(57)【要約】      （修正有）【課題】  機械加工装置にワークを固定保持する加工テーブルにおいて、薄型かつワークの質量などの影響をほとんど受けない超音波振動を励起できる加工テーブルを提供すること。【解決手段】  超音波振動テーブル１は、ベース台２、支柱３、テーブル４そして圧電素子５から構成している。ステンレス製の支柱３には、同じくステンレス製のボルトを貫通させるための孔が設けられている。さらにステンレス製のテーブル４は、支柱３の上に取り付けるための段付の孔が設けられている。ベース台２に支柱、テーブル４を載せボルトによりベース台２に締め付け固着する。そして、テーブル４の下面で、かつ支柱の間に圧電素子５である圧電セラミックをエポキシ樹脂により接合する。圧電セラミックはＰＺＴ系であり、分極方向は板厚方向であり、分極方向と垂直である両面に銀電極を設けている。【選択図】  図１
2005319564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に取り付けられ加工されるワークを固定保持するテーブル装置において、支柱を２本以上設け、その支柱の間に超音波振動子を有していることを特徴とする超音波振動テーブル。
【請求項２】
前記支柱を２本以上設け、その支柱の間に超音波振動子を有している構成を複数個ベース台に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動テーブル。
【請求項３】
超音波振動子が振動部材に圧電素子が接合されていることを請求項１に記載の超音波振動テーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ガラス、セラミック、シリコーン、チタン、超硬金属などの切断、研削及び研磨加工に用いられる超音波振動テーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、ガラス、セラミック、シリコーン、チタン、超硬金属などの硬度が高い脆性材料を切断、研削等の加工を施すことは、非常に困難であり従来から工具に超音波振動を加え加工することが行われている。このような超音波切削加工は、切削抵抗が低減するため、切削ツールの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切削ツールの寿命が長くなると共に、加工精度の向上につながってくる。なお超音波切削加工について「超音波便覧」（丸善株式会社、平成１１年発行）６７９〜６８４ページに詳しく記載されている。【０００３】また、ワークを固定する加工台に超音波振動を与え、これをワークに伝播させ、超音波切削加工を行うことが従来よりよく知られていることである。例えば、特開２００２−３５５７２６号公報には、図８に示すように超音波振動テーブル１は、工作機械のベッドに取り付けられ加工されるワークを固定可能なテーブル装置であり、アルミニウム製のケーシングにシールド用のゴム板を介して固定され、上下に振動する超音波振動装置と超音波振動装置の上端部に、その下側中間部を固定されてワークを固定する振動テーブルと、振動テーブルの外側下部から下方に突出し、ケーシングの超音波振動装置の外側に形成された案内用凹部に挿入されて振動テーブルの横移動を制限しながら上下方向に案内するガイド部材とを有している。ケーシングは、上方に開口した箱状に形成され、内周上部には、内側に突出するリング状の内フランジ部が形成されている。内フランジ部の複数箇所には、上下に貫通する雌ねじ部が形成されている。ケーシングに設けられた鉄製の裏面プレートは、ボルト部材によって着脱可能に形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、超音波切削加工においては、工具が大型化した場合は、ワークと接触する工具の加工部分に均一な超音波振動を与えることが非常に難しい。
また、工具が小型化した場合、超音波振動を与える装置も小型化しなければならない。超音波振動装置が小型化すればするほど工具に与えられる振動エネルギーは小さくなってしまう。このため、工具が小型であるときは、超音波切削加工能力は小さくなってしまう欠点がある。【０００５】  一方、上記の超音波振動テーブルは、工具の形状と関係なく振動させることができる。しかし、超音波振動子の超音波放射面の面積はテーブルの面積に比較して小さいためテーブル全体には均一に振動変位が得られないという欠点がある。
また、加工装置は、一般的に高さの高い振動テーブルを収容する空間が無いのが普通であり、高さの高い振動テーブルは加工装置に設置できない問題はある。
さらに、超音波振動テーブルはテーブル面に超音波振動子が固着されているため、テーブルの質量が大きいとテーブル面が振動の節になる傾向が強く、テーブル面の超音波振動が小さくなる可能性が高いという問題点もある。
本発明の目的は上述の問題点を解消する超音波振動テーブル提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】本発明は、工作機械に取り付けられ加工されるワークを固定保持するテーブル装置において、ベース台に支柱を２本以上設け、その支柱の間に超音波振動子を有していることを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。【０００７】本発明は、前記支柱の間に超音波振動子を有している構成を複数個ベース台に固定されていることを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。【０００８】本発明は、超音波振動子が、振動部材に圧電素子が接合されていることを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の超音波振動テーブルは、ベース台に振動の節部を固定できるので、テーブル面に保持固定されるワークにも場所によらず、所望の超音波振動を伝播させることができる。その結果、超音波振動テーブルに保持固定されるワークの位置及びワークの大きさにほぼ影響を受けることなく、前記保持固定されたワークの加工速度の向上と難加工材料の加工が可能となる。
また、本発明の超音波振動テーブルは、薄型が可能であるため、ほとんどすべての加工装置に設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の第一の構成の超音波振動テーブルの一例を示す斜視図であり、そして図２はその側面図である。【００１１】  図１及び図２に示す超音波振動テーブル１は、ベース台２、支柱３、テーブル４そして圧電素子５から構成している。ステンレス製のベース台２は、装置に取り付けるためのボルト穴を四隅に設けているが図示しない。また、支柱とテーブルを取り付けるためのメネジも設けているが、これも図示しない。ステンレス製の支柱３には、同じくステンレス製のボルトを貫通させるための孔が設けられている。さらにステンレス製のテーブル４は、支柱３の上に取り付けるための段付の孔が設けられている。【００１２】  ベース台２に支柱、テーブル４を載せボルトによりベース台２に締め付け固着する。そして、テーブル４の下面で、かつ支柱の間に圧電素子５である圧電セラミックをエポキシ樹脂により接合する。圧電セラミックはＰＺＴ系であり、分極方向は板厚方向であり、分極方向と垂直である両面に銀電極を設けている。【００１３】  一体化した超音波振動テーブル１は、平面研削盤によりベース台２の裏面とテーブル４の表面を研磨することにより、ベース台とテーブル面を平行になるように加工する。このようにベース台に対してテーブル面を平行にすることで装置に取り付けられたとき、装置の基準面に対してテーブル面が平行になるようにしている。【００１４】  次にこの超音波振動テーブル１の動作について説明する。テーブルは図２の２点鎖線で示す曲げ振動をするように設計している。また、曲げ振動の節部は支柱付近であり、支柱の間の中央部が振動の腹になるようにしている。【００１５】  圧電セラミックの両面に設けられた銀電極に図２に示す２点鎖線で示す曲げ振動モードの固有振動数とほぼ同じ周波数の高周波電圧を印加する。その結果テーブルは２点鎖線で示す曲げ振動する。そして、このテーブルに取り付けられるワークは曲げ振動による上下運動が発生する。【００１６】  テーブルの２点鎖線で示す曲げ振動の節は支柱付近であるので支柱には振動が伝播しないので、当然ベース台には振動が伝播しない。したがって、装置本体には振動が伝播しない。このため、装置に振動による悪影響を与える恐れが無い。【００１７】  なお、テーブルに曲げ振動を励起するために支柱間の距離はテーブルの幅に対して３倍以上あることが望ましい。さらにベース台の下面とテーブル表面の距離を４０ｍｍ以下の薄型にすることが、装置に取り付ける観点で望ましい。【００１８】  このように超音波振動テーブルの振動モードとして曲げ振動を使用することにより、ベース台に振動の節部を固定できるので、テーブル面に保持固定されるワークにも場所によらず、所望の超音波振動を伝播させることができる。その結果、超音波振動テーブルに保持固定されるワークの位置及びワークの大きさにほぼ影響を受けることなく、前記保持固定されたワークの加工速度の向上と難加工材料の加工が可能となる。
また、本発明の超音波振動テーブルは、薄型が可能であるため、ほとんどすべての加工装置に設置することができる。【００１９】  図３は、本発明の第二の構成の超音波振動テーブルの一例を示す斜視図である。大きな面積を持つ振動テーブルを作成するため図１に示す構成を複数個ベース台に並べた構成である。【００２０】  このような構成を用いると面積が１メートル角のものも容易に構成できる。【００２１】  図４は、本発明の第三の構成の超音波振動テーブルの一例を示す側面図と平面図である。図の上に位置するのが側面図であり、下に位置するのが平面図である。この構成の特徴は、テーブルを支持するための支柱を５個持っていることである。【００２２】  図中に示す２点鎖線のように曲げ振動するのでその節にあたるところに支柱を位置させる。また、支柱の間のテーブル裏面に圧電セラミックをエポキシ樹脂により接合する。【００２３】  このような構成にすると細長い形状の超音波振動テーブルも１個のテーブルで実現できる。【００２４】  図５は、本発明の第四の構成の超音波振動テーブルの一例を示す斜視図であり、図６はその側面図である。【００２５】  図に示すように６個のテーブルの振動の腹の部分だけに加工台７を接続できるようにテーブルに突起部６を設ける。６個のテーブルの突起６と加工台７の接続はボルトまたは接着剤でも良い。【００２６】  テーブルの振動の腹部だけに加工台が接続されているので加工台は上下振動だけで駆動されることになる。そのため、加工台は一様な上下振動することになる。【００２７】  図７は、本発明の第三の構成の超音波振動テーブルの一例をスライサーに組み込んだ状態を示す側面断面図である。【００２８】  この超音波振動テーブル１の動作方法について説明する。スライサーのべッド１０にこの超音波振動テーブル１を取り付ける。そして加工台そして切断すべきワークを超音波振動テーブル１の上に載せる。そして、加工台７にカーボン板８にワックスで接着したワーク９を固定器１１により固着する。【００２９】  次に、超音波振動テーブルに高周波電圧を印加して、超音波振動を励起する。この超音波振動は加工台に伝播して、さらにカーボン板８、ワーク９に伝播する。【００３０】  次に図示しないノズルからブレードに向けて水を放出するのと同時に、ブレード１３をスピンドル軸１２を介して回転させる。【００３１】  このように超音波振動テーブル１が薄型であるためほぼどのような装置にも取り付けができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】  本発明の超音波振動テーブルは、機械加工設備などにおいて使用される加工テーブルとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第一の構成の超音波振動テーブルの１例の構成を示す斜視図である。
【図２】第一の構成の超音波振動テーブルの１例の構成を示す側面図である。
【図３】第二の構成の超音波振動テーブルの一例を示す斜視図である。
【図４】第三の構成の超音波振動テーブルの一例を示す側面図と平面図である。
【図５】第四の構成の超音波振動テーブルの一例を示す斜視図である。
【図６】第四の構成の超音波振動テーブルの一例を示す側面図である。
【図７】第三の構成の超音波振動テーブルの一例をスライサーに組み込んだ状態を示す側面断面図である。
【図８】従来の超音波振動テーブルの１例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】  １    超音波振動テーブル
２    ベース台
３    支柱
４    テーブル
５    圧電素子
６    突起
７    加工台
８    カーボン板
９    ワーク
１０  ベッド
１１  固定器
１２  スピンドル軸
１３  ブレード
【図１】
2005319564.tif 000003
【図２】
2005319564.tif 000004
【図３】
2005319564.tif 000005
【図４】
2005319564.tif 000006
【図５】
2005319564.tif 000007
【図６】
2005319564.tif 000008
【図７】
2005319564.tif 000009
【図８】
2005319564.tif 000010