(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する表面の表面平滑度を高める装置であって、該装置は、制御ユニット（７）と、該制御ユニットに接続可能でありかつツール・ホルダ（５）に接続可能なアクチュエータ（９，１１）とを含む制御システムを含み、前記アクチュエータが、横方向の振動運動をツール・ホルダに伝達するように構成される装置において、
前記アクチュエータ（９，１１）が、前記ツール・ホルダ（５）の本体内に埋め込まれた能動素子（９，１１）を含み、鋳造によって覆われることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記制御システムは、制御ユニット（７）に接続可能でありかつ前記ツール・ホルダ（５）に接続可能な振動センサ（１３，１５）を含み、該振動センサが、前記ツール・ホルダの横方向の振動を検出するように構成され、前記制御ユニットが、前記振動センサからのセンサ信号に従って前記アクチュエータを制御することで振動運動を制御するように構成されている、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、回転動作を制御する装置に係り、より詳細には、回転する表面の表面平滑度を高める装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
加工物が旋盤によって加工される時には、回転する表面には一定の凹凸が常に発生する。この凹凸は縞またはねじ山に類似することがあり、先端半径が限られている加工ツールの切削縁が原因で発生する。ツールは複数の異なる半径で製造される。切削縁の半径は送りと組み合わせて全く平滑でない表面を形成する。送り速度が遅いと表面がより平滑になるが工業製品の製造では不合理であり、したがって、問題の解決にはならない。
【０００３】
合理性と費用の理由から、比較的速い送り速度にもかかわらず、今日しばしば必要である仕上げをなくすことができるか、ともかく大幅に低減できる高い平滑度を備えた表面を得ることが可能であれば得るところが大きいであろう。
【０００４】
（発明の概要）
本発明の目的は、回転時の表面の平滑度を高める装置を提供することである。
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の装置によって達成される。
【０００６】
本発明とそのさらなる利点を、添付図面を参照しながら以下に実施形態について詳細に説明する。
【０００７】
（実施形態の説明）
図１は本発明による装置とツール・ホルダの一実施形態の基本を示す。参照番号１は、旋盤内に配置されて矢印Ｐ１で示される方向に回転する工作物を示す。工作物１はインサート・ホルダと呼ばれるツール・ホルダ５に堅固に結合されたツール３によって加工される。この装置は制御ユニット７と２つのアクチュエータ９，１１を備えた制御システムを含み、前記アクチュエータの１つは図１で点線で示され、その両方が実際のツール・ホルダを異なる方から示す図２に示されている。
【０００８】
各アクチュエータ９，１１は、本例ではピエゾセラミック素子である能動素子９，１１を含む。ピエゾセラミック素子は１つのユニットまたは有利にはいわゆる積重ねおよび／またはいくつかの部分素子から構成される。したがって、この素子は固体または複数の個々のただし合成された相互に作用する物体でよい。能動素子９，１１はシャフトと呼ばれるツール・ホルダ５の本体に埋め込まれている。より具体的には、それらは鋳造によって固定される。鋳造は各能動素子９，１１についてツール・ホルダの本体にくぼみを形成することで実行され、それによって能動素子９，１１はくぼみ内に配置されて鋳造によって覆われる。能動素子２５，２７は好ましくはくぼみの底部表面に接着される。能動素子９，１１はツール・ホルダ５の表面のかなり近くに、すなわち、その横方向の表面５ｄ，５ｅの近くに埋め込まれる。さらに、能動素子９，１１は板状で平行に向き合って配置されている。能動素子９，１１はツール・ホルダ５の中心軸の各側に配置され、前記中心軸は図２でＩ−Ｉで示されている。能動素子９，１１はそれに電圧が印加されると寸法が変わるということを特徴とする。寸法の変化は電圧に関係する。さらに、ツール３がホルダ５の上部５ｃに搭載されている。
【０００９】
制御ユニット７はツール・ホルダ５に接続された導管１５と端子１７とを介する。図３に示すようにツール・ホルダ５の内部では、すなわちツール・ホルダ５に埋め込まれた能動素子、すなわちピエゾセラミック素子９，１１の導線３０〜３３が端子１７と接続している。ピエゾセラミック素子９，１１はツール・ホルダ５の縦方向に長く、ピエゾセラミック素子９，１１に１対で接続されている導線３０〜３３は各々その前面端部１１ａ，９ａおよび背面端部１１ｂ，９ｂに接続されている。
【００１０】
装置の動作を以下に説明する。ツール３とツール・ホルダ５は一定の送り速度Ｍで矢印Ｐ２の方向に送られる。工作物は一定の切削速度で矢印Ｐ１の方向に回転する。Ｍ＞Ｏと半径を有するツール３の縁部の組合せの場合、加工表面に螺旋形に延びる隆起が残る。この隆起はとりわけ縞に似ている。制御ユニット７はアクチュエータ、特にピエゾセラミック素子９，１１に制御電圧を印加する。電圧がピエゾセラミック素子９，１１に印加されると、電圧の振幅に応じてより大きいまたはより小さい程度に延びる。言い換えると、各ピエゾセラミック素子９，１１はツール・ホルダ５の縦方向でもある縦方向に寸法が変化する。ピエゾセラミック素子９，１１はその境界表面が直接ツール・ホルダ５の本体の材料に突き当たるようにツール・ホルダ５内に埋め込まれるのが好ましい。ピエゾセラミック素子９，１１は端部９ａ，９ｂ，１１ａ，１１ｂの端部表面の形態で逆の力伝達表面を有する。縁部表面はツール・ホルダ５の本体内のピエゾセラミック素子９，１１の縦方向の変化を伝達する。ピエゾセラミック素子９，１１はツール・ホルダ５の中心軸Ｉ−Ｉから離れているので、縦方向の変化はピエゾセラミック素子９，１１の図示の構成ではそれ自体曲げとして示される回転モーメントを生成する。「中心軸から離れている」という表現はピエゾセラミック素子９，１１の中心軸がツール・ホルダ５の中心軸と一致しないという意味である。万一、中心軸が一致する場合、曲げモーメントは得られず、ツール・ホルダ５の純粋な縦方向の変化だけが得られる。２つのピエゾセラミック素子９，１１が万一同時に縦方向に同じ程度に変化した場合、同じ結果となる。ピエゾセラミック素子９，１１によって引き起こされた力は、ピエゾセラミック素子９，１１が互いに反対側に縦方向に変化するようにそれぞれのピエゾセラミック素子９，１１に印加された制御電圧のおかげで、ツール・ホルダ５の前面端部５ａを横方向に左右に曲げる。したがって、ツール・ホルダ５は送り方向とその逆の方向に交互に振動する形で動かされる。
【００１１】
したがって、回転モーメントは中心軸Ｉ−Ｉに垂直な軸を中心に作用し、矢印Ｐ３で示すように横方向に振動する動きを生成する。横方向の振動によって、工作物１の表面にツールが形成する溝は広がり、縞は加工されてなくなる。ただし、制御電圧の印加は結果にとって重要である。装置の好ましい実施形態では、制御ユニット７は、幅広い雑音のような周波数内容を有する合成制御電圧を生成する。ただし、この場合の要因は回転動作が異なるごとに極めて大幅に変化することがある送り速度Ｍである。送り速度は制御電圧の振幅にとってとりわけ重要である。したがって、本発明の装置の好ましい実施形態は、制御電圧の振幅に関して調整可能な制御ユニットを含む。その結果、異なる振幅を生成することができる。
【００１２】
（別の実施形態）
上記の明細書は、基本的に、本発明による装置をどのように設計できるかについての非限定的な例を構成する。首記の請求の範囲に記載の本発明の範囲内で多数の変形形態が可能である。以下にそのような変形形態の例をいくつか挙げる。
【００１３】
別の実施形態では、制御ユニットは、制御電圧の周波数内容を調整する手段をさらに含む。
【００１４】
別の実施形態では、制御ユニットは、制御電圧の周波数と振幅の事前設定された値を有する。
【００１５】
本発明の装置のさらに別の実施形態では、制御ユニット７は帰還制御で動作するが、これは制御ユニット７がセンサからの帰還によって振動の振幅を適切なレベルに設定しようとすることを意味する。制御ユニット７はアナログ帰還制御ユニット、従来のＰＩＤレギュレータ、適応型レギュレータまたは別の適したタイプの制御ユニットなどの多数の異なるタイプから選択することができる。前記帰還制御を達成するために、センサ１３，１５が図示のようにツール・ホルダ５内に配置されている。センサ１３，１５はアクチュエータ９，１０の正面に配置されている。「正面に」という用語はツール３が搭載されているツール・ホルダ５の端部の近くという意味であり、前記端部は当然ツール・ホルダ５の前面端部５ａと考えられる。したがって、対向する端部５ｂはツール・ホルダ５の背面端部である。センサ１３，１５は力が加わると電圧を生成するピエゾ電気水晶からなる。センサ１３，１５は好ましくは、アクチュエータ９，１１のように、ツール・ホルダ５の本体内に埋め込まれ、アクチュエータの導線３０〜３３と同様に接続されているが図を見やすくするために図示されていない導線を介して制御ユニット７と電気的に接続されている。
【００１６】
センサ１３，１５は交互の引く力と押す力とを受ける。次いで各センサ１３，１５は力の変化と同時に変化するセンサ電圧を生成する。センサ電圧は制御ユニット７によって検出および分析され、制御ユニット７はセンサ電圧の所望の振幅に従ってアクチュエータ９，１１を制御する。これが含む規制は制御アルゴリズムによって実行される。多数の知られている制御アルゴリズムが利用できる。
【００１７】
本発明による装置のさらに別の実施形態では、制御ユニットは本発明の送り速度を考慮する、すなわち、制御ユニットは、これから開始する回転動作にどの送り速度が適当であるかを示す手段を有する。ＮＣ制御盤では、この手段はＮＣ制御システムからこの情報を直接自動的に収集することさえできる。
【００１８】
別の可能な変形形態はアクチュエータの数の変更である。最も簡単なケースでは、ツール・ホルダ内に１つのアクチュエータが配置される。ただし、ツール・ホルダ上に力をより対称的に掛けるには、少なくとも上記の一対のアクチュエータを前述の向き合う配列に配置することが有利である。ツール・ホルダ内に向かい合って一対で配置されたより多くの数のアクチュエータを配置することを妨げるものはない。ただし、実際的な理由から、また製造コストに鑑みて、より多くの数のアクチュエータを埋め込むことは不利である。
【００１９】
能動素子を搭載する方法は変更できる。上記の搭載方法に加えて、例えば、ツール・ホルダを鋳造する鋳型内に能動素子を事前搭載することができる。上記のように後で能動素子を鋳造で固定する場合、ツール・ホルダの材料と同じ材料で覆うか、何か別の好都合な材料で覆うことができる。さらに、上記の好ましい搭載方法の別法として、素子をくぼみの底に確実に接着する一方で２つの向かい合う力を伝達する表面が本質的に回転モーメントを生成する方法も可能である。寸法の変化が接着継手を介して完全に伝達されるような代替手段が今日の最も強力な接着剤をもってすれば原則的に可能である。その場合、上記の力を伝達する表面が突き当たることを省略でき、その結果、改造の要求が低減する。本発明の範囲内でさらに別の変形形態も可能である。
【００２０】
能動素子はその形態に関して図示の素子として矩形の平行六面体で板状である必要はなく、形態は別のものでもよい。ただし、板の形状は素子の容積を最小限にするので有利である。さらに、細長い形態は素子にわずかな分量を伝達することに貢献する優れた特性である。寸法の変化は素子の縦方向で発生するのが望ましい。
【００２１】
基本的に、上記のものとは異なるタイプのアクチュエータと搭載方法も本発明の範囲内である。ただし、埋め込み式能動素子が明らかに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置の一実施形態の概略斜視図である。
【図２】  本発明のツール・ホルダの一実施形態の斜視図である。
【図３】  図１の装置の概略平面図である。
【図１】
0004441120.tif 000002
【図２】
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【図３】
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