JP2007098477A - Machining apparatus and machining method - Google Patents

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Masato Shiozaki
正人 塩崎
▲濱▼村  実
Minoru Hamamura
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Shibaura Machine Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining apparatus and a machining method, machining a work while enough vibration is applied simultaneously with the rotation of a tool. <P>SOLUTION: In this machining apparatus, a second holder means holding a work and a spindle unit 51 holding a tool 58 for machining the work are relatively moved to machine the work. The second holder means includes a work vibration applying means for vibrating the work. The spindle unit 51 includes a spindle vibration applying mens 56 for vibrating the spindle 53 in the axial direction. These work vibration applying means and spindle vibration applying means 56 vibrate the work and the spindle at 20000 Hz or more. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワークと工具とを相対移動させながらワークを加工する加工装置および加工方法に関する。詳しくは、振動を付与しながらワークを加工する加工装置および加工方法に関する。   The present invention relates to a machining apparatus and a machining method for machining a workpiece while relatively moving the workpiece and a tool. Specifically, the present invention relates to a processing apparatus and a processing method for processing a workpiece while applying vibration.

ワークを保持したワーク保持手段と、ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、ワークを加工する加工装置が知られている。
従来、このような加工装置では、単に工具が回転駆動する構造が多いが、中には、工具を回転駆動させるとともに、軸方向へ振動させる構造のものも提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1に記載のものは、軸端に工具の装着部を有する主軸と、この主軸のラジアル方向とスラスト方向を非接触で支持する静圧流体軸受と、主軸に作動連結され該主軸を回転駆動させる第1の駆動部と、主軸と同軸上に配設され主軸に対して軸方向へ振動を加える第2の駆動部とを備える構成である。
これによれば、工具が回転駆動とともに軸方向へ振動しているから、例えば、穴あけ加工を行う場合、面粗さ、真直度、直角度、真円度、円筒度など穴の形状精度が向上するうえ、切粉がスムーズに排出されるため、切粉詰まりによる工具折損が生じにくいという利点がある。
2. Description of the Related Art A processing device that processes a workpiece while relatively moving a workpiece holding means that holds the workpiece and a spindle device that holds a tool for processing the workpiece is known.
Conventionally, in such a processing apparatus, there are many structures in which the tool is simply driven to rotate, but some of them have a structure in which the tool is driven to rotate and vibrates in the axial direction (see Patent Document 1). .
The one described in Patent Document 1 includes a main shaft having a tool mounting portion at the shaft end, a hydrostatic bearing that supports the radial direction and the thrust direction of the main shaft in a non-contact manner, and is operatively connected to the main shaft to rotate the main shaft. The drive unit includes a first drive unit to be driven, and a second drive unit that is arranged coaxially with the main shaft and applies vibration to the main shaft in the axial direction.
According to this, since the tool vibrates in the axial direction along with the rotational drive, for example, when drilling, the hole shape accuracy such as surface roughness, straightness, squareness, roundness, cylindricity is improved In addition, since the chips are discharged smoothly, there is an advantage that tool breakage due to clogging of the chips hardly occurs.

特開2002−36106号公報JP 2002-36106 A

ところが、特許文献1に記載のものは、主軸側において、主軸を回転駆動とともに軸方向へ振動させる構造、つまり、主軸に作動連結され該主軸を回転駆動させる第1の駆動部と、主軸と同軸上に配設され主軸に対して軸方向へ振動を加える第2の駆動部とを備えた構造とする必要があるため、製造上、主軸に対して十分な軸方向振動が付与しずらいという課題がある。   However, the device described in Patent Document 1 has a structure in which, on the main shaft side, the main shaft is driven to rotate and vibrates in the axial direction, that is, a first drive unit that is operatively connected to the main shaft and rotates the main shaft, Since it is necessary to have a structure provided with a second drive unit that is arranged on the top and that vibrates in the axial direction with respect to the main shaft, it is difficult to apply sufficient axial vibration to the main shaft in manufacturing. There are challenges.

本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたもので、工具の回転と同時に十分な振動を付与しながら加工できる加工装置および加工方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a machining apparatus and a machining method capable of machining while applying sufficient vibration simultaneously with the rotation of the tool.

本発明の加工装置は、ワークを保持したワーク保持手段と、前記ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、前記ワークを加工する加工装置であって、前記ワーク保持手段は、前記ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えることを特徴とする。
ここで、ワークの振動方向については、主軸装置の軸方向(主軸の軸方向)であることが好ましいが、必ずしも、主軸装置の軸方向でなくてもよく、これと直交方向であってもよい。更に、加工条件などに応じて、振動方向を切換(主軸装置の軸方向とそれに直交する方向とに切換)えられるようにしてもよい。
この発明によれば、ワーク保持手段が、ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えているから、ワークを振動させながらワークを加工することができる。従って、主軸装置側において、工具に十分な軸方向振動が付与されなくても、あるいは、工具に全く軸方向振動が付与されなくても、十分な振動を付与しながら加工を行うことができるから、振動を付与しながら加工を行うメリットを十分享受できる。
The processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that processes the workpiece while relatively moving a workpiece holding unit that holds the workpiece and a spindle device that holds a tool that processes the workpiece, and the workpiece holding unit includes: A work vibration applying means for vibrating the work is provided.
Here, the vibration direction of the workpiece is preferably the axial direction of the main spindle device (axial direction of the main spindle), but may not necessarily be the axial direction of the main spindle device, and may be a direction orthogonal thereto. . Furthermore, the vibration direction may be switched (switched between the axial direction of the spindle device and the direction orthogonal thereto) according to the processing conditions.
According to this invention, since the workpiece holding means includes the workpiece vibration applying means for vibrating the workpiece, the workpiece can be processed while vibrating the workpiece. Therefore, on the spindle device side, even if sufficient axial vibration is not applied to the tool or no axial vibration is applied to the tool, machining can be performed while applying sufficient vibration. The merit of processing while applying vibration can be fully enjoyed.

本発明の加工装置において、前記主軸装置は、軸受部材と、この軸受部材に回転可能に支持され先端に前記工具を保持した主軸と、この主軸を回転駆動させる回転駆動手段と、前記主軸を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段とを備えることが好ましい。
この発明によれば、ワークの振動に加え、主軸が、回転駆動すると同時に軸方向へ振動するから、より加工精度の向上が期待できる。とくに、ワークおよび工具が共に振動しているので、工具に対する負荷が小さく、小径の工具を使用しても、工具折損などを極力低減できる。従って、金型の加工などにあたっては、高精度にかつ能率的に加工できる。
In the processing apparatus of the present invention, the spindle device includes a bearing member, a spindle that is rotatably supported by the bearing member and holds the tool at a tip thereof, rotational drive means that rotationally drives the spindle, and the spindle It is preferable to include a main shaft vibration applying means that vibrates in the direction.
According to the present invention, in addition to the vibration of the workpiece, the main shaft vibrates in the axial direction at the same time as being rotationally driven, so that it is possible to expect further improvement in machining accuracy. In particular, since both the workpiece and the tool vibrate, the load on the tool is small, and even when a small-diameter tool is used, breakage of the tool can be reduced as much as possible. Therefore, when processing the mold, etc., it can be processed with high accuracy and efficiency.

本発明の加工装置において、前記ワーク振動付与手段は、20000Hz以上の振動で前記ワークを振動させ、前記主軸振動付与手段は、20000Hz以上の振動で前記主軸を軸方向へ振動させることが好ましい。
この発明によれば、ワークおよび工具が20000Hz以上の振動で振動されるから、騒音の問題もない。
In the processing apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the workpiece vibration applying unit vibrates the workpiece with a vibration of 20000 Hz or more, and the main shaft vibration applying unit vibrates the main shaft in the axial direction with a vibration of 20000 Hz or more.
According to the present invention, since the workpiece and the tool are vibrated at a vibration of 20000 Hz or more, there is no problem of noise.

本発明の加工装置において、前記主軸振動付与手段は、前記主軸に取り付けられた圧電素子と、この圧電素子に接続された超音波発振器とを含んで構成されていることが好ましい。
この際、前記主軸は、先端に工具を保持した第1主軸部材と、この主軸部材に連結される第2主軸部材とを含んで構成され、前記圧電素子は、前記第1主軸部材と第2主軸部材との間に配設されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸が第1主軸部材と第2主軸部材とに2分割され、この間に圧電素子が配設された構造であるから、圧電素子を主軸に組み込みやすく、製造が容易にできる利点がある。
In the processing apparatus of the present invention, it is preferable that the main shaft vibration applying means includes a piezoelectric element attached to the main shaft and an ultrasonic oscillator connected to the piezoelectric element.
At this time, the main shaft includes a first main shaft member holding a tool at the tip and a second main shaft member connected to the main shaft member, and the piezoelectric element includes the first main shaft member and the second main shaft member. It is preferable to be disposed between the main shaft member.
According to this invention, since the main shaft is divided into two parts, the first main shaft member and the second main shaft member, and the piezoelectric element is disposed between the main shaft member and the second main shaft member, the piezoelectric element can be easily incorporated into the main shaft and can be easily manufactured. There are advantages.

本発明の加工装置において、前記主軸は、前記軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸が、軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されているから、主軸を軸方向へ振動させながら高速回転させることができる。
In the processing apparatus of the present invention, it is preferable that the main shaft is supported in a non-contact manner with respect to the bearing member via a hydrostatic air bearing.
According to this invention, since the main shaft is supported in a non-contact manner with respect to the bearing member via the hydrostatic air bearing, it can be rotated at high speed while vibrating the main shaft in the axial direction.

本発明の加工装置において、前記回転駆動手段は、前記主軸に設けられたエアータービンと、前記静圧空気軸受に供給されるエアーを前記エアータービンに導入するエアー流路とを含んで構成されていることが好ましい。
この発明によれば、静圧空気軸受に供給されるエアーを利用して、エアータービンを回転させるとともに、主軸を回転駆動させるようにしたから、構造も簡素化できる。
In the processing apparatus of the present invention, the rotation driving means includes an air turbine provided on the main shaft and an air flow path for introducing air supplied to the static pressure air bearing into the air turbine. Preferably it is.
According to this invention, since the air turbine is rotated using the air supplied to the hydrostatic air bearing and the main shaft is driven to rotate, the structure can be simplified.

本発明の加工装置において、前記工具は、前記主軸に対して焼きばめにより着脱可能に保持されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸と工具とが焼きばめで結合しているから、主軸が軸方向へ振動しながら高速回転しても、主軸に対して工具が脱落することがなく、確実かつ安全な加工を実現できる。
In the processing apparatus of the present invention, it is preferable that the tool is detachably held by shrink fitting with respect to the main shaft.
According to this invention, since the spindle and the tool are coupled by shrink fitting, even if the spindle rotates at a high speed while vibrating in the axial direction, the tool does not fall off from the spindle and is reliable and safe. Processing can be realized.

本発明の加工方法は、上述したいずれかの加工装置を用いてワークを加工する加工方法であって、前記工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うことを特徴とする。
ここで、研磨砥粒としては、例えば、アルミナや窒化ホウ素(BN)などが挙げられる。
この発明によれば、ワークまたは工具が振動しながら加工が行われると同時に、工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液が供給されるから、加工面の表面粗さを高精度、たとえば、鏡面加工できる。つまり、ワークまたは工具の振動による加工効果に加え、クーラント液に混入された研磨砥粒による研磨効果が働くので、ワークの仕上面を鏡面に仕上げることができる。
The processing method of the present invention is a processing method for processing a workpiece using any one of the above-described processing apparatuses, wherein a coolant liquid mixed with abrasive grains is supplied to a processing portion of the tool and the workpiece. It is characterized by carrying out processing.
Here, examples of the abrasive grains include alumina and boron nitride (BN).
According to the present invention, the workpiece or tool is vibrated while being processed, and at the same time, the coolant liquid mixed with the abrasive grains is supplied to the machining portion of the tool and the workpiece. High precision, for example, mirror finishing can be performed. That is, in addition to the processing effect by the vibration of the workpiece or tool, the polishing effect by the abrasive grains mixed in the coolant liquid works, so that the finished surface of the workpiece can be finished to a mirror surface.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1には本実施形態の加工装置としての加工システムが示されている。本実施形態の加工システムは、ワークと工具とを相対移動させながら、ワークを工具によって加工するシステムであって、移動手段としての三次元移動機構10と、テーブル手段60と、ストッカ手段80と、搬送手段90と、制御手段100とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a machining system as a machining apparatus of the present embodiment. The machining system of the present embodiment is a system for machining a workpiece with a tool while relatively moving the workpiece and the tool, and includes a three-dimensional movement mechanism 10 as a moving means, a table means 60, a stocker means 80, Conveying means 90 and control means 100 are provided.

三次元移動機構10は、図2に示すように、テーブル手段60に対して、可動部材であるZ軸スライダ11を互いに直交する三軸方向(X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向)へ移動させる3つの軸駆動機構を備えて構成されている。つまり、X軸駆動機構12X、Y軸駆動機構12YおよびZ軸駆動機構12Zを備えて構成されている。   As shown in FIG. 2, the three-dimensional moving mechanism 10 moves the Z-axis slider 11, which is a movable member, with respect to the table unit 60 in three axial directions (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction) orthogonal to each other. It is configured with three shaft drive mechanisms to be moved. That is, the X-axis drive mechanism 12X, the Y-axis drive mechanism 12Y, and the Z-axis drive mechanism 12Z are provided.

Y軸駆動機構12Yは、ベース部材1上に前後方向に沿って配置された左右一対のガイドレール13と、このガイドレール13間に掛け渡されたY軸ビーム14と、このY軸ビーム14をガイドレール13に沿って前後方向(Y軸方向)へ移動させるリニアモータ15とから構成されている。一方のガイドレール13とY軸ビーム14の一端側との間には、Y軸ビーム14のY軸方向の位置(移動変位量)を検出する変位検出器16が設けられている。変位検出器16は、一方のガイドレール13に沿って配設されたスケール17と、Y軸ビーム14の一端側にスケール17に対して僅かなギャップを介して対向配置された検出ヘッド18とから構成されている。   The Y-axis drive mechanism 12Y includes a pair of left and right guide rails 13 disposed on the base member 1 along the front-rear direction, a Y-axis beam 14 spanned between the guide rails 13, and the Y-axis beam 14 The linear motor 15 is configured to move in the front-rear direction (Y-axis direction) along the guide rail 13. A displacement detector 16 is provided between one guide rail 13 and one end side of the Y-axis beam 14 to detect the position (movement displacement amount) of the Y-axis beam 14 in the Y-axis direction. The displacement detector 16 includes a scale 17 disposed along one guide rail 13 and a detection head 18 disposed on one end side of the Y-axis beam 14 so as to face the scale 17 with a slight gap. It is configured.

X軸駆動機構12Xは、Y軸ビーム14上に移動可能に設けられたX軸スライダ19と、このX軸スライダ19をY軸ビーム14に沿って左右方向(X軸方向)へ移動させるリニアモータ20とから構成されている。X軸スライダ19とY軸ビーム14との間には、X軸スライダ19のX軸方向の位置(移動変位量)を検出する変位検出器(図示省略)が設けられている。この変位検出器は、変位検出器16と同じ構成であるため、説明を省略する。   The X-axis drive mechanism 12X includes an X-axis slider 19 that is movably provided on the Y-axis beam 14, and a linear motor that moves the X-axis slider 19 in the left-right direction (X-axis direction) along the Y-axis beam 14. 20. Between the X-axis slider 19 and the Y-axis beam 14, a displacement detector (not shown) that detects the position (movement displacement amount) of the X-axis slider 19 in the X-axis direction is provided. Since this displacement detector has the same configuration as the displacement detector 16, description thereof is omitted.

Z軸駆動機構12Zは、X軸スライダ19に取り付けられ上下方向に沿って伸びるZ軸ガイドプレート21と、このZ軸ガイドプレート21に沿って移動可能に設けられたZ軸スライダ(可動部材)11と、このZ軸スライダ11をZ軸ガイドプレート21に沿って上下方向へ移動させるリニアモータ22とから構成されている。Z軸スライダ11とZ軸ガイドプレート21との間には、Z軸スライダ11のZ軸方向の位置(移動変位量)を検出する変位検出器(図示省略)が設けられている。この変位検出器も、変位検出器16と同じ構成であるため、説明を省略する。   The Z-axis drive mechanism 12Z is attached to the X-axis slider 19 and extends along the vertical direction, and a Z-axis slider (movable member) 11 provided to be movable along the Z-axis guide plate 21. And a linear motor 22 that moves the Z-axis slider 11 in the vertical direction along the Z-axis guide plate 21. Between the Z-axis slider 11 and the Z-axis guide plate 21, a displacement detector (not shown) that detects the position (movement displacement amount) of the Z-axis slider 11 in the Z-axis direction is provided. Since this displacement detector has the same configuration as the displacement detector 16, the description thereof is omitted.

Z軸スライダ11(三次元移動機構10の可動部材)には、工具を選択的にかつ交換可能に取り付けるための第1のホルダ手段30が設けられている。第1のホルダ手段30は、互いに結合可能かつ分離可能な一対の結合・分離要素31,41を含んで構成されている。   The Z-axis slider 11 (movable member of the three-dimensional moving mechanism 10) is provided with first holder means 30 for attaching the tool selectively and replaceably. The first holder means 30 includes a pair of coupling / separating elements 31 and 41 that can be coupled and separated from each other.

一対の結合・分離要素31,41のうちの一方の結合・分離要素31は、図3に示すように、Z軸スライダ11に取付プレート32を介して取り付けられた連結プレート33と、この連結プレート33の正面中央に配置された位置決めブロック34と、この位置決めブロック34を挟んで連結プレート33の正面両側に配置されたエアー供給ブロック35とから構成されている。
位置決めブロック34には、中央に係合孔34Aが形成されているとともに、この係合孔34Aを中心とする左右上下位置に正方形状の突起部34Bが形成されている。エアー供給ブロック35には、正面中央に係合孔35Aが形成されているとともに、上面に係合孔35Aに連通するエアー配管35Bが突設されている。
As shown in FIG. 3, one coupling / separation element 31 of the pair of coupling / separation elements 31, 41 includes a coupling plate 33 attached to the Z-axis slider 11 via a mounting plate 32, and this coupling plate. The positioning block 34 is arranged at the center of the front surface of 33, and the air supply blocks 35 are arranged on both sides of the front surface of the connecting plate 33 with the positioning block 34 interposed therebetween.
In the positioning block 34, an engagement hole 34A is formed at the center, and square protrusions 34B are formed at left and right and up and down positions around the engagement hole 34A. In the air supply block 35, an engagement hole 35A is formed in the center of the front surface, and an air pipe 35B communicating with the engagement hole 35A is provided on the upper surface.

一対の結合・分離要素31,41のうちの他方の結合・分離要素41は、図4に示すように、一方の結合・分離要素31と結合可能かつ分離可能な連結プレート43と、この連結プレート43の正面中央に設けられ主軸ユニット51を保持した保持機構44と、この保持機構44を挟んで連結プレート43の正面両側に配置されたエアー供給ブロック45とから構成されている。
連結プレート43の裏面には、図5に示すように、一方の結合・分離要素31の位置決めブロック34に形成された係合孔34Aおよび突起部34Bに着脱可能に係合される係合軸部43Aおよび係止部43Bが形成されているとともに、エアー供給ブロック35の係合孔35Aに着脱可能に挿入されるエアー配管43Cが突設されている。
As shown in FIG. 4, the other coupling / separation element 41 of the pair of coupling / separation elements 31, 41 includes a coupling plate 43 that can be coupled to and separable from one coupling / separation element 31, and this coupling plate. The holding mechanism 44 is provided at the center of the front surface of 43 and holds the spindle unit 51, and the air supply blocks 45 are arranged on both sides of the front surface of the connecting plate 43 with the holding mechanism 44 interposed therebetween.
As shown in FIG. 5, on the back surface of the connecting plate 43, an engagement shaft portion detachably engaged with an engagement hole 34 </ b> A and a projection 34 </ b> B formed in the positioning block 34 of one coupling / separation element 31. 43A and a locking portion 43B are formed, and an air pipe 43C that is detachably inserted into the engagement hole 35A of the air supply block 35 is provided projectingly.

保持機構44は、図6に示すように、工具58を回転可能に支持した主軸ユニット51を交換可能に保持している。
主軸ユニット51は、図7に示すように、軸受部材としてのユニット本体52と、このユニット本体52に静圧空気軸受54を介して非接触で回転可能に支持された主軸53と、この主軸53を回転駆動させる回転駆動手段55と、主軸53を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段56とを備える。
As shown in FIG. 6, the holding mechanism 44 holds the spindle unit 51 that rotatably supports the tool 58 in a replaceable manner.
As shown in FIG. 7, the main shaft unit 51 includes a unit main body 52 as a bearing member, a main shaft 53 that is rotatably supported by the unit main body 52 via a hydrostatic air bearing 54, and the main shaft 53. Rotation driving means 55 for rotating the main shaft 53 and main shaft vibration applying means 56 for vibrating the main shaft 53 in the axial direction.

主軸53は、先端に工具ホルダ57を介して工具58を保持した導電性材料からなる第1主軸部材531と、この第1主軸部材531に螺合連結される導電性材料からなる第2主軸部材532とを含んで構成されている。
第1主軸部材531には、先端面に工具ホルダ57が螺合されるねじ穴531Aが、中間位置外周にフランジ部531Bが、基端面に第2主軸部材532が螺合されるねじ穴531Cがそれぞれ形成されている。第2軸部材532には、先端部に第1主軸部材531のねじ穴531Cに螺合されるねじ部532Aが形成されているとともに、基端面から中心軸を通って中間部外周面に開口する貫通孔532Bが形成されている。
なお、工具58は、工具ホルダ57に対して焼きばめにより着脱可能に保持されている。
The main shaft 53 includes a first main shaft member 531 made of a conductive material holding a tool 58 via a tool holder 57 at the tip, and a second main shaft member made of a conductive material screwed to the first main shaft member 531. 532.
The first spindle member 531 has a screw hole 531A in which the tool holder 57 is screwed to the distal end surface, a flange portion 531B in the outer periphery of the intermediate position, and a screw hole 531C in which the second spindle member 532 is screwed to the base end face. Each is formed. The second shaft member 532 has a screw portion 532A that is screwed into the screw hole 531C of the first main shaft member 531 at the distal end portion, and opens from the base end surface to the outer peripheral surface of the intermediate portion through the central axis. A through hole 532B is formed.
The tool 58 is detachably held with respect to the tool holder 57 by shrink fitting.

静圧空気軸受54は、ユニット本体52に主軸53と平行に穿設された2本の主エアー流路541と、この主エアー流路541から主軸53の外周面に向かって開口するラジアル用エアー流路542と、主軸53のフランジ部531Bを挟む2本のラジアル用エアー流路542からフランジ部531Bのフランジ面に開口するスラスト用エアー流路543と、主エアー流路541の開口端に挿入されたエアー配管544とから構成されている。
エアー配管544は、エアーチューブ545を介してエアーブロック45(図4参照)に接続されている。エアー供給ブロック45には、エアー配管43Cに連通するエアー配管(図示省略)が設けられている。そのため、他方の結合・分離要素41が一方の結合・分離要素31に結合されると、エアーが、一方の結合・分離要素31から他方の結合・分離要素41を通じて、主軸53の外周面およびフランジ部531Bの両フランジ面に噴射されるため、主軸53は、ユニット本体52に対して非接触で回転可能に支持される。また、エアー配管43Cと係合孔35Aとによって一対の結合・分離要素31,41が結合可能かつ分離可能に構成されている。
The hydrostatic air bearing 54 includes two main air passages 541 formed in the unit body 52 in parallel with the main shaft 53, and radial air that opens from the main air passage 541 toward the outer peripheral surface of the main shaft 53. Inserted into the flow path 542, the thrust air flow path 543 that opens from the two radial air flow paths 542 sandwiching the flange portion 531B of the main shaft 53 to the flange surface of the flange portion 531B, and the open end of the main air flow path 541 The air pipe 544 is constructed.
The air pipe 544 is connected to an air block 45 (see FIG. 4) via an air tube 545. The air supply block 45 is provided with an air pipe (not shown) communicating with the air pipe 43C. Therefore, when the other coupling / separation element 41 is coupled to one coupling / separation element 31, the air passes from the one coupling / separation element 31 through the other coupling / separation element 41 to the outer peripheral surface of the main shaft 53 and the flange. Since it is injected to both flange surfaces of the part 531B, the main shaft 53 is supported so as to be rotatable with respect to the unit main body 52 in a non-contact manner. Further, the pair of coupling / separating elements 31 and 41 are configured to be connectable and separable by the air pipe 43C and the engagement hole 35A.

回転駆動手段55は、主軸53のフランジ部531Bの外周縁部に設けられたエアータービン551と、静圧空気軸受54に供給されるエアーをエアータービン551に導入するエアー流路552とを含んで構成されている。つまり、静圧空気軸受54に供給されるエアーが回転駆動手段55の駆動源として利用されている。   The rotation driving means 55 includes an air turbine 551 provided at the outer peripheral edge of the flange portion 531B of the main shaft 53, and an air flow path 552 for introducing air supplied to the static pressure air bearing 54 into the air turbine 551. It is configured. That is, air supplied to the static pressure air bearing 54 is used as a drive source for the rotation drive means 55.

主軸振動付与手段56は、第1主軸部材531と第2主軸部材532との間に配設された圧電素子561と、この圧電素子561の一方の電極に接続され貫通孔532B内を通って第2主軸部材532の基端面に延びる導線562と、この導線562に接続されたプラス側ブラシ563および第2主軸部材532に接続されたマイナス側ブラシ564と、こられブラシ563,564に接続された超音波発振器565とを含んで構成されている。超音波発振器565は、20000Hz以上の振動で工具58を軸方向へ振動させる。
なお、図2に示すように、工具58とワークとの加工部位に対して、クーラント液を供給するクーラント液供給ノズル70が自在継手71を介してZ軸スライダ11に設けられている。クーラント液供給ノズル70には、ホースを介してクーラント液供給源(図示省略)が接続されている。クーラント液供給源には、研磨砥粒、例えば、アルミナや窒化ホウ素(BN)などを混入したクーラント液が蓄えられている。そのため、ワークの加工にあたって、工具58とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒が混入されたクーラント液が供給されなら加工が実行される。
The main shaft vibration imparting means 56 is connected to the piezoelectric element 561 disposed between the first main shaft member 531 and the second main shaft member 532 and one electrode of the piezoelectric element 561 and passes through the through hole 532B. The lead wire 562 extending to the base end surface of the two main shaft member 532, the plus side brush 563 connected to the lead wire 562, the minus side brush 564 connected to the second main shaft member 532, and the brushes 563 and 564 And an ultrasonic oscillator 565. The ultrasonic oscillator 565 vibrates the tool 58 in the axial direction with vibration of 20000 Hz or more.
As shown in FIG. 2, a coolant liquid supply nozzle 70 for supplying a coolant liquid is provided on the Z-axis slider 11 via a universal joint 71 with respect to a machining part of the tool 58 and the workpiece. A coolant liquid supply source (not shown) is connected to the coolant liquid supply nozzle 70 via a hose. The coolant supply source stores a coolant liquid mixed with abrasive grains such as alumina or boron nitride (BN). For this reason, when the workpiece is processed, if the coolant liquid mixed with the abrasive grains is supplied to the processing portion of the tool 58 and the workpiece, the processing is executed.

テーブル手段60は、図8に示すように、ワークを選択的に取り付けるためのもので、ワークを選択的かつ交換可能に保持する第2のホルダ手段62を備えている。
第2のホルダ手段62は、ベース部材1に固定されたベースプレート63と、このベースプレート63に取り付けられワークを保持する保持機構64と、この保持機構64を振動させるワーク振動付与手段68とを含んで構成されている。保持機構64は、チャック本体65と、このチャック本体65の上面に120度間隔で配置され中心へ向かって同時に進退可能に構成された3つのチャック片66と、これら3つのチャック片66を同時に進退させる開閉用駆動源67とから構成されている。
ワーク振動付与手段68は、20000Hz以上の振動でワークを振動させるもので、図示省略しているが、主軸振動付与手段56と同様に、圧電素子と、超音波発振器とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 8, the table means 60 is for selectively attaching a work, and includes a second holder means 62 for holding the work in a selectively and replaceable manner.
The second holder means 62 includes a base plate 63 fixed to the base member 1, a holding mechanism 64 that is attached to the base plate 63 and holds a work, and a work vibration applying means 68 that vibrates the holding mechanism 64. It is configured. The holding mechanism 64 includes a chuck main body 65, three chuck pieces 66 arranged on the upper surface of the chuck main body 65 at intervals of 120 degrees and configured to be simultaneously advanced and retracted toward the center, and the three chuck pieces 66 are simultaneously advanced and retracted. And an opening / closing drive source 67 to be operated.
The work vibration applying means 68 vibrates the work with vibrations of 20000 Hz or higher and is not shown in the figure, but, like the main shaft vibration applying means 56, includes a piezoelectric element and an ultrasonic oscillator. .

ストッカ手段80は、第1のホルダ手段30に保持される工具を格納した工具ストッカ81と、第2のホルダ手段62に保持されるワークを格納したワークストッカ82とを備えている。なお、これらの工具ストッカ81およびワークストッカ82は、三次元移動機構10の横に配列されている。   The stocker means 80 includes a tool stocker 81 storing a tool held by the first holder means 30 and a work stocker 82 storing a work held by the second holder means 62. The tool stocker 81 and the work stocker 82 are arranged beside the three-dimensional movement mechanism 10.

工具ストッカ81は、図9および図10に示すように、複数種の工具を格納しておくためのもので、円盤状のストッカ台811と、このストッカ台811を回転駆動させる回転軸812と、ストッカ台811の外周所定角度位置に設けられた工具収納部813とから構成されている。工具収納部813は、工具の先端を収納保持できるようにテーパ孔状に形成されている。
工具ストッカ81の1つの工具収納部813の上方には、加熱手段83および冷却手段84が設けられている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the tool stocker 81 is for storing a plurality of types of tools, and includes a disk-shaped stocker base 811, a rotating shaft 812 for rotating the stocker base 811, The tool storage unit 813 is provided at a predetermined angular position on the outer periphery of the stocker base 811. The tool storage portion 813 is formed in a tapered hole shape so that the tip of the tool can be stored and held.
A heating unit 83 and a cooling unit 84 are provided above one tool storage portion 813 of the tool stocker 81.

加熱手段83および冷却手段84は、図11に示すように、それぞれリング状に構成されているとともに、上下に昇降可能に構成されている。交換工具が工具ストッカ81の工具交換位置TCPにある工具収納部813上に搬送されたのち、下降して工具収納部813内に収納されると、加熱手段83および冷却手段84も一緒に下降され、工具58の外周に位置される。ここで、加熱手段83によって加熱が開始されると、工具58が工具ホルダ57から外れる。新たな工具58が収納された工具収納部813が工具交換位置TCPまで回転されたのち、工具ホルダ57が下降して工具58上に位置される。ここで、加熱手段83によって加熱が開始されると、工具58が工具ホルダ57に嵌められる。こののち、冷却手段84によって冷却が開始されると、工具58が工具ホルダ57に焼きばねにより結合される。このようにして工具交換が行われる。
工具としては、ドリル、エンドミルなどの回転切削工具、砥石などの回転研削工具のほか、測定工具なども格納されている。
As shown in FIG. 11, the heating means 83 and the cooling means 84 are each configured in a ring shape and configured to be movable up and down. After the exchange tool is transported onto the tool storage portion 813 at the tool change position TCP of the tool stocker 81 and then lowered and stored in the tool storage portion 813, the heating means 83 and the cooling means 84 are also lowered together. , Located on the outer periphery of the tool 58. Here, when heating is started by the heating means 83, the tool 58 is detached from the tool holder 57. After the tool storage portion 813 storing the new tool 58 is rotated to the tool change position TCP, the tool holder 57 is lowered and positioned on the tool 58. Here, when heating is started by the heating means 83, the tool 58 is fitted into the tool holder 57. Thereafter, when the cooling is started by the cooling means 84, the tool 58 is coupled to the tool holder 57 by a burning spring. In this way, the tool is changed.
As tools, rotary cutting tools such as drills and end mills, rotary grinding tools such as grindstones, and measurement tools are also stored.

ワークストッカ82は、図示省略するが、工具ストッカと同様に、複数のワークをストックしておくためのストッカ台を備えている。   Although not shown, the work stocker 82 is provided with a stocker table for stocking a plurality of works in the same manner as the tool stocker.

搬送手段90は、ストッカ手段80に格納されたワーク、工具を取り出して第1のホルダ手段30(三次元移動機構10側のホルダ手段)および第2のホルダ手段62(テーブル手段側のホルダ手段)に取り付けるために、これらを搬送するもので、図12に示すロボット搬送機構91を備えている。ロボット搬送機構91は、三次元移動機構10およびストッカ手段80の並設方向(X軸方向)に沿って配置されたガイドレール92と、このガイドレール92に沿って移動可能に設けられたX軸スライダ93と、このX軸スライダ93に立設されたコラム94と、このコラム94に沿って上下方向(Z軸方向)に昇降可能に設けられたZ軸スライダ95と、このZ軸スライダ95にY軸方向へスライド可能に設けられたY軸アーム96と、このY軸アーム96の先端にX軸と平行な軸を支点として旋回可能に設けられた旋回アーム97と、この旋回アーム97の先端に設けられた把持機構98とから構成されている。   The conveying means 90 takes out the workpiece and tool stored in the stocker means 80 and takes the first holder means 30 (holder means on the three-dimensional movement mechanism 10 side) and the second holder means 62 (holder means on the table means side). These are transported to be attached to the robot, and are provided with a robot transport mechanism 91 shown in FIG. The robot transport mechanism 91 includes a guide rail 92 disposed along the direction in which the three-dimensional movement mechanism 10 and the stocker unit 80 are arranged (X-axis direction), and an X-axis provided to be movable along the guide rail 92. A slider 93, a column 94 erected on the X-axis slider 93, a Z-axis slider 95 that can be moved up and down (Z-axis direction) along the column 94, and the Z-axis slider 95 A Y-axis arm 96 that is slidable in the Y-axis direction, a swivel arm 97 that is slidable around an axis parallel to the X-axis at the tip of the Y-axis arm 96, and a tip of the swivel arm 97 It is comprised from the holding | grip mechanism 98 provided in this.

制御手段100は、三次元移動機構10、テーブル手段60およびロボット搬送機構91を制御するもので、測定工具により測定された測定結果を表示する表示手段101や測定結果と予め設定記憶された設定値とを比較しながら次の加工時に修正動作を実行する修正動作演算手段102などを有する。   The control means 100 controls the three-dimensional movement mechanism 10, the table means 60, and the robot transport mechanism 91. The control means 100 displays the measurement result measured by the measurement tool, the measurement result and the preset value stored in advance. And a correction operation calculating means 102 for executing a correction operation at the next machining.

次に、本実施形態の作用を説明する。
三次元移動機構10の第1のホルダ手段30に工具を選択して取り付けるとともに、第2のホルダ手段62にワークを選択して取り付ける。
第1のホルダ手段30に工具を取り付けるには、ロボット搬送機構91の動作により、第1のホルダ手段30の他方の結合・分離要素41を一方の結合・分離要素31から分離し、他方の結合・分離要素41を工具交換位置TCPまで搬送する。工具交換位置TCPには、予め次に取り付ける工具58(新たな工具)が収納された工具収納部813が位置決めされている。他方の結合・分離要素41を工具交換位置TCPまで搬送したのち、下降させて新たな工具58上に位置させた状態において、加熱手段83によって加熱を開始する。すると、この加熱により工具ホルダ57が膨張し、工具58が工具ホルダ57に嵌められる。こののち、冷却手段84によって冷却が開始されると、工具58が工具ホルダ57に焼きばねにより結合される。このようにして工具交換を行う。
また、第2のホルダ手段62にワークを取り付けるには、ロボット搬送機構91の動作により、ワークストッカ82の中から加工しようとするワークを選択し、テーブル手段60の位置まで搬送したのち、第2のホルダ手段62の保持機構64に保持させる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
A tool is selected and attached to the first holder means 30 of the three-dimensional moving mechanism 10, and a workpiece is selected and attached to the second holder means 62.
In order to attach the tool to the first holder means 30, the other coupling / separation element 41 of the first holder means 30 is separated from one coupling / separation element 31 by the operation of the robot transport mechanism 91, and the other coupling is performed. Transport the separating element 41 to the tool change position TCP. A tool storage portion 813 in which a tool 58 (new tool) to be attached next is stored in advance is positioned at the tool change position TCP. After the other coupling / separating element 41 is transported to the tool change position TCP, heating is started by the heating means 83 in a state where it is lowered and positioned on the new tool 58. Then, the tool holder 57 is expanded by this heating, and the tool 58 is fitted into the tool holder 57. Thereafter, when the cooling is started by the cooling means 84, the tool 58 is coupled to the tool holder 57 by a burning spring. The tool is changed in this way.
Further, in order to attach the work to the second holder means 62, the work to be machined is selected from the work stocker 82 by the operation of the robot transport mechanism 91, transported to the position of the table means 60, and then second. Is held by the holding mechanism 64 of the holder means 62.

このようにして、第1のホルダ手段30に工具を選択して取り付けるとともに、ワークを第2のホルダ手段62に取り付けたのち、加工を行う。
加工は、三次元移動機構10を三次元方向(X軸、Y軸、Z軸方向)へ移動させながら、第1のホルダ手段30および第2のホルダ手段62に保持された工具およびワークを相対移動させながら、ワークを工具によって加工する。
In this way, the tool is selected and attached to the first holder means 30 and the workpiece is attached to the second holder means 62, and then machining is performed.
In the processing, the tool and workpiece held by the first holder means 30 and the second holder means 62 are moved relative to each other while moving the three-dimensional movement mechanism 10 in the three-dimensional directions (X-axis, Y-axis, and Z-axis directions). While moving, the workpiece is machined with a tool.

加工終了後、必要に応じて、測定を行う。測定では、第1のホルダ手段30を構成する他方の結合・分離要素41に測定工具を装着したのち、三次元移動機構10を三次元方向(X軸、Y軸、Z軸方向)へ移動させながら、第1のホルダ手段30および第2のホルダ手段62に保持された測定工具およびワークを相対移動させながら、ワークを測定工具によって測定する。   After processing, measure as necessary. In the measurement, after attaching the measuring tool to the other coupling / separating element 41 constituting the first holder means 30, the three-dimensional moving mechanism 10 is moved in the three-dimensional direction (X-axis, Y-axis, Z-axis direction). However, the workpiece is measured by the measuring tool while the measuring tool and the workpiece held by the first holder means 30 and the second holder means 62 are relatively moved.

たとえば、測定工具として、ワークに接触した際にタッチ信号を発するタッチ信号プローブを取り付けて測定を行うと、タッチ信号プローブがワークに接触する毎に、タッチ信号が発せられる。すると、制御手段100の演算手段102において、タッチ信号プローブからタッチ信号が発せられる毎に、X,Y,Z軸における変位検出器の値を読み取り、これらのデータを基にタッチ信号プローブが接触したワークの座標位置を演算し、これを表示手段101に表示する。また、その測定結果と予め設定記憶された設定値とを比較しながら次の加工時に修正動作を実行する。つまり、測定結果が予め設定記憶された設定値に一致するように、三次元移動機構10の移動動作を制御する。従って、同じワークを連続的に加工する場合でも、一定の精度を確保しながら加工することができる。   For example, when a measurement is performed by attaching a touch signal probe that emits a touch signal when contacting a workpiece as a measurement tool, a touch signal is generated each time the touch signal probe contacts the workpiece. Then, every time a touch signal is issued from the touch signal probe, the calculation means 102 of the control means 100 reads the displacement detector values in the X, Y, and Z axes, and the touch signal probe contacts based on these data. The coordinate position of the workpiece is calculated and displayed on the display means 101. Further, the correction operation is executed at the next machining while comparing the measurement result with the set value set and stored in advance. That is, the moving operation of the three-dimensional moving mechanism 10 is controlled so that the measurement result matches the preset value that is set and stored. Therefore, even when processing the same workpiece continuously, it can be processed while ensuring a certain accuracy.

<実施形態の効果>
(1)ワークを保持するテーブル手段60が、ワークを振動させるワーク振動付与手段68を備えているから、ワークを振動させながらワークを加工することができる。従って、主軸ユニット51側において、工具58に十分な軸方向振動が付与されなくても、あるいは、工具58に全く軸方向振動が付与されなくても、十分な振動を付与しながら加工を行うことができるから、振動を付与しながら加工を行うメリットを十分享受できる。
<Effect of embodiment>
(1) Since the table means 60 holding the workpiece includes the workpiece vibration applying means 68 for vibrating the workpiece, the workpiece can be processed while vibrating the workpiece. Therefore, on the spindle unit 51 side, even if sufficient axial vibration is not applied to the tool 58, or even if no axial vibration is applied to the tool 58, machining is performed while applying sufficient vibration. Therefore, it is possible to fully enjoy the merit of processing while applying vibration.

(2)ワークの振動に加え、主軸53が、回転駆動すると同時に軸方向へ振動するから、より加工精度の向上が期待できる。とくに、ワークおよび工具58が共に振動しているので、工具58に対する負荷が小さく、小径の工具58を使用しても、工具折損などを極力低減できる。従って、金型の加工などにあたっては、高精度にかつ能率的に加工できる。
(3)ワークおよび工具58が20000Hz以上の振動で振動されるから、騒音の問題もない。
(2) In addition to the vibration of the workpiece, the spindle 53 vibrates in the axial direction at the same time as it is rotationally driven, so that further improvement in machining accuracy can be expected. In particular, since both the workpiece and the tool 58 vibrate, the load on the tool 58 is small, and even if a small-diameter tool 58 is used, tool breakage or the like can be reduced as much as possible. Therefore, when processing the mold, etc., it can be processed with high accuracy and efficiency.
(3) Since the workpiece and the tool 58 are vibrated with vibrations of 20000 Hz or higher, there is no problem of noise.

(4)主軸53は、先端に工具58を保持する第1主軸部材531と、この第1主軸部材531に連結される第2主軸部材532とから構成され、圧電素子561が、第1主軸部材531と第2主軸部材532との間に配設されているから、つまり、主軸53が第1主軸部材531と第2主軸部材532とに2分割され、この間に圧電素子561が配設された構造であるから、圧電素子561を主軸53に組み込みやすく、製造が容易にできる利点がある。   (4) The main shaft 53 includes a first main shaft member 531 that holds the tool 58 at the tip and a second main shaft member 532 that is connected to the first main shaft member 531, and the piezoelectric element 561 is a first main shaft member. 531 and the second main shaft member 532, that is, the main shaft 53 is divided into a first main shaft member 531 and a second main shaft member 532, and a piezoelectric element 561 is disposed therebetween. Because of the structure, there is an advantage that the piezoelectric element 561 can be easily incorporated into the main shaft 53 and can be easily manufactured.

(5)主軸53が、ユニット本体52に対して静圧空気軸受54を介して非接触で支持されているから、主軸53を軸方向へ振動させながら高速回転させることができる。
(6)静圧空気軸受54に供給されるエアーを利用して、エアータービン551を回転させるとともに、主軸53を回転駆動させるようにしたから、構造も簡素化できる。
(7)工具58は、主軸53に対して焼きばめにより着脱可能に結合しているから、主軸53が軸方向へ振動させながら高速回転しても、主軸53に対して工具58が脱落することがなく、確実かつ安全な加工を実現できる。
(5) Since the main shaft 53 is supported in a non-contact manner with respect to the unit main body 52 via the static pressure air bearing 54, the main shaft 53 can be rotated at high speed while vibrating in the axial direction.
(6) Since the air turbine 551 is rotated using the air supplied to the static pressure air bearing 54 and the main shaft 53 is driven to rotate, the structure can be simplified.
(7) Since the tool 58 is detachably coupled to the main shaft 53 by shrink fitting, even if the main shaft 53 rotates at high speed while vibrating in the axial direction, the tool 58 falls off from the main shaft 53. This ensures reliable and safe machining.

(8)ストッカ手段80、搬送手段90および制御手段100を備えているから、制御手段100によって搬送手段90を制御しながら、ストッカ手段80にストックされたワークおよび工具58の中からいずれかを選択して、第1のホルダ手段30および第2のホルダ手段62に保持させることができる。従って、第1のホルダ手段30および第2のホルダ手段62に対する工具58およびワークの交換作業を自動的にかつ能率的に行うことができる。また、制御手段100によって三次元移動機構10の移動を制御しながら、加工を行うことができるから、予め三次元移動機構10の移動経路をプログラムしておけば、予め設定した経路に従って自動運転を行うことができる。   (8) Since the stocker unit 80, the transport unit 90, and the control unit 100 are provided, either the work stocked in the stocker unit 80 or the tool 58 is selected while the transport unit 90 is controlled by the control unit 100. Then, it can be held by the first holder means 30 and the second holder means 62. Therefore, it is possible to automatically and efficiently replace the tool 58 and the workpiece with respect to the first holder means 30 and the second holder means 62. Further, since the processing can be performed while controlling the movement of the three-dimensional movement mechanism 10 by the control means 100, if the movement route of the three-dimensional movement mechanism 10 is programmed in advance, automatic operation is performed according to the preset route. It can be carried out.

(9)他方の結合・分離要素41を一方の結合・分離要素31に結合すると、エアーが、一方の結合・分離要素31から他方の結合・分離要素41を通じて、主軸ユニット51のエアータービン551に供給されるエアー流路が形成される。従って、他方の結合・分離要素41を一方の結合・分離要素31に結合するだけで、主軸ユニット51の主軸53を回転させることができるとともに、工具58の交換も容易に行うことができる。   (9) When the other coupling / separation element 41 is coupled to one coupling / separation element 31, air is passed from one coupling / separation element 31 to the air turbine 551 of the main shaft unit 51 through the other coupling / separation element 41. A supplied air flow path is formed. Therefore, the main shaft 53 of the main shaft unit 51 can be rotated and the tool 58 can be easily replaced only by connecting the other connecting / separating element 41 to the one connecting / separating element 31.

(10)三次元移動機構10が3つの軸駆動機構12X,12Y,12Zによって互いに直交する三軸方向へ移動できるとともに、各軸駆動機構12X,12Y,12Zはリニアモータ15で駆動されるから、高速かつ高精度な加工が実現できる。
(11) 工具58とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うようにしたので、ワークまたは工具58が振動しながら加工が行われると同時に、工具58とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液が供給されるから、加工面の表面粗さを高精度、たとえば、鏡面加工できる。つまり、ワークまたは工具58の振動による加工効果に加え、クーラント液に混入された研磨砥粒による研磨効果が働くので、ワークの仕上面を鏡面に仕上げることができる。
(10) Since the three-dimensional movement mechanism 10 can be moved in the three axis directions orthogonal to each other by the three axis drive mechanisms 12X, 12Y, and 12Z, and each axis drive mechanism 12X, 12Y, and 12Z is driven by the linear motor 15. High-speed and high-precision machining can be realized.
(11) Since the machining is performed while supplying the coolant liquid mixed with abrasive grains to the machining site of the tool 58 and the workpiece, the machining is performed while the workpiece or the tool 58 vibrates, Since the coolant liquid in which the abrasive grains are mixed is supplied to the processing part of the tool 58 and the workpiece, the surface roughness of the processing surface can be processed with high accuracy, for example, mirror processing. That is, in addition to the processing effect by the vibration of the workpiece or the tool 58, the polishing effect by the abrasive grains mixed in the coolant liquid works, so that the finished surface of the workpiece can be finished to a mirror surface.

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、主軸振動付与手段56およびワーク振動付与手段68を共に、20000Hz以上の振動で動作させるようにしたが、必ずしも、20000Hz以上でなくともよい。
あるいは、主軸振動付与手段56およびワーク振動付与手段68の一方を20000Hz以上で振動させ、他方を20000Hz未満で振動させるようにしてもよい。この場合、ワーク振動付与手段68を20000Hz以上、主軸振動付与手段56を20000Hz未満の振動で振動させるようにすれば、主軸ユニット51側の構成も簡易化できる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within a scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
In the above-described embodiment, both the main shaft vibration applying unit 56 and the workpiece vibration applying unit 68 are operated by vibrations of 20000 Hz or higher, but may not necessarily be 20000 Hz or higher.
Alternatively, one of the main shaft vibration applying unit 56 and the workpiece vibration applying unit 68 may be vibrated at 20000 Hz or more and the other may be vibrated at less than 20000 Hz. In this case, if the work vibration applying means 68 is vibrated at a frequency of 20000 Hz or more and the main shaft vibration applying means 56 is vibrated at a frequency of less than 20000 Hz, the structure on the main shaft unit 51 side can be simplified.

前記実施形態では、主軸振動付与手段56によって主軸53を軸方向へ振動させるとともに、ワーク振動付与手段68も主軸53の軸方向へ振動させたが、これに限らず、他の方向であってもよい。たとえば、主軸振動付与手段56は主軸53の軸方向へ振動させるとともに、ワーク振動付与手段68については、主軸53の軸方向以外の方向(例えば、主軸53の軸方向に対して直交する方向)へワークを振動させてもよい。   In the embodiment described above, the main shaft 53 is vibrated in the axial direction by the main shaft vibration applying means 56 and the work vibration applying means 68 is also vibrated in the axial direction of the main shaft 53. However, the present invention is not limited to this. Good. For example, the main shaft vibration applying means 56 vibrates in the axial direction of the main shaft 53, and the work vibration applying means 68 is in a direction other than the axial direction of the main shaft 53 (for example, a direction orthogonal to the axial direction of the main shaft 53). The workpiece may be vibrated.

前記実施形態では、ストッカ手段80および搬送手段90(ロボット搬送機構91)を
備え、これらによって工具およびワークの交換が自動的に行えるように構成されていたが
、これらを省略して、工具およびワークを手動で、つまり、作業者が第1のホルダ手段30および第2のホルダ手段62に装着したり、取り外したりするようにしてもよい。
In the above embodiment, the stocker unit 80 and the transfer unit 90 (robot transfer mechanism 91) are provided so that the tool and the workpiece can be exchanged automatically. May be attached to or removed from the first holder means 30 and the second holder means 62 manually.

前記実施形態では、制御手段100を備え、この制御手段100によって、三次元移動
機構10、テーブル手段60およびロボット搬送機構91の全ての機構や手段を制御する
ようにしたが、少なくとも、三次元移動機構10の動作のみを制御するようにして、他の
動作制御は作業者が自ら行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the control means 100 is provided, and the control means 100 controls all the mechanisms and means of the three-dimensional movement mechanism 10, the table means 60, and the robot transport mechanism 91. However, at least the three-dimensional movement is performed. Only the operation of the mechanism 10 may be controlled, and other operation control may be performed by the worker himself.

前記実施形態では、移動手段として三次元移動機構10を用い、この三次元移動機構10によって第1のホルダ手段30を三次元方向へ移動させるようにしたが、移動手段とし
ては、三次元移動機構10に限られない。たとえば、一次元あるいは二次元移動機構など
でもよい。
In the embodiment, the three-dimensional moving mechanism 10 is used as the moving means, and the first holder means 30 is moved in the three-dimensional direction by the three-dimensional moving mechanism 10, but the three-dimensional moving mechanism is used as the moving means. It is not limited to 10. For example, a one-dimensional or two-dimensional movement mechanism may be used.

前記実施形態では、搬送手段としてロボット搬送機構91を用いたが、これに限らず、
ストッカ手段80に格納された工具およびワークを第1および第2のホルダ手段30,6
2に搬送できる機構であれば、他の構成でもよい。
In the above-described embodiment, the robot transport mechanism 91 is used as a transport unit.
The tools and workpieces stored in the stocker means 80 are used for the first and second holder means 30 and 6.
Any other configuration may be used as long as the mechanism can transport to 2.

前記実施形態では、ストッカ手段80を、工具ストッカ81とワークストッカ82とを
備えて構成し、工具およびワークをこれらに分けて格納するようにしたたが、これら(工
具およびワーク)を一緒に格納する1つのストッカであってもよい。
In the above embodiment, the stocker means 80 includes the tool stocker 81 and the work stocker 82, and the tool and the work are stored separately. However, these (tool and work) are stored together. One stocker may be used.

本発明は、超小型部品、半導体装置部品、コネクタ部品などの微細ワークの加工に利用
できる他、一般的な大きさ、重量のワークの加工にも利用することができる。
The present invention can be used for processing a workpiece having a general size and weight, in addition to being used for processing a fine workpiece such as a micro component, a semiconductor device component, and a connector component.

本発明の一実施形態に係る加工システムを示す平面図。The top view which shows the processing system which concerns on one Embodiment of this invention. 同上実施形態の三次元移動機構およびテーブル手段を示す斜視図。The perspective view which shows the three-dimensional movement mechanism and table means of embodiment same as the above. 同上実施形態の第1のホルダ手段(一方の結合・分離要素)を示す斜視図。The perspective view which shows the 1st holder means (one coupling | bonding / separation element) of embodiment same as the above. 同上実施形態の第1のホルダ手段(他方の結合・分離要素)を示す斜視図。The perspective view which shows the 1st holder means (other coupling | bonding / separation element) of embodiment same as the above. 同上実施形態の第1のホルダ手段(他方の結合・分離要素)の背面を示す図。The figure which shows the back surface of the 1st holder means (other coupling | bonding / separation element) of embodiment same as the above. 同上第1のホルダ手段(他方の結合・分離要素)の保持機構および主軸ユニットを示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the holding | maintenance mechanism of a 1st holder means (other coupling | bonding / separation element) and a spindle unit same as the above. 同上実施形態の主軸ユニットを示す断面図。Sectional drawing which shows the spindle unit of embodiment same as the above. 同上実施形態の第2のホルダ手段を示す斜視図。The perspective view which shows the 2nd holder means of embodiment same as the above. 同上実施形態の工具ストッカを示す平面図。The top view which shows the tool stocker of embodiment same as the above. 図9のX−X線断面図。XX sectional drawing of FIG. 図10の一部拡大断面図。FIG. 11 is a partially enlarged sectional view of FIG. 10. 同上実施形態のロボット搬送機構を示す斜視図。The perspective view which shows the robot conveyance mechanism of embodiment same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

51…主軸ユニット(主軸装置)
52…ユニット本体(軸受部材)
53…主軸
531…第1主軸部材
532…第2主軸部材
54…静圧空気軸受
55…回転駆動手段
551…エアータービン
552…エアー流路
56…主軸振動付与手段
561…圧電素子
565…超音波発振器
62…第2のワーク保持手段(ワーク保持手段)
68…ワーク振動付与手段
51 ... Spindle unit (spindle device)
52 ... Unit body (bearing member)
53 ... Main shaft 531 ... First main shaft member 532 ... Second main shaft member 54 ... Static pressure air bearing 55 ... Rotation drive means 551 ... Air turbine 552 ... Air flow path 56 ... Main shaft vibration applying means 561 ... Piezoelectric element 565 ... Ultrasonic oscillator 62 ... Second work holding means (work holding means)
68. Work vibration applying means

Claims (9)

ワークを保持したワーク保持手段と、前記ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、前記ワークを加工する加工装置であって、
前記ワーク保持手段は、前記ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えることを特徴とする加工装置。
A processing device that processes the workpiece while relatively moving a workpiece holding means that holds the workpiece and a spindle device that holds a tool that processes the workpiece,
The processing apparatus, wherein the work holding means includes work vibration applying means for vibrating the work.
請求項1に記載の加工装置において、
前記主軸装置は、軸受部材と、この軸受部材に回転可能に支持され先端に前記工具を保持した主軸と、この主軸を回転駆動させる回転駆動手段と、前記主軸を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段とを備えることを特徴とする加工装置。
The processing apparatus according to claim 1,
The spindle device includes a bearing member, a spindle that is rotatably supported by the bearing member and holds the tool at a tip thereof, a rotational drive unit that rotationally drives the spindle, and a spindle vibration application that vibrates the spindle in the axial direction. And a processing device.
請求項2に記載の加工装置において、
前記ワーク振動付与手段は、20000Hz以上の振動で前記ワークを振動させ、
前記主軸振動付与手段は、20000Hz以上の振動で前記主軸を軸方向へ振動させることを特徴とする加工装置。
The processing apparatus according to claim 2, wherein
The work vibration applying means vibrates the work with vibrations of 20000 Hz or more,
The main shaft vibration applying means vibrates the main shaft in the axial direction with vibration of 20000 Hz or more.
請求項2または請求項3に記載の加工装置において、
前記主軸振動付与手段は、前記主軸に取り付けられた圧電素子と、この圧電素子に接続された超音波発振器とを含んで構成されていることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus according to claim 2 or 3,
The main shaft vibration applying means includes a piezoelectric element attached to the main shaft and an ultrasonic oscillator connected to the piezoelectric element.
請求項4に記載の加工装置において、
前記主軸は、先端に工具を保持した第1主軸部材と、この主軸部材に連結される第2主軸部材とを含んで構成され、
前記圧電素子は、前記第1主軸部材と第2主軸部材との間に配設されていることを特徴とする加工装置。
The processing apparatus according to claim 4, wherein
The main shaft includes a first main shaft member holding a tool at a tip, and a second main shaft member coupled to the main shaft member,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the piezoelectric element is disposed between the first main shaft member and the second main shaft member.
請求項2〜請求項5のいずれかに記載の加工装置において、
前記主軸は、前記軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されていることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the main shaft is supported in a non-contact manner via a hydrostatic air bearing with respect to the bearing member.
請求項6に記載の加工装置において、
前記回転駆動手段は、前記主軸に設けられたエアータービンと、前記静圧空気軸受に供給されるエアーを前記エアータービンに導入するエアー流路とを含んで構成されていることを特徴とする加工装置。
The processing apparatus according to claim 6, wherein
The rotation driving means includes an air turbine provided on the main shaft and an air flow path for introducing air supplied to the static pressure air bearing into the air turbine. apparatus.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の加工装置において、
前記工具は、前記主軸に対して焼きばめにより着脱可能に保持されていることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus in any one of Claims 1-7,
The processing apparatus, wherein the tool is detachably held by shrink fitting with respect to the spindle.
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の加工装置を用いてワークを加工する加工方法であって、
前記工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うことを特徴とする加工方法。
A machining method for machining a workpiece using the machining apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A processing method characterized in that processing is performed while supplying a coolant liquid mixed with abrasive grains to a processing portion of the tool and the workpiece.
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