JP2006263847A - Machining device and machining method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フライス盤またはマシニングセンタのように工具を片持ち梁の状態で動作させる加工装置および加工方法に関するものである。 The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for operating a tool in a cantilever state like a milling machine or a machining center.
フライス盤またはマシニングセンタのような高精度加工に用いられる工作機械においては、工具が片持ち梁の状態で用いられ、その周面によってワークが加工される。そのため、工具は、片持ち梁が延びる方向に垂直な方向の切削抵抗または研削抵抗を受けることにより、撓んでしまう。このような工作機械を用いて高精度な形状の加工を行なう場合に、工具の撓みを防止するためには、工具の送り速度を低下させ、加工量を低減させることによって、工具が受ける加工抵抗を極力小さくする必要がある。そのため、短時間で高精度な形状を形成することは困難である。 In a machine tool used for high-precision machining such as a milling machine or a machining center, a tool is used in a cantilever state, and a workpiece is machined by its peripheral surface. Therefore, the tool is bent by receiving cutting resistance or grinding resistance in a direction perpendicular to the direction in which the cantilever extends. When machining a highly accurate shape using such a machine tool, in order to prevent the bending of the tool, the machining resistance received by the tool is reduced by reducing the feed rate of the tool and reducing the machining amount. Must be made as small as possible. Therefore, it is difficult to form a highly accurate shape in a short time.
前述の問題点を解決するための技術として、特開2000−280112号公報に開示されている技術がある。その文献においては、工具の撓みを考慮して、スピンドルとワークとを相対的に回転させ、ワークの加工面に対する工具軸の位置関係を調整する方法が開示されている。その方法によれば、工具に撓みが生じても、加工面と工具軸との間の相対的位置関係のずれが補正され、加工面と工具軸とが平行になる状態が維持され、精度の高い加工製品を得ることができる。
前述の文献に開示されている技術によれば、工具は所定の平面内で回動するという1自由度の動作しかできない。つまり、その技術では、工具を2以上の自由度で動作させることはできない。しかしながら、フライス盤またはマシニングセンタのような汎用工作機械においては、加工抵抗の方向が変化する。そのため、不特定な方向に工具が撓む。したがって、工具を3次元的に補正できなければ、工具の撓みに起因する、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを完全に補正することはできない。したがって、加工面と工具軸とが平行になる状態を維持することができない。その結果、所望の加工面を得ることができない。 According to the technique disclosed in the above-mentioned document, the tool can perform only one degree of freedom of movement within a predetermined plane. That is, the technique cannot operate the tool with two or more degrees of freedom. However, in a general-purpose machine tool such as a milling machine or a machining center, the direction of machining resistance changes. Therefore, the tool bends in an unspecified direction. Therefore, unless the tool can be corrected three-dimensionally, the positional deviation between the machining surface and the tool axis due to the bending of the tool cannot be corrected completely. Therefore, it is not possible to maintain a state in which the machining surface and the tool axis are parallel. As a result, a desired processed surface cannot be obtained.
また、上記の技術によれば、加工面と工具軸との間の位置関係のうち互いの相対的な回転角度のみが補正されるため、工具長を厳密に管理しなければ、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを精確に補正することができない。 Further, according to the above technique, only the relative rotation angle of the positional relationship between the machining surface and the tool axis is corrected, so if the tool length is not strictly managed, the machining surface and the tool The positional deviation between the axes cannot be accurately corrected.
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを完全にかつ短時間で補正することができる加工装置を提供することである。また、本発明のさらなる目的は、工具長を正確に管理しなくても、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを精確に補正することが可能な加工装置および加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a machining apparatus that can completely correct a positional deviation between a machining surface and a tool axis in a short time. It is. A further object of the present invention is to provide a machining apparatus and a machining method capable of accurately correcting a shift in the positional relationship between the machining surface and the tool axis without accurately managing the tool length. That is.
本発明の加工装置は、片持ち梁状の工具と、工具が取り付けられたスピンドルと、スピンドルに対する相対位置が固定された被ガイド部と、所定の球面に沿って、被ガイド部を案内するガイド部と、ガイド部に沿って被ガイドを移動させる駆動部と、駆動部を制御する制御ユニットとを備えている。 The processing apparatus of the present invention includes a cantilevered tool, a spindle to which the tool is attached, a guided portion whose relative position with respect to the spindle is fixed, and a guide for guiding the guided portion along a predetermined spherical surface. A drive unit that moves the guided portion along the guide unit, and a control unit that controls the drive unit.
上記の構成によれば、工具の送り速度の低減および加工量の低減などの加工抵抗を低下させる加工方法を採用しなくても、工具の撓みに起因する、ワークの加工面と工具軸との間の位置関係のずれを3次元的に補正することができる。たとえは、工具が撓んでも、常に、ワークの加工面と加工面に対向する部分の工具軸との間の位置関係を常に平行な状態に維持することができる。したがって、短時間で高精度な加工を行なうことができる。 According to the above configuration, the work surface of the workpiece and the tool axis caused by the bending of the tool can be used without adopting a machining method that lowers the machining resistance such as reduction of the feed rate of the tool and reduction of the machining amount. The positional deviation between them can be corrected three-dimensionally. For example, even if the tool is bent, the positional relationship between the machining surface of the workpiece and the tool axis of the portion facing the machining surface can always be maintained in a parallel state. Therefore, highly accurate processing can be performed in a short time.
本発明の加工方法においては、片持ち梁状の工具と、工具が取り付けられたスピンドルと、スピンドルに対して相対位置が固定された被ガイド部と、所定の円弧に沿って、被ガイド部を案内するガイド部と、ガイド部に沿って被ガイド部を移動させる駆動部と、駆動部を制御する制御ユニットとを備えた加工装置が用いられる。また、その加工方法においては、工具によって加工されるワークは回転テーブルに搭載される。さらに、その加工方法においては、加工装置の駆動に起因する工具の所定の円弧に沿った往復動作と回転テーブルの回転に起因するワークの回転動作との組み合わせにより、ワークの加工面と工具軸との間の位置関係のずれが補正される。 In the processing method of the present invention, the cantilever-shaped tool, the spindle to which the tool is attached, the guided portion whose relative position is fixed with respect to the spindle, and the guided portion along a predetermined arc. A processing apparatus is used that includes a guide unit that guides, a drive unit that moves the guided unit along the guide unit, and a control unit that controls the drive unit. Moreover, in the processing method, the workpiece processed by the tool is mounted on the rotary table. Further, in the machining method, the machining surface of the workpiece and the tool axis are obtained by combining the reciprocating motion along a predetermined arc of the tool caused by driving the machining device and the rotational motion of the workpiece caused by the rotation of the rotary table. The positional deviation between the two is corrected.
上記の方法によれば、短時間で高精度な加工を行なうことができるという効果に加えて、回転テーブルと加工装置とが分離されているため、加工装置を小型化することが可能になる。 According to the above method, in addition to the effect that high-precision machining can be performed in a short time, the rotary table and the machining apparatus are separated, and thus the machining apparatus can be downsized.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の加工装置を説明する。なお、各実施の形態において、同一の符号が付されている部位は、ほぼ同一の構造および機能を有するものとする。 Hereinafter, a processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts denoted by the same reference numerals have substantially the same structure and function.
実施の形態1.
まず、図1〜図4を用いて、本発明の実施の形態1の加工装置を説明する。図1および図2に示すように、本実施の形態の加工装置は、片持ち梁状の工具1と、工具1を工具軸周りに回転させるスピンドル2と、スピンドル2の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部7と、スピンドル2に接続され、スピンドル2を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ5と、ボールねじ5を駆動するモータ6とを備えている。なお、工具1によって加工されるワーク200は、ステージ300上に搭載されている。
First, the processing apparatus of
また、本実施の形態においては、スピンドル2は、一部が筐体50に内包されており、筐体50には、凹型球面被ガイド部4が固定されている。また、凹型球面被ガイド部4は、対応する形状を有する凸型球面ガイド部3に接触している。凹型球面被ガイド部4は、後述する2軸ステージ400の駆動によって、凸型球面ガイド部3に対して、相対的に移動する。したがって、スピンドル2は、点Oを中心とする半径rの球面に沿って移動し、ワーク200の加工面200aに対する姿勢が変化する。点Oは、ワーク200の加工面200aの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面200aの全てに工具1が接しているときの工具軸上の点である。なお、筐体50に凸型球面被ガイド部が固定されており、凸型球面被ガイド部が、位置が固定された凹型球面ガイド部に対して相対的に移動する加工装置であってもよい。これよっても、前述と同様の作用が生じる。
Further, in the present embodiment, a part of the
また、実施の形態の加工装置は、本発明の駆動部として、2軸ステージ400を有している。2軸ステージ400は、位置が固定されたベース板8を有している。また、2軸ステージ400は、X軸方向に沿って移動するX軸ステージ10と、X軸ステージ10を移動させるボールねじ11aと、ボールねじ11aを駆動するX軸モータ11と、ベース板8に設けられ、X軸ステージ10のX軸方向の移動を案内する2本のX軸ガイド部9とを備えている。また、Y軸方向に沿って移動するY軸ステージ13と、Y軸ステージ13を移動させるボールねじ14aと、ボールねじ14aを駆動するY軸モータ14と、X軸ステージ10に設けられ、Y軸ステージ13のY軸方向の移動を案内する2本のY軸ガイド部12とを備えている。
Moreover, the processing apparatus of the embodiment has a
また、2軸ステージ400の動作は、シャフト17および回転機構16を介して、筐体50およびスピンドル2に伝達される。シャフト17は、すべり軸受としてのスライド機構15に支持されており、スライド機構15に対して相対的に移動し、Z軸方向に沿って往復運動することが可能である。また、回転機構16は、球面軸受によって構成されており、シャフト17の三次元的な移動に伴って、筐体50、スピンドル2、および工具1のワーク200の加工面200aに対する姿勢を3次元的に変化させることが可能である。
The operation of the
凹型球面被ガイド部4が凸型球面ガイド部3に案内されて移動すると、2軸ステージ400のベース板8と、筐体50、スピンドル2および工具1との間の相対距離および相対角度が変化する。この相対距離の変化は、2軸ステージ400に設けられたスライド機構15によって吸収され、相対角度の変化は、2軸ステージ400に設けられた回転機構16によって吸収される。
When the concave spherical guided portion 4 is guided and moved by the convex
なお、2軸ステージ400の近傍には、制御ユニット18が設けられている。制御ユニット18は、X軸モータ11、Y軸モータ14、およびにモータ6を制御する。
A
以上のような構成の加工装置によれば、図3および図4に示すように、スピンドル2の所定の点Pを、点Oを中心とする半径rの球面に沿って3次元的に移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具軸とワーク200の加工面200aとの相対的な位置関係のずれを3次元的に補正することができる。つまり、工具1の撓みに応じて、加工面200aに対向する部分の工具軸の加工面200aに対する姿勢を常にほぼ一定にすることが可能になる。
According to the processing apparatus configured as described above, as shown in FIGS. 3 and 4, the predetermined point P of the
また、本実施の形態の加工装置によれば、ボールねじ5およびモータ6の駆動によって、スピンドル2をその回転中心軸に沿って往復運動させることができる。そのため、工具長がいかなる値であっても、工具1の先端の高さと加工面200aの最下端の高さとを一致させることが可能になる。その結果、工具長を厳密に管理しなくても、加工面200aと加工面200aに対向する部分の工具軸との相対的な位置関係(姿勢)のずれを容易に補正することができる。したがって、短時間で高精度な加工をすることができる。
Further, according to the processing apparatus of the present embodiment, the
以上のような本実施の形態の加工装置の特徴をまとめれば以下のようになる。 The characteristics of the processing apparatus of the present embodiment as described above can be summarized as follows.
被ガイド部の一例としての凹型球面被ガイド部4とスピンドル2との間の相対的な位置関係が固定されており、点Oを中心とした半径rの球面に沿って、凹型球面被ガイド部4がガイド部の一例の凸型球面ガイド部3に案内される。そのため、工具1の送り速度の低減および加工量の低減などの加工抵抗を低下させる加工方法を採用しなくても、工具1の撓みに起因する、加工面200aと工具軸との位置関係のずれを3次元的に補正することができる。たとえば、図5に示すように、工具1が撓んでも、常に、加工面200aと工具軸Sとが平行な状態が維持される。したがって、短時間で高精度な加工を行なうことができる。
The relative spherical positional relationship between the concave spherical guided portion 4 as an example of the guided portion and the
また、凹型球面被ガイド部4および凸型球面ガイド部3のみによって、加工面200aと工具軸Sとが平行な状態が維持されるため、ワーク200の加工精度が、駆動部のガイド部に対する組み付け精度に大きく依存することが防止される。また、駆動部は、2軸ステージ400、スライド機構15、および回転機構16からなっているため、スピンドル2および工具1を広い範囲内で移動させることができる。
In addition, since only the concave spherical guided portion 4 and the convex
また、本実施の形態の加工装置は、スピンドル2を工具軸Sに沿って移動させる移動機構としてのボールねじ5およびモータ6を備えているため、工具1のワーク200に対する姿勢が変更されても、工具1の先端を常にワーク200の加工面200aの最下端の高さ位置の部分に当接させることが可能になる。したがって、工具長を厳密に管理しなくても、加工面200aと加工面200aに対向する部分の工具軸Sとの間の位置関係のずれを三次元的に補正することができる。
In addition, since the machining apparatus of the present embodiment includes the
実施の形態2.
図6および図7は、それぞれ、本発明の実施の形態2の加工装置の正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置100は、片持ち梁状の工具1と、工具1をその軸周りに回転させるスピンドル2とを備えている。スピンドル2は、一部が筐体50に内装されている。筐体50から突出するように被ガイド部50aが設けられている。被ガイド部50aは、後述する円弧状ガイド部21に案内される。それにより、筐体50が加工点Oを中心としてY軸周りに回動する。筐体50のY軸周りの回動動作は、圧電素子22が筐体をX軸方向の振動させることよって実現される。圧電素子22は、筐体50を囲むように設けられた移動部30に取り付けられている。
6 and 7 are a front view and a side view, respectively, of the processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The
移動部30の内面には、点Oを中心とする半径rの円弧に沿って延びる円弧状ガイド部21が設けられている。なお、点Oは、ワーク200の加工面200aの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面200aの全てに工具1が接しているときの工具軸上の点である。また、移動部30には、ギア部23が設けられている。ギア部23は、モータ25のギア部26と噛み合っている。モータ25は、位置が固定された固定部24に取り付けられている。
On the inner surface of the moving
モータ25が回転すると、移動部30から突出する被ガイド部30aが、円弧状ガイド部31によって案内される。円弧状ガイド部31は、固定部24に取り付けられ、点Oを中心とする半径rよりも大きな半径Rの円弧に沿って延びている。したがって、移動部30が加工点Oを中心としてX軸周りに回動する。なお、工具1によって加工されるワーク200は、ステージ300上に搭載されている。
When the
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置100は、実施の形態1の加工装置と同様に、スピンドル2の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部7と、スピンドル2に接続され、スピンドル2を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ5と、ボールねじ5を駆動するモータ6とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置によっても、ボールねじ5およびモータ6の駆動によって、工具1の先端の高さ位置と加工面200aの最下端の高さ位置とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
Although not shown, the
本実施の形態の加工装置100によっても、実施の形態1の加工装置と同様に、スピンドル2の所定の点Pを、点Oを中心とする半径rの球面に沿って移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具1とワーク200の加工面200aとの相対的な位置関係のずれを3次元的に補正することができる。また、圧電素子22を用いて筐体50をY軸周りに回動させるため、高い周波数で加工面200aに対する工具軸の姿勢(角度)を変化させることができる。
Also with the
また、本実施の形態においても、突出部としての被ガイド部50aが円弧状ガイド部21に案内されて移動すると、筐体50と移動部30との間の相対距離および相対角度が変化するおそれがあるが、この相対距離の変化および相対角度の変化は、圧電素子22の弾性変形によって吸収される。ただし、筐体50と移動部30との間に回転機構およびスライド機構が設けられており、実施の形態1と同様に、相対距離の変化および相対角度の変化が回転機構およびスライド機構によって吸収さてもよい。また、円弧状ガイド部21としては、市販のRガイドと呼ばれるガイドを使用することができるため、安価な加工装置を製造することができる。また、制御ユニット18によって圧電素子22およびモータ25が制御される。
Also in the present embodiment, if the guided
本実施の形態加工装置100の特徴をまとめると次のようになる。
The characteristics of the present
本実施の形態の加工装置100は、ガイド部として、点Oを中心とする半径rの球面上において第1円弧に沿って延びる円弧状ガイド部21と、点Oを中心とする半径Rの球面上において第2円弧に沿って延びる円弧状ガイド部31とを有しており、被ガイド部として、円弧状ガイド部21に案内される被ガイド部50aと、円弧状ガイド部31に案内される被ガイド部30aとを有している。したがって、ガイド部および被ガイド部を市販の円弧状ガイド部のみを利用して製作することができるため、前述の加工装置を容易に製造することができる。
The
また、本実施の形態の加工装置100は、駆動部として、モータ25とモータ25の回転が伝達されるギア部26を含んでおり、ガイド部として、円弧状ガイド部21を有し、スピンドル2を内包する移動部30を含んでいる。また、移動部30のギア部23がギア部26に噛み合っている。この構成によれば、ギア部同士の噛み合いによってスピンドル2の姿勢が変化する。その結果、駆動部としてのモータ25とスピンドル2との相対距離および相対角度が変化しない。したがって、工具1の撓みを補正するスライド機構および回転機構等を必要としない。したがって、加工装置の構造がシンプルになる。
Further, the
また、本実施の形態の加工装置100は、圧電素子22の振動に起因する往復運動を利用して、円弧状ガイド部21に沿って被ガイド部50a、筐体50およびスピンドル2を移動させるため、工具1を高速で動作させることが可能である。
Further, the
実施の形態3.
図8および図9は、それぞれ、本発明の実施の形態3の加工装置の正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置100は、片持ち梁上の工具1と、工具1をその軸周りに回転させるスピンドル2とを備えている。スピンドル2は筐体50に内装されている。筐体50は、円弧状ガイド部21に案内されて、点Oを中心としてY軸周りに回動する。なお、点Oは、ワーク200の加工面200aの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面200aの全てに工具1が接しているときの工具軸上の点である。
8 and 9 are a front view and a side view, respectively, of the processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The
また、モータ40のY軸に沿った軸周りの回動によって、移動部30の内面に設けられたギア部23とモータ40のギア部41とが噛み合う。それにより、筐体50の被ガイド部50aは、移動部30の円弧状ガイド部21に案内される。なお、モータ40は筐体50の背面に取り付けられている。円弧状ガイド部21は移動部30の内面に設けられている。
Further, the
また、移動部30の上面には、回転機構35が取り付けられている。回転機構35は、位置が固定された固定部24に取り付けられている。回転機構35は、XY平面内においてZ軸周りに移動部30を回動させることが可能である。なお、工具1によって加工されるワーク200は、ステージ300上に搭載されている。
A
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置100は、実施の形態1の加工装置と同様に、スピンドル2の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部7と、スピンドル2に接続され、スピンドル2を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ5と、ボールねじ5を駆動するモータ6とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置100によっても、ボールねじ5およびモータ6の駆動によって、工具1の先端の高さと加工面200aの最下端とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
Although not shown, the
本実施の形態の加工装置100によっても、実施の形態1および2の加工装置と同様に、スピンドル2の所定の点Pを点Oを中心とする半径rの球面に沿って移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具1とワーク200の加工面200aとの相対的な位置関係のずれを3次元的に補正することができる。また、本発明の駆動部はモータ40と回転機構35とのみで構成されているため、加工装置100の部品点数を削減することが可能となる。なお、回転機構35およびモータ25は制御ユニット18によって制御される。
Also with the
上記本実施の形態の加工装置100の特徴をまとめると次のようになる。
The characteristics of the
本実施の形態の加工装置100は、ガイド部として、点Oを中心とする半径rの球面上において円弧に沿って延びる円弧状ガイド部21を有している。また、筐体50はスピンドル2を内包している。また、筐体50には、円弧状ガイド部21に案内される被ガイド部50aが設けられている。さらに、本実施の形態の加工装置100は、駆動部として、回転機構35を有している。回転機構35は、加工点Oを中心とする球面の径方向に延びる回転軸C周りに移動部30を回転させる。それにより、円弧状ガイド部21は、点Oを中心とする球面内において、回転軸Cまわりに、回転する。その結果、円弧状ガイド部21の回転の軌跡は、点Oを中心とする半径rの球面上で球殻の一部を描く。つまり、スピンドル2の所定の点Pが、点Oを中心とする半径rの球面上を移動することが可能である。なお、点Oは、ワーク200の加工面200aの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面200aの全てに工具1が接しているときの工具軸上の点である。
The
この本実施の形態の加工装置の構成によっても、実施の形態1および2の加工装置と同様の機能を発揮することが可能である。また、この構成によれば、回転機構35が円弧状ガイド部の役割を果たすため、ガイド部の構造をシンプルにすることができる。
Also by the configuration of the processing apparatus of the present embodiment, it is possible to exhibit the same function as the processing apparatuses of the first and second embodiments. Moreover, according to this structure, since the
また、本実施の形態の加工装置は、駆動部として、モータ40とモータ40の回転が伝達されるギア部41を含んでおり、ガイド部として、円弧状ガイド部21を有し、スピンドル2および筐体50を内装する移動部30を含んでいる。また、移動部30のギア部23がギア部41に噛み合っている。この構成によっても、実施の形態2の構成と同様に、ギア部同士の噛み合いによってスピンドル2の姿勢が変化する。そのため、駆動部としてのモータ40とスピンドル2との相対距離および相対角度が変化しない。その結果、工具1の撓みを補正するスライド機構および回転機構等を必要としない。したがって、加工装置の構造がシンプルになる。
Further, the processing apparatus of the present embodiment includes a
実施の形態4.
図10および図11は、それぞれ、本発明の実施の形態4の加工装置および回転テーブルの正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置100は、片持ち梁状の工具1と、工具1をその軸周りに回転させるスピンドル2とを備えている。スピンドル2は筐体50に内装されている。筐体50の側面から被ガイド部50aが突出している。また、被ガイド部50aは円弧状ガイド部21によって案内される。
Embodiment 4 FIG.
10 and 11 are a front view and a side view, respectively, of the processing apparatus and the rotary table according to the fourth embodiment of the present invention. The
また、筐体50は移動部30に内装されている。移動部30の内面にはモータ42が取り付けられている。モータ42のX軸方向の往復運動によって、ボールねじ43が往復運動する。ボールねじ43の往復運動によって、筐体50およびスピンドル2が、円弧状ガイド部21に案内されて、点Oを中心としてY軸周りに回動する。なお、点Oは、ワーク200の加工面200aの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面200aの全てに工具1が接しているときの工具軸上の点である。
Further, the
また、本実施の形態の加工方法においては、前述の加工装置以外に回転テーブル500が用いられる。回転テーブル500の主表面上にはワーク200が載置される。また、回転テーブル500は、XY平面に沿ってZ軸周りに回転する。
Further, in the processing method of the present embodiment, a rotary table 500 is used in addition to the above-described processing apparatus. A
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置は、実施の形態1の加工装置と同様に、スピンドル2の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部7と、スピンドル2に接続され、スピンドル2を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ5と、ボールねじ5を駆動するモータ6とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置によっても、ボールねじ5およびモータ6の駆動によって、工具1の先端の高さ位置と加工面200aの最下端の高さ位置とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
Although not shown, the machining apparatus of the present embodiment is connected to the
本実施の形態の高精度加工方法によれば、実施の形態1〜3において用いられたような加工装置を用いなくても、加工抵抗に起因する工具1とワーク200の加工面200aとの相対的な位置関係のずれを3次元的に補正することができる。また、回転テーブル500は加工装置から分離された構造であるため、加工装置の小型化を図ることができる。
According to the high-precision machining method of the present embodiment, the relative relationship between the
なお、制御ユニット18によってモータ42および回転テーブル500が制御される。また、本実施の形態においては、加工装置100と回転テーブル500とを別個の装置と見なして説明がなされているが、いずれも制御ユニット18によって制御されるため、双方を含む装置が1つの加工装置が用いられてもよい。
The
また、本実施の形態においても、被ガイド部50aが円弧状ガイド部21に案内されて移動すると、筐体50と移動部30との間の相対距離および相対角度が変化する。この相対距離の変化は、筐体50とボールねじ43との間に設けられたスライド機構47によって吸収され、相対角度の変化は、筐体50とボールねじ43との間に設けられた回転機構45によって吸収される。ただし、図10および図11においては、回転機構45およびスライド機構47の具体的構造は、描かれていない。
Also in the present embodiment, when the guided
上記の実施の形態の加工装置および回転テーブルを用いる加工方法の特徴をまとめると次のようになる。 The features of the processing method using the processing apparatus and the rotary table of the above embodiment are summarized as follows.
本実施の形態の加工装置は、スピンドル2に対して相対位置が固定された被ガイド部50aと、点Oを中心とした所定の円弧に沿って、被ガイド部50aを案内する円弧状ガイド部21と、円弧状ガイド部21に沿って被ガイド部50aを移動させる駆動部としてのモータ42と、モータ42を制御する制御ユニット18とを備えている。
The machining apparatus according to the present embodiment includes a guided
また、本実施の形態の加工方法においては、工具1によって加工されるワーク200が搭載される回転テーブル500が用いられる。また、本実施の形態の加工方法においては、加工装置100の駆動に起因する工具1の所定の円弧に沿った往復動作と回転テーブル500の回転に起因するワーク200の回転動作との組み合わせにより、加工面200aと工具軸との間の位置関係のずれが三次元的に補正される。
In the machining method of the present embodiment, a rotary table 500 on which a
この方法によれば、工具1とワーク200の加工面200aとを相対的に移動させることにより、実施の形態1〜3の加工装置による加工方法と同様の作用が生じる。つまり、本実施の形態の加工方法において、回転テーブル500に対する加工装置100の相対的な動作を見れば、実施の形態1〜3の加工装置による加工方法と同様に、スピンドル2の所定の点Pは、点Oを中心とする半径rの球面に沿って移動している。そのため、上記の加工方法によっても、実施の形態1〜3の加工装置を用いる加工方法と同様に、短時間で高精度な加工を行なうことができる。また、本実施の形態の加工方法によれば、回転テーブル500と加工装置100とが分離されているため、加工装置100を小型化することが可能になる。
According to this method, by moving the
実施の形態5.
図12は本発明の実施の形態5の加工装置を制御する制御ユニットを説明するための図である。本実施の形態の制御ユニットは、実施の形態1〜4のそれぞれにおいて用いられた制御ユニット18と同様である。
FIG. 12 is a view for explaining a control unit for controlling the machining apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The control unit of the present embodiment is the same as the
本実施の形態の制御ユニットは、駆動部54の実際の移動量を測定する移動量測定センサ51と、駆動部54を移動させるべき移動量が記憶されたデータベース52が組み込まれた演算装置53とを備えている。演算装置53は移動量測定センサ51から得られた駆動部54の実際の移動量のデータと、データベース52に記憶されている駆動部54を移動させるべき移動量とを比較する。その結果、演算装置53は、駆動部54を所定の姿勢にするための駆動部54の移動量を算出し、その移動量だけ駆動部54を移動させるため指令信号を駆動部54に送信する。
The control unit of the present embodiment includes a movement
前述の制御ユニットによれば、データベース52に記憶されている移動量を変更するだけで、工具1の撓みに起因する加工面200aと加工面200aに対向する部分の工具軸との間の相対的位置関係のずれを3次元的に補正するための駆動部54の移動量を変更することができる。なお、工具1の移動量と工具1の姿勢との関係が予め測定されていれば、その測定結果に基づいて、駆動部54の移動量を決定し、その移動量をデータベース52に記憶させておけば、加工面200aに対する工具1の姿勢を容易に補正することができる。
According to the above-described control unit, the relative relationship between the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 工具、2 スピンドル、3 凸型球面ガイド部、4 凹型球面被ガイド部、5 ボールねじ、6 モータ、7 リニアガイド、8 ベース板、9 X軸ガイド部、10 X軸ステージ、11 X軸モータ、11a ボールねじ、12 Y軸ガイド部、13 Y軸ステージ、14 Y軸モータ、14a ボールねじ、15 スライド機構、16 回転機構、17 シャフト、18 制御ユニット、21 円弧状ガイド部、22 圧電素子、23 ギア部、24 固定部、25 モータ、26 ギア部、30 移動部、30a 被ガイド部、31 円弧状ガイド部、35 回転機構、40 モータ、41 ギア部、42 モータ、43 ボールねじ、45 回転機構、47 スライド機構、51 移動量測定センサ、52 データベース、53 演算装置、54 駆動部、100 加工装置、200 ワーク、200a 加工面、300 ステージ、400 2軸ステージ、500 回転テーブル、C 回転軸、O 加工点、P 所定の点、S 工具軸、r,R 半径。
1 Tool, 2 Spindle, 3 Convex spherical guide part, 4 Concave spherical guided part, 5 Ball screw, 6 Motor, 7 Linear guide, 8 Base plate, 9 X axis guide part, 10 X axis stage, 11
Claims (9)
前記工具が取り付けられたスピンドルと、
前記スピンドルに対して相対位置が固定された被ガイド部と、
所定の球面に沿って、前記被ガイド部を案内するガイド部と、
前記ガイド部に沿って前記被ガイド部を移動させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御ユニットとを備えた、加工装置。 A cantilevered tool,
A spindle to which the tool is attached;
A guided portion whose relative position is fixed with respect to the spindle;
A guide portion for guiding the guided portion along a predetermined spherical surface;
A drive section for moving the guided section along the guide section;
A processing apparatus comprising: a control unit that controls the drive unit.
前記被ガイド部は、前記凸型または凹型球面ガイド部に対応する凹型または凸型球面被ガイド部を有する、請求項1に記載の加工装置。 The guide portion has a convex or concave spherical guide portion along the predetermined spherical surface,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the guided portion has a concave or convex spherical guided portion corresponding to the convex or concave spherical guide portion.
前記被ガイド部は、前記第1円弧状ガイド部に案内される第1被ガイド部と、前記第2円弧状ガイド部に案内される第2被ガイド部とを有する、請求項1に記載の加工装置。 The guide portion includes a first arcuate guide portion extending along a first arc on the predetermined spherical surface, and a second arcuate guide portion extending along a second arc on a spherical surface having the same center as the predetermined spherical surface. And
The said guided part has a 1st guided part guided by the said 1st circular arc-shaped guide part, and a 2nd guided part guided by the said 2nd circular arc-shaped guide part. Processing equipment.
前記被ガイド部は、前記円弧状ガイド部に案内される円弧状被ガイド部を有し、
前記駆動部は、前記所定の球面の径方向に延びる回転軸を有する回転機構を有し、
前記回転機構は、前記円弧状ガイド部を前記所定の球面内において回転させる、請求項1に記載の加工装置。 The guide portion has an arcuate guide portion extending along an arc on the predetermined spherical surface,
The guided part has an arcuate guided part guided by the arcuate guide part,
The drive unit has a rotation mechanism having a rotation axis extending in a radial direction of the predetermined spherical surface,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the rotation mechanism rotates the arcuate guide portion within the predetermined spherical surface.
前記ガイド部は、前記第1ギア部に噛み合う第2ギア部に相対位置が固定されている、請求項1に記載の加工装置。 The drive unit includes a motor and a first gear unit to which rotation of the motor is transmitted,
The processing apparatus according to claim 1, wherein a relative position of the guide portion is fixed to a second gear portion that meshes with the first gear portion.
前記工具によって加工されるワークが搭載される回転テーブルとを用いた加工方法であって、
前記加工装置の駆動に起因する前記工具の前記所定の円弧に沿った往復動作と前記回転テーブルの回転に起因する前記ワークの回転動作との組み合わせにより、前記加工面と前記加工面に対向する部分の工具軸との間の位置関係のずれを補正する、加工方法。 A cantilevered tool, a spindle to which the tool is attached, a guided portion whose relative position is fixed to the spindle, and a guide portion for guiding the guided portion along a predetermined arc; A processing unit comprising: a drive unit that moves the guided unit along the guide unit; and a control unit that controls the drive unit;
A processing method using a rotary table on which a workpiece to be processed by the tool is mounted,
A portion facing the machining surface and the machining surface by a combination of a reciprocating motion along the predetermined arc of the tool caused by driving of the machining device and a rotation motion of the workpiece caused by rotation of the rotary table Machining method that corrects the deviation of the positional relationship between the tool axis.
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