JP2005254422A - 切削工具の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被削物の加工面全体の面積が比較的大である場合であっても、要される加工時間を従来装置に比して短縮できる。
【解決手段】 切削工具１０の刃部の先端が、その短軸がその曲面２aの法線と略平行に形成される略楕円軌道に従い切削するように、切削工具１０を支持する工具ホルダー１２およびスライドテーブル１６を往復動させるアクチュエータ１８と、アクチュエータ１８を板ばね２８を介して移動可能に支持する回転テーブル部材２６とを同期させて制御するもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、切削工具の刃部を所定の運動軌跡に従った周期的な振動を行わせながら切削を行う切削工具の駆動装置に関する。

近年、小型で且つ複雑な自由曲面が求められる光学部品、またはその成形用の金型の形状は、その形状の曲率が小さくなるとともに、部分的に曲率が変化している場合がある。

切削工具の駆動装置においては、そのような場合に加工可能とするとともに、被削材の加工面についての被削性を向上させるために例えば、特許文献１にも示されるように切削工具の刃部に、楕円振動に従った周期的な動作を行わせながら切削を行わせることが提案されている。

また、そのような切削方法において、被削材の加工面における単位面積あたりの加工時間を短縮させるために例えば、特許文献２にも示されるように、切削工具を備える可動部を互いに直交する方向に運動させることにより切削工具の刃部に微小な楕円の軌道に従った周期的な動作を行わせる複数のアクチュエータを備えた切削加工装置も提案されている。このような切削加工装置においては、その可動部は、その各運動方向に所定の範囲、変位可能な複数の板ばねを介してメインフレームに所定の隙間をもって移動可能に支持されている。その板ばねは、その可動部の両端にそれぞれ互いに平行となるように配されている。

従って、複数のアクチュエータが作動状態とされる場合、その可動部は、被削材の加工面の法線方向に対し移動されるとともに、被削材の加工面の接線方向に移動される。その結果、被削材の加工面に向けて可動部から突出する切削工具の刃部は、微小な楕円の軌道に従った周期的な振動を行いながら被削材の加工面に対し切削を行うこととなる。

特開平７−６８４０１号公報 特開２００２−１２６９０１号公報

上述の特許文献２において提案される切削加工装置においては、その可動部のストローク量、特に、切削工具の刃部における主分力方向（切削抵抗の水平分力の方向）となるストローク量は、各板ばねにおける所定の運動方向の変位可能量に応じて制限されることとなる。従って、被削物の加工面全体の面積が比較的大である場合、単位時間あたりの切削工具の刃部における主分力方向のストローク量が、被削物の加工面全体の大きさに比して小さくなる場合がある。その結果、被削物の加工面全体の面積が比較的大である場合、その要される加工時間の増大を招くこととなる。

以上の問題点を考慮し、本発明は、切削工具の刃部を所定の運動軌跡に従った周期的な振動を行わせながら切削を行う切削工具の駆動装置であって、被削物の加工面全体の面積が比較的大である場合であっても、要される加工時間を従来装置に比して短縮できる切削工具の駆動装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る切削工具の駆動装置は、切削工具の刃部を被削物の被加工面の接線方向に可変振幅で振動可能に支持するとともに、刃部を被加工面の法線方向に被加工面に対し近接または離隔可能に支持し、切削工具の刃部により被削物の被加工面を切削加工する切削工具ユニットと、切削工具ユニットに、被削物の被加工面の曲率半径に応じた刃部の所定の運動軌跡に従い、切削加工動作を行わせる制御部と、を備えて構成される。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る切削工具の駆動装置によれば、切削工具ユニットが切削工具の刃部を被削物の被加工面の接線方向に可変振幅で振動可能に支持するとともに、制御部が切削工具ユニットに、被削物の被加工面の曲率半径に応じた刃部の所定の運動軌跡に従い、切削加工動作を行わせる。従って、切削工具の刃部における被削物の被加工面の接線方向に沿った振幅を、被削物の被加工面の曲率半径に応じた刃部の所定の運動軌跡に従い増大させることが可能となるので被削物の加工面全体の面積が比較的大である場合であっても、要される加工時間を従来装置に比して短縮できる

図１および図２は、それぞれ、本発明に係る切削工具の駆動装置の一例を示す。
図１および図２において、被削物に対し切削加工を行う切削工具ユニットは、被削物２が固定される定盤を有し移動可能に支持されるワークテーブル４に対向して配される切削工具１０と、切削工具１０を支持する工具ホルダー１２と、工具ホルダー１２を支持するとともに、被削物２の曲面２ａに対し近接または離隔せしめられるスライドテーブル１６と、後述する板ばね部材を介してスライドテーブル１６を往復動可能に支持する一対の支持部材２０Ａおよび２０Ｂと、支持部材２０Ａおよび２０Ｂの一端が固定される平坦面を有するベース部材２２と、一対の支持部材２０Ａおよび２０Ｂに支持されるスライドテーブル１６を往復動させるアクチュエータ１８と、アクチュエータ１８の一端を支持するブラケット部材２４と、ベース部材２２が固定される端面を有する回転テーブル部材２６と、回転テーブル部材２６を回動させる駆動軸３０とを主な要素として含んで構成されている。

被削物２は、例えば、光学部品の射出成形用金型とされる。その被削物２は、予め所定の前処理加工が施された曲面（凹面）２ａを有している。その曲面２ａは、仕上げ切削加工として所定の精度までさらに上述の切削工具ユニットにより加工される。

ワークテーブル４は、図示が省略される搬送手段により、例えば、ボールねじ等により図２に示されるＸ座標方向、および、図１に示されるＺ座標方向に移動可能に支持されている。なお、Ｘ座標は、ワークテーブル４の定盤の平坦面に略平行な方向をとり、Ｙ座標は、そのＸ座標に直交する方向とされる。Ｚ座標は、Ｘ座標およびＹ座標に直交する方向とされる。

その搬送手段には、ボールねじを回動させワークテーブル４を移動させる駆動用モータが設けられている。その駆動用モータの出力が後述する制御ユニットにより制御されることにより、ワークテーブル４の送り量および速度が制御されることとなる。
切削工具１０は、被削物２を切削する刃部を先端に有している。

スライドテーブル１６の両端面には、それぞれ、図２におけるＹ座標方向に弾性変位可能な板ばね２８の一端が結合されている。板ばね２８の他端は、対応する一対の支持部材２０Ａおよび２０Ｂの両端面にそれぞれ、結合されている。板ばね２８は、例えば、弾性変位可能な金属製の薄片により作られている。

スライドテーブル１６の両側面と一対の支持部材２０Ａおよび２０Ｂにおける対向する面との間には、所定の隙間ＣＬが形成されている。支持部材２０Ａおよび２０Ｂは、所定の間隔をもってベース部材２２の平坦面に対し略垂直に設けられている。また、スライドテーブル１６におけるベース部材２２に対向する面とベース部材２２の表面との間にも所定の隙間が形成されている。従って、スライドテーブル１６は、その周囲に干渉することなく、一対の支持部材２０Ａおよび２０Ｂの相互の空間内に図２におけるＹ座標方向に移動可能に支持されることとなる。その結果、スライドテーブル１６の往復動に応じて工具ホルダー１２に支持される切削工具１０の刃部は、その被削物２の曲面２ａにおける法線方向に移動可能とされることとなる。

アクチュエータ１８は、例えば、圧電素子とされ、後述する制御ユニットにより制御される。なお、アクチュエータ１８は、斯かる例に限られることなく、直動推力を発生できるものあれば、例えば、圧電素子以外の磁歪素子やリニアモータや電磁石のようなものでもよい。

なお、スライドテーブル１６の駆動位置を精度良く制御するためには、例えば、ブラケット部材２４に取り付ける変位センサなどにより、スライドテーブル１６の変位を検出し駆動制御してもよい。

ベース部材２２における支持部材２０Ａおよび２０Ｂが設けられる面に対向する面は、回転テーブル部材２６の一方の端面に固定されている。

回転テーブル部材２６は、回転テーブルハウジング３２の収容部３２ａ内に配されている。回転テーブル部材２６は、その軸線方向に沿った中間部分にフランジ部２６Ｆを有している。回転テーブル部材２６は、その中心軸線Ｏの回りに軸受部３４ＲＢおよび３４ＴＢにより回動可能に支持されている。軸受部３４ＲＢおよび３４ＴＢは、それぞれ、例えば、静圧軸受けとされる。回転テーブル部材２６におけるフランジ部２６Ｆにおける軸線方向の両端面は、一対の軸受部３４ＴＢにより支持されている。また、回転テーブル部材２６におけるフランジ部２６Ｆを除く外周部は、軸受部３４ＲＢにより支持されている。回転テーブル部材２６の他方の端面には、駆動軸３０の一端が連結されている。

駆動軸３０の外周部には、磁石３８およびコイル３６からなるサーボモータ４０が付設されている。サーボモータ４０は、後述する制御ユニットにより制御される。コイル３６は、回転テーブルハウジング３２の端部に連結されるモータハウジング４８内に配置されている。

また、駆動軸３０の他端には、回転テーブル部材２６および駆動軸３０の回転角度を検出するエンコーダ４６が設けられている。エンコーダ４６は、駆動軸３０の他端に設けられるスケール４４と、モータハウジング４８の端部の内周部に配されスケール４４の被検出部を検出する検出ヘッド４２とを含んで構成されている。エンコーダ４６は、例えば、磁気式または光学式であってもよい。エンコーダ４６は、検出した回転角度をあらわす検出出力Ｓｅを後述する制御ユニットに供給する。

斯かる切削工具ユニットにおいて、サーボモータ４０が作動状態とされるとともに、アクチュエータ１８が作動状態とされるとき、図３に示されるように、振り子のように支持される切削工具１０の刃部の先端は、所定の曲率半径および円周角θを有する円弧の軌道によって囲まれる領域Ａ内で移動せしめられることとなる。

円周角θは、例えば、図４に示されるように、被削物２の曲面２ａの理論表面粗さＹと、切削工具１０の取付け半径Ｒ（中心軸線Ｏからその刃部の先端までの距離）を含む下記の式（１）により設定される。
θ／２＝Ф＝ｃｏｓ^−１（１−Ｙ／Ｒ）・・・（１）

また、図４において、加工幅Ｘは、円周角θおよび取付け半径Ｒが設定されることにより下記の（２）式により算出されることとなる。
Ｘ＝ＲｓｉｎФ・・・（２）

例えば、Ｙ＝２０ｎｍ，Ｒ＝２０ｍｍの場合、加工幅Ｘは、２８．２μｍであり、従って、有効加工幅（±Ｘ）は、±２８．２μｍである。

さらに、アクチュエータ１８が同期して作動状態とされるとき、スライドテーブル１６の移動ストロークを１０μｍ、および、回転テーブル部材２６の運動誤差をスライドテーブル１６上で補正する量を０．１μｍとした場合、図５に示されるように、回転テーブル部材２６の回転角度により、中心軸線Ｏからその刃部の先端までの距離（Ｒ＋ｒ）は、補正量ｒ（＝０．１μｍ）だけ延びるので上述の表面粗さに対する回転テーブル部材２６の運動誤差が約０．１μｍまで許されることとなる。なお、補正量ｒ（＝０．１μｍ）は、切削工具全体の軌道を実現するのに影響のないものとしてスライドテーブル１６の移動ストロークの１／１００に設定したものである。

従って、理論表面粗さＹが、０．１μｍ、Ｒ＝２０ｍｍの場合、有効加工幅（±X）は、式（１）および（２）より、±６３．２μｍとなる。また、理論表面粗さＹが、０．１μｍ、Ｒ＝４０ｍｍの場合、有効加工幅は、式（１）および（２）より、±８９．４μｍとなる。

その結果、本願発明の一例においては、その有効加工幅が、特許文献２にも示されるような従来の装置の有効加工幅に比して大となる。

本発明に係る切削工具の駆動装置の一例においては、斯かる構成に加えて、さらに図６に示されるように、回転テーブル部材２６およびスライドテーブル１６の動作制御、ワークテーブル４の動作制御を行う制御ユニット６０を備えている。

制御ユニット６０には、エンコーダ４６からの回転テーブル２６を伴う駆動軸３０の回転角度位置をあらわす検出出力信号Ｓｅ、データ入力部６２からの被削物２における図２におけるＸ座標、Ｙ座標、および図１におけるＺ座標に沿った寸法、被削物２の曲面２ａの曲率半径等をあらわすデータ群ＤＱ、図示が省略されるホストコンピュータからの作業開始指令信号Ｓｓ、および、リセット指令信号Ｓｒが供給される。

制御ユニット６０は、データを格納する記憶部６０Ｍを備えている。記憶部６０Ｍは、加工のとき、図３に示されるような被削物２の曲面２ａの各曲率半径に対応した切削工具１０の刃部の先端の振動における１周期の軌跡Ｐ１またはＰ２をあらわすルックアップテーブルデータ、その軌跡Ｐ１またはＰ２、被削物２の曲面２ａにおける所定の各加工開始位置に対応した回転テーブル部材２６の割出し角度データ、および、回転テーブル部材２およびスライドテーブル１６の動作制御用プログラムデータ等を格納するものとされる。軌跡Ｐ１は、例えば、略楕円状の軌道とされ、その曲面２ａの法線と略平行に形成される短軸を有する。一方、軌跡Ｐ２は、例えば、軌跡Ｐ１よりも小なる略楕円状の軌道とされ、その曲面２ａの法線と略平行に形成される長軸を有する。

制御ユニット６０は、図２に示される被削物２の曲面２ａを加工するにあたり、先ず、図２および図９（Ｂ）に示されるように、切削開始の初期位置において、開始指令信号Ｓｓに基づいて回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るワークテーブル４の平坦面に対し垂直な鉛直線ＧＬ（被削物２の中央部分の曲面２ａに対する法線）と回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るスライドテーブル１６の中心軸線ＣＬとが一致した状態とされるもとで、データ群ＤＱに基づいてテーブルデータを参照し、被削物２の曲面２ａの曲率半径に応じた略楕円状の１周期の軌跡Ｐ１に従い切削工具１０の刃部の先端を振動させるべく、制御信号ＣＣおよびＣＹをそれぞれ形成し、それらを回転テーブル駆動制御部６４、アクチュエータ駆動制御部６６に供給する。回転テーブル駆動制御部６４、および、アクチュエータ駆動制御部６６は、それぞれ、制御信号ＣＣおよびＣＹに基づいて駆動信号をサーボモータ４０、アクチュエータ１８に供給する。

これにより、図３および図７に示されるように、被削物２の曲面２ａに対して切削工具１０の刃部の先端が略楕円状の軌跡Ｐ１に従い、１周期、図７におけるＸ―Ｙ座標平面上で振動せしめられ、被削物２の曲面２ａの一部の領域Ｘ１に対して切削を行う。その際、制御ユニット６０は、各周期ごとに同期させて被削物２を所定の速度で所定量だけ図１に示される矢印Ｚの示す方向に移動させるべく、制御信号ＣＺを形成しそれをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。従って、図７に示される領域Ｘ１については、紙面に略垂直方向に沿って加工されることとなる。

次に、制御ユニット６０は、領域X1の加工終了後、図７に示されるような被削物２の曲面２ａの領域Ｘ１に隣接する領域Ｘ２について１周期、同様な略楕円状の軌跡Ｐ１に従う切削のためにワークテーブルを図７の矢印の示す方向に所定量移動させるべく、制御信号ＣＸを形成し、それをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。ワークテーブル駆動制御部６８が制御信号ＣＸに基づいてワークテーブル駆動部に駆動信号を供給する。これにより、切削工具１０の刃部の先端が、被削物２の曲面２ａの領域Ｘ２の略中央に位置せしめられる。

続いて、制御ユニット６０は、領域Ｘ２について同様な略楕円状の軌跡Ｐ１に従う切削のために制御信号ＣＣおよびＣＹをそれぞれ形成し、それらを回転テーブル駆動制御部６４、アクチュエータ駆動制御部６６に供給する。その際、制御ユニット６０は、各周期ごと同期させて被削物２を所定の速度で所定量だけ図１に示される矢印Ｚの示す方向に移動させるべく、制御信号ＣＺを形成しそれをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。従って、図７に示される領域Ｘ２の幅について紙面に略垂直方向に沿って加工されることとなる。なお、領域Ｘ２に隣接する部分近傍の領域も順次、同様にワークテーブルが移動せしめられて加工される。

さらに、領域X2の加工終了後、上述の図７に示される領域Ｘ２よりもさらに一方の端部近傍領域であって領域Ｘ１に対し所定距離離隔する方向の一方の端部領域Ｘ３の加工にあっては、図９（Ａ）に示されるように、制御ユニット６０は、さらにワークテーブル４を図７の矢印の示す方向に所定量移動させるべく、制御信号ＣＸを形成し、それをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。また、制御ユニット６０は、回転テーブル部材２６の割出し角度データおよび検出出力信号Ｓｅに基づいてスライドテーブル１６の中心軸線ＣＬと回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るワークテーブル４の平坦面に対し垂直な鉛直線ＧＬとのなす角を角度θ１に設定すべく、制御信号ＣＲを形成しそれを回転テーブル駆動制御部６４に供給する。さらに、制御ユニット６０は、その切削工具１０の刃部の先端に対向する領域について同様な略楕円状の軌跡Ｐ１に従う切削のために制御信号ＣＣおよびＣＹをそれぞれ形成し、それらを回転テーブル駆動制御部６４、アクチュエータ駆動制御部６６に供給する。

これにより、スライドテーブル１６の中心軸線ＣＬが鉛直線ＧＬに対し角度θ１だけ傾いた状態で、その切削工具１０の刃部の先端は、略楕円状の軌跡Ｐ１に従い振動し、曲面２ａの領域X3を切削することとなる。

その際、制御ユニット６０は、被削物２を所定の速度で所定量だけ図１に示される矢印Ｚの示す方向に移動させるべく、制御信号ＣＺを形成しそれをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。従って、曲面２ａにおける一方の端部近傍領域Ｘ３が、紙面方向に沿って切削加工されることとなる。

そして、曲面２ａにおける上述の領域Ｘ１を挟んで上述の領域Ｘ３に対し所定距離、離隔する方向の他方の端部近傍領域Ｘ４の加工にあっては、制御ユニット６０は、先ず、ワークテーブルを図９（Ｃ）の矢印の示す方向に所定量移動させるべく、制御信号ＣＸを形成し、それをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。また、制御ユニット６０は、回転テーブル部材２６の割出し角度データおよび検出出力信号Ｓｅに基づいてスライドテーブル１６の中心軸線ＣＬと回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るワークテーブル４の平坦面に対し垂直な鉛直線ＧＬとのなす角を角度θ２に設定すべく、制御信号ＣＲを形成しそれを回転テーブル駆動制御部６４に供給する。さらに、制御ユニット６０は、その切削工具１０の刃部の先端に対向する領域について同様な略楕円状の軌跡Ｐ１に従う切削を行わせるために制御信号ＣＣおよびＣＹをそれぞれ形成し、それらを回転テーブル駆動制御部６４、アクチュエータ駆動制御部６６に供給する。

これにより、スライドテーブル１６の中心軸線ＣＬが鉛直線ＧＬに対し角度θ２だけ傾いた状態で、その切削工具１０の刃部の先端は、１周期、略楕円状の軌跡Ｐ１に従い振動し曲面２ａを切削することとなる。

その際、制御ユニット６０は、各周期ごと同期させて被削物２を所定の速度で所定量だけ図１に示される矢印Ｚの示す方向に移動させるべく、制御信号ＣＺを形成しそれをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。従って、曲面２ａにおける一方の端部近傍領域Ｘ４が、紙面方向に沿って切削加工されることとなる。そして、制御ユニット６０は、リセット指令信号Srに基づいてワークテーブル４およびスライドテーブル１６を図９（B）に示される状態に戻すべく、制御信号CRを供給する。

図７に示される例は、上述の切削ユニットが、曲面２ａの曲率半径が比較的大なるものである被削物２について切削を行う場合であるが、図８は、上述の切削ユニットが、その被削物２の曲面２ａの曲率半径に比して曲率半径が小なる曲面２’ａを有する被削物２’についての切削を行う場合の状態を示す。

図８に示される例においては、制御ユニット６０は、切削を開始する初期位置で、回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るワークテーブル４の平坦面に対し垂直な鉛直線ＧＬ（被削物２の中央部分の曲面２ａに対する法線）と回転テーブル部材２６の中心軸線Ｏを通るスライドテーブル１６の中心軸線ＣＬとが一致した状態で、データ群ＤＱに基づいてテーブルデータを参照し、被削物２’の曲面２’ａの曲率半径に応じた１周期、略楕円状の軌跡Ｐ２に従い切削工具１０の刃部の先端を振動させるべく、制御信号ＣＣおよびＣＹをそれぞれ形成し、それらを回転テーブル駆動制御部６４、アクチュエータ駆動制御部６６に供給する。

これにより、図８に示されるように、被削物２’の曲面２’ａに対して切削工具１０の刃部の先端が、略楕円状の軌跡Ｐ１に比して小なる短軸および長軸を有する略楕円状の軌跡Ｐ２に従い図８におけるＸ―Ｙ座標平面上で振動し、被削物２’の曲面２’ａの一部の領域Ｘ５に対して切削を行う。その際、制御ユニット６０は、各周期ごとに同期させて被削物２’を所定の速度で所定量だけ図１に示される矢印Ｚの示す方向に移動させるべく、制御信号ＣＺを形成しそれをワークテーブル駆動制御部６８に供給する。従って、図８に示される領域Ｘ５について紙面に略垂直方向に沿って加工されることとなる。

従って、上述の切削工具ユニットによりその曲率半径が比較的大なる被削物２の曲面２ａについて切削加工を行う場合、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、上述のように制御される切削工具１０の刃部の先端の１周期の振動軌跡が上述のような軌跡Ｐ２に従うとき、１回(1周期)で加工される領域ΔＸ_２が、その全曲面２ａに対し比較的狭いものとなる。一方、上述のように制御される切削工具１０の刃部の先端の１周期の振動軌跡が上述のような軌跡Ｐ１に従うとき、１回（１周期）で加工される領域ΔＸ_１は、領域ΔＸ_２に比べて大となる。

その結果、このような曲面２ａ全体を図１０（Ａ）に示されるように、被削物２を上述したように適宜移動させつつその曲率半径に適切な軌跡Ｐ１に従い１周期ごと加工する場合に要される加工時間は、図１０（Ｂ）に示されるように切削工具１０の刃部が１周期ごと軌跡Ｐ２に沿って加工する場合に比べて短縮されることとなる。

上述の例においては、回転テーブル部材２６とスライドテーブル１６とを同期駆動することで、切削工具１０に任意軌跡の振動を実現できる。また、その切削工具１０の刃部の先端の振動軌跡を被削物２の曲率半径に応じた適正な軌跡に変更することにより、効率よく高精度に被削物２の曲面２ａを加工できることとなる。

図１１は、本発明に係る切削工具の駆動装置の他の一例を概略的に示す。
なお、図１１においては、図１および図２に示される例において同一とされる構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。

図１１に示される切削工具の駆動装置に用いられる切削ユニットは、被削物が固定される定盤を有し移動可能に支持されるワークテーブル（不図示）に対向して配される切削工具１０と、切削工具１０を支持する工具ホルダー１２と、工具ホルダー１２を支持するとともに被削物に対し工具ホルダー１２の軸線方向に沿って近接または離隔させるアクチュエータ８０と、アクチュエータ８０の一端に連結され所定の角度範囲で回動される可動部材としてのアーム部材７６と、一端がアーム部材７６の端部にヒンジ部材ＨＧを介して連結されアーム部材７６を揺動させるアクチュエータ７４と、アーム部材７６の孔７６ａに挿入されアーム部材７６を回動可能に支持する支持軸７８が設けられるベース部材７０と、ベース部材７０を支持し所定の回転中心Ｏの回りに所定の角度範囲、ベース部材７０全体を回動させる回転テーブル部材ＲＴとを含んで構成されている。

図１１に示される例においても、図示が省略されるが、上述の例と同様に、アクチュエータ７４および８０、回転テーブル部材ＲＴの動作制御を行う制御ユニットが備えられている。なお、回転テーブル部材ＲＴには、図示が省略されるが、その回転テーブル部材ＲＴおよびベース部材７０の回転中心Ｏの回りの回転位置を検出するエンコーダ部が設けられている。また、上述の例と同様な被削物を支持するワークテーブル４も備えられている。

例えば、圧電素子とされるアクチュエータ８０の一端は、工具ホルダー１２に連結されている。アクチュエータ８０の他端は、アーム部材７６に連結されている。

アーム部材７６の中心軸線上におけるアクチュエータ８０の他端が連結された部分よりも離隔した位置に支持軸７８が所定の隙間をもって挿入される孔７６ａが形成されている。孔７６ａは、そのアーム部材７６の中心位置より所定距離、偏った位置に形成されている。従って、アーム部材７６は、その支持軸７８および孔７６ａの回りに振り子のように所定の揺動角度θ範囲だけ揺動可能に支持されることとなる。なお、最大の揺動角度θは、その孔７６ａの中心位置からアクチュエータ７４に連結されるヒンジ部材HGが連結される部分までの長さLとアクチュエータ７４のストローク量とにより設定される。

アクチュエータ７４は、その両端部がヒンジ部材HGを介してアーム部材７６および固定部材７２にそれぞれ連結されている。固定部材７２は、ベース部材７０に支持されている。アーム部材７０の表面とベース部材７０におけるアーム部材７０に対向する表面との間には、所定の隙間が形成されている。

斯かる構成において、上述のような被削物２の曲面２aに対し切削加工を行う場合、制御ユニットは、先ず、所定の切削開始の初期位置において、上述のようなデータ群ＤＱに基づいてテーブルデータを参照し、例えば、被削物の曲面の曲率半径に応じた略楕円状の１周期の軌跡Ｐ１またはＰ２に従い切削工具１０の刃部の先端を振動させるべく、制御信号群を形成し、それらをアクチュエータ駆動制御部に供給する。

これにより、アクチュエータ７４および８０が同期して作動状態とされるのでアーム部材７６が振り子のように回動され、被削物の曲面に対して切削工具１０の刃部の先端が略楕円状の軌跡Ｐ１またはP2に従い、１周期、図１１におけるＸ―Ｙ座標平面上で振動し、被削物の曲面の一部の領域に対して切削を行う。その際、制御ユニットは、各周期ごとに同期させて被削物を所定の速度で所定量だけ図１１に示されるＺの示す方向（紙面に略垂直方向）に移動させるべく、制御信号を形成しそれをワークテーブル駆動制御部に供給する。従って、被削物の曲面は、図１１に示される領域ＸAまたはXBについて紙面に略垂直方向に沿って加工されることとなる。

さらに、被削物の曲面における隣接する領域、あるいは、被削物の曲面における両端部近傍についても、それぞれ、上述の例と同様に、回転テーブル部材ＲＴの動作の割り出し動作が行われるもとで、アクチュエータ７４および８０が同期して作動状態とされることにより、被削物の曲面に対して切削工具１０の刃部の先端が略楕円状の軌跡Ｐ１またはＰ２に従い、１周期、図１１におけるＸ―Ｙ座標平面上で振動し、被削物の曲面の一部の領域に対して切削する。その際、被削物の曲面は、各周期ごとに同期させて被削物を所定の速度で所定量だけ図１１に示されるＺの示す方向（紙面に略垂直方向）に移動せしめられる。

従って、図１１に示される例においても、上述の例と同様な作用効果を得ることができる。

なお、上述の例においては、被削物の被加工面が曲面（凹面）とされるが、斯かる例に限られることなく、被削物の被加工面が平坦な面、あるいは他の形状を有する面であっても良いことは勿論である。

本発明に係る切削工具の駆動装置の一例の全体構成を、ワークテーブルとともに概略的に示す断面図である。 図１に示される例における左側面図である。 図１に示される例における動作説明に供される図である。 図１に示される例における動作説明に供される図である。 図１に示される例における動作説明に供される図である。 本発明に係る切削工具の駆動装置の一例に備えられる制御ユニットを示すブロック図である。 図１に示される例における動作説明に供される図である。 図１に示される例における動作説明に供される図である。 （Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、それぞれ、図1に示される例における動作説明に供される図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、比較例における動作説明に供される図である。 本発明に係る切削工具の駆動装置の他の一例の要部を概略的に示す図である。

符号の説明

２ 被削物
１０ 切削工具
１８、７４、８０ アクチュエータ
２６ 回転テーブル部材
６０ 制御ユニット
７６ アーム部材

Claims (6)

1. 切削工具の刃部を被削物の被加工面の接線方向に可変振幅で振動可能に支持するとともに、該刃部を該被加工面の法線方向に該被加工面に対し近接または離隔可能に支持し、該切削工具の刃部により該被削物の被加工面を切削加工する切削工具ユニットと、
   前記切削工具ユニットに、前記被削物の被加工面の曲率半径に応じた前記刃部の所定の運動軌跡に従い、切削加工動作を行わせる制御部と、
   を具備して構成される切削工具の駆動装置。
2. 被削物の被加工面の接線方向に回動可能に支持される回転テーブル部材と、
   前記回転テーブル部材上に該回転テーブルの半径方向に前記被削物の被加工面の法線方向に沿って往復動可能に支持され、該被加工面を加工する切削工具の刃部を保持するスライドテーブルと
   前記回転テーブル部材および前記スライドテーブルを駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段に、前記被削物の被加工面の曲率半径に応じた前記刃部の所定の運動軌跡に従い、前記切削工具の切削加工動作を行わせる制御部と、
   を具備して構成される切削工具の駆動装置。
3. 被削物の被加工面の接線方向に所定の振幅で振動可能に支持されるアーム部材と、
   前記アーム部材に連結され前記被削物の被加工面を加工する切削工具の刃部を被削物の被加工面の法線方向に沿って往復動可能に駆動するアクチュエータと、
   前記アーム部材を揺動させるアーム部材駆動手段と、
   前記アクチュエータおよび前記アーム部材駆動手段に、前記被削物の被加工面の曲率半径に応じた前記刃部の所定の運動軌跡に従い、前記切削工具の切削加工動作を行わせる制御部と、
   を具備して構成される切削工具の駆動装置。
4. 前記制御部は、前記被加工面を加工する切削工具の刃部を保持する前記スライドテーブルの該被加工面に対する相対位置を変更すべく、前記回転テーブル部材を前記被加工面における所定の割出し角度位置に対応させて回動させることを特徴とする請求項２記載の切削工具の駆動装置。
5. 前記被削物の被加工面の曲率半径に応じた前記刃部の所定の運動軌跡は、該被加工面における法線に対し略平行な短軸を有する略楕円であることを特徴とする請求項１記載の切削工具の駆動装置。
6. 前記被削物の被加工面の曲率半径に応じた前記刃部の所定の運動軌跡は、該被加工面における法線に対し略平行な長軸を有する略楕円であることを特徴とする請求項１記載の切削工具の駆動装置。

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