JPH07156046A

JPH07156046A - 振動研削装置

Info

Publication number: JPH07156046A
Application number: JP5303132A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hachisuga; 勝蜂須賀
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】硬脆材料、金属材料、プラスチック材料、ある
いは歯科にて用いられる歯牙の振動研削を、極めて簡単
な装置で可能にする。【構成】回転軸先端に砥石を取り付けてなる振動研削装
置において、内部に超磁歪合金を組み込んだ回転軸と、
２本以上の棒磁石を前記回転軸に平行かつ隣なり合う棒
磁石に磁極が反対になるように回転軸の周囲に配置して
なる磁気回路と、前記磁気回路を軸方向から挟むように
前記回転軸に取り付けた回転部材であって、前記棒磁石
の端面に少なくとも２個の帯磁体を有する回転部材と、
前記回転軸を回転させる回転手段とを有する振動研削装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は硬脆材料、金属材料、プ
ラスチック材料等、あるいは歯科にて用いられる歯牙の
振動研削装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】金属材料の加工においては、切削加工によ
って形状を創成し、さらに高い形状精度が要求される場
合には研削加工が施される。また、硬脆材料の加工にお
いても、焼結後に表面あらさや寸法精度を向上させるた
めに研削加工が行なわれている。さらに硬脆材料の一種
であるガラスの加工においては形状を創成するために研
削加工が行なわれており、特にレンズの加工では、研磨
の前工程として、形状創成に研削加工が用いられてい
る。この様に金属材料や硬脆材料の除去加工において、
高い精度を要求される部品については、ほとんど研削加
工で行なわれるのが一般的である。

【０００３】上記の研削加工方法は、一般には砥石を高
速回転させ、周速を分速１８００ｍ程度とし、加工物表
面に接触させ、移動させることにより継続的に除去加工
を行なっていく。その際の切り込み量は数μｍから数十
μｍである。また、歯牙用の研削装置は歯科医が手に持
って、口の中で作業を行なうことが多いため、小型、軽
量な研削装置である。また、加工物が歯牙であるため小
径の砥石を用いることが多く、そのための十分な研削速
度を得るために砥石の回転数を高くする必要があり、エ
アータービンを用いて砥石を数十万回転で砥石軸を駆動
して、治療に用いている。

【０００４】上に述べた様な通常の研削加工に対して、
さらに加工性能を向上させる試みとして砥石を振動させ
加工を行なう振動研削法がある。砥石を振動させる際の
振動周波数は数十Ｈｚ程度の低周波振動から数十ｋＨｚ
の超音波振動まで試みられているが、この加工法の共通
する効果として加工能率が飛躍的に向上することをあげ
ることができる。

【０００５】一般に上記の振動研削において、砥石を超
音波域で振動させるためにはその手段として電歪式ある
いは、磁歪式の超音波振動子を用いることが多い。ま
た、砥石を低周波振動させる方式では、電動機や電磁式
バイブレータを用いる方法、油空圧を用いる方法などが
ある。さらに最近では、極めて大きな歪みを取り出すこ
とができる超磁歪合金が商品化されている。この合金は
外部より磁気を加えると従来の磁歪材料よりも格段に大
きな歪みを発生することができるため、図４に示すよう
な構造を備えた超磁歪合金１とコイル１３による磁気発
生手段を組み込んだ振動研削装置も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】研削加工では砥石軸を
高速で回転させ、砥石にある程度の周速を持たせること
が必要になる。そのため、通常の電動機を用いた場合に
はその回転数や出力に限りがあるため砥石の直径に制約
が出てくる。つまり研削加工に必要な砥石の周速を確保
するために、砥石の回転数を大幅に高くできない限り
は、ある程度の砥石直径が必要となる。（１）式は砥石
の直径と回転数と研削速度の関係を示したものである。

【０００７】Ｖ＝（πＤＮ）／１０００・・・・（１）Ｎ；砥石の回転数（ｒｐｍ）Ｄ；砥石の直径（ｍｍ）Ｖ；砥石の周速（ｍ／分）（研削速度）例えば１８００（ｍ／分）の研削速度を得
ようとしたときに、砥石の直径が２５０ｍｍであれば、
必要となる主軸の回転数は２３００ｒｐｍ程度である
が、同じ研削速度で、砥石の直径が３ｍｍ場合では主軸
に要求される回転数は１９万回転以上になってしまう。
この回転数を通常の電動機を用いて、研削装置の主軸と
して実現することは高い技術力を必要とするともに、装
置も大がかりなものになってしまい、簡単には実現でき
ない。

【０００８】そのため、研削抵抗が低く大きな動力を必
要としない歯牙用で用いられる研削装置では、エアータ
ービンを用いて砥石の回転数をかせぐ方法が一般的に用
いられている。しかし、高回転で砥石を回転させ加工を
行なうため砥石に目詰まりが発生し、切れ味が悪くなる
と加工部に熱が発生しやすくなるといった問題はあっ
た。

【０００９】一方、前項に示した振動研削加工において
は、研削速度が比較的低い領域においても、高い研削性
能を示すため、砥石の回転数を高くしなくても加工を行
なうことができる。そのため加工時の発熱も少ない。さ
らに、砥石の目詰まりも起こりにくい。ところが、回転
軸に取り付けられた砥石を回転させながら振動させるた
めの機構が必要となり、装置が大がかりなものになって
しまうといった問題があった。

【００１０】また、前項に示した超磁歪を用いた振動研
削方法では、超磁歪を駆動するための磁気コイルが必要
となり、このコイルを駆動する発振器や駆動電流を伝達
するためのコードが必要となると供に、発熱の問題もあ
った。本発明の目的はこれら問題点の解決にある。

【００１１】

【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、鋭意研究した結果、「回転軸先端に砥石を取り付け
てなる振動研削装置においてＡ：内部に超磁歪合金を
組み込んだ回転軸と、Ｂ：２本以上の棒磁石を前記回転
軸に平行かつ隣り合う棒磁石に磁極が反対になるように
回転軸の周囲に配置してなる磁気回路と、Ｃ：前記磁気
回路を軸方向から挟むように前記回転軸に取り付けた回
転部材であって、前記棒磁石の端面に少なくとも部分的
に重なり、前記棒磁石の磁極に相応する磁気を帯びる少
なくとも２個の帯磁体を有する回転部材と、Ｄ：前記回
転軸を回転させる回転手段とを有することを特徴とする
振動研削装置」を提供することにより上記問題点を解決
できることを見い出し、本発明を成すに至った。

【００１２】

【作用】振動研削を実現するには砥石表面の砥粒を回転
軸に対して半径方向、軸方向、回転方向（軸の回転と振
動による変位が重畳した状態）に振動させることが必要
である。ところで、現状で手に入れることができる超磁
歪合金は外部磁界に対して長手方向に歪みを発生するも
のであるため、この超磁歪合金を組み込むことにより砥
石回転軸に対して軸方向の振動を発生する振動研削装置
を構成することができる。

【００１３】さらに、砥石を回転軸長手方向に振動させ
るためには、超磁歪合金に交番磁界を印加する必要があ
る。そのために超磁歪合金と平行かつ対象な位置に棒状
の永久磁石を設け、さらにその端面に相応する位置に回
転軸と供に動く帯磁体を設けることにより、回転軸が回
転することによりそれに同期して、回転軸先端に取り付
けられた砥石が軸方向に振動することになる。

【００１４】砥石の振動振幅は超磁歪合金の種類と外部
に設置した永久磁石により発生する磁界の強さによる。
また、砥石の振動数は外部に設置した永久磁石の組み合
わせ本数による。（２）式は永久磁石の数、砥石軸の回
転数と砥石の振動周波数の関係を示したものである。

【００１５】Ｆ＝（Ｎｎ）／６０・・・・（２）Ｎ；砥石軸の回転数（ｒｐｍ）ｎ；逆極性の永久磁石の組数（組）Ｆ；砥石の振動周波数（Ｈｚ）（２）式よりＮ＝３００（ｒｐｍ）、ｎ＝４（組）とす
ると砥石の振動周波数ＦはＦ＝２０（Ｈｚ）となる。

【００１６】この様に、本発明による振動研削装置は超
磁歪合金と永久磁石を組み合わせることにより、極めて
簡単な装置で振動研削加工を実現することができる。以
下、図面を引用して、実施例により本発明をより具体的
に説明するが本発明は、これに限られるものではない。

【００１７】

【実施例】図１は本発明による振動研削装置の実施例で
ある。超磁歪合金１はバイアス用磁石１１と供に回転軸
２の中に組み込まれている。回転軸２の端面には回転駆
動させるための回転駆動用プーリ４が設けられており、
外部に設けた電動機とプーリにより回転軸２は回転駆動
される。回転軸はケース９との間に設けられた軸受５、
６によりサポートされており、特に砥石側の軸受６は回
転軸２が軸方向に動くことを制限しない。回転軸２の先
端には砥石７が取り付けられていて、回転軸２が回転す
るのに同期して振動（振動方向８）する。永久磁石３は
超磁歪合金１の外周に設置され、帯磁体１２により両端
面から挟まれている。

【００１８】図２は永久磁石部分の拡大した図である。
実施例においては、永久磁石３はＳ・Ｎが交互に配列さ
れた円筒状の磁石である。図３は、実施例において、超
磁歪合金に回転軸が回転することによりＳ・Ｎの交番磁
界を作用させることを可能にしたことを説明すために永
久磁石の端面方向から見た原理図である。回転軸２の永
久磁石３端面と相応する部分には帯磁体１２が設けられ
ている。帯磁体の幅は永久磁石３の磁極の幅とほぼ等し
くなっていて、回転軸２が回転することにより帯磁体１
２は該永久磁石３端面のＳ極、Ｎ極を交互の通過しこの
ことにより超磁歪合金に交番磁界を作用させる。

【００１９】超磁歪合金は本実施例では長手方向に歪み
を発生し得るものを用いているが、回転方向、たわみ方
向に歪みを発生する超磁歪合金を用いても、同様な駆動
方法が可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明の実施例に示した方法で振動研削
加工を行なうことにより、極めて簡単な方法で振動研削
加工を実現することができるようになる。その結果、従
来の研削加工と比較して、砥石の目詰まりを防止し砥石
のドレッシングの回数が少なくなり、高速回転が必要な
いため、砥石の動バランスに神経質になることもなくな
り、作業の効率が向上する。また、研削性が向上し、加
工時に発生する熱も少なくなる。

【００２１】また、歯牙用に用いることにより、加工時
に発生する熱が少なくなることから患者への負担が少な
くなる。さらに実施例では外部からの電気的な供給が全
くない（外部から供給されるのは回転プーリを介した回
転力だけ）ため、口の中に本装置を入れても感電の心配
はなく、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例にかかる超磁歪合金を用
いた振動研削装置の概要図である。

【図２】は、図１に示す装置の部分拡大図である。

【図３】は、本発明の原理を示す概要図である。

【図４】は、従来の超磁歪合金を用いた振動研削装置の
概要図である。

【符号の説明】１・・・超磁歪合金２・・・回転軸３・・・永久磁石（棒磁石）４・・・回転駆動用プーリ５・・・軸受６・・・軸受７・・・砥石８・・・振動方向９・・・ケース１１・・・バイアス用磁石１２・・・帯磁体１３・・・コイル以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸先端に砥石を取り付けてなる振動
研削装置において、Ａ：内部に超磁歪合金を組み込んだ回転軸と、Ｂ：２本以上の棒磁石を前記回転軸に平行かつ隣り合う
棒磁石に磁極が反対になるように回転軸の周囲に配置し
てなる磁気回路と、Ｃ：前記磁気回路を軸方向から挟むように前記回転軸に
取り付けた回転部材であって、前記棒磁石の端面に少な
くとも部分的に重なり、前記棒磁石の磁極に相応する磁
気を帯びる少なくとも２個の帯磁体を有する回転部材
と、Ｄ：前記回転軸を回転させる回転手段とを有することを
特徴とする振動研削装置。