JP2008087146A - Processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、往復移動する部材の反動を抑制する反動抑制構造を備えた加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus including a reaction suppression structure that suppresses a reaction of a reciprocating member.
従来より、ワークの被加工面にほぼ直交する水平方向から工具（刃物等）を比較的高速で進退移動させて前記被加工面を加工する、いわゆる高速刃物台とよばれる加工装置がある。この高速刃物台で加工を行うと、例えば、眼鏡のレンズのような自由曲面ワークを非常に短い加工時間で加工を行うことができる。
高速刃物台（以下、加工装置という）は、工具が固定された可動子を、比較的高速で水平方向に進退させるため、進退時に発生する反動力（可動子からの反動力）が大きい。この反動力は、加工装置に振動等を発生させる場合があり、加工装置の位置精度を悪化させ、加工精度を低下させる場合がある。
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、下部アクチュエータユニット（下部可動子）の上に上部アクチュエータユニット（上部可動子）を載置し、上部アクチュエータユニットの水平方向の往復移動に対して、下部アクチュエータユニットを逆方向に駆動することで、上部アクチュエータの往復移動による反動力を相殺して振動の発生を防ぐ直動アクチュエータが提案されている。
A high-speed tool post (hereinafter referred to as a processing apparatus) moves a mover on which a tool is fixed in a horizontal direction at a relatively high speed, and therefore has a large reaction force (reaction force from the mover) generated during advancement and retraction. This reaction force may cause vibration or the like in the processing apparatus, which may deteriorate the position accuracy of the processing apparatus and reduce the processing accuracy.
Therefore, in the conventional technique described in Patent Document 1, the upper actuator unit (upper movable element) is placed on the lower actuator unit (lower movable element), and the horizontal reciprocation of the upper actuator unit is A linear actuator has been proposed in which the lower actuator unit is driven in the reverse direction to cancel the reaction force due to the reciprocating movement of the upper actuator and prevent the occurrence of vibration.
特許文献１に記載された従来技術では、上部アクチュエータの往復移動による反動力を相殺するためだけに下部アクチュエータユニットが必要であり、装置が複雑化、且つ大型化してしまう。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、水平方向に往復移動する可動子からの反動力を比較的単純な構造で抑制することが可能な反動抑制構造を備えた加工装置を提供することを課題とする。
In the prior art described in Patent Document 1, the lower actuator unit is required only for canceling the reaction force due to the reciprocating movement of the upper actuator, which complicates and enlarges the apparatus.
The present invention was devised in view of such points, and is provided with a reaction suppression structure that can suppress reaction force from a mover that reciprocates in the horizontal direction with a relatively simple structure. It is an object to provide an apparatus.
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの加工装置である。
請求項１に記載の加工装置は、基台と、前記基台上に載置され、Ｘ軸駆動装置を用いて前記基台に対して水平方向を示すＸ軸方向に可動する下部可動子と、前記下部可動子上に載置され、前記Ｘ軸方向に直交する水平方向を示すＺ軸方向に、自由移動可能に設けられた上部可動子用台座と、前記上部可動子用台座上に載置され、Ｚ軸駆動装置を用いて前記上部可動子用台座に対して前記Ｚ軸方向に可動する上部可動子と、前記上部可動子に設けられ、前記上部可動子とともに前記Ｚ軸方向に往復移動してワークを加工する工具と、前記Ｚ軸方向に往復移動する前記工具のＺ軸方向への延長線上に前記ワークを保持するワーク保持手段と、を備え、前記下部可動子には、当該下部可動子に対する前記上部可動子の前記Ｚ軸方向の位置を検出可能な第１検出手段が設けられており、前記第１検出手段の検出信号に基づいて前記上部可動子の前記Ｚ軸方向の位置が制御される。
そして、前記Ｚ軸方向に振動する第１バネが、前記下部可動子に対して前記上部可動子用台座を前記Ｚ軸方向に振動可能となるように接続されている。
更に、前記下部可動子の重心を通るとともに前記Ｘ軸に平行な垂直面に対して、前記工具とほぼ対称となる位置に、前記下部可動子に固定した擬似工具を設け、前記擬似工具の先端部における前記基台に対する前記Ｚ軸方向の位置を検出する第２検出手段を前記基台に備え、前記工具におけるＺ軸方向の制御位置を、前記第２検出手段の検出信号に基づいて補正する。
As means for solving the above-mentioned problems, the first invention of the present invention is a processing apparatus as described in claim 1.
The processing apparatus according to claim 1, a base, and a lower mover mounted on the base and movable in an X-axis direction indicating a horizontal direction with respect to the base using an X-axis drive device; An upper mover pedestal mounted on the lower mover and movably provided in a Z-axis direction indicating a horizontal direction perpendicular to the X-axis direction; and mounted on the upper mover pedestal. And an upper mover movable in the Z-axis direction with respect to the upper mover base using a Z-axis drive device, and provided in the upper mover and reciprocating in the Z-axis direction together with the upper mover A tool that moves and processes the workpiece, and a workpiece holding means that holds the workpiece on an extension line in the Z-axis direction of the tool that reciprocates in the Z-axis direction. Can detect the position of the upper mover in the Z-axis direction relative to the lower mover First detecting means is provided, the Z-axis direction position of the upper movable element based on a detection signal of the first detecting means is controlled.
A first spring that vibrates in the Z-axis direction is connected to the lower mover so that the upper mover base can vibrate in the Z-axis direction.
Furthermore, a pseudo tool fixed to the lower mover is provided at a position that is substantially symmetrical to the tool with respect to a vertical plane that passes through the center of gravity of the lower mover and is parallel to the X axis. The base includes second detection means for detecting a position in the Z-axis direction with respect to the base in the section, and the control position in the Z-axis direction of the tool is corrected based on a detection signal of the second detection means. .
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの加工装置である。
請求項２に記載の加工装置は、請求項１に記載の加工装置であって、前記Ｚ軸駆動装置による前記上部可動子を前記Ｚ軸方向に往復させる往復周波数に対して、前記上部可動子用台座と前記第１バネとで構成される上部可動子用台座振動系の共振周波数の方が小さくなるように、前記往復周波数と、前記上部可動子用台座の質量と、前記第１バネのバネ定数と、が選定されている。
The second invention of the present invention is a processing apparatus as set forth in claim 2.
The processing apparatus according to claim 2 is the processing apparatus according to claim 1, wherein the upper movable element is adapted to a reciprocating frequency at which the upper movable element is reciprocated in the Z-axis direction by the Z-axis driving device. The reciprocating frequency, the mass of the upper mover pedestal, and the first spring so that the resonance frequency of the upper mover pedestal vibration system composed of the upper pedestal and the first spring becomes smaller. The spring constant is selected.
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの加工装置である。
請求項３に記載の加工装置は、請求項１または２に記載の加工装置であって、前記工具のＺ軸方向の目標とする位置に対応する目標変位と、前記第１検出手段の検出信号に基づいた前記工具の実際の位置に対応する工具実変位と、前記第２検出手段の検出信号に基づいた前記擬似工具の実際の位置に対応する擬似工具実変位とを用い、前記目標変位から前記工具実変位を減算した偏差から更に前記擬似工具実変位を減算した偏差に基づいて前記Ｚ軸駆動装置の制御量を求める。
A third aspect of the present invention is a processing apparatus as set forth in the third aspect.
The machining apparatus according to claim 3 is the machining apparatus according to claim 1 or 2, wherein a target displacement corresponding to a target position in the Z-axis direction of the tool and a detection signal of the first detection means. From the target displacement, a tool actual displacement corresponding to the actual position of the tool based on the above and a pseudo tool actual displacement corresponding to the actual position of the pseudo tool based on the detection signal of the second detection means are used. A control amount of the Z-axis drive device is obtained based on a deviation obtained by further subtracting the pseudo tool actual displacement from a deviation obtained by subtracting the tool actual displacement.
請求項１に記載の加工装置を用いれば、上部可動子の往復移動に伴い、上部可動子用台座（上部可動子とともに、モータを構成する）で発生する反動力に対して反対方向に駆動する可動子、台座を必要とせず、第１バネにて、下部可動子に伝達される反動力を抑制することができる。
これにより、比較的簡単な構造で反動抑制構造を備えた加工装置を実現できるので、加工装置の小型化、低コスト化をより促進することができる。
また、第１検出手段及び第２検出手段による検出信号にて工具の位置を制御することで、工具の位置を、より高精度に位置決めすることができる。
If the processing apparatus of Claim 1 is used, it will drive in the opposite direction with respect to the reaction force which generate | occur | produces in the base for upper movers (a motor is comprised with an upper mover) with a reciprocating movement of an upper mover. The reaction force transmitted to the lower mover can be suppressed by the first spring without the need for the mover and the pedestal.
Thereby, since the processing apparatus provided with the reaction suppression structure with a relatively simple structure can be realized, the downsizing and cost reduction of the processing apparatus can be further promoted.
Further, by controlling the position of the tool with the detection signals from the first detection means and the second detection means, the position of the tool can be positioned with higher accuracy.
また、請求項２に記載の加工装置によれば、上部可動子の往復周波数に対して、上部可動子用台座振動系の共振周波数を小さくすることで（上部可動子用台座振動系の共振周波数よりも高い周波数で上部可動子を往復移動させることで）、第１検出手段及び第２検出手段による検出信号にて制御が困難な、高周波成分の振動が下部可動子に伝達されることを著しく減衰させることができる。そして、制御が容易な比較的低周波の成分に対して、第１検出手段及び第２検出手段による検出信号にて、例え、工具に切削力等の外乱が入ったとしても、高精度で制御することができる。 Further, according to the processing apparatus of the second aspect, the resonance frequency of the pedestal vibration system for the upper mover is made smaller than the reciprocation frequency of the upper mover (the resonance frequency of the pedestal vibration system for the upper mover). The vibration of the high frequency component, which is difficult to control with the detection signals from the first detection means and the second detection means, is transmitted to the lower mover by reciprocating the upper mover at a higher frequency than Can be attenuated. And, even if a disturbance such as a cutting force enters the tool, the control is performed with high accuracy for the relatively low frequency component that is easy to control, even if a disturbance such as a cutting force enters the tool. can do.
また、請求項３に記載の加工装置によれば、Ｚ軸駆動装置の制御量を適切に求めることが可能であり、工具の位置をより高精度に位置決めすることを容易に実現することができる。 Further, according to the machining apparatus of the third aspect, it is possible to appropriately obtain the control amount of the Z-axis drive device, and it is possible to easily realize the positioning of the tool with higher accuracy. .
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の反動抑制構造を備えた加工装置１０の一実施の形態における概略斜視図である。また、図２は、反動抑制構造の構成を説明する図である。なお、各図において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交する方向を示しており、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を、Ｙ軸は垂直方向を示している。また、Ｚ軸方向は、工具ＴがワークＷに切り込む方向を示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a processing apparatus 10 having a reaction suppression structure of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a figure explaining the structure of a reaction suppression structure. In each figure, the X axis, the Y axis, and the Z axis indicate directions orthogonal to each other, the X axis and the Z axis indicate the horizontal direction, and the Y axis indicates the vertical direction. The Z-axis direction indicates the direction in which the tool T cuts into the workpiece W.
●［加工装置の全体構成（図１、図２）］
加工装置１０は、ベースとなる基台２０に、ワーク保持手段８０、下部可動子３０が載置されている。
ワーク保持手段８０は、ワーク旋回手段８０ａを備えており、保持されたワークＷをＺ軸に平行な中心軸に対して旋回可能である（図１中の８０Ｒの方向に旋回可能である）。また、図１に示すワーク保持手段８０は、基台２０に対してＺ軸方向（図１中の８０Ｚの方向）に往復移動することが可能であるが、特にＺ軸方向に移動しない構成であってもよい。
下部可動子３０は、例えば、基台２０に設けられたモータ３０ａと、当該モータ３０ａの軸に接続されたボールねじ３０ｂ等で構成されたＸ軸駆動装置（リニアモータ等で構成されていてもよく、各駆動装置の構成は、特に限定しない）にて、基台２０に対してＸ軸方向（図１中の３０Ｘの方向）に往復移動することが可能である。
● [Overall configuration of processing equipment (Figs. 1 and 2)]
In the processing apparatus 10, a work holding means 80 and a lower movable element 30 are placed on a base 20 serving as a base.
The work holding means 80 includes a work turning means 80a, and can turn the held work W with respect to a central axis parallel to the Z axis (turnable in the direction of 80R in FIG. 1). Further, the work holding means 80 shown in FIG. 1 can reciprocate in the Z-axis direction (the direction of 80Z in FIG. 1) with respect to the base 20, but it is configured not to move particularly in the Z-axis direction. There may be.
The lower mover 30 is, for example, an X-axis drive device (even if constituted by a linear motor or the like) composed of a motor 30a provided on the base 20 and a ball screw 30b connected to the shaft of the motor 30a. The configuration of each drive device is not particularly limited, and can reciprocate in the X-axis direction (direction 30X in FIG. 1) with respect to the base 20.
下部可動子３０の上には、モータの固定子が内蔵された上部可動子用台座４０が載置されており、上部可動子用台座４０の上には、モータの可動子が内蔵された上部可動子５０が載置されており、上部可動子用台座４０と上部可動子５０とでモータを構成している。そして上部可動子５０には、ワークＷを加工するための工具Ｔが固定されている。
上部可動子用台座４０は、レールとベアリングブロック等の案内部材（図示省略）にて、下部可動子３０に対してＺ軸方向に自由移動可能に設けられている。
上部可動子５０は、Ｚ軸駆動装置（図示省略）にて下部可動子３０に対してＺ軸方向（図１、図２中の５０Ｚの方向）に往復移動することが可能である。
また、工具Ｔは、ワークＷに対向させてＺ軸方向に突出するように上部可動子５０に固定されている。また、ワーク保持手段８０は、Ｚ軸方向に往復移動する工具ＴのＺ軸方向への延長線上にワークＷを保持している。
なお、Ｘ軸駆動装置、Ｚ軸駆動装置、ワーク保持手段８０、ワーク旋回手段８０ａは、図示しない数値制御装置等によって制御される。例えば、数値制御装置等は、下部可動子３０に対する上部可動子５０の相対的な位置を検出可能な第１検出手段５０ｓからの検出信号に基づいて上部可動子５０の位置を検出し、検出した位置に基づいた制御信号にて、Ｚ軸駆動装置を制御する。
An upper mover pedestal 40 containing a motor stator is mounted on the lower mover 30, and an upper part containing a motor mover is placed on the upper mover pedestal 40. A mover 50 is placed, and the upper mover base 40 and the upper mover 50 constitute a motor. A tool T for processing the workpiece W is fixed to the upper mover 50.
The upper mover base 40 is provided so as to be freely movable in the Z-axis direction with respect to the lower mover 30 by a guide member (not shown) such as a rail and a bearing block.
The upper mover 50 can reciprocate in the Z-axis direction (the direction of 50Z in FIGS. 1 and 2) with respect to the lower mover 30 by a Z-axis drive device (not shown).
The tool T is fixed to the upper mover 50 so as to face the workpiece W and protrude in the Z-axis direction. Further, the workpiece holding means 80 holds the workpiece W on an extension line in the Z-axis direction of the tool T that reciprocates in the Z-axis direction.
Note that the X-axis drive device, the Z-axis drive device, the work holding means 80, and the work turning means 80a are controlled by a numerical control device (not shown) or the like. For example, the numerical controller or the like detects and detects the position of the upper movable element 50 based on the detection signal from the first detection means 50s that can detect the relative position of the upper movable element 50 with respect to the lower movable element 30. The Z-axis drive device is controlled by a control signal based on the position.
また、下部可動子３０は、ワークＷの反対側に支持部３０ｃを備えている。
そして、図２に示すように、Ｚ軸方向に振動する第１バネＳ１が、下部可動子３０（この場合、支持部３０ｃ）に対して上部可動子用台座４０がＺ軸方向に振動可能となるように接続されている。
また、下部可動子３０は、静圧軸受けからなるガイドＳ２によってＸ軸方向に案内されるが、ガイドＳ２はバネ性を有しており、このバネ性のＺ軸成分を仮想的に表すと、Ｚ軸方向に振動する仮想第２バネＳ２ａ、Ｓ２ｂにて接続されている状態と考えることができる。
なお、下部可動子３０は、ガイドＳ２の弾性的性質により揺動運動を行うが、ここでは簡略化のため、重心Ｇの仮想第２バネＳ２ａ、Ｓ２ｂによる並進振動（図５（Ａ）中のＦｍ）に置き換えて考える。
The lower mover 30 includes a support portion 30c on the opposite side of the workpiece W.
Then, as shown in FIG. 2, the first spring S1 that vibrates in the Z-axis direction allows the upper mover base 40 to vibrate in the Z-axis direction with respect to the lower mover 30 (in this case, the support portion 30c). Connected to be.
The lower mover 30 is guided in the X-axis direction by a guide S2 composed of a static pressure bearing. The guide S2 has a spring property, and this spring property Z-axis component is virtually represented. It can be considered that the virtual second springs S2a and S2b that vibrate in the Z-axis direction are connected.
The lower mover 30 performs a swinging motion due to the elastic property of the guide S2, but here, for simplification, translational vibration (in FIG. 5A) by the virtual second springs S2a and S2b of the center of gravity G. Consider Fm).
また、下部可動子３０には、下部可動子３０に対する上部可動子５０のＺ軸方向の位置を検出可能な第１検出手段５０ｓ（光学式の位置センサ等）が設けられている。図示しない制御装置（数値制御装置等）が、この第１検出手段５０ｓの検出信号に基づいてＺ軸駆動装置を制御し、下部可動子３０に対して上部可動子５０に固定された工具Ｔの位置を制御して、ワークＷを加工する。
また、図２に示すように、下部可動子３０の重心Ｇを通るＸ軸に平行な垂直面Ｍｘｙに対して、工具Ｔと反対となる側（面Ｍｘｙに対して工具Ｔとほぼ対称となる位置）に、擬似工具ＴＤが設けられている。なお、工具ＴはＺ軸方向に移動可能であるため、完全な対称位置に擬似工具ＴＤを設けることができないが、例えば、工具Ｔを実加工上で往復移動させる際の移動中心等から対称となる位置に擬似工具ＴＤを設ける。
そして、基台２０には、基台２０に対する擬似工具ＴＤのＺ軸方向の位置を検出可能な第２検出手段３０ｓ（静電容量式や光学式の位置センサ等）が設けられている。なお、第１検出手段５０ｓと第２検出手段３０ｓの検出精度（分解能）は同じであることが好ましい。
The lower mover 30 is provided with first detection means 50 s (such as an optical position sensor) that can detect the position of the upper mover 50 in the Z-axis direction with respect to the lower mover 30. A control device (numerical control device or the like) (not shown) controls the Z-axis drive device based on the detection signal of the first detection means 50s, and the tool T fixed to the upper mover 50 with respect to the lower mover 30 is controlled. The workpiece is processed by controlling the position.
Further, as shown in FIG. 2, the side opposite to the tool T (substantially symmetrical to the tool T with respect to the surface Mxy) with respect to the vertical plane Mxy passing through the center of gravity G of the lower movable element 30 and parallel to the X axis. At the position), a pseudo tool TD is provided. Since the tool T is movable in the Z-axis direction, the pseudo tool TD cannot be provided at a completely symmetrical position. For example, the tool T is symmetrical from the movement center when the tool T is reciprocated in actual machining. The pseudo tool TD is provided at the position.
The base 20 is provided with second detection means 30 s (capacitance type or optical position sensor or the like) that can detect the position of the pseudo tool TD in the Z-axis direction with respect to the base 20. The detection accuracy (resolution) of the first detection means 50s and the second detection means 30s is preferably the same.
図２に示す第１バネＳ１を有することで、本実施の形態に示す加工装置１０は、上部可動子５０から下部可動子３０に伝達される高周波成分（上部可動子５０のフィードバック制御で追従できない周波数以上の成分）を、大幅に減衰することができる。なお、大幅に減衰させるには、第１バネＳ１のバネ定数をＫ２、上部可動子用台座４０の質量をＭ２、上部可動子５０のＺ軸方向への往復移動の往復周波数をｆ（＝ω／２π）とした場合、上部可動子用台座４０と第１バネＳ１とで構成される上部可動子用台座振動系の共振周波数の方が、上部可動子５０の往復周波数よりも小さくなるように、往復周波数と、上部可動子用台座４０の質量Ｍ２と、第１バネＳ１のバネ定数Ｋ２と、を選定する。この場合、√（Ｋ２／Ｍ２）＜＜ωとなるように選定する。 By having the first spring S1 shown in FIG. 2, the processing apparatus 10 shown in the present embodiment cannot follow the high-frequency component transmitted from the upper movable element 50 to the lower movable element 30 (feedback control of the upper movable element 50). The component above the frequency) can be greatly attenuated. In order to significantly attenuate, the spring constant of the first spring S1 is K 2 , the mass of the upper mover base 40 is M 2 , and the reciprocating frequency of the upper mover 50 in the Z-axis direction is f ( = Ω / 2π), the resonance frequency of the upper mover pedestal vibration system constituted by the upper mover pedestal 40 and the first spring S1 is smaller than the reciprocation frequency of the upper mover 50. As described above, the reciprocating frequency, the mass M 2 of the upper mover base 40, and the spring constant K 2 of the first spring S 1 are selected. In this case, selection is made so that √ (K 2 / M 2 ) << ω.
なお、図５（Ａ）に示すように、上部可動子５０に力Ｆ０が印加されると、上部可動子用台座４０には反動力Ｆ１が印加され（内蔵するモータにより、一般的にはＦ０＝Ｆ１である）、下部可動子３０にも力Ｆｍが印加される。
以下に、上部可動子５０に作用する力をｆ０ｓｉｎ（ω１ｔ）として、所定周波数でＺ軸方向に移動させた場合の運動方程式を示す。なお、上部可動子５０の質量（工具Ｔを含む）をＭ１、上部可動子用台座４０の質量（第１検出手段５０ｓを含む）をＭ２、下部可動子３０の質量（擬似工具ＴＤを含む）をＭ３とする。また、第１バネＳ１のバネ定数をＫ２、ガイドＳ２（仮想第２バネ）のバネ定数をＫ４とする。そして、上部可動子５０のＺ軸方向の移動距離をＸ１、上部可動子用台座４０のＺ軸方向の移動距離をＸ２、下部可動子３０のＺ軸方向の移動距離をＸ３とする。
以上の設定において、ダンピング要素を無視し、初期値を０（ゼロ）として以下に示す運動方程式を得ることができる。
Ｍ１（ｄ２Ｘ１／ｄｔ２）＝ｆ０ｓｉｎ（ω１ｔ）
Ｍ２（ｄ２Ｘ２／ｄｔ２）＋Ｋ２（Ｘ２−Ｘ３）＝−ｆ０ｓｉｎ（ω１ｔ）
Ｍ３（ｄ２Ｘ３／ｄｔ２）＋Ｋ２（Ｘ３−Ｘ２）＋Ｋ４Ｘ３＝０
As shown in FIG. 5A, when a force F0 is applied to the upper mover 50, a reaction force F1 is applied to the upper mover base 40 (generally, F0 by the built-in motor). = F1), the force Fm is also applied to the lower movable element 30.
The equation of motion when moving in the Z-axis direction at a predetermined frequency, where f 0 sin (ω 1 t) is the force acting on the upper mover 50, is shown below. The mass of the upper movable element 50 (including the tool T) is M 1 , the mass of the upper movable element base 40 (including the first detection means 50 s) is M 2 , and the mass of the lower movable element 30 (the pseudo tool TD is included) it is referred to as M 3. Further, the spring constant of the first spring S1 is K 2 , and the spring constant of the guide S2 (virtual second spring) is K 4 . The movement distance of the upper mover 50 in the Z-axis direction is X 1 , the movement distance of the upper mover base 40 in the Z-axis direction is X 2 , and the movement distance of the lower mover 30 in the Z-axis direction is X 3 . .
In the above setting, the following equation of motion can be obtained by ignoring the damping element and setting the initial value to 0 (zero).
M 1 (d 2 X 1 / dt 2 ) = f 0 sin (ω 1 t)
M 2 (d 2 X 2 / dt 2 ) + K 2 (X 2 −X 3 ) = − f 0 sin (ω 1 t)
M 3 (d 2 X 3 / dt 2) + K 2 (X 3 -X 2) + K 4 X 3 = 0
上記の運動方程式により、固有振動数は、以下となる。なお、振動対象物は、上部可動子用台座４０（上部可動子用台座４０に搭載されている全部材を含む）と、下部可動子３０（下部可動子３０に搭載されている全部材を含む）の２つであり、上部可動子用台座４０の固有振動数をωｆ１、下部可動子３０の固有振動数をωｆ２とする。
ここで、本対象では、Ｋ２＜＜Ｋ４、Ｍ２＜＜Ｍ３、Ｋ４／Ｍ３＞＞Ｋ２／Ｍ２であることと、下記の式を用いて、ωｆ１ ２とωｆ２ ２を、以下のように整理することができる。
Here, in this object, it is K 2 << K 4 , M 2 << M 3 , K 4 / M 3 >> K 2 / M 2 , and using the following formula, ω f1 2 and ω the f2 2, can be summarized as follows.
また、制御で外乱となるＸ３（図５（Ａ）を参照）の周波数に対する応答性は、減衰を考慮すると、一般的に図７に示すものとなる。
図７中に示すωｆ１とωｆ２は、上記より求めた値となる。また、図７において、領域Ａと領域Ｂの境界線の角周波数は、加工装置１０における制御システム（図３及び図６参照）の応答限界の角周波数であり、制御システムによって決まっている。この境界線より低い角周波数の領域が領域Ａであり、境界線以上の角周波数の領域が領域Ｂである。
ここで、外乱による振動が、図７に示す領域Ａ及び領域Ｂに収まるように、ωｆ１、及びωｆ２を設定する。例えば、要求される表面粗さをＲｅとすると、領域Ａ、Ｂ内の振幅がＲｅ以下となるように、第１バネＳ１のバネ定数Ｋ２、及び上部可動子用台座４０の質量Ｍ２、下部可動子３０の質量Ｍ３等を選定する。
Further, the response to the frequency of X 3 (see FIG. 5A), which is a disturbance in the control, is generally as shown in FIG. 7 in consideration of attenuation.
Ω f1 and ω f2 shown in FIG. 7 are values obtained from the above. Moreover, in FIG. 7, the angular frequency of the boundary line of the area | region A and the area | region B is an angular frequency of the response limit of the control system (refer FIG.3 and FIG.6) in the processing apparatus 10, and is decided by the control system. A region having an angular frequency lower than the boundary line is a region A, and a region having an angular frequency higher than the boundary line is a region B.
Here, ω f1 and ω f2 are set so that the vibration due to the disturbance falls within the region A and the region B shown in FIG. For example, assuming that the required surface roughness is Re, the spring constant K 2 of the first spring S 1 and the mass M 2 of the upper mover base 40 so that the amplitude in the regions A and B is equal to or less than Re, The mass M 3 of the lower mover 30 is selected.
領域Ａは、制御システムの応答限界よりも低い周波数領域であるため、図３及び図６に示すフィードバック制御系で追従可能な周波数領域である。そして、領域Ａの範囲内の角周波数となるように、上部可動子５０の往復周波数ｆを選定する。しかし、領域Ａの範囲内となるように往復周波数ｆを選定しても、往復周波数ｆに起因する高次数の周波数が発生し、発生した周波数による振動が制御システムに重畳される。この高次数の周波数が領域Ａ内であれば上記フィードバック制御系にて追従（補正）可能であるが、領域Ｂに発生した周波数については上記フィードバック制御系でも追従することはできない。本実施の形態にて説明する加工装置１０では、上記フィードバック制御系でも追従できない領域Ｂに発生した高次数の周波数による振動を、第１バネＳ１、ガイドＳ２（仮想第２バネ）にて減衰させることができる。これにより、基台２０への振動の伝達を著しく小さくすることができるので、高次数の周波数によって発生した振動による他の部材への影響も著しく小さくすることができる。
ここで、ガイドＳ２の弾性的性質により、制御で位相遅れ等が発生し、追従できない周波数領域のゲインを問題ないレベルまで下げ、入力あるいは外乱等に高い周波数成分があっても、下部可動子３０の振動レベルは著しく小さく、問題とならないように、各パラメータを調整することが重要である。
この条件で、第１検出手段５０ｓ及び第２検出手段３０ｓからの検出信号に基づいて、制御装置からＺ軸駆動装置を制御して工具ＴのＺ軸方向への位置を制御すれば、高精度の反動制御が容易に得られる。以下にて、その制御方法について第１の実施の形態、及び第２の実施の形態について説明する。
Since the region A is a frequency region lower than the response limit of the control system, the region A can be followed by the feedback control system shown in FIGS. Then, the reciprocating frequency f of the upper mover 50 is selected so that the angular frequency is within the range of the region A. However, even if the reciprocating frequency f is selected so as to be within the range of the region A, a high-order frequency due to the reciprocating frequency f is generated, and vibration due to the generated frequency is superimposed on the control system. If the high-order frequency is within the region A, the feedback control system can follow (correct), but the frequency generated in the region B cannot be followed by the feedback control system. In the processing apparatus 10 described in the present embodiment, the vibration due to the high-order frequency generated in the region B that cannot be followed by the feedback control system is damped by the first spring S1 and the guide S2 (virtual second spring). be able to. Thereby, since the transmission of the vibration to the base 20 can be remarkably reduced, the influence on the other members due to the vibration generated by the high-order frequency can be remarkably reduced.
Here, due to the elastic property of the guide S2, a phase delay or the like occurs in the control, and the gain in the frequency region that cannot be tracked is lowered to a problem level. Even if there is a high frequency component in the input or disturbance, the lower mover 30 The vibration level is extremely small, and it is important to adjust each parameter so as not to cause a problem.
Under this condition, if the position of the tool T in the Z-axis direction is controlled by controlling the Z-axis drive device from the control device based on the detection signals from the first detection means 50s and the second detection means 30s, high accuracy is achieved. The recoil control can be easily obtained. Hereinafter, the control method will be described with respect to the first embodiment and the second embodiment.
●［第１の実施の形態における制御ブロック図（図３）と制御フロー（図４）］
次に、図３に示す制御ブロック図と、図４に示す制御フローを用いて、工具ＴのＺ軸方向への位置決め制御の第１の実施の形態について説明する。
なお、図５は制御ブロック図３におけるノードＮ１０、ノードＮ２０の考え方を説明する図である。図５（Ａ）は、工具ＴのＺ軸方向の誤差について説明する図である。例えば、上部可動子５０がＺ軸方向に往復移動すると、下部可動子３０にモーメントＦｍ（ボールねじ３０ｂを中心として回転する力）が印加される場合がある。この場合、例えば擬似工具ＴＤの位置が、図５（Ａ）中に点線で示す擬似工具ＴＤ´の位置に変位し、期待する位置から距離Ｅ１だけずれた位置となる。このずれは、工具Ｔも同様であるが、工具ＴはＺ軸方向に往復移動しているため、ずれ量を検出することは非常に困難である。擬似工具ＴＤは、基台２０に対してＺ軸方向に一定の距離が保たれているはずであり、第２検出手段３０ｓにて、基台２０に対するＺ軸方向の位置を安定して検出することができる。
なお、図２にて説明したように、擬似工具ＴＤは、面Ｍｘｙが重心を通り、面Ｍｘｙに対して、工具Ｔとほぼ対称となる位置に擬似工具ＴＤが設けられているので、擬似工具ＴＤのずれ量は、工具Ｔのずれ量とほぼ等しいものとなる。このような誤差は、下部可動子３０がガイドＳ２の弾性的性質（仮想第２バネＳ２ａ、Ｓ２ｂ）により、回転等する場合に発生すると考えられるからである。
[Control block diagram (FIG. 3) and control flow (FIG. 4) in the first embodiment]
Next, a first embodiment of the positioning control of the tool T in the Z-axis direction will be described using the control block diagram shown in FIG. 3 and the control flow shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of the nodes N10 and N20 in the control block diagram 3. FIG. 5A is a diagram for explaining an error of the tool T in the Z-axis direction. For example, when the upper mover 50 reciprocates in the Z-axis direction, a moment Fm (a force that rotates about the ball screw 30b) may be applied to the lower mover 30. In this case, for example, the position of the pseudo tool TD is displaced to the position of the pseudo tool TD ′ indicated by a dotted line in FIG. 5A, and is shifted from the expected position by the distance E1. This deviation is the same for the tool T, but since the tool T reciprocates in the Z-axis direction, it is very difficult to detect the deviation amount. The pseudo tool TD should be kept at a constant distance in the Z-axis direction with respect to the base 20, and the second detection means 30 s stably detects the position in the Z-axis direction with respect to the base 20. be able to.
As described with reference to FIG. 2, the pseudo tool TD is provided with the pseudo tool TD at a position where the surface Mxy passes through the center of gravity and is substantially symmetric to the tool T with respect to the surface Mxy. The deviation amount of TD is substantially equal to the deviation amount of the tool T. This is because such an error is considered to occur when the lower movable element 30 rotates or the like due to the elastic properties of the guide S2 (virtual second springs S2a and S2b).
また、図５（Ｂ）は、工具ＴのＺ軸方向の位置決め制御の考え方を説明する図である。位置決め制御の処理は所定タイミング毎（例えば数ｍｓ間隔）に実行される。例えば、前回の処理タイミングでは工具Ｔの先端位置は位置Ｐにあった場合、且つ今回の処理タイミングでは工具Ｔの目標位置がＰ´となった場合、その目標変位（変位量）は図５（Ｂ）に示す「目標変位」で示す量及び方向である。しかし、前回の処理タイミングから今回の処理タイミングまでの間に工具Ｔが工具Ｔ´で示すＺ軸方向への距離分、すでに移動している場合（説明のため、あえてＹ軸方向にずらして記載している）、図５（Ｂ）に示す「工具Ｔの実変位」分、「目標変位」から減算しておく必要がある。また、前回の処理タイミングから今回の処理タイミングまでの間に下部可動子３０が回転等して、擬似工具ＴＤが擬似工具ＴＤ´で示すＺ軸方向へずれている場合（説明のため、あえてＹ軸方向にずらして記載している）、図５（Ｂ）に示す「擬似工具ＴＤの実変位」分、更に「目標変位」から減算しておく必要がある。これより、最終的な変位（最終変位）は、「目標変位」−「工具Ｔの実変位（工具実変位に相当）」−「擬似工具ＴＤの実変位（擬似工具実変位に相当）」となる。
なお、「目標変位」の正方向は図５（Ｂ）中のＺ軸方向（この場合、左方向）であり、「工具Ｔの実変位」の正方向は図５（Ｂ）中のＺ軸方向（この場合、左方向）であり、「擬似工具ＴＤの実変位」の正方向は図５（Ｂ）中のＺ軸と反対方向（この場合、右方向）である。
以上を踏まえて、図３に示す制御ブロック図の各ノード（ノードＮ１０〜ノードＮ４０）における処理内容を、図４に示す制御フローの各ステップ（ステップＳ６〜ステップＳ４０）にて説明する。
FIG. 5B is a diagram for explaining the concept of positioning control of the tool T in the Z-axis direction. The positioning control process is executed at every predetermined timing (for example, every several ms). For example, when the tip position of the tool T is at the position P at the previous processing timing and when the target position of the tool T is P ′ at the current processing timing, the target displacement (displacement amount) is shown in FIG. This is the amount and direction indicated by “target displacement” shown in B). However, when the tool T has already moved by the distance in the Z-axis direction indicated by the tool T ′ between the previous processing timing and the current processing timing (for the sake of explanation, the description is deviated in the Y-axis direction. It is necessary to subtract from the “target displacement” by the “actual displacement of the tool T” shown in FIG. In addition, when the lower movable element 30 is rotated between the previous processing timing and the current processing timing, the pseudo tool TD is displaced in the Z-axis direction indicated by the pseudo tool TD ′ (for the sake of explanation, Y It is necessary to subtract from the “target displacement” by “the actual displacement of the pseudo tool TD” shown in FIG. 5B. Accordingly, the final displacement (final displacement) is “target displacement” − “actual displacement of tool T (corresponding to actual tool displacement)” − “actual displacement of pseudo tool TD (corresponding to actual displacement of pseudo tool)”. Become.
The positive direction of “target displacement” is the Z-axis direction (in this case, the left direction) in FIG. 5B, and the positive direction of “actual displacement of tool T” is the Z-axis in FIG. 5B. The positive direction of the “actual displacement of the pseudo tool TD” is the direction opposite to the Z axis in FIG. 5B (in this case, the right direction).
Based on the above, the processing contents in each node (node N10 to node N40) of the control block diagram shown in FIG. 3 will be described in each step (step S6 to step S40) of the control flow shown in FIG.
図４に示すステップＳ６では、制御装置は、工具ＴのＺ軸方向における目標変位を算出し、ステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、第２検出手段３０ｓからの検出信号に基づいた擬似工具ＴＤのＺ軸方向の実変位を算出し、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０（ノードＮ１０に相当）では、ステップＳ６で求めた目標変位からステップＳ７で求めた擬似工具ＴＤの実変位を減算して新目標変位を算出してステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０（ノードＮ２０に相当）では、ステップＳ１０で求めた新目標変位から工具Ｔの実変位を減算して最終変位（目標変位量に対する実際の変位量の差）を求め、求めた最終変位から目標速度を算出してステップＳ３０に進む。なお、工具Ｔの実変位は、図３に示すように、モータ（Ｚ軸駆動装置のモータ）の加速度から求めた速度から求めることができる。
ステップＳ３０（ノードＮ３０に相当）では、ステップＳ２０で求めた目標速度からモータの実際の速度を減算して速度偏差（目標速度に対する実際の速度との差）を求め、求めた速度偏差から目標電流を算出してステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０（ノードＮ４０に相当）では、ステップＳ３０で求めた目標電流からモータの実際の電流を減算して電流偏差（目標電流に対する実際の電流との差）を求め、求めた電流偏差に基づいてモータ（Ｚ軸駆動装置のモータ）に供給する電流を制御する。なお、モータには供給されている電流を検出可能な電流検出手段が設けられている。この電流検出手段からの検出信号に基づいて、制御装置は、モータに流れている電流を認識可能であり、当該電流からモータの加速度を求めることが可能である。
In step S6 shown in FIG. 4, the control device calculates a target displacement of the tool T in the Z-axis direction, and proceeds to step S7.
In step S7, the actual displacement in the Z-axis direction of the pseudo tool TD is calculated based on the detection signal from the second detection means 30s, and the process proceeds to step S10.
In step S10 (corresponding to node N10), the new target displacement is calculated by subtracting the actual displacement of the pseudo tool TD obtained in step S7 from the target displacement obtained in step S6, and the process proceeds to step S20.
In step S20 (corresponding to node N20), the actual displacement of the tool T is subtracted from the new target displacement obtained in step S10 to obtain the final displacement (difference in actual displacement amount with respect to the target displacement amount), and from the obtained final displacement. The target speed is calculated and the process proceeds to step S30. The actual displacement of the tool T can be obtained from the speed obtained from the acceleration of the motor (motor of the Z-axis drive device) as shown in FIG.
In step S30 (corresponding to node N30), the actual speed of the motor is subtracted from the target speed obtained in step S20 to obtain a speed deviation (difference from the actual speed with respect to the target speed), and the target current is obtained from the obtained speed deviation. Is calculated and the process proceeds to step S40.
In step S40 (corresponding to node N40), a current deviation (difference from the actual current with respect to the target current) is obtained by subtracting the actual current of the motor from the target current obtained in step S30, and based on the obtained current deviation. The current supplied to the motor (the motor of the Z-axis drive device) is controlled. The motor is provided with current detection means capable of detecting the supplied current. Based on the detection signal from the current detection means, the control device can recognize the current flowing in the motor and can determine the acceleration of the motor from the current.
以上に説明したように、本実施の形態では、工具ＴのＺ軸方向の目標とする位置に対応する目標変位と、第１検出手段５０ｓの検出信号に基づいた工具Ｔの実際の位置に対応する工具実変位と、第２検出手段３０ｓの検出信号に基づいた擬似工具ＴＤの実際の位置に対応する擬似工具実変位とを用い、目標変位から工具実変位を減算した偏差から更に擬似工具実変位を減算した偏差に基づいてＺ軸駆動装置の制御量（この場合、Ｚ軸駆動装置のモータに供給する電流）を求めることで、工具Ｔをより高精度に位置決めすることができる。 As described above, in the present embodiment, the target displacement corresponding to the target position of the tool T in the Z-axis direction and the actual position of the tool T based on the detection signal of the first detection means 50s are supported. Using the tool actual displacement to be performed and the pseudo tool actual displacement corresponding to the actual position of the pseudo tool TD based on the detection signal of the second detection means 30s, and further calculating the pseudo tool actual from the deviation obtained by subtracting the tool actual displacement from the target displacement. By obtaining the control amount of the Z-axis drive device (in this case, the current supplied to the motor of the Z-axis drive device) based on the deviation obtained by subtracting the displacement, the tool T can be positioned with higher accuracy.
●［第２の実施の形態における制御ブロック図（図６）］
次に、図６に示す制御ブロック図を用いて、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、制御ブロック図における点線Ｂ１の部分（ノードＮ１２、ノードＮ２２）が異なっており、他は同様である。
ここで、図６に示す制御ブロック図において、ノードＮ２２から出力される「最終変位」は、図３に示すノードＮ２０から出力される「最終変位」と同様、「最終変位」＝「目標変位」−「工具の実変位（工具実変位に相当）」−「擬似工具ＴＤの実変位（擬似工具実変位に相当）」である。従って、図６に示す制御ブロック図は、図３に示す制御ブロック図と比較すると、「最終変位」を求めるまでの、「目標変位」から「工具の実変位」と「擬似工具の実変位」を減算する順番が異なるのみである。
その他については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
[Control block diagram in the second embodiment (FIG. 6)]
Next, a second embodiment will be described using the control block diagram shown in FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the portion of the dotted line B1 (node N12, node N22) in the control block diagram, and the others are the same.
Here, in the control block diagram shown in FIG. 6, the “final displacement” output from the node N22 is “final displacement” = “target displacement” in the same manner as the “final displacement” output from the node N20 shown in FIG. -"Actual displacement of tool (corresponding to actual tool displacement)"-"Actual displacement of pseudo tool TD (corresponding to actual displacement of pseudo tool)". Therefore, the control block diagram shown in FIG. 6 is compared with the control block diagram shown in FIG. 3 from “target displacement” to “actual tool displacement” and “pseudo tool actual displacement” until “final displacement” is obtained. Only the order of subtracting is different.
Others are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
以上に説明した本実施の形態の加工装置１０は、工具ＴにおけるＺ軸方向の制御位置（目標変位に基づいた最終変位）を、第１検出手段の検出信号に基づいて求めるとともに、第２検出手段の検出信号に基づいて補正することで、より正確な位置決め制御が可能である。
図３及び図６の例に示すように、フィードバックコントロール外の下部可動子３０の振動による工具Ｔの位置の誤差要因となる外乱を、擬似工具ＴＤの振動から検出し、この擬似工具ＴＤの変位を目標変位から差し引くように構成したことで、下部可動子３０の振動を考慮した、より正確な工具Ｔの位置決め制御が可能となる。
また、下部可動子３０の振動の検出（Ｚ軸方向の変位の検出）は、同時に下部可動子３０のヨーイングも検出して補正することができるので、加工精度をより向上させることができる。
更に、第１バネＳ１のフィルタ効果により、上部可動子用台座４０から下部可動子３０へ伝達される反動力を大幅に低減できるので、下部可動子３０の振動による誤差の発生を大幅に低減することができ、より一層加工精度を向上させることができるとともに、誤差要因となる上部可動子５０の往復周波数に対する２次、３次等、高次数の周波数の基台を経た振動の誘起を抑制することができる。
以上、本実施の形態にて説明した加工装置を用いれば、水平方向に往復移動する可動子からの反動力を比較的単純な構造で抑制することが可能な反動抑制構造を備えた加工装置を実現することができる。
The machining apparatus 10 according to the present embodiment described above obtains the control position (final displacement based on the target displacement) of the tool T in the Z-axis direction based on the detection signal of the first detection means and the second detection. By correcting based on the detection signal of the means, more accurate positioning control is possible.
As shown in the examples of FIGS. 3 and 6, a disturbance that is an error factor of the position of the tool T due to the vibration of the lower movable element 30 outside the feedback control is detected from the vibration of the pseudo tool TD, and the displacement of the pseudo tool TD is detected. Is subtracted from the target displacement, it is possible to perform more accurate positioning control of the tool T in consideration of the vibration of the lower mover 30.
Further, since the vibration of the lower movable element 30 (detection of displacement in the Z-axis direction) can be detected and corrected simultaneously with the yawing of the lower movable element 30, the machining accuracy can be further improved.
Further, the reaction effect transmitted from the upper mover base 40 to the lower mover 30 can be significantly reduced by the filter effect of the first spring S1, so that the occurrence of errors due to vibration of the lower mover 30 is greatly reduced. In addition, the machining accuracy can be further improved, and the induction of vibrations through the high-order frequency base such as the second-order and third-order with respect to the reciprocating frequency of the upper mover 50 that causes an error is suppressed. be able to.
As described above, if the machining apparatus described in the present embodiment is used, a machining apparatus having a reaction suppression structure that can suppress reaction force from a mover that reciprocates in a horizontal direction with a relatively simple structure. Can be realized.
本発明の加工装置１０は、本実施の形態で説明した構造、構成、外観、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。 The processing apparatus 10 of the present invention is not limited to the structure, configuration, appearance, shape, and the like described in the present embodiment, and various modifications, additions, and deletions can be made without changing the gist of the present invention.
１０ 加工装置
２０ 基台
３０ 下部可動子
３０ａ モータ
３０ｂ ボールねじ
４０ 上部可動子用台座
５０ 上部可動子
８０ ワーク保持手段
８０ａ ワーク旋回手段
Ｓ１ 第１バネ
Ｓ２ ガイド（仮想第２バネ）
５０ｓ 第１検出手段
３０ｓ 第２検出手段
Ｔ 工具
ＴＤ 擬似工具
Ｇ 重心
Ｗ ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing apparatus 20 Base 30 Lower mover 30a Motor 30b Ball screw 40 Upper mover base 50 Upper mover 80 Work holding means 80a Work turning means S1 1st spring S2 guide (virtual 2nd spring)
50 s first detection means 30 s second detection means T tool TD pseudo tool G center of gravity W workpiece
Claims (3)
前記基台上に載置され、Ｘ軸駆動装置を用いて前記基台に対して水平方向を示すＸ軸方向に可動する下部可動子と、
前記下部可動子上に載置され、前記Ｘ軸方向に直交する水平方向を示すＺ軸方向に、自由移動可能に設けられた上部可動子用台座と、
前記上部可動子用台座上に載置され、Ｚ軸駆動装置を用いて前記上部可動子用台座に対して前記Ｚ軸方向に可動する上部可動子と、
前記上部可動子に設けられ、前記上部可動子とともに前記Ｚ軸方向に往復移動してワークを加工する工具と、
前記Ｚ軸方向に往復移動する前記工具のＺ軸方向への延長線上に前記ワークを保持するワーク保持手段と、を備え、
前記下部可動子には、当該下部可動子に対する前記上部可動子の前記Ｚ軸方向の位置を検出可能な第１検出手段が設けられており、前記第１検出手段の検出信号に基づいて前記上部可動子の前記Ｚ軸方向の位置が制御され、
前記Ｚ軸方向に振動する第１バネが、前記下部可動子に対して前記上部可動子用台座を前記Ｚ軸方向に振動可能となるように接続されており、
前記下部可動子の重心を通るとともに前記Ｘ軸に平行な垂直面に対して、前記工具とほぼ対称となる位置に、前記下部可動子に固定した擬似工具を設け、
前記擬似工具の先端部における前記基台に対する前記Ｚ軸方向の位置を検出する第２検出手段を前記基台に備え、
前記工具におけるＺ軸方向の制御位置を、前記第２検出手段の検出信号に基づいて補正する、
ことを特徴とする加工装置。 The base,
A lower mover mounted on the base and movable in an X-axis direction indicating a horizontal direction with respect to the base using an X-axis drive device;
An upper mover pedestal mounted on the lower mover and provided so as to be freely movable in a Z-axis direction indicating a horizontal direction orthogonal to the X-axis direction;
An upper mover mounted on the upper mover base and movable in the Z-axis direction with respect to the upper mover base using a Z-axis drive device;
A tool that is provided on the upper mover and reciprocates in the Z-axis direction together with the upper mover to process a workpiece;
A workpiece holding means for holding the workpiece on an extension line in the Z-axis direction of the tool that reciprocates in the Z-axis direction,
The lower mover is provided with first detection means capable of detecting the position of the upper mover in the Z-axis direction with respect to the lower mover, and the upper mover is based on a detection signal of the first detection means. The position of the mover in the Z-axis direction is controlled,
A first spring that vibrates in the Z-axis direction is connected to the lower mover so as to vibrate the upper mover base in the Z-axis direction;
A pseudo tool fixed to the lower mover is provided at a position substantially symmetric to the tool with respect to a vertical plane passing through the center of gravity of the lower mover and parallel to the X axis,
The base includes second detection means for detecting a position in the Z-axis direction with respect to the base at the tip of the pseudo tool,
Correcting the control position of the tool in the Z-axis direction based on a detection signal of the second detection means;
A processing apparatus characterized by that.
前記Ｚ軸駆動装置による前記上部可動子を前記Ｚ軸方向に往復させる往復周波数に対して、前記上部可動子用台座と前記第１バネとで構成される上部可動子用台座振動系の共振周波数の方が小さくなるように、前記往復周波数と、前記上部可動子用台座の質量と、前記第１バネのバネ定数と、が選定されている、
ことを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
Resonant frequency of the upper mover pedestal vibration system composed of the upper mover pedestal and the first spring with respect to the reciprocating frequency of reciprocating the upper mover in the Z-axis direction by the Z-axis drive device. The reciprocating frequency, the mass of the upper mover pedestal, and the spring constant of the first spring are selected so that is smaller.
A processing apparatus characterized by that.
前記工具のＺ軸方向の目標とする位置に対応する目標変位と、
前記第１検出手段の検出信号に基づいた前記工具の実際の位置に対応する工具実変位と、
前記第２検出手段の検出信号に基づいた前記擬似工具の実際の位置に対応する擬似工具実変位とを用い、
前記目標変位から前記工具実変位を減算した偏差から更に前記擬似工具実変位を減算した偏差に基づいて前記Ｚ軸駆動装置の制御量を求める、
ことを特徴とする加工装置。
The processing apparatus according to claim 1 or 2,
A target displacement corresponding to a target position in the Z-axis direction of the tool;
An actual tool displacement corresponding to the actual position of the tool based on the detection signal of the first detection means;
Using the pseudo tool actual displacement corresponding to the actual position of the pseudo tool based on the detection signal of the second detection means,
Obtaining a control amount of the Z-axis drive device based on a deviation obtained by further subtracting the pseudo tool actual displacement from a deviation obtained by subtracting the tool actual displacement from the target displacement;
A processing apparatus characterized by that.
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