JP2007098520A

JP2007098520A - 加工装置

Info

Publication number: JP2007098520A
Application number: JP2005292371A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kawai; 知彦河合; Kenzo Ebihara; 建三蛯原
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-05
Also published as: US20070086869A1; JP4008466B2; CN1943983A; US7284937B2; EP1772230A2

Abstract

【課題】導光板の金型に行うディンプル形状加工のような微細な加工を、正確なピッチで高速かつ精密に行うことができるようにする。
【解決手段】２つの部材（ベース１，可動部材２）間の相対移動に応じて所定量移動する毎にパルスを発生するパルス発生手段（リニアスケール１１，リニアスケールセンサ１２）を備える。ベース１にワーク５と明暗パターン部材６とを設け、可動部材２に、工具８、明暗パターンを読み取って読取信号を出力する明暗パターン読取センサ９、ワークに対して直線方向に直交する切込み方向に工具を動作させる切込み手段７を設ける。２つの部材間の相対移動中に、明暗パターン読取センサ９による読取信号とパルス発生手段によるパルスとのＡＮＤ出力に応じて切込み手段７により工具８を動作させて加工を行う。パルス発生手段によるパルスの周期に応じた正確なピッチで加工がなされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、精密加工機械の分野に関し、精密な加工を行う加工装置に関するものである。

液晶ディスプレイのバックライトなどに用いられる導光板を成形する金型には、微小なディンプル（半球状のくぼみ形状）をワークの表面に数万から数十万個加工する必要がある。ディンプルの直径は数１０〜１００μｍ程度であり、従来、一つ一つのディンプルを工作機械で切削加工することが行われている。この加工は、小径のボールエンドミルを高速回転させて、加工機のＸＹ軸で平面方向の位置決めをし、Ｚ軸で切り込んで半球状のディンプルを加工するという動作を繰り返す。また、レーザ加工機で加工する場合もあり、この場合には、毎秒数１０個程度のディンプル加工も可能である。

本出願人は、可動部を直線的に移動させる直線駆動手段と、加工情報を明暗でパターン化した明暗パターンを有する明暗パターン部材と、可動部の移動と同期して明暗パターンに対し相対的に移動し明暗パターンの読取り信号を出力するセンサとを備え、可動部には、工具、及び前記センサからの信号に基づいて工具の切り込み量を変化させる切り込み手段とを備え、可動部及びセンサの移動中にセンサにより明暗パターンを読取り、該センサから受信した信号により切り込み手段が工具の切り込み量を変化させることにより、明暗パターンに従った加工を行う加工装置を特願２００５−２０３３３８号として提案している。
なお、この導光板用の金型の加工などの間欠的な加工を行う方法において、明暗パターンを利用する加工方法を開示した公知文献は発見できなかった。

切削加工で、一つ一つのディンプルを加工した場合、１秒で１個のディンプルを加工しても、数１０万個のディンプルの加工を行うのでは、時間がかかり過ぎて効率がよくない。また、小径のボールエンドミルで高速加工しようとすると、ボールエンドミルが容易に折れてしまうという問題がある。ダイヤモンドバイトなどの非回転工具を用い、水平方向に連続的に送って、周期的に切り込んで加工できれば、いちいち停止せずに加工する分、加工を速くすることができる。

しかし、一般的な加工機では、ＮＣ（数値制御装置）の制御速度や、機械の応答速度から、毎秒数個のディンプル加工が限界である。また、レーザ加工機を使った場合は、加工速度は速くなるが、材料を溶融する加工方法のため、切削加工ほど正確な形状に加工することはできない。また、切削加工、レーザ加工とも、一つ一つのディンプルの位置をプログラムで指定して加工すると、一つのディンプルに対して１行のプログラムとしても、数１０万行のプログラムとなり、プログラムが非常に膨大になる。

そこで、本発明の目的は、例えば、導光板の金型に行うディンプル形状加工のような微細な加工を、正確なピッチで高速かつ精密に行うことができる加工装置を提供することにある。

請求項１に係る加工装置は、上記課題を解決するために、対抗配置された２つの部材の一方の部材を他方の部材に対して相対的に直線的に移動させる直線駆動手段と、前記２つの部材間の相対移動に応じて所定量移動する毎にパルスを発生するパルス発生手段と、前記２つの部材のうちの一方の部材に、加工対象物としてのワークと、加工情報を表わす明暗パターンを有する明暗パターン部材とを設け、他方の部材に、前記明暗パターンを読み取って読取信号を出力する明暗パターン読取センサと、工具と、該工具を前記ワークに対して前記直線方向に直交する切込み方向に動作させる切込み手段と、前記切込み手段を駆動する切込み手段駆動部とを設け、前記切込み手段駆動部は、前記２つの部材間の相対移動中に、前記明暗パターン読取センサによる読取信号と前記パルス発生手段によるパルスとのＡＮＤ出力に応じて前記切込み手段により前記工具を動作させて加工を行うことを特徴とするものである。

請求項２に係る加工装置は、前記切込み手段駆動部が、山形状の加工用パルスを発生させる加工用パルス発生部を含み、前記ＡＮＤ出力に応じて前記加工用パルス発生部により前記加工用パルスを発生させ、前記加工用パルスにより前記切込み手段による前記工具の切込み量を変化させて加工を行うものである。請求項３に係る発明は、前記加工用パルス発生部に、生成する前記加工用パルスのパルス幅を手動または前記可動部材の送り速度に応じて調整する手段を備えるものとした。請求項４に係る加工装置は、前記切込み手段が、ピエゾ素子で構成され、印加される電圧の大きさに応じて該ピエゾ素子を伸張させることにより前記工具を切込み方向に移動させるものとした。請求項５に係る加工装置は、前記切込み手段による加工がディンプル加工であるものである。請求項６に係る加工装置は、前記２つの部材の前記直線方向の往復運動において、往路で前記工具が加工し、復路で前記工具が前記ワークから逃げる動作を繰り返すものとした。

請求項７に係る加工装置は、前記直線駆動手段による直線方向と前記工具の切込み方向との双方に直交する第２の直線方向に、前記２つの部材を相対的に移動させる第２の直線駆動手段を備えたものである。また、請求項８に係る加工装置は、前記工具の切込み方向に沿う第３の直線方向に、前記２つの部材を相対的に移動させる第３の直線駆動手段を備えたものである。

請求項９に係る加工装置は、前記パルス発生手段を、一定のピッチでスケールが記されたリニアスケールと、リニアスケールのスケールを読み取る毎にパルスを出力するリニアスケールセンサとで構成し、前記リニアスケールを前記２つの部材のいずれか一方の部材に設け、前記リニアスケールセンサを他方の部材に設けたものとした。また、請求項１０に係る加工装置は、前記パルス発生手段を、前記直線駆動手段の送り軸に設けられたエンコーダとしたものである。

本発明によれば、明暗パターンのみで、微細な加工を、正確なピッチで高速かつ精密に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の加工装置の一実施形態を概略で示す斜視図である。加工装置は、上下に対抗配置された２つの部材を有すると共に、２つの部材を直線方向に相対的に移動させる直線駆動手段を有する。この実施形態では、固定部材（非可動部材）としてのベース１と、ベース１に対して互いに直交するＸ，Ｙ軸方向に移動される可動部材２とを有する。可動部材２は、ベース面上をＹ軸方向に移動するＹ軸直線可動部材４に設けられ、該可動部材２をベース面に沿ってＸ軸方向に直線駆動する直線駆動手段（以下Ｘ軸直線駆動手段という）３によって駆動される。

Ｙ軸方向に移動する直線可動部材（以下Ｙ軸直線可動部材という）４の駆動手段（以下Ｙ軸直線駆動手段）及びＸ軸直線駆動手段３は、図では省略しているが、回転するサーボモータと該回転運動を直線運動に変換するボールネジ／ナット機構等の変換機構で構成するか、リニアモータで構成されている。

従って、可動部材２は、Ｘ軸直線駆動手段３により、ベース１に対してＸ軸方向に駆動され、Ｙ軸直線駆動手段によってＹ軸直線可動部材４を駆動することによって、ベース１に対してＹ軸方向にＸ軸直線駆動手段３を移動させて、結果的に可動部材２をベース１に対してＹ軸方向に移動させる。

ベース１の上面には加工対象物としてのワーク５が取り付けられ、ワーク載置面に対向して可動部材２が配置される。また、ベース１の上面には、ワーク５の側方に加工情報を表わす明暗パターンを有する明暗パターン部材６が設けられている。

図２は、図１の要部拡大図である。ワーク５に対向する可動部材２の下面には、図２に示すように切込み手段７を介して工具８が配設されている。可動部材２には、ワーク５に並設された明暗パターン部材６の明暗パターンを読み取り、その明暗に応じた読取信号を出力する明暗パターン読取センサ９が設けられている。なお、明暗パターン読取センサ９は、応答速度の速い光電センサが適するが、レンズで出射光を絞って読み取りの分解能を高めた方がより緻密な明暗パターンを読み取ることができる。

また、加工装置は、前記２つの部材間の相対移動に応じて所定量移動する毎にパルスを発生するパルス発生手段１０を備えている。この実施形態では、パルス発生手段１０は、一定のピッチでスケールが記されたリニアスケール１１と、リニアスケール１１のスケールを読み取る毎にスケール信号としてのパルスを出力するリニアスケールセンサ１２とで構成されている。リニアスケール１１は、可動部材２の移動方向（Ｘ軸方向）と平行に、Ｙ軸直線可動部材４に設けられ、リニアスケールセンサ１２は可動部材２に配設されている。

切込み手段７は、明暗パターン読取センサ９の読取信号と、パルス発生手段１０（リニアスケールセンサ１２）のスケール信号（パルス）とのＡＮＤ出力に基づいて工具８を該可動部材２の移動方向（Ｘ軸方向）及びＹ軸方向に対して直交する方向（Ｚ軸方向とする）に移動させ、ワーク５に切り込みを与えるものである。なお、半球状のディンプルを加工する場合は、工具８は先端径数１０μｍ程度の丸みを持つＲバイトを使用する。

図３（ａ），（ｂ）は、切込み手段７の詳細説明図である。可動部材２のワーク５との対向面に、板バネ１３を介して工具８が取り付けられている。又、板バネ１３を伸縮させるように該板バネ１３と可動部材２との間にピエゾ素子１４が取り付けられている。このピエゾ素子１４に電圧を印加すると、図３（ａ）の状態からその電圧の大きさに応じ、図３（ｂ）に示すようにピエゾ素子１４が伸長し、板バネ１３を押し、工具８を切り込み方向（Ｚ軸方向）に移動させて、ワーク５に切り込みを与え、可動部材２の移動によって、ワーク５は加工されることになる。工具８は、板バネ１３に取り付けられ、ピエゾ素子１４には直接取り付けられていないから、工具８に加わる力は、直接ピエゾ素子１４には伝わらないので、伸縮方向に対して圧縮する方向以外の外力に弱いピエゾ素子１４を板バネ１３によって保護している。

可動部材２は、直線駆動手段３によりＸ軸方向に単純な往復運動を繰り返す。可動部材２の移動中、切込み手段７を駆動する切込み手段駆動部は、明暗パターン読取センサ９による読取信号とパルス発生手段１０によるパルスのＡＮＤ演算を行い、該両方の信号のＡＮＤ出力に応じて切込み手段７により工具８を動作させて加工を行う。

図４は、工具８の動きを説明する説明図である。可動部材２は、図４において左右に移動し、工具８は切込み手段７の駆動により上下方向に移動するものとし、Ｘ軸の送りと、ピエゾ素子１４による工具８の上下の動きが合成されて、図４のようにディンプルを連続して加工する軌跡で工具８が動き、加工が行われる。この実施形態では、可動部材２がＸ軸のプラス方向（往路）に移動するときにピエゾ素子１４を駆動して工具８でワーク５を加工し、可動部材２がＸ軸のマイナス方向（復路）に移動するときには、ピエゾ素子１４を駆動停止させ工具８をワーク５から逃がして（工具８は板バネ１３の復帰力でワーク５から離れた状態に復帰する）、一方向の引き切り切削加工を行う。なお、図４では、可動部材のＸ軸方向への往動、復動が異なる経路（切込み手段７が駆動されていない状態での移動経路）として記載されているが、これは、分かり易く表現したものであり、基本的には、切り込み手段７が動作していなければ、往動、復動も移動方向が異なる方向経路となるものである。

図５は、切込み手段７を駆動する切込み手段駆動部１５の第１の実施形態の要部ブロック図である。本発明では、明暗パターン読取センサ９による読取信号は、加工を行う領域を表わす信号として使用される。例えば、明暗パターンが単純な白黒パターンで構成されており、明暗パターンが黒の部分は加工を行う領域であるとし、明暗パターンが白の部分は加工をしない領域であるとする。また、本発明では、パルス発生手段１０によるパルス（上述の例ではリニアスケールセンサ１２のスケール信号）は、加工を行う位置を示す信号として使用される。したがって、明暗パターン読取センサ９による読取信号とパルス発生手段１０によるパルスとのＡＮＤ出力に応じて切込み手段７により工具８を動作させて加工を行う。

切込み手段駆動部１５は、明暗パターン読取センサ９による読取信号とパルス発生手段１０によるパルス（スケール信号）とのＡＮＤ演算を行って出力するＡＮＤ演算部１６、ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力と加工が実行される可動部材２の駆動方向信号とを受け、ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力を駆動信号として出力するＡＮＤ演算部１７、ＡＮＤ演算部１７から与えられた駆動信号に従ってピエゾ素子１４を駆動するピエゾアンプ１８で構成されている。この第１の実施形態では、可動部材２がＸ軸のプラス方向（往路）に移動するときにワーク５を加工するものとしており、可動部材２がＸ軸プラス方向に移動するときの信号（この加工機を制御する数値制御装置等から出力されるＸ軸駆動手段の駆動指令方向信号を用いる）がＡＮＤ演算部１７に入力される。そして、ＡＮＤ演算部１７は、Ｘ軸のプラス方向移動のときのみ、ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力をピエゾアンプ１８に出力し、ピエゾ素子１４を駆動することになる。

図６は、工具を駆動するタイミングを示す図である。図６（ａ）に示すように、リニアスケールセンサ１２から出力されるスケール信号は、可動部材２の移動速度に応じたパルス信号である。このスケール信号と、図６（ｂ）に示す明暗パターン読取センサ９からの明暗パターン読取信号のＡＮＤがＡＮＤ演算部１６で取られ、該ＡＮＤ演算部１６から、図６（ｃ）に示すＡＮＤ信号が出力される。このＡＮＤ演算部１６から出力されるＡＮＤ信号とＸ軸駆動方向信号（プラス方向信号）をＡＮＤ演算部１７でＡＮＤ演算を行い、可動部材２がＸ軸方向のプラス方向に移動する間のみ、ＡＮＤ演算部１６から出力されるＡＮＤ信号（図６（ｃ）に示す信号）を出力して、ピエゾアンプ１８を介してピエゾ素子１４を駆動する。

ピエゾ素子１４は矩形波のパルス信号によって駆動されることになるが、実際はピエゾアンプ１８、ピエゾ素子１４の遅れ等によって、図６（ｄ）に示すように、ピエゾ素子１４の応答（移動）は、滑らかな山状の往復動作となる。なお、このピエゾ素子１４を駆動する電圧波形を正弦波の半周期の形状のように、滑らかな山形形状とするためにＡＮＤ演算部１７の出力をフィルタを介してピエゾアンプ１８に入力するようにしてもよい。

リニアスケール１１のピッチで定められた位置でピエゾ素子１４への駆動信号（ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力）が出力されるため、Ｘ軸の速度に変動があったとしても、ディンプルの加工位置は影響を受けない。これにより、確実に一定ピッチでディンプルが加工される。なお、ディンプルの加工位置はＸ軸の速度の影響を受けないので、Ｘ軸の速度を厳密に制御する必要がない。したがって、明暗のパターンのみで、正確なピッチのディンプルを高速かつ精密に加工することができる。

ピエゾ素子１４の応答速度は数１０ｋＨｚ程度あることから、工具８を駆動する信号が十分速くても応答することができ、ディンプルの高速加工が可能となる。しかも、可動部材２の速度によらず、加工位置はスケール信号に必ず一致して一定ピッチとなる。ピエゾ素子１４の応答速度が数１０ｋＨｚであるので、計算上、例えば、１ｍ/秒の送り速度で直線軸を駆動し、ピエゾ素子１４を介してＲバイトを１０ｋＨｚで振動させれば、０．１ｍｍピッチで毎秒１万個のディンプルを高速加工することができる。

図７は、明暗パターン部材６に設けた明暗パターンと明暗パターンで加工されるディンプルパターンを示す図である。図７（ａ）が明暗パターンで、図７（ｂ）がそれによって加工されるディンプルパターンを示している。明暗パターン部材６に設けられる明暗パターンは、図７（ａ）に示すような２次元的な明暗パターンが設けられているものである。可動部材２をＸ軸直線駆動手段３でＸ軸プラス方向に所定速度で駆動し、このときこの明暗パターンを走査した明暗パターン読取センサ９からの読取信号とリニアスケールセンサ１２のスケール信号とのＡＮＤ出力に基づいて、ワーク５を加工し、Ｙ方向の移動は、Ｘ軸の復路で、工具８が逃げている間に行う。可動部材２をＸ軸マイナス方向に駆動して復帰し、かつＹ軸直線駆動手段を駆動してＸ軸直線駆動手段３及び可動部材２を所定ピッチＹ軸方向に移動させる。その後、再びＸ軸直線駆動手段３でＸ軸プラス方向に駆動して加工を行う。これを繰り返すことによって、ワーク５を加工し、ワーク５にディンプル加工パターンを得ることができるものである。

Ｙ軸方向の送りが行われて次のＸ方向の加工が行われる際、常に前回と同じ位置でリニアスケール１１のスケールが読み込まれるので、Ｘ方向は、スケールピッチで定められたピッチで加工が行われ、Ｙ方向は、Ｙ軸の送りピッチで制御される。図７（ｂ）のように明暗パターンと等倍で、格子状に正確な位置に揃ったディンプルの加工を非常に高速でできるようになる。また、複雑なパターンでディンプルを加工する場合も、膨大な加工プログラムを明暗パターンという１枚の絵のような単純なものに置き換えることができるので、プログラムの作成に費やす時間が不要となる。

Ｘ軸のピッチ（ディンプル加工のディンプル間の間隔）は、スケールの信号ピッチが基本になるが、スケール信号Ｘ回に１パルス出力するような信号変換機により、電気的にスケール信号を間引くことで、ディンプルの加工ピッチをＸ倍にすることも可能であり、この加工ピッチ、リニアスケールのオン／オフパターンの周期を変えることによって、また、上述したように、信号変換器によってスケール信号を間引くことによって調節することができる。

また、切込み手段７の工具８の切込み量は、ピエゾアンプ１８から出力されるパルス電圧の大きさによって決まる。そのため、ピエゾアンプ１８の増幅度を調整することによって切込み量を調整する。

図８は、明暗パターンを白黒の２色ではなく、連続的に濃淡の階調をもつものとし、その階調に合わせてアナログの明暗パターンの読取信号を出力させた場合の工具を駆動するタイミングを示している。図８（ｂ）に示すように明暗パターン読取センサ９から出力される明暗パターンのアナログ読取信号は明暗パターンの白黒の濃淡の階調に応じた大きさの信号を出力する。このアナログ読取信号とスケール信号の入力とをＡＮＤ演算部１６にてＡＮＤ演算されるが、この場合このＡＮＤ演算部１６をアナログゲート回路で構成し、図８（ｃ）に示すように、スケール信号（図８（ａ）参照）がオンである期間、アナログ読取信号を出力しＡＮＤ演算部１７に与える。アナログゲート回路のアナログスイッチをスケール信号でオン／オフさせて、図８（ｃ）に示す波形のパルスを出力するようにする。そして、ＡＮＤ演算部１７は、Ｘ軸のプラス方向移動のときのみ、ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力をピエゾアンプ１８に出力し、ピエゾ素子１４を駆動することになる。

図５に示す切込み手段駆動部１５によるピエゾ素子１４の駆動では、ピエゾ素子１４によるＺ軸方向の工具８の動作ストロークは、ピエゾアンプ１８の増幅度と明暗パターンの信号の大きさ（電圧）によって決定されるが、ピエゾ素子１４の１回の動作時間はスケール信号の幅によって決まることから、ピエゾ素子１４の駆動による工具８の動作時間（図６，図８における（ｄ）に示すピエゾ素子応答として示すパルス幅）を調整することは難しい。

以下に説明する本発明の第２実施形態は、ＡＮＤ演算部１６による明暗パターンを走査した明暗パターン読取センサ９からの読取信号とリニアスケールセンサ１２のスケール信号とのＡＮＤ出力をトリガ信号に用いて加工用パルスを発生させることにより、ピエゾ素子１４の駆動による工具８の動作時間と工具８の動作ストロークを任意に設定するようにしたものである。

図９は、切込み手段駆動部の第２実施形態を示す要部ブロック図である。第２実施形態の切込み手段駆動部１９が図５の切込み手段駆動部１５と異なる点は、ＡＮＤ演算部１６のＡＮＤ出力をトリガとして、正弦波の半周期の形状の山形状の加工用パルスを発生させる加工用パルス発生部２０を備えている点と、ＡＮＤ演算部１７をアナログゲート回路等で構成している点である。

ＡＮＤ演算部１６では、明暗パターン読取センサ９による読取信号とパルス発生手段１０によるパルス（スケール信号）とのＡＮＤ演算を行って加工用パルス発生部２０に出力する。

加工用パルス発生部２０は、ＡＮＤ演算部１６から出力されるパルスでトリガされ、正弦波半周期の山形状の加工用パルスを出力するパルス発生回路で構成される。パルス幅の調整並びに加工用パルスの振幅を調整する手動入力手段を備える。また、加工用パルスのパルス幅の自動調整する手段を設けて、Ｘ方向の送り軸の速度信号を加工用パルス発生部２０に入力し、加工用パルス発生部２０にて速度信号に応じてパルス幅を自動調整する。例えば、速度が大きければその速度に応じてパルス幅を小さくし、速度が小さければパルス幅を大きくする。また、加工用パルスの振幅の調整を自動で行う構成とする場合には、図９において鎖線矢印で示すように、明暗パターンのアナログ読取信号を加工用パルス発生部２０に入力し、加工用パルス発生部２０にて明暗パターンの読取信号の大きさ（電圧）に応じてパルスの振幅を設定する。

該加工用パルス発生部２０で発生させた山形状の加工用パルスは、ＡＮＤ演算部１７に与えられる。ＡＮＤ演算部１７には、可動部材２の駆動方向信号が与えられている。この実施形態も同様に、可動部材２がＸ軸のプラス方向（往路）に移動するときにワーク５を加工するものであり、可動部材２がＸ軸プラス方向に移動するときの信号がＡＮＤ演算部１７に入力されているとき、加工用パルス発生部２０で発生させた山形状の加工用パルスを出力してピエゾアンプ１８に与え、ピエゾアンプ１８がピエゾ素子１４を駆動する。また、Ｘ軸のマイナス方向移動のときはＡＮＤ演算部１７は、加工用パルス発生部２０からの山形状の加工用パルスを遮断し、出力を停止する。

図１０は、第２実施形態の切込み手段駆動部１９によって工具を駆動するタイミングを示す図である。スケール信号（図１０（ａ）参照）と明暗パターンの読取信号（図１０（ｂ）参照）とのＡＮＤが取られたＡＮＤ演算部１６のパルス出力（図１０（ｃ）参照）によってトリガされ、加工用パルス発生部２０から山形状の加工用パルス（図１０（ｄ）参照）が出力される。したがって、スケールのピッチで定められた位置でピエゾ素子１４の駆動信号が出力されるため、Ｘ軸の速度に変動があったとしても、ディンプルの加工位置は影響を受けない。また、山形状の加工用パルスの幅は、加工用パルス発生部２０で調整されるので、スケール信号のパルス幅に関係なく、スケール信号１周期内の任意の幅に設定できる。

図１１は、明暗パターンを白黒の２色ではなく、濃淡の階調をもつものとし、その階調に合わせてアナログの明暗パターンの読取信号を出力させた場合の工具を駆動するタイミングを示している。この場合、加工用パルス発生部２０から明暗パターンの濃淡の階調の大きさに応じたパルスを発生させることから、図９で破線で示すように、明暗パターンの読取信号を加工用パルス発生部２０に入力し、加工用パルス発生部２０はパルスを発生させるとき、明暗パターン読取センサ９からの読取信号（アナログ信号）の大きさに比例させて、山形状のパルスの振幅を変えることで、ディンプルの深さ（大きさ）を変えることができる。

図１２（ａ）は明暗パターンの一部の階調を薄くした例を示し、図１１（ｂ）は明暗パターンの一部の階調を薄くすることによって加工されるディンプルの深さ（大きさ）を変えた例を示している。明暗パターンの一部の階調を薄くした領域では、明暗パターンの階調を薄くしていない領域に比べて、山形状のパルスの振幅が小さくなり、ディンプルの深さが浅くなる（ディンプルが小さい）。このように、明暗パターンのみで、加工プログラムを作成することなく、正確な位置に配列されたディンプルの深さ（大きさ）も変えることができる。

以上に説明した実施形態では、２つの部材間の相対移動に応じて所定量移動する毎にパルスを発生するパルス発生手段として、一定のピッチでスケールが記されたリニアスケール１１を、可動部材２の移動方向（Ｘ軸方向）と平行にＹ軸直線可動部材４に設け、リニアスケール１１のスケールを読み取る毎にスケール信号としてのパルスを出力するリニアスケールセンサ１２を可動部材２の上面に配設した構成を採用しているが、これに代えて、Ｘ軸直線駆動手段の送り軸やモータ軸に位置制御のために既に設けられているエンコーダをパルス発生手段として併用してもよい。

また、工具の切込み方向に沿う第３の直線方向（Ｚ軸方向）に、Ｙ軸直線可動部材４を移動させる第３の直線駆動手段（Ｚ軸直線駆動手段）を備えた構成としてもよく、この構成によれば、Ｚ軸直線駆動手段によりＹ軸直線可動部材４をＺ軸方向に移動することで、可動部材２をＺ軸方向に移動することができるので、工具８の位置をワーク５の厚さの変化に対応させることができる。

また、上述の実施形態では、工具８、明暗パターン読取センサ９、リニアスケールセンサを設けた可動部材２を、ワーク５、明暗パターン部材６を取り付けたベース１に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動自在に構成したが、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータによってＸ軸及びＹ軸に移動可能なテーブルにワーク５、明暗パターン部材６及びリニアスケール１１を固定配置し、Ｚ軸モータによりＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向にのみ移動可能とした可動部材２に工具８、明暗パターン読取センサ９及びリニアスケールセンサ１２を取り付けた構成としてもよい。

本発明の加工装置の一実施形態を概略で示す斜視図である。図１の要部拡大図である。切込み手段の詳細説明図である。工具の動きを説明する説明図である。切込み手段を駆動する切込み手段駆動部の要部ブロック図である。工具を駆動するタイミングを示す図である。明暗パターン部材に設けた明暗パターンと明暗パターンで加工されるディンプルパターンを示す図である。明暗パターンを白黒の２色ではなく、連続的に濃淡の階調をもつものとし、その階調に合わせてアナログの明暗パターンの読取信号を出力させた場合の工具を駆動するタイミングを示す図である。切込み手段駆動部の第２実施形態を示す要部ブロック図である。第２実施形態の切込み手段駆動部によって工具を駆動するタイミングを示す図である。明暗パターンを白黒の２色ではなく、濃淡の階調をもつものとし、その階調に合わせてアナログの信号を出力させた場合の工具を駆動するタイミングを示す図である。一部の階調を薄くした明暗パターンと、明暗パターンの一部の階調を薄くすることによって加工されるディンプル加工例を示す図である。

符号の説明

１ベース
２可動部材
３直線駆動手段（Ｘ軸直線駆動手段）
４Ｙ軸直線可動部材
５ワーク
６明暗パターン部材
７切込み手段
８工具
９明暗パターン読取センサ
１０パルス発生手段
１１リニアスケール
１２リニアスケールセンサ
１３板バネ
１４ピエゾ素子
１５切込み手段駆動部
１６ＡＮＤ演算部
１７ＡＮＤ演算部
１８ピエゾアンプ
１９切込み手段駆動部（第２実施形態）
２０加工用パルス発生部

Claims

対抗配置された２つの部材の一方の部材を他方の部材に対して相対的に直線的に移動させる直線駆動手段と、
前記２つの部材間の相対移動に応じて所定量移動する毎にパルスを発生するパルス発生手段と、
前記２つの部材のうちいずれか一方の部材に、加工対象物としてのワークと、加工情報を表わす明暗パターンを有する明暗パターン部材とを設け、
他方の部材に、前記明暗パターンを読み取って読取信号を出力する明暗パターン読取センサと、工具と、該工具を前記ワークに対して前記直線方向に直交する切込み方向に動作させる切込み手段と、前記切込み手段を駆動する切込み手段駆動部とを設け、
前記切込み手段駆動部は、前記２つの部材間の相対移動中に、前記明暗パターン読取センサによる読取信号と前記パルス発生手段によるパルスとのＡＮＤ出力に応じて前記切込み手段により前記工具を動作させて加工を行うことを特徴とする加工装置。
前記切込み手段駆動部は、山形状の加工用パルスを発生させる加工用パルス発生部を含み、前記ＡＮＤ出力に応じて前記加工用パルス発生部により前記加工用パルスを発生させ、前記加工用パルスにより前記切込み手段による前記工具の切込み量を変化させて加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
前記加工用パルス発生部は、生成する前記加工用パルスのパルス幅を手動または前記可動部材の送り速度に応じて調整する手段を備える請求項２に記載の加工装置。
前記切込み手段は、ピエゾ素子で構成され、印加される電圧の大きさに応じて該ピエゾ素子を伸張させることにより前記工具を切込み方向に移動させる請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の加工装置。
前記切込み手段による加工は、ディンプル加工であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の加工装置。
前記２つの部材の前記直線方向の往復運動において、往路で前記工具が加工し、復路で前記工具が前記ワークから逃げる動作を繰り返して引き切り加工を行うことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の加工装置。
前記直線駆動手段による直線方向と前記工具の切込み方向との双方に直交する第２の直線方向に、前記２つの部材を相対的に移動させる第２の直線駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の加工装置。
前記工具の切込み方向に沿う第３の直線方向に、前記２つの部材を相対的に移動させる第３の直線駆動手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
前記パルス発生手段は、一定のピッチでスケールが記されたリニアスケールと、リニアスケールのスケールを読み取る毎にパルスを出力するリニアスケールセンサとで構成され、前記リニアスケールを前記２つの部材のいずれか一方の部材に設け、前記リニアスケールセンサを他方の部材に設けたことを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の加工装置。
前記パルス発生手段は、前記直線駆動手段の送り軸に設けられたエンコーダとしたことを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の加工装置。