JP2017535437A - 改良された振動加工装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、フレームワークと、伝達シャフト（３）と、駆動機構（１）とを含む機械加工装置に関し、駆動機構（１）は、前記シャフトをその軸（Ａ）の回りに回転駆動するための回転部材（１３）と、シャフトと螺旋状に接続される駆動部材（１８）であって、前記回転部材および駆動部材の相対回転速度に応じて、送り運動と共にその軸に沿ってその並進駆動を行う駆動部材（１８）とを含む。駆動部材は、軸（Ａ）に沿って前記フレームワークに対して並進運動を行うことができるように取り付けられ、前記回転部材と前記シャフトを切削工具に結合するための端部との間に配置され、一方、電気機械アクチュエータ（２０）は、前記駆動部材（１８）の前に前記フレームワークに関連する固定された基準フレーム内に取り付けられ、電気機械アクチュエータ（２０）を並進振動して軸方向の振動を前記送り運動と重ね合わせるために、前記駆動部材（１８）に結合することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、部品を加工するための装置（例えば、穿孔装置）の分野に関し、より詳細には、切削工具（例えば、ドリルビット）用の送り運動を組み込んだ装置に関する。

このような装置は、当業者にはよく知られており、特に例えば、フランス特許文献第２ ９０７ ６９５号には、穿孔ユニットと呼ばれる機械が記載されており、その機械は、工具保持スピンドル上の回転に対して固定されて取り付けられた駆動ピニオンであって、前記駆動ピニオンが軸方向に運動可能にしながら工具保持スピンドルを回転させる駆動ピニオンを備えた駆動機構と、螺旋状接続によって工具保持スピンドルに結合され、駆動ピニオンと送りピニオンの相対回転速度に応じて、送り運動においてその軸に沿ってスピンドルを並進駆動する送りピニオンとを有する。

数値制御機械または電気モータを使用する他の穿孔手段とは異なり、穿孔ユニットは、概して、駆動機構を介して工具をその軸の周りに回転させ、同時にその軸に沿った並進動作によって、工具を送るまたは戻す（空気圧式または電気）モータを有するのみである。並進運動および回転運動が機械的に接続されているので、穿孔ユニットの動作パラメータは、ピニオンの選択によって固定され、穿孔サイクルを通して一定である。特に、回転速度と送り速度との間の比は、運動学的に課され、それにより、一回転当たりの一定の送りを与え、したがって、これは穿孔される材料に応じて最適に適合させることができない。したがって、このような機械は、一般的に満足のいくものであることが判明しても、深い穴および／または多材料積層物を穿孔するために使用することは一筋縄ではいかないことが分かる。

具体的には、この文脈では、穿孔中に形成された切屑を排出することが困難であることを示すことができる。切屑が詰まると、これは、穿孔工具の破損または顕著な摩耗、（特に、異なる材料によって作られた積層物の穿孔作業中に）生成した表面の状態の悪化、または（特に、切削パラメータ（例えば、回転速度または送り速度）によって課せられる制限による）生産性の顕著な低下をもたらす可能性がある。

この欠点に対する１つの改善策は、不連続な穿孔によって、切屑の厚さを変化させることによってこれらの切屑を破砕することにある。このように、上記特許文献に記載された穿孔機械には、機械のフレームワークに対して送りピニオンを変位させるシステムが設けられており、前記システムはカム／カム・フォロア・アセンブリの形態であり、これらの要素のうちの第一方は、スピンドルの回転に対して固定され、他方は送りピニオンの回転に対して固定され、穿孔中にスピンドルが軸に沿ってスピンドルの送り運動に振動を重ね合わせることができる。したがって、穿孔工具の送りの間、これらの軸方向の振動は切屑の厚さを変化させ、それにより切屑を破砕して排出することを可能にする。しかしながら、これは、熱、摩耗、および騒音を引き起こすカムでの摩擦をもたらす。さらに、振動の周波数は、送りピニオンと工具保持スピンドルとの間の相対的な回転速度に依存し、１回転当たりの振動の数が一定を保つので、切屑の良好な破砕のために最適な振動周波数を得ることを常に可能にするわけではない。その結果、このような機械は、複数の加工構成（例えば、１回転当たりの振動の数が異なる必要がある２つのエッジまたは単一のエッジを有するドリルビットを用いた穿孔加工）に適合させることができなかった。さらに、上述の特許によって提案された構造は、機械加工プロセスの性質に応じて振動の励起を停止可能とすることができなかった。しかしながら、例えば、同じ工具が、穿孔を実行した後に斜面を生成する必要がある場合には、このような停止が必要となる可能性があり、後者は、重ね合わされた振動を伴わない送り運動を必要とする。切屑の破砕のための振動補助のさらなる最適化もまた、公知の原理（例えば、穿孔作業中に加えられる振動の振幅または周波数のリアルタイム変動、または正弦波以外の振動形状（例えば、鋸歯状の振動形状）の生成）では不可能である。

したがって、本発明の目的は、改良された機械加工装置を提案することであり、特に、軸方向振動を工具の送り運動に重ね合わせることによって穿孔中に切屑を破砕するための穿孔装置を提案することであり、それは上述した制限のうちの少なくとも１つを有さず、特に、実装が容易であり、空間をほとんど占有せず、その振動特性が容易に適合可能である。

この目的のために、本発明の主題は、フレームワークと、軸に沿って延び、切削工具に結合可能な伝達シャフトと、伝達シャフトを駆動するための駆動機構とを含む機械加工装置であって、前記機構は、伝達シャフトに結合され、伝達シャフトをフレームワークに対してその軸回りに回転駆動可能な回転部材と、伝達シャフトと螺旋状に接続され、前記回転部材および駆動部材の相対回転速度に応じて、フレームワークに対して送り運動においてその軸に沿って伝達シャフトを並進駆動可能な駆動部材と、伝達シャフトのその軸に沿った振動送り運動を生成可能な軸方向振動生成手段とを含む機械加工装置である。

本発明によれば、前記駆動部材は、前記フレームワークに対して軸に沿って並進運動可能に取り付けられ、伝達シャフトを前記切削工具に結合するための端部と前記第１の歯車部材との間に配置され、前記軸方向振動生成手段は、前記駆動部材の前で前記フレームワークに関連する固定位置に取り付けられた電気機械アクチュエータを含み、前記電気機械アクチュエータはそれを並進振動させるために前記駆動部材に結合可能であり、前記送り運動に軸方向振動成分を重ね合わせる。

本発明に係る機械加工装置のさらなる有利な特徴によれば、それら自身またはそれらの組み合わせとして、
予圧ばねが、送り運動の方向と一致する軸方向に前記駆動部材を付勢しながら、前記電気機械アクチュエータは、前記駆動部材の軸方向変位運動を送り運動の方向とは反対の軸方向に発生させるように設計されることができ、
あるいはまた、予圧ばねが、送り運動の方向とは反対の軸方向に前記駆動部材を付勢しながら、前記電気機械アクチュエータは、前記駆動部材の軸方向変位運動を前記送り運動の方向と一致する軸方向に発生させるように設計されることができ、
前記軸方向変位運動は、前記電気機械アクチュエータによって生成された運動の振幅を増幅することができる機械的増幅手段によって前記駆動部材に有利に伝達されることができ、
前記機械的増幅手段は、一例示的実施形態によると、前記電気機械アクチュエータの自由端と前記駆動部材との間に延在するレバーアームを含むことができ、
装置は、好ましくは、前記駆動部材に固定された二重スラスト軸受タイプの前記駆動部材に結合するための手段を含み、
前記電気機械アクチュエータは、その端部の１つが前記フレームワークに固定された軸方向環状軸受に当接しており、
前記軸方向環状軸受は有利には弾性減衰手段を含むことができ、弾性減衰手段によって前記電気機械的アクチュエータの前記端部は前記軸方向環状軸受に当接し、
前記駆動部材は、前記駆動部材を回転駆動するための駆動スプロケットによって軸の方向に摺動接続しており、前記駆動スプロケットは、回転運動を受け、前記フレームワークに対して枢動接続しており、
前記駆動部材と前記駆動スプロケットとの間の軸の方向における前記摺動接続は、弾性案内手段によって実現されており、
前記装置は、前記駆動部材と前記フレームワークとの間に摺動ピボットを含むことができ、
前記電気機械アクチュエータは、圧電または磁歪または電歪アクチュエータとすることができる。

本発明のさらなる特定の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として与えられる本発明の１つの特定の実施形態の以下の記載を読むことから明らかになるであろう。

本発明を非限定的に適用することができる、プログラムされた送りを有する穿孔ユニットとして知られる穿孔ユニット用の駆動機構の運動学を示す図である。 出力伝達シャフトの送り運動を軸に沿った振動運動と組み合わせるための、本発明の第１の実施形態に係るシャフトの案内部の配置を示す、図１と同様の図である。 図２に示される実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。

この点に関して、図面において、同じ参照番号を付した要素は、同一または類似の要素に対応することに留意すべきである。

図１は、切削工具（この場合には穿孔工具）が結合されることを意図している出力伝達シャフト３に入力伝達シャフト２を機械的に接続する、プログラムされた送りによる駆動機構として知られる駆動機構を形成する駆動機構１を有する穿孔装置の従来の運動学的構造を示している。駆動機構のシャフト２は、駆動モータまたはモータ／減速歯車アセンブリに結合される。これらの要素のアセンブリは、少なくとも部分的に穿孔装置のフレームワーク内に収容され、出力伝達シャフト３は、その軸Ａの周りを回転運動可能かつこの軸Ａに沿って並進運動可能であるようにフレームワークに受け取られる。

図１の例示的な実施形態によれば、駆動機構１は、入力シャフト２の回転運動を出力シャフト３の回転運動に変換することを可能にする第１の歯車手段１１を含む。この第１の歯車手段は、例えば、入力シャフト２に固定され、出力シャフト３に結合された回転部材１３と係合する第１の駆動スプロケット１２を有し、回転部材１３は、回転部材１３に対して出力シャフト３のその軸Ａに沿った並進運動を可能にしながら、出力シャフト３と共に回転し、回転部材１３と出力伝達シャフト３との間の接続は、例えば、摺動接続１４であり、出力伝達シャフト３は、回転部材１３の対応するリブが係合する溝を有することができる。

プログラムされた機械式送りを有する従来の駆動機構によれば、駆動機構１は、入力伝達シャフト２の回転運動を出力伝達シャフト３の送り運動に変換することを可能にする第２の歯車手段１５を含む。この第２の歯車手段１５は、例えば、入力シャフト２に結合され、第２の駆動スプロケット１７と係合可能にする第１の駆動スプロケット１６を含むことができ、第２の駆動スプロケット１７は、フレームワークと枢動接続され、螺旋状接続によって出力伝達シャフト３に結合された駆動部材１８に固定され、螺旋状接続は、出力伝達シャフト３に対する駆動部材１８の回転運動を、フレームワークに対する出力伝達シャフト３のその軸Ａに沿った対応する並進運動に変換することを可能し、出力伝達シャフト３は、回転部材１３と駆動部材１８の相対回転速度に応じて、フレームワークに対して軸Ａに沿って（矢印Ｖａの方向に）送られる。具体的には、螺旋状接続は、駆動部材１８と出力伝達シャフト３との間の回転相対運動を並進運動に変換する。第２の駆動スプロケット１７と第２の歯車手段１５の第１の駆動スプロケット１６との間、および第１の回転部材１３と第１の歯車手段１１の第１の駆動スプロケット１２との間のそれぞれの２つの伝達比ｕ１とｕ２の賢明な選択は、比較的大きく実現が容易であるピッチ（数ミリメートル）で螺旋状接続を実施しながら、低い送り速度（数百分の１ミリメートル）を得ることを可能にする。

あるいはまた、回転部材１３および駆動部材１７の回転運動は、同じモータまたはモータ／減速歯車対から、または２つの異なるモータから駆動運動を受け取る上述のものよりも複雑な２つの平行な運動学的チェーンによって提供することもできる。

材料の穿孔中に形成される切屑は、形成されると同時に破砕されるならば、より容易に排出可能であることが上記で説明された。従来、出力シャフト３との螺旋状接続を介して駆動部材１８によって生成された送り運動に振動運動を重ね合わせることにより、出力伝達シャフト３に結合された穿孔工具に振動送り運動を課すことにより、この破砕を可能にする試みがなされている。

振動送り運動を生成するために本発明により提案された解決法は、図１を参照して説明したような運動学的チェーンを有する伝達シャフトを駆動するための駆動機構を含む任意の機械加工装置に適用することができるが、出力伝達シャフト３に運動を伝達するように設計され、特に、２つの回転運動を回転部材１３および駆動部材１８にそれぞれ伝達するように設計された運動学的チェーンの選択とは無関係に、より広く適用することができる。したがって、ここで説明する解決法は、並進運動を自由にしながらフレームワークの内部でシャフトをその軸の周りに回転駆動することができる回転部材に結合された出力伝達シャフトを使用し、フレームワークは螺旋状接続によってシャフトに結合された駆動部材を含む駆動機構を収容し、駆動部材の回転速度ω１と回転部材の回転速度ω２との差が実現される方法に関わらず、シャフトを回転駆動する効果のもとでフレームワークに対してシャフトのその軸に沿った自動送りをもたらす任意の運動学的チェーンに応用することができる。

図２に示される第１の実施形態は、シャフト３と螺旋状接続されたナット要素を形成する駆動部材１８が、従来的に既存の機械の場合のように、機械の後部に配置される機械構造に基づく構成を有する。言い換えれば、駆動部材１８は、出力伝達シャフト３に沿って、回転部材１３に対してこのシャフトを切削工具（図示せず）に結合するための端部から離れて配置される。

螺旋状接続を介して出力伝達シャフト３に結合された駆動部材１８は、軸Ａに沿ってフレームワーク内部で軸方向に移動可能であり、駆動部材１８と第２の駆動スプロケット１７との間の接続は、例えば、軸Ａの摺動接続１９である。この摺動接続１９は、加えられる振動の振幅（典型的には、約１０分の１ミリメートル（好ましくは、０．１〜０．２ｍｍ））に等しい低振幅の移動を保証しなければならないという特別な特徴を有する。このように、それは摺動接続（すべり軸受、転がり要素を有する軸受パッドなど）用の従来の手段によって実現することができるが、小さな移動を有する摺動接続と同様とすることができる弾性案内手段によって実現することもできる。あるいはまた、軸Ａの方向に摺動する摺動ピボットを、駆動部材１８とフレームワークとの間に配置することができ、出力伝達シャフト３に送り運動を加えることを意図した駆動部材１８は、軸Ａに沿ってフレームワークに対して並進運動可能である。さらに、出力伝達シャフト３は、駆動部材１８への並進運動に関してそれらの間の螺旋状接続のために固定され、駆動部材１８は、出力シャフト３のねじ部にねじ止めされるこの螺旋状接続１８のナット要素を形成する。

図２に示されるこの第１の実施形態によれば、出力伝達シャフト３のその軸Ａに沿った振動送り運動を可能にすることを意図した軸方向振動を発生させるための手段は、（例えば、圧電タイプの）電気機械アクチュエータ２０を含み、可変電圧を印加することによってもたらされるその振動は、軸Ａに沿って向けられる。アクチュエータ２０はまた、磁歪または電歪タイプとすることができ、または任意の他のタイプの媒体および物理的現象を使用するタイプ（例えば、外部制御信号によって生成された振動を提供することができる電気油圧式または電気空気圧式のもの）とすることができる。

管状の形状を有する電気機械アクチュエータ２０は、出力伝達シャフト３との螺旋状接続のナット要素を構成する駆動部材１８の後方の、機械の後部の出力伝達シャフト３に取り付けられ、駆動部材１８に軸方向に結合されて軸Ａに沿ってそれを並進振動させるようになっており、その場合、駆動部材１８によって与えられるシャフトの送り運動に軸方向振動成分を重ね合わせる。

電気機械アクチュエータ２０は、有利には、フレームワークに接続された固定位置に取り付けられ、換言すれば、それはフレームワークに対して出力シャフト３の軸Ａを中心に回転しないので、その電力供給が大幅に単純化され、こうして（例えば、摺動接点に基づくスリップリングタイプの）複雑で高価な解決策を使用する必要性を回避する。この目的のために、電気機械アクチュエータ２０は、アクチュエータ２０を固定位置に残すように、その端部２１の１つによって、フレームワークに固定された軸方向環状軸受３０に当接している。軸方向環状軸受３０は、軸受自体と軸受３０に当接することを意図した電気機械アクチュエータ２０の端部２１との間に介在された弾性減衰手段（図示せず）を含んでもよい。

軸Ａを中心にして回転式に固定されて取り付けられた電気機械アクチュエータ２０の前方には、フレームワークに固定されたブロック３０に軸方向に当接する端部２１から離れて位置するアクチュエータ２０の振動自由端２２が、駆動部材１８に結合されるようになっており、摺動接続１９を介して軸Ａに沿ってそれを並進振動させ、駆動部材１８と出力伝達シャフト３との間の回転相対運動に基づいて生成される軸Ａに沿ったシャフト３の均一な送り運動に軸方向の振動成分を重ね合わせる。

駆動部材１８は、好ましくは、駆動部材１８をフレームワークに対する公称軸方向位置に戻すための弾性戻り機構（図示せず）によって軸Ａの方向にフレームワークに対して軸方向に移動することができるように取り付けられる。摺動接続または摺動ピボットに関連する弾性戻り機構（例えば、予圧ばね）は、駆動部材１８を送り運動の方向とは反対の軸方向に付勢しながら、アクチュエータ２０によって発生された軸方向変位運動の効果の下で公称軸方向位置から工具の送り運動の方向にフレームワークに対して駆動部材１８を移動可能に設計されている。したがって、駆動部材１８は、弾性戻り機構によってアクチュエータ２０の振動自由端２２に結合されるように付勢される。

この実施形態によれば、アクチュエータ２０は、駆動部材１８を工具の送り運動の方向に「押し」、予圧ばねは、材料から工具を引くための戻り力を生成する。このように、工具が高速で材料内へと通過して最大厚さの切屑が除去されるとき、「外向き」移動中に穿孔力のピークが発生し、一方、工具の戻り運動は予圧ばねの効果の下で実現される。後者は、有利には、アクチュエータ２０との接触の損失を避けるように寸法決めされるべきである。

電気機械アクチュエータ２０の振動自由端２２と駆動部材１８との間の結合は、結合手段４０によってもたらされることができ、結合手段４０は、軸Ａを中心に回転式に固定されて取り付けられたアクチュエータ２０の振動自由端２２と、軸Ａを中心に回転駆動される駆動部材１８との間の摩擦を制限可能にする。より具体的には、結合手段４０は、軸Ａに沿ってフレームワークに対して移動可能に出力シャフト３に取り付けられた固定レース上に形成された固定レースウェイを含む二重スラスト軸受タイプとすることができ、電気機械アクチュエータ２０の振動自由端２２と、駆動部材１８に固定されるようになっている回転レースウェイとに連結されるようになっており、一方、回転要素は固定レースウェイと回転レースウェイとの間に配置される。回転レースウェイは、駆動部材１８上に直接形成されてもよいし、駆動部材１８に取り付けられた回転レース上に形成されてもよい。

この機械加工装置は、特に、使用される電気機械アクチュエータが、その電源の特性の簡単な調整に反応する制御手段によってリアルタイムに制御可能であるため、シャフトの送り運動と組み合わせた軸振動のより良好な制御を有利に可能にする。したがって、進行中の穿孔作業中を含み、振動の振幅および周波数の両方を調整することが可能であり、これは、特に、１つの同じ操作、または機械加工プロセスの特定の構成（例えば、単一の工具で穿孔した後に斜面加工を行う複合操作の場合）において、通過される様々な材料を考慮に入れるために適応穿孔プロセスを実施するのに特に有利である。

図３は、アクチュエータ２０によって生成される振動運動の振幅を増大させるように、図２に記載された増幅なしの直接作動とは対照的に、作動が増幅を組み込んでいる図２の実施形態の変形例を示す。言い換えれば、増幅が組み込まれた作動は、１つの同じアクチュエータに対するより大きな軸方向変位移動を可能にする。このために、図３に示されるように、アクチュエータ２０によって生成された軸方向変位運動は、この運動の振幅を増幅することができ、アクチュエータ２０の自由端２２と二重スラスト軸受４０との間に介在する機械的増幅手段５０を介して駆動部材１８に伝達され、一方、アクチュエータ２０はフレームワークに関連した固定位置に依然として取り付けられている。一例として、機械的増幅手段５０は、アクチュエータ２０の自由端２２と、出力伝達シャフト３に取り付けられた二重スラスト軸受４０の固定レースとの間に枢動するように取り付けられたレバーアームを含む。

図３で説明したような増幅を伴うこのような作動は、有利なことには、振動の振幅を増加させることを可能にし、切屑の系統的な断片化を確実にし、１回転当たりのより大きな送り範囲をカバーすることを可能にする。

図４を参照すると、螺旋状接続のナット要素を形成する駆動部材１８が今度は機械の前部に配置されている機械構造に基づく構成を有する第２の実施形態が記載されている。言い換えれば、この構成では、駆動部材１８は、伝達シャフトを切削工具に結合する端部と回転部材１３との間で出力伝達シャフト３に沿って配置される。この特定の構成では、図４に示されるように、駆動部材１８の前の機械の前部６０（機械のノーズとも呼ばれる）にアクチュエータ２０を配置するようになされている。このように、アクチュエータ２０は、伝達シャフトを切削工具に結合するための端部と駆動部材１８との間の機械のノーズに配置される。アクチュエータのこのような配置は、空間要件の点で特に有利であり、したがって、機械のコンパクトさを改善することを可能にする。

電気機械アクチュエータ２０は、その端部２１の１つが、伝達シャフトを切削工具に結合するための端部で、機械のノーズ６０でフレームワークに固定された軸方向の環状軸受３０に当接し、アクチュエータ２０を固定位置に残し、図１を参照して上述したのと同様に、第２の歯車部材１７でその端部２１から離れて配置されたその自由端２２は、二重スラスト軸受４０によって駆動部材１８に結合され、摺動接続１９を介して軸Ａに沿ってそれを並進振動させる。

したがって、この構成では、電気機械アクチュエータ２０は、フレームワークに対して公称軸方向位置から工具の送り運動の方向（図中の矢印Ｖ_ａで示される）とは反対の軸方向に駆動部材１８の軸方向変位運動を生成するように設計されており、一方、予圧ばね７０は、駆動部材１８を送り運動の方向に一致する軸方向に付勢する。したがって、図４の実施形態の作動方向は、アクチュエータ２０が工具の送り運動の方向に「押す」図２および図３の実施形態の作動方向と比較して逆方向である。対照的に、この場合、アクチュエータ２０は、工具の送り運動とは反対の方向に「押す」。したがって、予圧ばね７０は、有害な現象（例えば、不安定性など）を引き起こすことなく、工具を材料内に「戻す」ことができるように十分に剛性が高くなければならない。

図４の実施形態は、非正弦波状の振動（特に、鋸歯状の振動）を重ね合わせた振動からなる振動補助モードに特に適している。具体的には、この構成では、アクチュエータ２０は、その出力の全てを使用して、駆動部材１８を工具の送り運動とは反対の方向に駆動し、こうして工具の復帰移動を生成し、これは予圧ばね７０によって保証された材料内への工具の復帰よりもはるかに迅速である。このようにして、工具が材料内に戻されたときの切屑形成段階に対応する、工具の能動的な移動に対する経路の勾配は、振動が正弦波形状を有する振動補助モードよりも低くなり、これによって切削力および工具の摩耗が低減する。さらに、鋸歯状の振動補助のための最適な振動周波数は、正弦波状の振動の場合に必要な振動周波数よりも低い。

図５に示される実施形態は、図４を参照して説明したものと同じ機械構造に基づいており、また、駆動部材１８の前で機械のノーズ６０内にアクチュエータ２０を配置することに関する。しかしながら、作動方向は、図４の作動方向と比較して逆転され、作動は、図３を参照して説明した実施形態の原理に従って、アクチュエータ２０によって生成される振動運動の振幅を増加させるように増幅を組み込んでいる。

この目的のために、アクチュエータ２０は、機械のフレームワークに関連した固定位置に依然として取り付けられ、その端部２１の１つが、切削工具に伝達シャフトを結合するための端部で、機械のノーズ６０でフレームワークに固定された軸方向環状軸受３０に当接しており、アクチュエータ２０によって生成された軸方向変位運動は、第２の歯車部材１７と、第１の端部２１から離れて第２の歯車部材１７に対して実質的に直角に配置されたアクチュエータ２０の自由端２２との間に枢動方式で取り付けられた（図３の例による）レバーアーム５０を介して駆動部材１８に伝達される。このようにして、アクチュエータは、フレームワークに対する公称軸方向位置から工具の送り運動の方向に一致した軸方向に駆動部材１８の軸方向変位運動を生成することを可能にし、一方、予圧ばね７０は、駆動部材１８を送り運動の方向とは反対の軸方向に付勢する。この目的のために、予圧ばね７０は、駆動部材１８の前方に固定的に取り付けられた二重スラスト軸受４０に対して、駆動部材１８から離れた機械のノーズに配置され、材料から工具を引き出すための戻り力を発生させるように、二重スラスト軸受４０に対して予圧が掛けられている。

したがって、機械のノーズに収容された作動を伴う図５の実施形態は、空間要件に関して依然として肯定的な影響を有し、図４の実施形態とは異なり、鋸歯状振動による振動補助を実施するのに特に最適ではないが、それは有利には、アクチュエータと駆動部材１８との間に介在する機械的増幅手段によって許容される増幅率を掛けた振動の振幅を提供することができる。

図６の実施形態は、駆動部材１８が回転部材１３に対して機械の前方に配置されていると共に、駆動部材１８の前に、機械のノーズ６０内のアクチュエータ２０を配置することに関する、図４および図５に記載の機械構造に依然として基づいている。この実施形態はまた、作動方向の逆の配置（図４）に関連した利点と、生成された運動の振幅の増幅の実施（図５）とを組み合わせたものである。この目的のために、アクチュエータ２０は、機械のフレームワークに関連した固定位置に取り付けられ、その端部２１の１つが、駆動部材１８によって機械のノーズ６０で、フレームワークに固定された軸方向環状軸受３０に対して当接しており、駆動部材１８の前方に取り付けられた二重スラスト軸受４０に対して実質的に直角に機械のノーズ内に延びている。本実施形態によれば、レバーアーム５０は、アクチュエータ２０の自由端２２と、出力伝達シャフト３上を並進移動可能に取り付けられた二重スラスト軸受４０の固定レースとの間に枢動方式で取り付けられている。こうして、アクチュエータ２０は、工具の送り運動の方向とは反対の方向に駆動部材１８の軸方向変位運動を生成可能とし、アクチュエータ２０によって生成されたこの軸方向変位運動は、レバーアーム５０を介して駆動部材１８に伝達される。このようにして、アクチュエータは、レバーアーム５０によって増幅された運動振幅で工具の送り運動の方向とは反対の方向に駆動部材１８を「押す」ことができ、予圧ばね７０は、駆動部材１８を反対方向に付勢する。この目的のために、予圧ばね７０は、駆動部材１８によって機械のノーズに配置され、駆動部材１８に取り付けられた二重スラスト軸受４０の回転レースに対して予圧が掛けられ、材料内へと工具を戻すための力を生成する。

出力伝達シャフトの送り運動をその軸に沿った振動運動と組み合わせるために説明してきたような本発明の様々な実施形態は、穿孔以外の操作が可能であることを前提として、軸の振動を発生させるために使用される手段が、シャフトをその軸の周りで回転駆動するための回転部材１３に、およびシャフトをその軸に沿って並進駆動するための駆動部材１８にそれぞれ、２つの回転運動を提供する運動学的チェーンとは独立して、シャフトの案内部分にのみ介在するものではあるが、任意のタイプの機械加工ユニットに容易に適合させることができる。したがって、提案された解決策は、例えば、電気スピンドルタイプの機械加工手段の設計に使用され、それにより送り運動を前記機械加工手段に統合する利点と振動補助の利点とを得ることができる。一般的に、本発明は、（一定または一定でない速度の）送り運動と振動運動（可変の周波数、振幅、および波形の振動）と関連して、工具またはツーリングを（一定または一定でない速度で）回転させ、これらの運動のパラメータの全てが、プロセス外またはプロセス中に独立して調整することができる必要がある任意の産業分野に適用可能である。

本発明によれば、前記駆動部材は、前記フレームワークに対して軸に沿って並進運動可能に取り付けられ、伝達シャフトを前記切削工具に結合するための端部と前記回転部材との間に配置され、前記軸方向振動生成手段は、前記駆動部材の前で前記フレームワークに関連する固定位置に取り付けられた電気機械アクチュエータを含み、前記電気機械アクチュエータはそれを並進振動させるために前記駆動部材に結合可能であり、前記送り運動に軸方向振動成分を重ね合わせる。

電気機械アクチュエータ２０は、その端部２１の１つが、伝達シャフトを切削工具に結合するための端部で、機械のノーズ６０でフレームワークに固定された軸方向の環状軸受３０に当接し、アクチュエータ２０を固定位置に残し、図１を参照して上述したのと同様に、第２の駆動スプロケット部材１７でその端部２１から離れて配置されたその自由端２２は、二重スラスト軸受４０によって駆動部材１８に結合され、摺動接続１９を介して軸Ａに沿ってそれを並進振動させる。

この目的のために、アクチュエータ２０は、機械のフレームワークに関連した固定位置に依然として取り付けられ、その端部２１の１つが、切削工具に伝達シャフトを結合するための端部で、機械のノーズ６０でフレームワークに固定された軸方向環状軸受３０に当接しており、アクチュエータ２０によって生成された軸方向変位運動は、第２の駆動スプロケット部材１７と、第１の端部２１から離れて第２の駆動スプロケット部材１７に対して実質的に直角に配置されたアクチュエータ２０の自由端２２との間に枢動方式で取り付けられた（図３の例による）レバーアーム５０を介して駆動部材１８に伝達される。このようにして、アクチュエータは、フレームワークに対する公称軸方向位置から工具の送り運動の方向に一致した軸方向に駆動部材１８の軸方向変位運動を生成することを可能にし、一方、予圧ばね７０は、駆動部材１８を送り運動の方向とは反対の軸方向に付勢する。この目的のために、予圧ばね７０は、駆動部材１８の前方に固定的に取り付けられた二重スラスト軸受４０に対して、駆動部材１８から離れた機械のノーズに配置され、材料から工具を引き出すための戻り力を発生させるように、二重スラスト軸受４０に対して予圧が掛けられている。

Claims (12)

1. フレームワークと、
   軸（Ａ）に沿って延び、切削工具に結合可能な伝達シャフト（３）と、
   伝達シャフトを駆動するための駆動機構（１）とを含む機械加工装置であって、前記機構は、
   前記伝達シャフト（３）に結合され、前記伝達シャフトを前記フレームワークに対してその軸回りに回転駆動可能な回転部材（１３）と、
   前記伝達シャフト（３）と螺旋状に接続され、前記回転部材（１３）および駆動部材（１８）の相対回転速度に応じて、前記フレームワークに対して送り運動においてその軸（Ａ）に沿って前記伝達シャフト（３）を並進駆動可能な駆動部材（１８）と、
   前記伝達シャフトのその軸に沿った振動送り運動を生成可能な軸方向振動生成手段とを含み、
   前記駆動部材（１８）は、前記フレームワークに対して前記軸（Ａ）に沿って並進運動可能に取り付けられ、前記伝達シャフト（３）を前記切削工具に結合するための端部と前記回転部材（１３）との間に配置され、
   前記軸方向振動生成手段は、前記駆動部材（１８）の前に前記フレームワークに関連する固定位置に取り付けられた電気機械アクチュエータ（２０）を含み、前記電気機械アクチュエータ（２０）は、並進振動するために前記駆動部材（１８）に結合可能であり、前記送り運動に軸方向振動成分を重ね合わせることを特徴とする装置。
2. 予圧ばねが、送り運動の方向に一致する軸方向に前記駆動部材（１８）を付勢しながら、前記電気機械アクチュエータ（２０）は、前記駆動部材（１８）の軸方向変位運動を送り運動の方向とは反対の軸方向に発生させるように設計されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 予圧ばねが、送り運動の方向とは反対の軸方向に前記駆動部材（１８）を付勢しながら、前記電気機械アクチュエータ（２０）は、前記駆動部材（１８）の軸方向変位運動を前記送り運動の方向と一致する軸方向に発生させるように設計されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記軸方向変位運動は、前記電気機械アクチュエータ（２０）によって生成された運動の振幅を増幅することができる機械的増幅手段によって前記駆動部材（１８）に伝達されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. 前記機械的増幅手段は、前記電気機械アクチュエータ（２０）の自由端と前記駆動部材（１８）との間に延在するレバーアームを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記駆動部材に固定された二重スラスト軸受タイプの前記駆動部材（１８）に結合するための手段を含むことを特徴とする前項のうちいずれか一項に記載の装置。
7. 前記電気機械アクチュエータ（２０）は、その端部（２１）の１つが前記フレームワークに固定された軸方向環状軸受（３０）に当接することを特徴とする前項のうちいずれか一項に記載の装置。
8. 前記軸方向環状軸受（３０）は弾性減衰手段を含み、前記弾性減衰手段によって前記電気機械アクチュエータの前記端部は前記軸方向環状軸受に当接することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記駆動部材（１８）は、前記駆動部材（１８）を回転駆動するための駆動スプロケット（１７）によって前記軸（Ａ）の方向に摺動接続（１９）しており、前記駆動スプロケット（１７）は、回転運動を受け、前記フレームワークに対して枢動接続していることを特徴とする前項のうちいずれか一項に記載の装置。
10. 前記駆動部材（１８）と前記駆動スプロケット（１７）との間の前記軸（Ａ）方向における前記摺動接続（１９）は、弾性案内手段によって実現されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記駆動部材（１８）と前記フレームワークとの間に摺動ピボットを含むことを特徴とする前項のうちいずれか一項に記載の装置。
12. 前記電気機械アクチュエータ（２０）は、圧電または磁歪または電歪アクチュエータであることを特徴とする前項のうちいずれか一項に記載の装置。

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