る超音波カッターの検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る超音波カッター検出ヘッドと超音波カッターとの連接を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る超音波カッター検出ヘッドの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る超音波カッター検出ヘッドの側面図である。
【図５】図４のＩ部を拡大した図である。
【図６】本発明の実施例２に係る超音波カッター検出ヘッドの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例３に係る超音波カッター検出ヘッドと超音波カッター（直刃尖り刀を備える）との連接を示す図である。
【図８】本発明の実施例２と実施例３に係る力調節用つまみの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例３に係る超音波カッター検出ヘッドと超音波カッター（円盤状の超音波カッター）との連接を示す図である。
【図１０】本発明具体的な実施形態に係る超音波カッター（直刃尖り刀を備える）の正面図である。
【図１１】図１０の平面図である。
【図１２】直刃尖り刀の切っ先のくさび角度を示す図である。
【図１３】超音波カッターの検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施例１）
本発明の一態様である超音波カッターの検出方法は以下のステップを含む。
予備検出：
周波数振幅検出：超音波カッター８を軸線の方向に沿って回転可能な超音波ホーン６に取り付け、超音波電源をオンして、超音波カッター８が共振状態になるようにし、レーザー変位センサー１で超音波カッター８の一方の側の刃の共振周波数と振幅を収集し、その後超音波ホーン６と超音波カッター８を回転（１８０°）させ、同じ方式で超音波カッター８の他方の側の刃の共振周波数と振幅を収集する。２回にわたって収集された共振周波数と振幅がいずれも正常の範囲内で変動すると、該超音波カッター８が予備検出に合格したと判定される。
【００３１】
電位降下法検出：超音波カッター８を軸線方向に沿って回転可能な超音波ホーン６に取り付け、検出ヘッド２を超音波カッター８に覆い被せ、超音波電源をオンして、超音波カッター８が共振状態になるようにし、電位降下法で検出ヘッド２と超音波カッター８の接触点（超音波カッター８の一方の側の刃に位置する）が超音波カッター８における前記接触点以外の箇所との間の電圧と電流を検出し、超音波ホーン６と超音波カッター８を回転（１８０°）させて検出ヘッド２と超音波カッター８との接触点の位置を変更し、同じ方式で、新たな接触点（超音波カッター８の他方の側の刃に位置する）が超音波カッター８における前記新たな接触点以外の箇所との間の電圧と電流を検出し、検出された電圧と電流がいずれも正常範囲内で変動すると、該超音波カッター８が予備検出に合格したと判定される。
【００３２】
超音波カッター８が上記２つの検出案のいずれにおいても予備検出に合格しないと、上記２つの検出を再実行し、もし依然として上記２つの検出案による検出に合格しないと、該超音波カッター８が不合格であると判定される。
【００３３】
再検出：
自由モード検出：予備検出に合格した超音波カッター８を超音波ホーン６に取り付け、超音波電源をオンし、超音波電源の自動掃引機能を利用して、１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内において自動掃引を行うことにより、超音波カッター８が１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で振動するように誘導し、且つ超音波カッター８の１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内での各共振モードを探す。
【００３４】
各共振モードにおいて、正常動作振幅の２０％を超える場合、振動された後、各共振モードのいずれにおいても破断が発生しないと、該超音波カッター８が自由モード検出に合格したと判定され、破断が発生すると、該超音波カッター８が不合格であると判定される。
【００３５】
圧力モード検出：検出ヘッド２が自由モード検出に合格した超音波カッター８の一方の側の刃に正常動作圧力の２０％を超える圧力を付与する場合、超音波電源をオンし、超音波電源の自動掃引機能を利用して、１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で自動掃引を行うことにより、超音波カッター８が１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲内で振動するように誘導し、且つ超音波カッター８の１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の範囲での各共振モードを探すとともに、前記圧縮応力の大きさと方向を変更またはそのまま維持してもよく、その目的は、加工状態での超音波カッター８の加工時の実際作動状態を模擬するためである。各共振モードで振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、超音波ホーン６と超音波カッター８を回転（１８０°）させて、検出ヘッド１が自由モード検出に合格した超音波カッター８に圧縮応力を付与する接触点を変更させ、同じ方式で検出を行い、破断が発生しないと、該超音波カッター８が再検出に合格したと判定される。
【００３６】
圧力モード検出の過程において、検出ヘッド２は自由モード検出に合格した超音波カッター８と常に接触状態を維持する。
【００３７】
超音波カッター８の振動は超音波カッター８に連接した超音波ホーン６により実現され、且つ超音波電源により超音波ホーン６を駆動して、超音波カッター８の周波数と振幅を変更する。
【００３８】
超音波電源は、自動的に共振周波数を捜し、超音波カッター８が共振になるように超音波電源の出力と周波数を繰り返して調節する。
【００３９】
圧力モード検出中の前記圧縮応力の大きさと方向は時間の関数である。
【００４０】
図１〜５、図１０〜１２に示すように、前記超音波カッターの検出方法に係る超音波カッター検出装置は、レーザー変位センサー１、超音波カッター検出ヘッド２、回転スリーブ３及びベース４を含み、前記回転スリーブ３が回転軸５を介して前記ベース４に連接され、前記回転スリーブ３には前記回転軸５と同軸の超音波ホーン６が設けられ、超音波ホーン６におけるフランジ部分が回転スリーブ３により挟まれ、前記超音波ホーン６の前記回転スリーブ３から離される一端には超音波カッターの挟み込み部が設けられ、位置調節装置７により前記超音波カッター検出ヘッド２が前記超音波カッター挟み込み部に対する位置が調節される。
【００４１】
前記超音波カッター８は直刃尖り刀を有し、前記直刃尖り刀の長さはＬであり、最大幅はＷであり、最大厚さはＴであり、前記直刃尖り刀がカッターシャフトに垂直する平面においての刀刃のくさび角度はαである。
【００４２】
前記超音波カッター検出ヘッド２は、くさび状の溝２１を有し、前記くさび状の溝２１の底部には前記直刃尖り刀のチッピングを防止するための収容溝２２が設けられ、前記くさび状の溝２１の長さはＬ／２であり、深さはＷ／６であり、前記収容溝２２の長さはＬ／２であり、深さはＷ／１２であり、前記くさび状の溝２１は長方形の穴２３を介して前記収容溝２２と連通され、前記長方形の穴２３の長さはＬ／２であり、幅は（Ｗ／１６）＊ｔａｎ（α／２）であり、前記くさび状の溝２１の２つの溝壁２４の夾角はともにαである。
【００４３】
前記超音波カッター検出ヘッド２の材質はナイロンであり、該超音波カッター検出ヘッドには、ネジ穴２５が設けられ、前記くさび状の溝２１と前記超音波カッター８との接触部分にグラファイト層が接着または塗布され、前記グラファイト層には導線が連接され、前記導線の他端は前記ネジ穴２５を通り抜けて電位降下法検出装置と連接される。
【００４４】
前記超音波カッター検出装置は、前記検出ヘッド２がベースの横方向や縦方向に沿って移動可能にし、検出ヘッド２の底部に固定されたナットを調節することで、検出ヘッド２の高さを調節できるように構成される。適切な位置まで調節したら、検出ヘッド２におけるねじにより固定する。レーザー変位センサー１により超音波カッター８の共振周波数と振幅を収集する時には、検出ヘッド２を退け、電位降下法検出を行う時には、検出ヘッド２を超音波カッター８の部位に移動させて検出を行えばよい。
【００４５】
本実施例の超音波検出装置の検出ヘッド２は径方向の検出ヘッドであり、径方向の検出ヘッドは超音波カッター８を収納するための凹溝２１を有し、凹溝２１と超音波カッター８との接触部分は剛性が低くて、軟質の導電材、例えばグラファイト、銅などより製造される。電位降下法検出を行うように、超音波カッター８と径方向検出ヘッドとの接触点から（径方向の検出ヘッドに導線引出用穴２５を有する）導線１０を引き出す。凹溝２１の末端には収容溝２２が設置され、これにより共振中及び圧縮応力の付与時に径方向検出ヘッドと超音波カッター８の先端の刃の衝突によるチッピングの発生が防止される。
【００４６】
径方向の検出ヘッドは以下のように圧縮応力を付与する。直刃尖り刀８が検出ヘッド２の凹溝２１に引っ掛かり、検出ヘッド２における微調整つまみを動かして、検出ヘッドが超音波カッターに対して微小な変位があるようにシフトさせることにより、圧力が付与される。
【００４７】
レーザー変位センサー１は、三つの方法に沿って、超音波カッター８の共振周波数と振幅を検出することができる。
【００４８】
超音波ホーン６は、回転スリーブ３の内に位置され、回転スリーブ３（回転スリーブ３は水平軸線を回って回転できる）を介してベース４に対して回転することにより、超音波カッター８を駆動して超音波カッター８を検出位置まで回転させ、超音波ホーン６は超音波電源から生成されたエネルギーを超音波カッター８に伝達させて振幅を拡大する。
【００４９】
超音波カッター８は直刃尖り刀形の超音波カッターである。
【００５０】
（実施例２）
図６、図８、図１０、図１１に示す超音波カッター検出装置及びカッター検出方法は、実施例１において開示した超音波カッター検出装置及び検出方法に比べ、以下の相違点がある。前記超音波カッター検出ヘッド２｀の横断面はＵ形を呈し、その開口箇所に４つの力調節用つまみ９が設けられ、２つずつの力調節用つまみ９が一組となり且つ他の２つの力調節用つまみ９と対向して設置され、前記力調節用つまみ９は、順次に連接されたボルト９１、ばね９２及び前記超音波カッター８と接触する接点レバー９３を含み、前記超音波カッター検出ヘッド２｀は、前記接点レバー９３が貫通するための穴９４を有する。前記ボルト９１は、ボルト台座９５を介して前記超音波カッター検出ヘッド２｀と連接される。
【００５１】
本実施例は、軸方向の検出ヘッド２｀を利用しており、軸方向の検出ヘッドと超音波カッター６の刃部はオープン型で接触され、前記接点レバー９３と前記超音波カッター８との接触部分はナイロンにより作られ、かつ電流電圧検出装置に電気的に連続され、前記ばね９２は精密ばねであり、その調整範囲は０〜５０Ｎであり、剛性係数は２Ｎ／ｍｍであり、前記ボルト９１のピッチは１ｍｍである。
【００５２】
軸方向検出ヘッドは、以下のように圧縮応力を付与する。前記ボルト９１を回転させて、接点レバー９３が超音波カッター８に付与する圧縮応力をますます大きくなるようにし、前記接点レバー９３の他端は、常に前記穴９４の内に保留する。
【００５３】
（実施例３）
図７、図８、図１０と図１１に示す超音波カッター検出装置及びカッター検出方法は、実施例１において開示した超音波カッター検出装置及びカッター検出方法に比べ、以下の相違点がある。
【００５４】
前記超音波カッターの検出ヘッド２｀｀の横断面はＵ形を呈し、その開口箇所に２つの力調節用つまみ９が設けられ、２つの前記力調節用つまみ９が対向して設置され、前記力調節用つまみ９は順次に連接されたボルト９１、ばね９２及び前記超音波カッター８と接触する接点レバー９３を含み、前記超音波カッターの検出ヘッド２｀｀は前記接点レバー９３が貫通するための穴９４を有し、前記ボルト９１はボルト台座９５を介して、前記超音波カッター検出ヘッド２｀｀に連接され、前記接点レバー９３の他端は常に前記穴９４の内に保留される。
【００５５】
前記接点レバー９３と前記超音波カッター８の接触部分はナイロンにより作られ、且つ電流電圧検出装置に電気的に連続され、前記ばね９２は精密ばねであり、その調整範囲は０〜５０Ｎであり、剛性係数は２Ｎ／ｍｍであり、前記ボルト９１のピッチは１ｍｍである。
【００５６】
図９に示すように、超音波カッター８｀は円盤状の超音波カッターであってもよい。
【００５７】
以上の説明は、本発明の好適な具体的な実施形態にすぎないが、本発明の保護範囲は、これに限定されるものではなく、当業者にとって、本発明に開示している技術範囲内における本発明の技術手段及び発明の構想による同等切替または改変は、いずれも本発明の範囲内に含まれるべきである。
【００５８】
（付記）
（付記１）
周波数振幅検出と電位降下法検出を含む予備検出のステップと、自由モード検出と圧力モード検出を有する再検出のステップを備える超音波カッターの検出方法であって、
前記周波数振幅検出は、
超音波カッターが共振状態になるようにし、超音波カッターのある箇所における共振周波数と振幅を収集し、同じ方式で超音波カッターの他の箇所における共振周波数と振幅を収集し、収集された共振周波数と振幅のいずれも正常な範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定されるステップであり、
前記電位降下法検出は、
検出ヘッドを超音波カッターに接触させ、その後、超音波カッターが共振状態になるようにし、電位降下法により検出ヘッド及び超音波カッターの接触点と超音波カッターにおける前記接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、さらに検出ヘッドと超音波カッターの接触点の位置を変更して、同じ方式で新たな接触点と超音波カッターにおける前記新たな接触点以外の箇所との間の電圧及び電流を検出し、検出された電圧及び電流のいずれも正常な範囲内で変動すると、該超音波カッターが予備検出に合格したと判定され、超音波カッターが上記２つの検出案のいずれにおいても予備検出に合格しないと、上記２つの検出を再実行し、上記２つの検出案による検出にまた合格しないと、該超音波カッターが不合格であると判定されるステップであり、
該自由モード検出は、
予備検出に合格した超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内で振動させ、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内における各共振モードを捜し、
各共振モードにおいて、正常動作振幅の２０％を超えた場合、振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、該超音波カッターが自由モード検出に合格したと判定され、破断が発生すると、該超音波カッターが不合格であると判定されるステップであり、
該圧力モード検出は、
検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターに正常動作圧力の２０％以上の圧力を付与する場合、超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内で振動され、且つ超音波カッターが１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数範囲内の各共振モードを捜し、各共振モードで振動された後、いずれにおいても破断が発生しないと、検出ヘッドは、自由モード検出に合格した超音波カッターに対して圧縮応力を付与する接触点を変更し、同じ方式により検出を行い、破断が発生しないと、該超音波カッターが再検出に合格したと判定されるステップであり、
圧力モード検出の過程において、検出ヘッドが自由モード検出に合格した超音波カッターと常に接触状態を維持する、ことを特徴とする超音波カッターの検出方法。
【００５９】
（付記２）
超音波カッターの振動は、超音波カッターに連接される超音波ホーンにより実現され、超音波電源により超音波ホーンを駆動することで、超音波カッターの周波数と振幅を変更する、ことを特徴とする付記１に記載の超音波カッターの検出方法。
【００６０】
（付記３）
超音波電源は、自動的に共振周波数を捜し、且つ超音波カッターが共振になるように超音波電源の出力と周波数を繰り返して調節する、ことを特徴とする付記２に記載の超音波カッターの検出方法。
【００６１】
（付記４）
圧力モード検出において、前記圧縮応力の大きさと方向は時間の関数または定数である、ことを特徴とする付記１に記載の超音波カッターの検出方法。
【００６２】
（付記５）
周波数振幅検出において、共振周波数と振幅はレーザー変位センサーにより収集される、ことを特徴とする付記１に記載の超音波カッターの検出方法。
【００６３】
（付記６）
レーザー変位センサー、超音波カッター検出ヘッド、回転スリーブ、ベースを含み、前記回転スリーブが回転軸により前記ベースに連接され、前記回転スリーブには前記回転軸と同軸の超音波ホーンが設けられ、超音波ホーンにおけるフランジ部分が回転スリーブにより挟まれ、前記超音波ホーンの回転スリーブから離される一端には、超音波カッター挟み込み部が設けられ、位置調節装置により前記超音波カッター検出ヘッドの前記超音波カッター挟み込み部に対する位置が調節される、ことを特徴とする超音波カッター検出装置。
【００６４】
（付記７）
前記超音波カッターは、直刃尖り刀を有し、前記直刃尖り刀の長さはＬであり、最大幅はＷであり、最大厚さはＴであり、前記直刃尖り刀がカッターシャフトに垂直する平面内の刀刃のくさび角度はαであり、
前記超音波カッター検出ヘッドは、くさび状の溝を有し、前記くさび状の溝の底部には前記直刃尖り刀のチッピングを防止するための収容溝が設けられ、前記くさび状の溝の長さはＬ／２であり、深さはＷ／６であり、前記収容溝の長さはＬ／２であり、深さはＷ／１２であり、前記くさび状の溝が長方形の連通穴により前記収容溝に連通され、
前記長方形の穴の長さはＬ／２であり、幅は（Ｗ／１６）＊ｔａｎ（α／２）であり、前記くさび状の溝の２つ溝壁の夾角はいずれもαであり、
前記超音波カッター検出ヘッドの材質はナイロンであり、該超音波カッター検出ヘッド上には、ネジ穴が設けられ、前記くさび状の溝と前記超音波カッターとの接触部分にグラファイト層が接着または塗布され、前記グラファイト層に導線が連接され、前記導線の他端は前記ネジ穴を通り抜けて、電位降下法検出装置に連接される、ことを特徴とする付記６に記載の超音波カッター検出装置。
【００６５】
（付記８）
前記超音波カッター検出ヘッドは、横断面がＵ形であり、開口箇所には４つの力調節用つまみが設けられ、２つずつの力調節用つまみが一組となり且つ他の２つと対向して設置され、前記力調節用つまみは、順次に連接されたボルト、ばね、前記超音波カッターと接触する接点レバーを含み、前記超音波カッター検出ヘッドは前記接点レバーが貫通するための穴を有し、前記ボルトは、ボルト台座を介して前記超音波カッター検出ヘッドに連接される、ことを特徴とする付記６に記載の超音波カッター検出装置。
【００６６】
（付記９）
前記超音波カッター検出ヘッドは、横断面がＵ形であり、開口箇所には２つの力調節用つまみが設けられ、２つの前記力調節用つまみは対向して設置され、前記力調節用つまみは、順次に連接されたボルト、ばね、前記超音波カッターと接触する接点レバーを含み、前記超音波カッター検出ヘッドは、前記接点レバーが貫通するための穴を有し、前記ボルトは、ボルト台座を介して前記超音波カッター検出ヘッドに連接される、ことを特徴とする付記６に記載の超音波カッター検出装置。
【００６７】
（付記１０）
前記接点レバーと前記超音波カッターとの接触部分は、ナイロンにより作られ、且つ電流電圧検出装置に電気的に接続され、前記ばねは精密ばねであり、前記ばねの調節範囲は０〜５０Ｎであり、剛性係数は２Ｎ／ｍｍであり、前記ボルトのピッチは１ｍｍである、ことを特徴とする付記８または９に記載の超音波カッター検出装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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