JP2009142950A - 加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る加工装置1は、切刃12を有する工具2と、工具2を微小振動させるアクチュエータ3と、アクチュエータ3を収容するケーシング4と、ケーシング4の内部に配置されアクチュエータ3に予荷重を与える予負荷機構5と、切刃12と予負荷機構5の間に配置された力センサ6と、力センサ6の出力に基づいて加工部1の切削力を検出する検出手段(コンピュータ19)とを具備する。本発明において、力センサ6は、工具2の慣性質量に基づく力成分のみを検出する。これにより、非加工時に検出される力センサ6の出力を小さくすることができるため、加工時に検出される力センサの出力との差分が大きくなり、切削力の検出精度を大幅に向上させることが可能となる。
【選択図】図1
Description
[加工装置の構成]
図1は本発明の実施形態による加工装置の構成を示す概略断面図である。
図4(A)に示すように、まず、加工装置1には、曲率半径が2.0mmの鏡面加工用工具29が取り付けられる。そして、被加工物Wをその軸心Waを中心として所定の回転数で回転させ、鏡面加工用工具29を用いて被加工物Wの表面を鏡面状に加工する。
図1を参照して、まず、ファンクションジェネレータ16で生成された任意の周波数の正弦波信号(電圧信号)がPZT駆動回路20を通じてアクチュエータ3へ入力される。これにより、アクチュエータ3は、X軸方向に上記周波数で振動される。工具2が固定されているヘッド部材10は、アクチュエータ3と一体的に接触しているため、アクチュエータ3の伸縮はヘッド部材10を介して工具2に微小振幅の振動変位を与える。
続いて、図4(C)に示すように、被加工物Wの表面に三次元の微細形状を加工する。
さて、被加工物Wの加工工程では工具2に加わる切削力が検出される。以下、切削力の検出方法について説明する。
以下、図7および図8に示す加工装置の構成例と比較した本実施形態の効果について説明する。
次に、図14および図15を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。図14(A),(B)、図15(A),(B)は、本実施形態の加工装置における加工部(工具)周辺の概略構成を示す側面図である。なお、それ以外の構成は上述の第1の実施形態と同様であるので、その図示は省略している。また、各図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図16は本発明の第3の実施形態による加工装置41の構成を示す側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本発明に係る加工装置は、FPDや太陽電池などの分野をはじめとして、様々な分野において利用可能である。本実施形態では、液晶ディスプレイ(LCD)に搭載される光学シート(又は光学フィルム)を作製する際に用いられる成形ロールを、本加工装置を用いて形成することができる。
本発明に係る加工装置1は、高精度で測定された力センサ6の出力を利用することにより、加工中の切刃12の摩耗やチッピング等の破損を検出することができる。これにより、工具2の取替の判断が容易となり、生産性を向上させることが可能となる。
また、本発明に係る加工装置1は、切刃12の摩耗量も測定することができる。すなわち、加工前に行われる被加工物と工具の接触検出工程において、接触位置の変化を変位センサ7の出力に基づいて検出することで、工具2の摩耗量を測定することができる。また、同様な方法により、工具2を交換したときの取付け誤差や工具2の寸法の個体差などによる工具2の先端位置のずれを求めることができる。
さらに、本発明に係る加工装置1は、力センサ6の計測値が一定になるよう制御部15でアクチュエータ3の駆動を制御することにより、変位センサ7の変位から被加工物Wの表面の形状を計測することができる。また、同様の方法で、形状が既知の基準試料を使用することにより、工具2の先端の形状を測定することができる。
さらに、高精度で測定された力センサ6の出力を、直接、A/D変換ボード22へ入力することにより、工具2の切削特性を調べることができる。これにより、加工条件を最適化したり、加工の形状精度を向上させたりすることができる。
2…工具
3…アクチュエータ
4…ケーシング本体
5…予負荷機構
6…力センサ
7…位置センサ
10…ヘッド部材
11…弾性部材
12…切刃
15…制御部
19…コンピュータ
41…加工装置
50…成形装置
53…成形ロール
60…光学シート
W…被加工物
Claims (10)
- 切刃を有する加工部と、
前記加工部を微小振動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを収容するケーシングと、
前記ケーシングの内部に配置され前記アクチュエータに予荷重を与える予負荷機構と、
前記切刃と前記予負荷機構の間に配置された力センサと、
前記力センサの出力に基づいて前記加工部の切削力を検出する検出手段と
を具備する加工装置。 - 請求項1に記載の加工装置であって、
前記予負荷機構は、
前記アクチュエータと接触し、前記加工部と共に前記ケーシングに対して相対駆動されるヘッド部材と、
前記ケーシングと前記ヘッド部材の間に配置され前記ヘッド部材を前記アクチュエータに押し付ける弾性部材とを有し、
前記力センサは、前記切刃と前記ヘッド部材の間に配置されている
加工装置。 - 請求項2に記載の加工装置であって、
前記加工部は、前記切刃を保持する保持部を有し、
前記力センサは、前記保持部と前記ヘッド部材の間に配置されている
加工装置。 - 請求項2に記載の加工装置であって、
前記加工部は、前記切刃を保持する保持部を有し、
前記力センサは、前記切刃と前記保持部の間に配置されている
加工装置。 - 請求項2に記載の加工装置であって、
前記加工部は、前記切刃を保持する保持部を有し、
前記力センサは、前記保持部に埋め込まれている
加工装置。 - 請求項2に記載の加工装置であって、
前記弾性部材は、ウェーブワッシャでなり、
前記力センサは、前記ウェーブワッシャよりも小さい外形寸法を有する圧電素子でなる
加工装置。 - 請求項1に記載の加工装置であって、さらに、
前記ケーシングに対する前記加工部の変位を検出する変位センサを具備する
加工装置。 - 請求項2に記載の加工装置であって、さらに、
前記加工部と前記力センサの間に、前記力センサを前記ヘッド部材へ押し付ける機構を具備する
加工装置。 - 請求項1に記載の加工装置であって、
前記検出手段は、前記アクチュエータを駆動する駆動回路を含む
加工装置。 - 切刃を有する加工部と、
前記加工部を微小振動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを収容するケーシングと、
前記ケーシングの内部に配置され前記アクチュエータに予荷重を与える予負荷機構と、
前記切刃と前記予負荷機構の間に配置された力センサと、
前記加工部の変位を検出する変位センサと、
前記力センサと前記変位センサの出力に基づいて前記アクチュエータを駆動する制御手段と
を具備する加工装置。
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