JP2009166204A

JP2009166204A - Attachment for machine tool

Info

Publication number: JP2009166204A
Application number: JP2008009246A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Ito; 隆昌伊藤; Koichi Kato; 孝一加藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP5132332B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an attachment for a machine tool capable of highly accurately achieving micro-machining of a work by using the machine tool. SOLUTION: This attachment 6 for the machine tool detachably installed in the machine tool, is provided with respective slow motion driving mechanisms 61, 62 and 63 for slowly moving a micromachining tool 5 in the X, Y, Z directions to the work. The micromachining of the work is performed while reciprocatably slowly moving the micromachining tool 5 in the ±Z direction by the Z slow motion driving mechanism 63. Thus, since the work is micromachined by reciprocatably slowly moving the micromachining tool 5 in the ±Z direction, inertia can be reduced more than a constitution for micromachining the work by roughly moving the micromachining tool 5 in the Z direction, and the micromachining of the work can be highly accurately achieved. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワークを加工する工作機械に取り付けられる工作機械用アタッチメントに関する。 The present invention relates to a machine tool attachment attached to a machine tool for machining a workpiece.

従来、大型のワークを加工する機械として、いわゆるマシニングセンタと呼ばれる工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のものは、門型のコラムに両端が支持されたクロスレールを備えている。このクロスレールには、その長手方向（Ｙ方向）に沿って移動可能に支持されたサドルを介して、ラムがＺ方向に移動可能に設けられている。このラムには、主軸を介して工具が装着される。また、ラムの下方には、ワークが設置されるテーブルがＸ方向に移動可能に設けられている。
そして、テーブル、サドル、ラムをＸ，Ｙ，Ｚ方向に適宜移動させつつ、ワークを加工する構成が採られている。 Conventionally, a machine tool called a so-called machining center is known as a machine for processing a large workpiece (see, for example, Patent Document 1).
The thing of this patent document 1 is equipped with the cross rail by which both ends were supported by the portal column. The cross rail is provided with a ram so as to be movable in the Z direction via a saddle supported so as to be movable along the longitudinal direction (Y direction). A tool is attached to the ram via a main shaft. A table on which a work is placed is provided below the ram so as to be movable in the X direction.
And the structure which processes a workpiece | work is taken, moving a table, a saddle, and a ram suitably to a X, Y, Z direction.

特開２００３−１５４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1541

しかしながら、上述したような特許文献１のような大型のワークを加工する構成では、取り付けられる主軸や工具が限定されてしまうため、微細な孔あけ加工などを実施するのが困難である。すなわち、微細な加工を実現するために工具をＺ方向に移動させる際の速度を最も低く設定しても、イナーシャの影響により微細な加工を高精度に実現できないおそれがある。 However, in the configuration for processing a large workpiece as described in Patent Document 1 described above, it is difficult to perform fine drilling or the like because the main spindle and tool to be attached are limited. That is, even if the speed at which the tool is moved in the Z direction is set to the lowest in order to realize fine machining, there is a possibility that fine machining cannot be realized with high accuracy due to the influence of inertia.

本発明の目的は、このような実情などに鑑みて、工作機械を用いたワークの微細加工を高精度に実現可能な工作機械用アタッチメントを提供することである。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an attachment for a machine tool that can realize fine machining of a workpiece using a machine tool with high accuracy.

本発明の工作機械用アタッチメントは、ワークを大型加工する大型加工用工具を前記ワークに対して相対的に粗動させる粗動駆動部を備えた工作機械に取り付けられる工作機械用アタッチメントであって、前記ワークを微細加工する微細加工用工具が取り付けられる微細加工用工具取付部と、この微細加工用工具取付部を前記ワークに対して相対的に微動させる微動駆動部と、この微動駆動部に設けられ前記粗動駆動部に着脱可能に取り付けられるアタッチメント側取付部と、を備え、前記微動駆動部は、前記微細加工用工具取付部を前記ワークに対して接離するＺ方向へ微動させるＺ微動駆動機構と、前記Ｚ方向と直交するＹ方向へ微動させるＹ微動駆動機構と、前記Ｚ方向および前記Ｙ方向と直交するＸ方向へ微動させるＸ微動駆動機構と、を備え、前記Ｚ微動駆動機構は、前記Ｚ方向へ往復駆動して前記微細加工用工具取付部を微動させることを特徴とする。 The attachment for a machine tool of the present invention is an attachment for a machine tool attached to a machine tool provided with a coarse motion drive unit that coarsely moves a large machining tool for machining a workpiece in a large size relative to the workpiece, A micro-machining tool mounting portion to which a micro-machining tool for micro-machining the workpiece is mounted, a micro-motion driving portion that finely moves the micro-machining tool mounting portion relative to the work, and a micro-motion driving portion are provided. An attachment-side attachment portion that is detachably attached to the coarse movement drive portion, and the fine movement drive portion finely moves the fine processing tool attachment portion in the Z direction contacting and separating from the workpiece. Drive mechanism, Y fine movement drive mechanism that finely moves in the Y direction perpendicular to the Z direction, and X fine movement drive mechanism that finely moves in the Z direction and the X direction perpendicular to the Y direction , Wherein the Z fine movement driving mechanism, characterized in that the reciprocating drive to to the Z direction finely moving the fine machining tool mounting portion.

ここで、微細加工としては、マイクロメートル単位、ナノメール単位での孔あけ加工、切削加工などが例示できる。また、微細加工用工具としては、微細加工用や超音波切削用あるいは測定用のスピンドル、レーザ加工用のレーザヘッド、微粉末を除去するノズルなどが例示できる。
さらに、微動とは、マイクロメートル単位、ナノメール単位、ピコメートル単位で相対移動させることを意味する。そして、粗動とは、ミリメートル単位で相対移動させることを意味する。
また、相対的な粗動の方向としては、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のうち少なくともいずれか１つの方向が例示できる。そして、微動の方向と、粗動の方向とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよいし、さらには、直交していてもよいし、直交していなくてもよい。
さらに、微細加工用工具で微細加工されるワークは、一般的に微細加工の対象として認識されている半導体や精密機械などの大きくても数ミリメートルのワークや、車両用、建築用、大型装置用などの小さくてもセンチメートル単位のワークなどが例示できる。 Here, examples of the fine processing include drilling processing and cutting processing in units of micrometers and nanomails. Examples of the fine processing tool include a spindle for fine processing, ultrasonic cutting or measurement, a laser head for laser processing, a nozzle for removing fine powder, and the like.
Furthermore, fine movement means relative movement in units of micrometer, nanomail, and picometer. Coarse movement means relative movement in millimeters.
Moreover, as a relative coarse motion direction, at least one of the X, Y, and Z directions can be exemplified. Then, the direction of fine movement and the direction of coarse movement may coincide with each other, may not coincide with each other, may be orthogonal, or may not be orthogonal.
In addition, workpieces that are micromachined with micromachining tools are generally a few millimeters of workpieces such as semiconductors and precision machines, which are generally recognized for micromachining, as well as for vehicles, buildings, and large equipment. Even a small work such as a centimeter can be exemplified.

この発明によれば、Ｚ微動駆動機構により、微細加工用工具をＺ方向に微動させかつ往復（以下、往復微動と称す）させることでワークを微細加工するので、微細加工用工具をＺ方向に粗動させてワークを微細加工する構成と比べてイナーシャが小さくなり、ワークの微細加工を高精度に実現できる。
さらに、工作機械に、大型加工用工具または工作機械用アタッチメントを選択的に取り付けることができるので、加工形状に応じてワークを高精度に加工できる。そして、従来ある工作機械に工作機械用アタッチメントを取り付けることができ、工作機械用アタッチメントの利用拡大を容易に図ることができる。 According to the present invention, the workpiece is finely processed by finely moving the fine processing tool in the Z direction and reciprocating (hereinafter referred to as reciprocating fine movement) by the Z fine movement driving mechanism. Compared with the configuration in which the workpiece is finely processed by coarse movement, the inertia is reduced, and the workpiece can be finely processed with high accuracy.
Furthermore, since a large machining tool or a machine tool attachment can be selectively attached to the machine tool, the workpiece can be machined with high accuracy according to the machining shape. And the attachment for machine tools can be attached to the conventional machine tool, and the use expansion of the attachment for machine tools can be aimed at easily.

本発明の工作機械用アタッチメントでは、前記Ｚ微動駆動機構は、前記Ｚ方向へ往復可能なＺ移動子と、このＺ移動子に固定された磁性体と、前記Ｚ移動子および前記磁性体を覆い、通電により前記Ｚ移動子および前記磁性体を前記Ｚ方向へ往復させる力を発生させるコイルと、を備えた構成が好ましい。
この発明によれば、コイルへの通電状態によりＺ移動子が微動する単位を調節することができ、目的に応じた高精度な微細加工を実現できる。 In the machine tool attachment according to the present invention, the Z fine movement driving mechanism includes a Z slider that can reciprocate in the Z direction, a magnetic body fixed to the Z slider, and the Z slider and the magnetic body. And a coil that generates a force to reciprocate the Z mover and the magnetic body in the Z direction when energized.
According to the present invention, it is possible to adjust the unit in which the Z slider finely moves according to the energization state of the coil, and it is possible to realize highly accurate micromachining according to the purpose.

［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔工作機械の構成〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示す斜視図、図２は、工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図、図３は、工作機械用アタッチメントの概略構成を示す斜視図、図４は、コントローラの概略構成を示すブロック図である。 [Configuration of machine tool]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a machine tool according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool attachment, and FIG. 3 is a schematic configuration of a machine tool attachment. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the controller.

図１に示すように、工作機械１は、いわゆる門型のマシニングセンタであり、半導体や精密機械などの大きくても数ミリメートルのワークＷや、車両用、建築用、大型装置用などの小さくてもセンチメートル単位の複数のワークＷを微細加工することで、微細加工物を製造する。また、ワークＷを大型加工する。
この工作機械１は、ワークＷを大型加工する大型加工用工具２と、この大型加工用工具２をワークＷに対して相対的に粗動させる粗動駆動部３と、この粗動駆動部３に着脱可能に取り付けられる主軸４と、ワークＷを微細加工する微細加工用工具５と、この微細加工用工具５が取り付けられるとともに主軸４に着脱可能に取り付けられる工作機械用アタッチメント６と、粗動駆動部３で着脱可能に保持される主軸４、この主軸４で着脱可能に保持される大型加工用工具２および工作機械用アタッチメント６とを交換する保持交換部７と、工作機械１全体を制御するコントローラ８（図４参照）と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the machine tool 1 is a so-called gate-type machining center, which is a large or several millimeter workpiece W such as a semiconductor or a precision machine, or a small one such as a vehicle, an architecture, or a large apparatus. A finely processed product is manufactured by finely processing a plurality of workpieces W in centimeter units. Also, the workpiece W is processed in a large size.
The machine tool 1 includes a large machining tool 2 for machining a workpiece W in large size, a coarse drive unit 3 for coarsely moving the large machining tool 2 relative to the workpiece W, and the coarse drive unit 3. A spindle 4 detachably attached to the machine, a fine machining tool 5 for finely machining the workpiece W, a machine tool attachment 6 to which the fine machining tool 5 is attached and detachably attached to the spindle 4, and coarse motion The spindle 4 detachably held by the drive unit 3, the holding exchange unit 7 for exchanging the large machining tool 2 and the machine tool attachment 6 detachably held by the spindle 4, and the entire machine tool 1 are controlled. And a controller 8 (see FIG. 4).

大型加工用工具２は、例えばミリメートル単位での孔あけ加工を実施するスピンドルであり、粗動駆動部３により着脱可能に保持される。この大型加工用工具２には、粗動駆動部３で保持されるための構成である、例えば略円錐台形状のテーパシャンク部２１と、このテーパシャンク部２１の先端に設けられた略棒状のプルスタッド２２と、テーパシャンク部２１の基端に設けられた大型工具位置決め突部（不図示）と、が設けられている。また、大型加工用工具２には、この大型加工用工具２を駆動する大型加工駆動機構２４（図４参照）が設けられている。この大型加工駆動機構２４は、大型加工用工具２が粗動駆動部３で保持された際に、図４の二点鎖線で示すようにコントローラ８に電気的に接続され、このコントローラ８の制御により駆動する。 The large machining tool 2 is a spindle that performs drilling in millimeters, for example, and is detachably held by the coarse drive unit 3. The large machining tool 2 is configured to be held by the coarse drive unit 3, for example, a substantially truncated cone-shaped tapered shank portion 21, and a substantially rod-shaped portion provided at the tip of the tapered shank portion 21. A pull stud 22 and a large tool positioning protrusion (not shown) provided at the proximal end of the tapered shank portion 21 are provided. The large machining tool 2 is provided with a large machining drive mechanism 24 (see FIG. 4) for driving the large machining tool 2. The large machining drive mechanism 24 is electrically connected to the controller 8 as indicated by a two-dot chain line in FIG. 4 when the large machining tool 2 is held by the coarse motion drive unit 3. Driven by.

粗動駆動部３は、水平面内の一方向であるＸ方向に沿ったＸ駆動軸を有するＸ粗動駆動機構３１と、水平面内でＸ方向に直交する方向であるＹ方向に沿ったＹ駆動軸を有するＹ粗動駆動機構３２と、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向に沿ったＺ駆動軸を有するＺ粗動駆動機構３３と、を備えている。 The coarse drive unit 3 includes an X coarse drive mechanism 31 having an X drive axis along the X direction that is one direction in the horizontal plane, and a Y drive along the Y direction that is perpendicular to the X direction in the horizontal plane. A coarse Y drive mechanism 32 having an axis, and a Z coarse drive mechanism 33 having a Z drive axis along the Z direction orthogonal to the X direction and the Y direction are provided.

なお、このように各粗動駆動機構３１，３２，３３の駆動軸方向によって規定される座標系をマシン座標系とする。以後の説明では、必要に応じて、このマシン座標系に従って方向を説明する。 A coordinate system defined by the drive axis directions of the coarse drive mechanisms 31, 32, and 33 is defined as a machine coordinate system. In the following description, directions will be described according to the machine coordinate system as necessary.

Ｘ粗動駆動機構３１は、Ｘ方向に沿ったＸ駆動ガイド軸３１１と、このＸ駆動ガイド軸３１１によってＸ方向へスライド移動可能にガイドされるとともにワークＷが載置されるワーク載置部としてのテーブル面３１３を上面に有するＸスライダ３１２と、を備えている。 The X coarse movement drive mechanism 31 is an X drive guide shaft 311 along the X direction, and a workpiece placement section on which the workpiece W is placed while being guided by the X drive guide shaft 311 so as to be slidable in the X direction. And an X slider 312 having a table surface 313 on the upper surface.

Ｙ粗動駆動機構３２は、Ｘ粗動駆動機構３１を間にしてＹ方向に沿った両側から立設された二本のコラム３２１と、Ｘスライダ３１２から所定の高さをもつとともにＹ方向に沿ってコラム３２１に架設されたＹ駆動ガイド軸３２２と、Ｙ駆動ガイド軸３２２に沿ってスライド移動可能にガイドされたＹスライダ３２３と、を備えている。 The Y coarse drive mechanism 32 has two columns 321 erected from both sides along the Y direction with the X coarse drive mechanism 31 in between and a predetermined height from the X slider 312 and in the Y direction. And a Y drive guide shaft 322 installed on the column 321 along the Y drive guide shaft 322 and a Y slider 323 guided so as to be slidable along the Y drive guide shaft 322.

Ｚ粗動駆動機構３３は、筒軸をＺ方向に有する筒状に形成されたＹスライダ３２３の内周においてＺ方向に沿って設けられたＺ駆動ガイド軸３３１と、Ｙスライダ３２３からＸスライダ３１２に載置されたワークＷに向けてＺ駆動ガイド軸３３１に沿ってスライド可能にガイドされたＺスライダ３３２と、を備えている。 The Z coarse drive mechanism 33 includes a Z drive guide shaft 331 provided along the Z direction on the inner periphery of a Y slider 323 formed in a cylindrical shape having a cylinder axis in the Z direction, and the Y slider 323 to the X slider 312. And a Z slider 332 that is slidably guided along the Z drive guide shaft 331 toward the workpiece W placed thereon.

各粗動駆動機構３１，３２，３３は、それぞれ独立して動力源（不図示）および動力源の動力をスライダに伝達する動力伝達機構（不図示）を備えている。この駆動源は、コントローラ８により制御される。そして、動力伝達機構によって駆動源の動力が各スライダ３１２，３２３，３３２に向けて伝達されて、各スライダ３１２，３２３，３３２が移動する。なお、動力源としてはリニアモータや回転子を有するモータなどの種々のモータを利用することができる。また、動力伝達機構としては、リニアモータの摺動子をスライダ３１２，３２３，３３２に取り付けた構成や、回転子に接続されたボールねじにスライダ３１２，３２３，３３２を螺合させた構成が例として挙げられる。 Each of the coarse drive mechanisms 31, 32, 33 includes a power source (not shown) and a power transmission mechanism (not shown) that transmits the power of the power source to the slider independently. This drive source is controlled by the controller 8. Then, the power of the drive source is transmitted to the sliders 312, 323, 332 by the power transmission mechanism, and the sliders 312, 323, 332 move. Various motors such as a linear motor and a motor having a rotor can be used as the power source. Examples of the power transmission mechanism include a configuration in which a slider of a linear motor is attached to the sliders 312, 323, 332, and a configuration in which the sliders 312, 323, 332 are screwed to a ball screw connected to the rotor. As mentioned.

主軸４は、Ｚスライダ３３２の下端側に着脱可能な首振り主軸４１および普通主軸４２から構成されている。
首振り主軸４１は、主軸基端部４１１と、主軸先端部４１２と、主軸先端部４１２を主軸基端部４１１に対してＹＺ平面上で揺動可能に支持する首振り軸４１３と、を備えている。また、普通主軸４２は、主軸本体４２１を備えている。 The main shaft 4 includes a swing main shaft 41 and a normal main shaft 42 that can be attached to and detached from the lower end side of the Z slider 332.
The swing main shaft 41 includes a main shaft base end portion 411, a main shaft front end portion 412, and a swing shaft 413 that supports the main shaft front end portion 412 so as to be swingable on the YZ plane with respect to the main shaft base end portion 411. ing. The ordinary main shaft 42 includes a main shaft main body 421.

首振り主軸４１における主軸基端部４１１の上端および普通主軸４２における主軸本体４２１の上端と、Ｚスライダ３３２の下端とには、これらを着脱可能にする着脱機構（不図示）が設けられている。この着脱機構としては、クランプ機構、ドローバなどを適用できる。
また、首振り主軸４１の主軸先端部４１２の下端には、図２に示すように、大型加工用工具２や工作機械用アタッチメント６を着脱可能に保持する工具取付部４１５が設けられている。この工具取付部４１５は、いわゆるクランプ機構により構成され、主軸先端部４１２の上端に向かうにしたがって縮径する略円錐状に形成されたテーパ孔４１５Ａと、このテーパ孔４１５Ａの上端側に設けられ大型加工用工具２や工作機械用アタッチメント６を着脱可能に把持するコレクトチャック４１５Ｂと、主軸先端部４１２の下端面におけるテーパ孔４１５Ａの一縁に設けられた位置決め溝部４１５Ｃと、を備えている。この工具取付部４１５は、普通主軸４２の主軸本体４２１の下端にも設けられている。
なお、工具取付部４１５で大型加工用工具２や工作機械用アタッチメント６を保持する動作については、後述する。 At the upper end of the main shaft base end portion 411 of the swing main shaft 41, the upper end of the main shaft main body 421 of the ordinary main shaft 42, and the lower end of the Z slider 332 are provided with an attaching / detaching mechanism (not shown) that makes them detachable. . As this attachment / detachment mechanism, a clamp mechanism, a draw bar, or the like can be applied.
Moreover, as shown in FIG. 2, the tool attachment part 415 which hold | maintains the large-sized machining tool 2 and the machine tool attachment 6 so that attachment or detachment is possible is provided in the lower end of the spindle front-end | tip part 412 of the swing spindle 41. The tool mounting portion 415 is configured by a so-called clamping mechanism, and has a tapered hole 415A formed in a substantially conical shape whose diameter is reduced toward the upper end of the main shaft tip portion 412 and a large-size provided on the upper end side of the tapered hole 415A. A collect chuck 415B that detachably grips the machining tool 2 and the machine tool attachment 6 and a positioning groove 415C provided at one edge of the tapered hole 415A on the lower end surface of the spindle tip portion 412 are provided. The tool mounting portion 415 is also provided at the lower end of the main spindle body 421 of the normal main spindle 42.
The operation of holding the large machining tool 2 and the machine tool attachment 6 by the tool mounting portion 415 will be described later.

微細加工用工具５は、例えばナノメートル単位での孔あけ加工を実施するスピンドルであり、工作機械用アタッチメント６により着脱可能に保持される。この微細加工用工具５には、図２に示すように、工作機械用アタッチメント６で保持されるための構成である、テーパシャンク部５１と、プルスタッド５２と、位置決め突部（不図示）と、が設けられている。また、微細加工用工具５には、この微細加工用工具５を駆動する微細加工駆動機構５４（図４参照）が設けられている。この微細加工駆動機構５４は、工作機械用アタッチメント６が主軸４で保持された際に、図４の実線で示すようにコントローラ８に電気的に接続され、このコントローラ８の制御により駆動する。 The micromachining tool 5 is a spindle that performs drilling in nanometer units, for example, and is detachably held by a machine tool attachment 6. As shown in FIG. 2, the fine processing tool 5 includes a taper shank portion 51, a pull stud 52, a positioning protrusion (not shown), which are configured to be held by a machine tool attachment 6. , Is provided. Further, the micromachining tool 5 is provided with a micromachining drive mechanism 54 (see FIG. 4) for driving the micromachining tool 5. When the machine tool attachment 6 is held by the main shaft 4, the microfabrication drive mechanism 54 is electrically connected to the controller 8 as shown by the solid line in FIG. 4 and is driven by the control of the controller 8.

工作機械用アタッチメント６は、主軸４で保持された際に、図４の実線で示すように電気的にコントローラ８に接続される。この工作機械用アタッチメント６は、図２および図３に示すように、Ｘ微動駆動機構６１と、Ｙ微動駆動機構６２と、Ｚ微動駆動機構６３と、Ｘ微動原点センサ６４（図４参照）と、Ｙ微動原点センサ（図４参照）と、Ｚ微動原点センサ６６（図４参照）と、を備えている。なお、各微動駆動機構６１，６２，６３は、本発明の微動駆動部を構成している。 When the machine tool attachment 6 is held by the main shaft 4, it is electrically connected to the controller 8 as shown by the solid line in FIG. 4. As shown in FIGS. 2 and 3, the machine tool attachment 6 includes an X fine movement drive mechanism 61, a Y fine movement drive mechanism 62, a Z fine movement drive mechanism 63, and an X fine movement origin sensor 64 (see FIG. 4). Y fine movement origin sensor (see FIG. 4) and Z fine movement origin sensor 66 (see FIG. 4). Each fine movement drive mechanism 61, 62, 63 constitutes a fine movement drive unit of the present invention.

Ｘ微動駆動機構６１は、微細加工用工具５をＸ方向に例えばナノメートル単位で微動させる。このＸ微動駆動機構６１は、主軸４の工具取付部４１５により保持される連結テーブル６１１と、この連結テーブル６１１と対向する状態で設けられるＸテーブル６１２と、連結テーブル６１１におけるＸテーブル６１２と対向する面に設けられた一対のＸガイドレール６１３と、これら一対のＸガイドレール６１３に摺動可能に設けられるとともにＸテーブル６１２に固定されたＸ摺接保持部６１４と、Ｘテーブル６１２を連結テーブル６１１に対してＸ方向に移動させるＸリニアモータ６１５と、を備えている。 The X fine movement driving mechanism 61 finely moves the fine processing tool 5 in the X direction, for example, in nanometer units. The X fine movement drive mechanism 61 is opposed to the connection table 611 held by the tool mounting portion 415 of the main shaft 4, the X table 612 provided in a state facing the connection table 611, and the X table 612 in the connection table 611. A pair of X guide rails 613 provided on the surface, an X sliding contact holding portion 614 slidably provided on the pair of X guide rails 613 and fixed to the X table 612, and the X table 612 are connected to the connection table 611. And an X linear motor 615 for moving in the X direction.

連結テーブル６１１は、工具取付部４１５で保持されるための構成として、大型加工用工具２と同一のものを備えている。すなわち、連結テーブル６１１は、テーパシャンク部６１１Ａと、プルスタッド６１１Ｂと、アタッチメント位置決め突部６１１Ｃと、を有するアタッチメント側取付部６１１Ｄを備えている。 The connection table 611 has the same configuration as that of the large machining tool 2 as a configuration for being held by the tool mounting portion 415. That is, the connection table 611 includes an attachment-side attachment portion 611D having a tapered shank portion 611A, a pull stud 611B, and an attachment positioning protrusion 611C.

Ｘガイドレール６１３は、断面略Ｔ字状に形成されている。また、Ｘ摺接保持部６１４は、Ｘガイドレール６１３に対応する断面略Ｔ字状の溝部を有し、直列状に設けられた２個ずつの部材により構成されている。
Ｘリニアモータ６１５は、連結テーブル６１１における一対のＸガイドレール６１３の間にＸ方向に沿って設けられたＸ固定子６１５Ａと、このＸ固定子６１５Ａに対して隙間を隔ててＸテーブル６１２に設けられたＸ可動子６１５Ｂと、を備えている。 The X guide rail 613 has a substantially T-shaped cross section. The X-sliding contact holding portion 614 includes a groove portion having a substantially T-shaped cross section corresponding to the X guide rail 613, and is configured by two members provided in series.
The X linear motor 615 is provided on the X table 612 with an X stator 615A provided along the X direction between the pair of X guide rails 613 in the connection table 611 and a gap with respect to the X stator 615A. X mover 615B.

Ｙ微動駆動機構６２は、微細加工用工具５をＹ方向に例えばナノメートル単位で微動させる。このＹ微動駆動機構６２は、Ｘテーブル６１２と対向する状態で設けられるＹテーブル６２１と、このＸテーブル６１２におけるＹテーブル６２１と対向する面に設けられた一対のＹガイドレール６２２と、これら一対のＹガイドレール６２２に摺動可能に設けられるとともにＹテーブル６２１に固定されたＹ摺接保持部６２３と、Ｙテーブル６２１をＸテーブル６１２に対してＹ方向に移動させるＹリニアモータ６２４と、を備えている。 The Y fine movement driving mechanism 62 finely moves the fine processing tool 5 in the Y direction, for example, in nanometer units. The Y fine drive mechanism 62 includes a Y table 621 provided in a state of facing the X table 612, a pair of Y guide rails 622 provided on a surface of the X table 612 facing the Y table 621, and a pair of these A Y-sliding contact holding portion 623 that is slidably provided on the Y guide rail 622 and fixed to the Y table 621; and a Y linear motor 624 that moves the Y table 621 in the Y direction with respect to the X table 612. ing.

Ｙガイドレール６２２およびＹ摺接保持部６２３は、Ｘガイドレール６１３およびＸ摺接保持部６１４と同様の構成を有している。
Ｙリニアモータ６２４は、Ｘテーブル６１２における一対のＹガイドレール６２２の間にＹ方向に沿って設けられたＹ固定子６２４Ａと、このＹ固定子６２４Ａに対して隙間を隔ててＹテーブル６２１に設けられたＹ可動子（不図示）と、を備えている。 The Y guide rail 622 and the Y sliding contact holding portion 623 have the same configuration as the X guide rail 613 and the X sliding contact holding portion 614.
The Y linear motor 624 is provided on the Y table 621 with a gap between the Y stator 624A provided along the Y direction between the pair of Y guide rails 622 in the X table 612 and a gap with respect to the Y stator 624A. Y movable element (not shown).

Ｚ微動駆動機構６３は、微細加工用工具５をＺ方向に例えばナノメートル単位で往復微動させる。このＺ微動駆動機構６３は、略四角筒状に形成され、軸方向一端がＹテーブル６２１の下面に取り付けられるヨーク６３１を備えている。このヨーク６３１の内周面における軸方向（上下方向）略中央には、互いに略対向する位置から径方向中央側へ延びる延出部６３２が設けられている。また、ヨーク６３１の軸方向一端（上端）には、略四角板状の板ばねで構成された上ストッパばね６３３が設けられている。さらに、ヨーク６３１の軸方向他端（下端）には、略中央に工具連通孔６３４Ａを有する四角板状の板ばねで構成された下ストッパばね６３４が設けられている。
また、ヨーク６３１における延出部６３２の上端側および下端側の内周面には、それぞれ上コイル６３５および下コイル６３６が設けられている。この上コイル６３５および下コイル６３６には、コントローラ８の制御により電流が供給される。 The Z fine movement driving mechanism 63 finely reciprocates the fine processing tool 5 in the Z direction, for example, in nanometer units. The Z fine movement driving mechanism 63 is formed in a substantially square cylindrical shape, and includes a yoke 631 whose one axial end is attached to the lower surface of the Y table 621. An extending portion 632 extending from the substantially opposed position to the radial center is provided at a substantially central portion in the axial direction (vertical direction) on the inner peripheral surface of the yoke 631. In addition, an upper stopper spring 633 formed of a substantially square plate-like plate spring is provided at one end (upper end) in the axial direction of the yoke 631. Further, a lower stopper spring 634 made of a square plate-like plate spring having a tool communication hole 634A at the substantially center is provided at the other axial end (lower end) of the yoke 631.
Further, an upper coil 635 and a lower coil 636 are provided on the inner peripheral surfaces of the upper end side and the lower end side of the extending portion 632 in the yoke 631. A current is supplied to the upper coil 635 and the lower coil 636 under the control of the controller 8.

さらに、上コイル６３５および下コイル６３６の内側には、２個の磁性体としての磁石６３７が設けられている。この磁石６３７は、例えば円弧状に形成され、その周方向の端部にＳ極およびＮ極が設定されている。そして、磁石６３７は、Ｓ極が上コイル６３５に対向し、Ｎ極が下コイル６３６に対向する状態で設けられている。
また、２個の磁石６３７は、これらの間に設けられた四角柱状のＺ移動子６３８に固定されている。このＺ移動子６３８は、ヨーク６３１よりも小さい高さ寸法を有し、ヨーク６３１内で上下方向（±Ｚ方向）に往復移動可能に設けられている。そして、Ｚ移動子６３８および磁石６３７は、ヨーク６３１の上下方向中央に位置したときに、上ストッパばね６３３および下ストッパばね６３４との間、Ｓ極側およびＮ極側のそれぞれの端部と延出部６３２との間に隙間Ｐが形成される形状を有している。さらに、Ｚ移動子６３８の下端側には、微細加工用工具５を着脱可能に保持するための構成として、微細加工用工具取付部６３９が設けられている。 Furthermore, two magnets 637 are provided inside the upper coil 635 and the lower coil 636. The magnet 637 is formed in, for example, an arc shape, and an S pole and an N pole are set at the end in the circumferential direction. The magnet 637 is provided with the south pole facing the upper coil 635 and the north pole facing the lower coil 636.
The two magnets 637 are fixed to a quadrangular columnar Z mover 638 provided between them. The Z slider 638 has a height dimension smaller than that of the yoke 631, and is provided so as to be reciprocally movable in the vertical direction (± Z direction) within the yoke 631. When the Z mover 638 and the magnet 637 are positioned at the center of the yoke 631 in the vertical direction, the Z mover 638 and the magnet 637 extend between the upper stopper spring 633 and the lower stopper spring 634 and the respective end portions on the S pole side and the N pole side. A gap P is formed between the protruding portion 632 and the protruding portion 632. Further, on the lower end side of the Z mover 638, a micromachining tool mounting portion 639 is provided as a configuration for detachably holding the micromachining tool 5.

この微細加工用工具取付部６３９は、工具取付部４１５と同様の構成を有し、略円錐状のテーパ孔６３９Ａと、コレクトチャック６３９Ｂと、位置決め溝部（不図示）と、を備えている。
そして、微細加工用工具取付部６３９は、微細加工用工具５のテーパシャンク部５１をテーパ孔６３９Ａに嵌合させるとともに位置決め突部を位置決め溝部に嵌合させることで、微細加工用工具５をＹテーブル６２１に対して位置決めし、プルスタッド５２をコレクトチャック６３９Ｂで把持することで、微細加工用工具５を着脱可能に保持する。なお、図２では、構成を理解しやすいように、テーパシャンク部５１と、テーパ孔６３９Ａと、を離して示しているが、実際には密接している。 This fine processing tool mounting portion 639 has a configuration similar to that of the tool mounting portion 415, and includes a substantially conical tapered hole 639A, a collect chuck 639B, and a positioning groove (not shown).
Then, the fine machining tool mounting portion 639 fits the taper shank portion 51 of the fine machining tool 5 into the tapered hole 639A and fits the positioning protrusion into the positioning groove portion, thereby making the fine machining tool 5 Y By positioning with respect to the table 621 and gripping the pull stud 52 with the collect chuck 639B, the fine processing tool 5 is detachably held. In FIG. 2, the taper shank portion 51 and the taper hole 639 A are shown apart from each other for easy understanding of the configuration, but in actuality, they are in close contact with each other.

各微動原点センサ６４，６５，６６は、例えばリニアセンサであり、連結テーブル６１１と、Ｘテーブル６１２と、Ｚ移動子６３８と、にそれぞれ設けられている。この各微動原点センサ６４，６５，６６は、Ｘ，Ｙテーブル６１２，６２１、Ｚ移動子６３８の位置を検出し、この検出した位置に関する信号をコントローラ８へ出力する。 Each fine movement origin sensor 64, 65, 66 is, for example, a linear sensor, and is provided on a connection table 611, an X table 612, and a Z mover 638, respectively. Each fine movement origin sensor 64, 65, 66 detects the positions of the X, Y tables 612, 621 and the Z mover 638, and outputs a signal related to the detected positions to the controller 8.

そして、工作機械用アタッチメント６は、連結テーブル６１１のテーパシャンク部６１１Ａがテーパ孔４１５Ａに嵌合されるとともに、位置決め突部６１１Ｃが位置決め溝部４１５Ｃに嵌合することで主軸４に対して位置決めされ、プルスタッド６１１Ｂがコレクトチャック４１５Ｂで把持されることで、工具取付部４１５で着脱可能に保持される。なお、図２では、構成を理解しやすいように、テーパシャンク部６１１Ａと、テーパ孔４１５Ａと、を離して示しているが、実際には密接している。また、大型加工用工具２も工作機械用アタッチメント６と同様の機構により、工具取付部４１５で保持される。 And the attachment 6 for machine tools is positioned with respect to the spindle 4 by fitting the taper shank 611A of the connection table 611 into the taper hole 415A and fitting the positioning projection 611C into the positioning groove 415C. When the pull stud 611B is gripped by the collect chuck 415B, the pull stud 611B is detachably held by the tool mounting portion 415. In FIG. 2, the taper shank portion 611A and the taper hole 415A are shown apart from each other for easy understanding of the configuration, but in actuality, they are in close contact with each other. The large machining tool 2 is also held by the tool mounting portion 415 by the same mechanism as the machine tool attachment 6.

保持交換部７は、図１に示すように、Ｘ駆動ガイド軸３１１とコラム３２１で構成される隅部に設けられている。この保持交換部７は、略四角箱状の交換本体７１と、この交換本体７１の上面７１１上に設けられた４個のパレット７２Ａ〜７２Ｄと、保持交換部７を駆動する交換駆動機構７４（図４参照）と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the holding and exchanging unit 7 is provided at a corner formed by the X drive guide shaft 311 and the column 321. The holding and exchanging unit 7 includes a substantially square box-shaped exchanging body 71, four pallets 72 A to 72 D provided on the upper surface 711 of the exchanging body 71, and an exchange driving mechanism 74 ( 4).

交換本体７１の上面７１１におけるＸ駆動ガイド軸３１１に隣接する側縁側の領域は、パレット７２Ａ〜７２ＤがＸ方向に往復移動可能なパレット移動領域７１１Ａとされている。また、このパレット移動領域７１１Ａに対してＸ駆動ガイド軸３１１と反対側の領域は、パレット７２Ａ〜７２Ｄが待機するパレット待機領域７１１Ｂとされている。さらに、パレット移動領域７１１Ａにおけるコラム３２１近傍の領域は、パレット交換領域７１１Ｃとされている。
パレット７２Ａには首振り主軸４１が、パレット７２Ｂには普通主軸４２が、パレット７２Ｃには大型加工用工具２が、パレット７２Ｄには工作機械用アタッチメント６が着脱可能に保持される。
交換駆動機構７４は、Ｚスライダ３３２で保持された主軸４や、主軸４で保持された大型加工用工具２や工作機械用アタッチメント６を交換する際に、パレット７２Ａ〜７２Ｄをパレット待機領域７１１Ｂ、パレット移動領域７１１Ａ、パレット交換領域７１１Ｃとの間で往復移動させる。 A region on the side edge side adjacent to the X drive guide shaft 311 on the upper surface 711 of the replacement main body 71 is a pallet moving region 711A in which the pallets 72A to 72D can reciprocate in the X direction. Further, an area opposite to the X drive guide shaft 311 with respect to the pallet moving area 711A is a pallet standby area 711B where the pallets 72A to 72D are on standby. Further, the area near the column 321 in the pallet movement area 711A is a pallet exchange area 711C.
The pallet 72A holds the swinging spindle 41, the pallet 72B holds the ordinary spindle 42, the pallet 72C holds the large machining tool 2 and the pallet 72D holds the machine tool attachment 6 detachably.
The exchange drive mechanism 74 replaces the pallet 72A to 72D with the pallet standby area 711B when exchanging the main shaft 4 held by the Z slider 332, the large machining tool 2 held by the main shaft 4 or the machine tool attachment 6. It is reciprocated between the pallet movement area 711A and the pallet exchange area 711C.

コントローラ８は、図４に示すように、粗動駆動部３および交換駆動機構７４に電気的に接続されている。また、主軸４で工作機械用アタッチメント６が保持された場合に工作機械用アタッチメント６および微細加工駆動機構５４と、大型加工用工具２が保持された場合に大型加工用工具２と、電気的に接続される。そして、コントローラ８は、粗動制御部８１と、微動制御部８２と、全体制御部８３と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the controller 8 is electrically connected to the coarse drive unit 3 and the exchange drive mechanism 74. In addition, when the machine tool attachment 6 is held by the spindle 4, the machine tool attachment 6 and the fine machining drive mechanism 54, and when the large machining tool 2 is held, the large machining tool 2 is electrically connected. Connected. The controller 8 includes a coarse motion control unit 81, a fine motion control unit 82, and an overall control unit 83.

粗動制御部８１は、全体制御部８３の制御に基づき、粗動駆動部３の各粗動駆動機構３１，３２，３３の駆動量を例えばミリメートル単位で制御する。例えば、粗動制御部８１は、電流を各粗動駆動機構３１，３２，３３に流して、各粗動駆動機構３１，３２，３３の駆動量を制御する。
微動制御部８２は、全体制御部８３の制御に基づき、工作機械用アタッチメント６の各微動駆動機構６１，６２，６３に所定の電流を流して、各微動駆動機構６１，６２，６３の駆動量を例えばナノメートル単位で制御する。 The coarse motion control unit 81 controls the drive amounts of the coarse motion drive mechanisms 31, 32, and 33 of the coarse motion drive unit 3 based on the control of the overall control unit 83, for example, in units of millimeters. For example, the coarse motion control unit 81 controls the drive amount of each coarse motion drive mechanism 31, 32, 33 by causing a current to flow through each of the coarse motion drive mechanisms 31, 32, 33.
Based on the control of the overall control unit 83, the fine movement control unit 82 sends a predetermined current to the fine movement drive mechanisms 61, 62, 63 of the machine tool attachment 6 to drive the fine movement drive mechanisms 61, 62, 63. For example, in nanometer units.

ここで、Ｚ微動駆動機構６３の動作について、詳細に説明する。
例えば上コイル６３５のみに一方向への電流が供給されると、この電流と磁石６３７のＳ極の磁場とにより上方向（＋Ｚ方向）への力が発生して、磁石６３７に固定されたＺ移動子６３８とともに微細加工用工具５がナノメートル単位で＋Ｚ方向へ移動する。また、下コイル６３６のみに一方向への電流が供給されると下方向（−Ｚ方向）への力が発生して、微細加工用工具５がナノメートル単位で−Ｚ方向へ移動する。
微動制御部８２は、上コイル６３５および下コイル６３６のみに同じ方向への電流を交互に流すことにより、Ｚ移動子６３８とともに微細加工用工具５を±Ｚ方向へ微動させる。そして、Ｚ移動子６３８は、ヨーク６３１の上端および下端に到達すると、上ストッパばね６３３および下ストッパばね６３４に当接して、これらを弾性変形させる。この弾性変形によりＺ移動子６３８と上ストッパばね６３３などとの当接の衝撃が吸収され、Ｚ移動子６３８の破損が防止される。 Here, the operation of the Z fine movement driving mechanism 63 will be described in detail.
For example, when a current in one direction is supplied only to the upper coil 635, an upward force (+ Z direction) is generated by this current and the magnetic field of the south pole of the magnet 637, and the Z fixed to the magnet 637 is generated. The micromachining tool 5 moves along with the mover 638 in the + Z direction in nanometer units. Further, when a current in one direction is supplied only to the lower coil 636, a downward force (−Z direction) is generated, and the micromachining tool 5 moves in the −Z direction in nanometer units.
The fine movement control unit 82 causes the fine machining tool 5 to finely move in the ± Z direction together with the Z mover 638 by alternately passing currents in the same direction only to the upper coil 635 and the lower coil 636. Then, when the Z mover 638 reaches the upper end and the lower end of the yoke 631, it contacts the upper stopper spring 633 and the lower stopper spring 634 to elastically deform them. This elastic deformation absorbs the impact of contact between the Z mover 638 and the upper stopper spring 633 and prevents the Z mover 638 from being damaged.

全体制御部８３は、いわゆるＧコードやＭコードを用いたプログラムにより構成され、交換制御部８３１と、加工制御部８３２と、を備えている。 The overall control unit 83 is configured by a program using a so-called G code or M code, and includes an exchange control unit 831 and a machining control unit 832.

交換制御部８３１は、Ｚスライダ３３２で保持された首振り主軸４１および普通主軸４２を交換したり、主軸４で保持された大型加工用工具２および工作機械用アタッチメント６を交換する。
具体的には、交換制御部８３１は、例えば図１に示すように、首振り主軸４１で保持された工作機械用アタッチメント６を保持交換部７で保持された大型加工用工具２に交換する場合、交換駆動機構７４を制御して、矢印Ｆ１に示すようにパレット待機領域７１１Ｂのパレット７２Ｄをパレット交換領域７１１Ｃまで移動させる。さらに、Ｙスライダ３２３を、Ｚスライダ３３２がパレット交換領域７１１Ｃの上方に位置する（２点鎖線で示す位置）まで移動させ、Ｚスライダ３２３を−Ｚ方向（下方）へ移動させることで、パレット７２Ｄに工作機械用アタッチメント６を保持させる。さらに、Ｚスライダ３３２を＋Ｚ方向（上方）へ移動させ、工具取付部４１５のコレクトチャック４１５Ｂを開かせてプルスタッド６１１Ｂの把持を解除させることで、工具取付部４１５による工作機械用アタッチメント６の保持を解除する。 The replacement control unit 831 replaces the swing main shaft 41 and the normal main shaft 42 held by the Z slider 332, and replaces the large machining tool 2 and the machine tool attachment 6 held by the main shaft 4.
Specifically, for example, as shown in FIG. 1, the exchange control unit 831 replaces the machine tool attachment 6 held by the swing spindle 41 with a large machining tool 2 held by the holding exchange unit 7. Then, the exchange drive mechanism 74 is controlled to move the pallet 72D in the pallet standby area 711B to the pallet exchange area 711C as indicated by the arrow F1. Further, the Y slider 323 is moved until the Z slider 332 is positioned above the pallet replacement area 711C (position indicated by a two-dot chain line), and the Z slider 323 is moved in the −Z direction (downward), thereby causing the pallet 72D. To hold the machine tool attachment 6. Further, the Z slider 332 is moved in the + Z direction (upward) to open the collect chuck 415B of the tool mounting portion 415 and release the pull stud 611B, thereby holding the machine tool attachment 6 by the tool mounting portion 415. Is released.

また、交換制御部８３１は、パレット７２Ｄをパレット待機領域７１１Ｂまで戻した後に、パレット７２Ｃをパレット交換領域７１１Ｃまで移動させる。そして、Ｚスライダ３３２を−Ｚ方向へ移動させることで、大型加工用工具２のテーパシャンク部２１を工具取付部４１５のテーパ孔４１５Ａに嵌合させる。そして、さらにＺスライダ３３２を−Ｚ方向へ移動させ、プルスタッド２２をコレクトチャック４１５Ｂにより把持させつつ、位置決め突部を位置決め溝部４１５Ｃに嵌合させることで、工具取付部４１５で大型加工用工具２を保持させる。また、大型加工用工具２が保持されたら、Ｚスライダ３３２を＋Ｚ方向へ移動させる。
以上により、交換処理が終了する。 Further, the replacement control unit 831 moves the pallet 72C to the pallet replacement area 711C after returning the pallet 72D to the pallet standby area 711B. Then, by moving the Z slider 332 in the −Z direction, the tapered shank portion 21 of the large machining tool 2 is fitted into the tapered hole 415A of the tool mounting portion 415. Further, the Z-slider 332 is further moved in the −Z direction, and the pull stud 22 is gripped by the collect chuck 415B, and the positioning protrusion is fitted into the positioning groove 415C. Hold. Further, when the large machining tool 2 is held, the Z slider 332 is moved in the + Z direction.
Thus, the exchange process ends.

加工制御部８３２は、例えば作業者によりワークＷの加工条件が設定されると、この加工条件に基づいて粗動制御部８１、大型加工駆動機構２４、微動制御部８２、および、微細加工駆動機構５４を制御する。 For example, when the processing conditions of the workpiece W are set by an operator, the processing control unit 832 is based on the processing conditions, the coarse motion control unit 81, the large processing drive mechanism 24, the fine motion control unit 82, and the fine processing drive mechanism. 54 is controlled.

具体的には、加工制御部８３２は、大型加工用工具２を用いて大型加工をする旨の条件が設定された場合、粗動制御部８１および大型加工駆動機構２４を制御して、大型加工用工具２をミリメートル単位で適宜移動させつつワークＷを大型加工する。 Specifically, the machining control unit 832 controls the coarse motion control unit 81 and the large machining drive mechanism 24 to set the large machining when conditions for performing large machining using the large machining tool 2 are set. The workpiece W is processed in a large size while appropriately moving the tool 2 in millimeters.

また、加工制御部８３２は、微細加工用工具５を用いて、例えば図１に示すようなワークＷを微細加工する旨の条件が設定された場合、微動制御部８２を介して各微動駆動機構６１，６２を制御して、微細加工用工具５をナノメートル単位でＸ，Ｙ方向に微動させる。さらには、必要に応じて、Ｚ微動駆動機構６３を制御して、微細加工用工具５をナノメートル単位でＺ方向に往復微動させる。また、必要に応じて、粗動制御部８１を介して各粗動駆動機構３１，３２，３３を制御して、微細加工用工具５をミリメートル単位でＸ，Ｙ，Ｚ方向に粗動させる。 Further, the machining control unit 832 uses the fine machining tool 5 to set each fine movement driving mechanism via the fine movement control unit 82 when a condition for finely machining the workpiece W as shown in FIG. 61 and 62 are controlled to finely move the fine processing tool 5 in the X and Y directions in nanometer units. Furthermore, if necessary, the Z fine movement driving mechanism 63 is controlled to finely reciprocate the fine processing tool 5 in the Z direction in nanometer units. Further, if necessary, the coarse motion drive mechanisms 31, 32, 33 are controlled via the coarse motion control unit 81 to coarsely move the fine processing tool 5 in the X, Y, Z directions in millimeters.

〔工作機械の動作〕
次に、工作機械１の動作として、微細加工物の製造動作を説明する。
図５は、微細加工物の製造動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作の説明において、微細加工用工具５を工具５と、工作機械用アタッチメント６をアタッチメント６と省略して説明する。 [Operation of machine tool]
Next, as an operation of the machine tool 1, a manufacturing operation of a fine workpiece will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing operation of the fine workpiece. In the following description of the operation, the micromachining tool 5 is omitted as the tool 5 and the machine tool attachment 6 as the attachment 6.

まず、コントローラ８の加工制御部８３２は、図５に示すように、アタッチメント６へ交換されたことを認識すると（ステップＳ１）、アタッチメント６とコントローラ８とを制御可能に接続（サーボオン）して（ステップＳ２）、両者の接続が解除されている旨の設定をオフ（サーボデリートオフ）にする（ステップＳ３）。
次に、加工制御部８３２は、工具取付部４１５を基準位置へ移動させ、Ｘ，Ｙテーブル６１２，６２１の原点（リニア原点）を確立する（ステップＳ４）。具体的には、各微動原点センサ６４，６５，６６からＸ，Ｙテーブル６１２，６２１、Ｚ移動子６３８の位置に関する信号を取得する。そして、この信号に基づいて、各微動駆動機構６１，６２，６３を制御して、Ｘ，Ｙテーブル６１２，６２１、Ｚ移動子６３８を±Ｘ，Ｙ，Ｚ方向へ移動させることで、工具取付部４１５を基準位置に位置させる。 First, as shown in FIG. 5, when the machining control unit 832 of the controller 8 recognizes that the attachment 6 has been replaced (Step S1), the attachment 6 and the controller 8 are connected in a controllable manner (servo-on) ( In step S2), the setting indicating that the connection between the two has been released is turned off (servo delete off) (step S3).
Next, the machining control unit 832 moves the tool attachment unit 415 to the reference position, and establishes the origin (linear origin) of the X, Y tables 612 and 621 (step S4). Specifically, signals related to the positions of the X and Y tables 612 and 621 and the Z mover 638 are acquired from the fine movement origin sensors 64, 65 and 66. Based on this signal, the fine movement drive mechanisms 61, 62, 63 are controlled to move the X, Y tables 612, 621 and the Z mover 638 in the ± X, Y, Z directions, thereby attaching the tool. The part 415 is positioned at the reference position.

次に、加工制御部８３２は、各粗動駆動機構３１，３２，３３と、各微動駆動機構６１，６２，６３との座標を関連付けて（第２座標系を設定して）（ステップＳ５）、工具５を最初に加工するワークＷの最初の加工位置の上方（ワーク原点）へ移動させる（ステップＳ６）。そして、工具５を例えば回転駆動させる（ステップＳ７）。
そして、加工制御部８３２は、例えば工具５を粗動させて加工位置まで移動させ（ステップＳ８）、±Ｘ，Ｙ方向へ微動、あるいは±Ｚ方向へ往復微動させることで加工位置を微細加工する（ステップＳ９）。
以上の工程により、微細加工物が製造される。 Next, the processing control unit 832 associates the coordinates of the coarse motion drive mechanisms 31, 32, 33 and the fine motion drive mechanisms 61, 62, 63 (sets the second coordinate system) (step S5). Then, the tool 5 is moved above the first machining position (work origin) of the workpiece W to be machined first (step S6). Then, the tool 5 is rotated, for example (step S7).
Then, the machining control unit 832 finely processes the machining position by, for example, coarsely moving the tool 5 to move to the machining position (step S8), and finely moving in the ± X and Y directions, or finely moving in the ± Z direction. (Step S9).
Through the above steps, a finely processed product is manufactured.

〔第１実施形態の作用効果〕
以上の第１実施形態の工作機械１によれば、以下の作用効果が期待できる。 [Effects of First Embodiment]
According to the machine tool 1 of the first embodiment described above, the following effects can be expected.

（１）工作機械１に着脱可能に取り付けられる工作機械用アタッチメント６に、微細加工用工具５をワークＷに対してＸ，Ｙ，Ｚ方向に微動させる各微動駆動機構６１，６２，６３を設けている。そして、Ｚ微動駆動機構６３により、微細加工用工具５を±Ｚ方向へ往復微動させつつワークＷの微細加工を実施する。
このため、微細加工用工具５を±Ｚ方向に往復微動させることでワークＷを微細加工するので、微細加工用工具５をＺ方向に粗動させてワークＷを微細加工する構成と比べてイナーシャを小さくすることができ、ワークＷの微細加工を高精度に実現できる。また、工作機械１に、大型加工用工具２または工作機械用アタッチメント６を選択的に取り付けることができるので、加工形状に応じてワークＷを高精度に加工できる。そして、従来ある工作機械１に工作機械用アタッチメント６を取り付けることができ、工作機械用アタッチメント６の利用拡大を容易に図ることができる。 (1) The machine tool attachment 6 that is detachably attached to the machine tool 1 is provided with fine movement drive mechanisms 61, 62, and 63 for finely moving the fine machining tool 5 in the X, Y, and Z directions with respect to the workpiece W. ing. Then, the fine processing of the workpiece W is performed while the fine processing tool 5 is reciprocally moved in the ± Z direction by the Z fine movement driving mechanism 63.
For this reason, since the workpiece W is finely processed by reciprocatingly moving the fine processing tool 5 in the ± Z direction, the inertia is compared with a configuration in which the fine processing tool 5 is coarsely moved in the Z direction to finely process the workpiece W. Can be made small, and fine processing of the workpiece W can be realized with high accuracy. In addition, since the large machining tool 2 or the machine tool attachment 6 can be selectively attached to the machine tool 1, the workpiece W can be machined with high accuracy according to the machining shape. And the attachment 6 for machine tools can be attached to the conventional machine tool 1, and the use expansion of the attachment 6 for machine tools can be aimed at easily.

（２）Ｚ微動駆動機構６３を、Ｚ方向へ往復可能なＺ移動子６３８と、このＺ移動子６３８に固定された磁石６３７と、Ｚ移動子６３８および磁石６３７を覆い、通電によりＺ移動子６３８および磁石６３７をＺ方向へ往復させる力を発生させる上，下コイル６３５，６３６と、で構成している。
このため、上，下コイル６３５，６３６への通電状態によりＺ移動子６３８が微動する単位を調節することができ、目的に応じた高精度な微細加工を実現できる。 (2) The Z fine movement driving mechanism 63 covers the Z mover 638 capable of reciprocating in the Z direction, the magnet 637 fixed to the Z mover 638, the Z mover 638 and the magnet 637, and energized to move the Z mover. The upper coil 635 and the lower coil 636 generate a force to reciprocate the magnet 638 and the magnet 637 in the Z direction.
For this reason, the unit in which the Z mover 638 is finely moved can be adjusted according to the energized state of the upper and lower coils 635 and 636, and high-precision fine processing according to the purpose can be realized.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、図１の工作機械１に着脱可能に設けられる工作機械用アタッチメントについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付し説明を省略あるいは簡略化する。
図６は、第２実施形態に係る工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図、図７は、図６に示す工作機械用アタッチメントから非回転部材を取り外したところを示す部分拡大図、図８は、図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This 2nd Embodiment demonstrates the attachment for machine tools provided in the machine tool 1 of FIG. 1 so that attachment or detachment is possible. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.
6 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool attachment according to the second embodiment, FIG. 7 is a partially enlarged view showing a non-rotating member removed from the machine tool attachment shown in FIG. These are sectional drawings in alignment with the VIII-VIII line of FIG.

〔工作機械用アタッチメントの構成〕
図６に示すように、工作機械用アタッチメント６Ａは、Ｚ微動駆動機構１０００のみが第１実施形態の工作機械用アタッチメント６と異なる構成を有している。 [Configuration of machine tool attachment]
As shown in FIG. 6, the machine tool attachment 6 A has a configuration different from the machine tool attachment 6 of the first embodiment only in the Z fine movement drive mechanism 1000.

Ｚ微動駆動機構１０００は、刃具１０５０を±Ｚ方向に例えばナノメートル単位で往復微動させる。このＺ微動駆動機構１０００は、図６〜図８に示すように、回転駆動部１０１０と、回転部材１０２０と、非回転部材１０３０と、保持部材１０４０を備えている。非回転部材１０３０は、回転部材１０２０の微細加工用工具としての刃具１０５０側の一部と、保持部材１０４０の回転駆動部１０１０側の一部を覆っている。 The Z fine movement drive mechanism 1000 finely reciprocates the cutting tool 1050 in the ± Z direction, for example, in nanometer units. As shown in FIGS. 6 to 8, the Z fine movement drive mechanism 1000 includes a rotation drive unit 1010, a rotation member 1020, a non-rotation member 1030, and a holding member 1040. The non-rotating member 1030 covers a part of the rotating member 1020 on the side of the cutting tool 1050 as a fine processing tool and a part of the holding member 1040 on the side of the rotational drive unit 1010.

回転駆動部１０１０は、回転部材１０２０を保持するとともに、矢印Ｒ１の向きに回転させる。
回転部材１０２０の刃具１０５０側の端部には、後述する第１冠歯車１０６０が装着されている。また、回転部材１０２０には、中心部に管路１０２１が形成されている。この管路１０２１に連通するように、管路１０２１の内径よりも拡径された接続孔１０２２が形成されている。管路１０２１には、図示しないエア源から供給される圧縮空気ＣＡが供給される。さらに、回転部材１０２０は、中空円筒状の非回転部材１０３０の内周面に軸受１０２３を介して回転自在に保持されている。
第１冠歯車１０６０は、基準ピッチ円すい角が９０°のかさ歯車であり、そのピッチ面は平面である。第１冠歯車１０６０は、歯が形成されている端部を刃具１０５０側にして、回転部材１０２０に固定されている。また、第１冠歯車１０６０の回転軸部分には、上記の接続孔１０２２と連通する空孔が形成されている。 The rotation driving unit 1010 holds the rotating member 1020 and rotates it in the direction of the arrow R1.
A first crown gear 1060 described later is attached to the end of the rotating member 1020 on the blade 1050 side. The rotating member 1020 has a pipe line 1021 at the center. A connection hole 1022 having a diameter larger than the inner diameter of the pipe line 1021 is formed so as to communicate with the pipe line 1021. The pipeline 1021 is supplied with compressed air CA supplied from an air source (not shown). Further, the rotating member 1020 is rotatably held on the inner peripheral surface of the hollow cylindrical non-rotating member 1030 via a bearing 1023.
The first crown gear 1060 is a bevel gear having a reference pitch cone angle of 90 °, and its pitch surface is a plane. The first crown gear 1060 is fixed to the rotating member 1020 with the end where the teeth are formed facing the blade 1050. Further, a hole communicating with the connection hole 1022 is formed in the rotation shaft portion of the first crown gear 1060.

非回転部材１０３０は、円筒状の部材からなり、内部に収容孔１０３１を備えている。また、非回転部材１０３０には、Ｙテーブル６２１側の側面に当該Ｙテーブル６２１側に向かって突出するように固定された回り止めピン１０３２を備えている。この回り止めピン１０３２は、回転部材１０２０が回転駆動部１０１０に回転可能に装着されることにより、Ｙテーブル６２１のテーブル嵌合穴６２１Ａに挿入される。この回り止めピン１０３２がテーブル嵌合穴６２１Ａに挿入されることにより、非回転部材１０３０は回転部材１０２０の回転に関わらず回転が規制される。
保持部材１０４０も円筒状の部材からなり、内部に収容孔１０４１を備えている。この収容孔１０４１に、エアモータ１０７０が挿入されている。エアモータ１０７０は、保持部材１０４０に固定されている。保持部材１０４０の外周には、ばね受け部材１０８０が内周面を保持部材１０４０の外周面に嵌合して固定されている。このばね受け部材１０８０に、第２冠歯車１０９０がさらに嵌合している。
第２冠歯車１０９０は、第１冠歯車１０６０と同様の基準ピッチ円すい角が９０°のかさ歯車である。第２冠歯車１０９０のピッチ面も、第１冠歯車１０６０の場合と同じく平面である。第２冠歯車１０９０は、歯が形成されている端部を回転駆動部１０１０側にして、反対側の端部をばね受け部材１０８０に固着させて、ばね受け部材１０８０と一体化している。
第２冠歯車１０９０とばね受け部材１０８０は、非回転部材１０３０の収容孔１０３１に収容される。ばね受け部材１０８０は、収容孔１０３１に収容された時に、当該ばね受け部材１０８０と非回転部材１０３０のフランジ１０３３との間に配置されるコイルスプリング１１００の付勢力を受け止める。 The non-rotating member 1030 is made of a cylindrical member and includes a receiving hole 1031 inside. Further, the non-rotating member 1030 includes a detent pin 1032 that is fixed to the side surface on the Y table 621 side so as to protrude toward the Y table 621 side. The rotation preventing pin 1032 is inserted into the table fitting hole 621A of the Y table 621 when the rotating member 1020 is rotatably attached to the rotation driving unit 1010. By inserting the non-rotating pin 1032 into the table fitting hole 621A, the rotation of the non-rotating member 1030 is restricted regardless of the rotation of the rotating member 1020.
The holding member 1040 is also formed of a cylindrical member, and is provided with an accommodation hole 1041 inside. An air motor 1070 is inserted into the accommodation hole 1041. The air motor 1070 is fixed to the holding member 1040. On the outer periphery of the holding member 1040, a spring receiving member 1080 is fixed by fitting its inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the holding member 1040. A second crown gear 1090 is further fitted to the spring receiving member 1080.
The second crown gear 1090 is a bevel gear having a reference pitch cone angle of 90 °, similar to the first crown gear 1060. The pitch surface of the second crown gear 1090 is also a plane as in the case of the first crown gear 1060. The second crown gear 1090 is integrated with the spring receiving member 1080 by fixing the end on which the teeth are formed to the rotation driving unit 1010 side and fixing the opposite end to the spring receiving member 1080.
The second crown gear 1090 and the spring receiving member 1080 are accommodated in the accommodation hole 1031 of the non-rotating member 1030. When the spring receiving member 1080 is received in the receiving hole 1031, the spring receiving member 1080 receives the urging force of the coil spring 1100 disposed between the spring receiving member 1080 and the flange 1033 of the non-rotating member 1030.

ばね受け部材１０８０の外周面には、少なくとも一のキー溝１０８１が軸方向に沿って形成されている。また、非回転部材１０３０の収容孔１０３１の内周面には、すべり摩擦を低減するための玉を備えたキー１０３４が、軸方向に沿って固定されている。このキー１０３４がキー溝１０８１に嵌合すると、保持部材１０４０は、キー１０３４に備えられた玉により点接触状態で非回転部材１０３０に保持される。これにより、保持部材１０４０は、回転部材１０２０に対して図６および図８に示す回転軸方向Ａ１およびＡ２に移動自在となり、かつ、非回転部材１０３０に対して回転が規制される。したがって、回転部材１０２０が回転しても、保持部材１０４０は非回転部材１０３０に嵌合したままであり、回転することはない。
保持部材１０４０の刃具１０５０側の端部には、収容孔１０４１と連通するように支持孔１０４２が形成されている。この支持孔１０４２は、保持部材１０４０の刃具１０５０側端部で開口している。支持孔１０４２の内周には、軸受１０４３を介してエアモータ１０７０の駆動軸１０７１が回転自在に支持されている。エアモータ１０７０は、回転駆動部１０１０側に接続管１０７２を備え、この接続管１０７２は、第１冠歯車１０６０の空孔を貫通して回転部材１０２０の接続孔１０２２に嵌合しており、接続管１０７２が接続孔１０２２内を軸方向に移動可能となっている。また、接続管１０７２と接続孔１０２２との間には、Ｏリング１０７３が設けられており、このＯリング１０７３は接続管１０７２と接続孔１０２２との間をシールしている。
エアモータ１０７０は、管路１０２１を通じて供給される圧縮空気ＣＡの圧力に応じた回転数で駆動軸１０７１を駆動する。駆動軸１０７１の先端には、チャッキング部材１１１０が設けられており、このチャッキング部材１１１０にドリル等の刃具１０５０が着脱される。 At least one key groove 1081 is formed on the outer peripheral surface of the spring receiving member 1080 along the axial direction. A key 1034 provided with balls for reducing sliding friction is fixed along the axial direction on the inner peripheral surface of the accommodation hole 1031 of the non-rotating member 1030. When the key 1034 is fitted into the key groove 1081, the holding member 1040 is held by the non-rotating member 1030 in a point contact state with a ball provided on the key 1034. Accordingly, the holding member 1040 is movable in the rotation axis directions A1 and A2 shown in FIGS. 6 and 8 with respect to the rotating member 1020, and the rotation of the holding member 1040 is restricted with respect to the non-rotating member 1030. Therefore, even if the rotating member 1020 rotates, the holding member 1040 remains fitted to the non-rotating member 1030 and does not rotate.
A support hole 1042 is formed at the end of the holding member 1040 on the blade 1050 side so as to communicate with the accommodation hole 1041. The support hole 1042 is opened at the end of the holding member 1040 on the blade 1050 side. A drive shaft 1071 of an air motor 1070 is rotatably supported on the inner periphery of the support hole 1042 via a bearing 1043. The air motor 1070 includes a connection pipe 1072 on the rotation drive unit 1010 side. The connection pipe 1072 passes through the hole of the first crown gear 1060 and is fitted into the connection hole 1022 of the rotation member 1020. 1072 is movable in the axial direction in the connection hole 1022. An O-ring 1073 is provided between the connection pipe 1072 and the connection hole 1022, and the O-ring 1073 seals between the connection pipe 1072 and the connection hole 1022.
The air motor 1070 drives the drive shaft 1071 at a rotational speed corresponding to the pressure of the compressed air CA supplied through the pipe line 1021. A chucking member 1110 is provided at the tip of the drive shaft 1071, and a cutting tool 1050 such as a drill is attached to and detached from the chucking member 1110.

楕円歯車１１２０は、環状のキャリア１１３０の外周面に所定枚数、回転軸１１２１によって回転自在に支持されている。キャリア１１３０は、非回転部材１０３０の収容孔１０３１内において、保持部材１０４０の回転駆動部１０１０側先端部で、回転駆動部１０１０の回転軸まわりに回転自在、かつ、回転軸方向Ａ３およびＡ４の向きに移動自在に設置されている。楕円歯車１１２０は、非回転部材１０３０の内周面とキャリア１１３０の外周面との間に配置され、第１冠歯車１０６０と第２冠歯車１０９０に噛合する。
前述のように、ばね受け部材１０８０と非回転部材１０３０のフランジ１０３３との間には、コイルスプリング１１００が配置されており、ばね受け部材１０８０と非回転部材１０３０を互いに離隔する方向に付勢力が作用している。コイルスプリング１１００の付勢力により、ばね受け部材１０８０と一体化された保持部材１０４０および第２冠歯車１０９０は回転駆動部１０１０方向に押し付けられる。これにより楕円歯車１１２０を第１冠歯車１０６０と第２冠歯車１０９０で挟み込んだ歯車機構が構成され、回転部材１０２０が回転することにより保持部材１０４０が往復運動する。非回転部材１０３０は、ワーク加工時に発生する切り粉等の異物がこのギヤ機構部に侵入することを防ぐカバーの機能も果たしている。楕円歯車１１２０の形状や第１冠歯車１０６０および第２冠歯車１０９０の歯数等は実施例に応じて適宜定めればよいが、本実施形態では、回転部材１０２０の一回転毎に保持部材１０４０が回転軸方向Ａ１およびＡ２に２往復するようになっている。 The elliptical gear 1120 is rotatably supported on the outer peripheral surface of the annular carrier 1130 by a predetermined number of rotation shafts 1121. The carrier 1130 is rotatable around the rotation axis of the rotation drive unit 1010 at the tip of the rotation drive unit 1010 side of the holding member 1040 in the accommodation hole 1031 of the non-rotation member 1030, and is oriented in the rotation axis directions A3 and A4. It is installed so that it can move freely. The elliptical gear 1120 is disposed between the inner peripheral surface of the non-rotating member 1030 and the outer peripheral surface of the carrier 1130 and meshes with the first crown gear 1060 and the second crown gear 1090.
As described above, the coil spring 1100 is disposed between the spring receiving member 1080 and the flange 1033 of the non-rotating member 1030, and an urging force is applied in a direction separating the spring receiving member 1080 and the non-rotating member 1030 from each other. It works. Due to the urging force of the coil spring 1100, the holding member 1040 and the second crown gear 1090 integrated with the spring receiving member 1080 are pressed in the direction of the rotational drive unit 1010. Thus, a gear mechanism is formed in which the elliptical gear 1120 is sandwiched between the first crown gear 1060 and the second crown gear 1090, and the holding member 1040 reciprocates as the rotating member 1020 rotates. The non-rotating member 1030 also functions as a cover that prevents foreign matter such as chips generated during workpiece machining from entering the gear mechanism. The shape of the elliptical gear 1120 and the number of teeth of the first crown gear 1060 and the second crown gear 1090 may be appropriately determined according to the example. In this embodiment, the holding member 1040 is provided for each rotation of the rotating member 1020. Is configured to reciprocate twice in the rotation axis directions A1 and A2.

〔工作機械用アタッチメントの動作〕
次に、工作機械用アタッチメント６Ａの動作の一例について説明する。なお、Ｘ，Ｙ方向への微動については第１実施形態と同様の動作なので、ここでは、Ｚ方向への往復微動のみについて説明する。
図９は、楕円歯車と第２冠歯車との関係が保持部材を回転部材に対して最上点に位置させる関係に変化した状態を示す図、図１０は、図９のX−X線に沿った断面図、図１１は、保持部材の最下点から最上点への位置の変化の際の楕円歯車、第１冠歯車および第２冠歯車の動作をさらに詳細に説明するための図である。 [Operation of machine tool attachment]
Next, an example of the operation of the machine tool attachment 6A will be described. Since the fine movement in the X and Y directions is the same as that in the first embodiment, only the reciprocating fine movement in the Z direction will be described here.
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the relationship between the elliptical gear and the second crown gear is changed to a relationship in which the holding member is positioned at the uppermost point with respect to the rotating member, and FIG. 10 is along the line XX in FIG. FIG. 11 is a diagram for explaining in more detail the operations of the elliptical gear, the first crown gear, and the second crown gear when the position of the holding member changes from the lowest point to the highest point. .

まず、図８に示すように、刃具１０５０をＺ方向に往復微動させる際には、エア源から所望の圧力に調整された圧縮空気ＣＡを回転部材１０２０の管路１０２１に供給する。管路１０２１を通じて、エアモータ１０７０には圧縮空気ＣＡが供給され、駆動軸１０７１が回転する。これによって、刃具１０５０は、図６〜図８に示す矢印Ｒ２の向きに、たとえば、数万ｍｉｎ^−１で回転する。
一方、図６および図７に示すように、回転駆動部１０１０の駆動により回転部材１０２０を矢印Ｒ１の向きに回転させる。回転部材１０２０の回転は、第１冠歯車１０６０を介して楕円歯車１１２０の回転に変換される。楕円歯車１１２０は、ばね受け部材１０８０を楕円歯車１１２０に押し付けるコイルスプリング１１００の付勢力により、第１冠歯車１０６０および第２冠歯車１０９０と噛合したまま、回転軸１１２１まわりに回転しつつ、キャリア１１３０の回転軸を中心にした円周方向の遊星運動も行う。その際に、楕円歯車１１２０は、その長軸と短軸の長さの違いにより、図８に示す回転軸方向Ａ３およびＡ４の向きにも往復運動する。それゆえ、楕円歯車１１２０と噛合している第２冠歯車１０９０とともに、保持部材１０４０および刃具１０５０も回転軸方向Ａ１およびＡ２の向きに往復運動する。ただし、保持部材１０４０は非回転部材１０３０に対して回転が規制されているので、回転軸方向にのみ往復運動する。 First, as shown in FIG. 8, when the cutting tool 1050 is reciprocally moved in the Z direction, compressed air CA adjusted to a desired pressure is supplied from the air source to the conduit 1021 of the rotating member 1020. Compressed air CA is supplied to the air motor 1070 through the pipe line 1021, and the drive shaft 1071 rotates. Accordingly, the blade 1050 rotates in the direction of the arrow R2 shown in FIGS. 6 to 8, for example, at tens of thousands of min ⁻¹ .
On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, the rotation member 1020 is rotated in the direction of the arrow R 1 by driving the rotation driving unit 1010. The rotation of the rotating member 1020 is converted into the rotation of the elliptical gear 1120 via the first crown gear 1060. The elliptical gear 1120 rotates around the rotation shaft 1121 while meshing with the first crown gear 1060 and the second crown gear 1090 by the urging force of the coil spring 1100 that presses the spring receiving member 1080 against the elliptical gear 1120, while rotating around the rotation shaft 1121. Also performs a planetary movement in the circumferential direction around the rotation axis. At this time, the elliptical gear 1120 reciprocates in the directions of the rotation axis directions A3 and A4 shown in FIG. 8 due to the difference in length between the major axis and the minor axis. Therefore, together with the second crown gear 1090 meshed with the elliptical gear 1120, the holding member 1040 and the cutting tool 1050 also reciprocate in the directions of the rotation axis directions A1 and A2. However, since the rotation of the holding member 1040 is restricted with respect to the non-rotating member 1030, the holding member 1040 reciprocates only in the rotation axis direction.

たとえば、図７に示す状態において、楕円歯車１１２０と第２冠歯車１０９０との関係が、保持部材１０４０を回転部材１０２０に対して最下点に位置させる関係にあるとする。
図９に示すように、刃具１０５０が最下点から数ナノメートルのストロークＳＴ１だけ上昇すると、Ｚ微動駆動機構１０００の内部では、図１０に示すように保持部材１０４０およびエアモータ１０７０も回転部材１０２０に向かって移動する。このとき、楕円歯車１１２０は、第１冠歯車１０６０の矢印Ｒ１への回転により、図１１（Ａ）に示されている位置から図１１（Ｂ）に示されている位置へ移動している。その際、第１冠歯車１０６０は回転軸方向へは移動せず、一方、第２冠歯車１０９０は回転軸方向へは移動自在であるが、回転軸まわりには回転しない。また、コイルスプリング１１００の付勢力ＳＰにより、楕円歯車１１２０と第１冠歯車１０６０および第２冠歯車１０９０との噛合は常に保たれる。さらに、前述のように、楕円歯車１１２０を支持しているキャリア１１３０は、回転軸方向に移動自在である。したがって、第１冠歯車１０６０の矢印Ｒ１への回転にともなって、楕円歯車１１２０は、回転軸１１２１まわりに回転しつつ第２冠歯車１０９０の円周方向への遊星運動を行なって、図１１（Ａ）の位置から図１１（Ｂ）の位置へ移動する。また、第１冠歯車１０６０の回転軸方向へも、数ナノメートルのストロークＳＴ２分だけ移動する。
回転部材１０２０が連続的に回転すると、刃具１０５０はストロークＳＴ１の往復運動を繰り返す。楕円歯車１１２０、第１冠歯車１０６０、第２冠歯車１０９０の形状や歯数等は、ストロークＳＴ１の往復運動が回転部材１０２０の１回転あたり２回発生するように形成されているため、たとえば、回転部材１０２０の回転数が１０００ｍｉｎ^−１である場合には、刃具１０５０は１分間あたり２０００往復する。 For example, in the state shown in FIG. 7, it is assumed that the relationship between the elliptical gear 1120 and the second crown gear 1090 is such that the holding member 1040 is positioned at the lowest point with respect to the rotating member 1020.
As shown in FIG. 9, when the cutting tool 1050 is raised by a stroke ST1 of several nanometers from the lowest point, inside the Z fine movement driving mechanism 1000, the holding member 1040 and the air motor 1070 are also moved to the rotating member 1020 as shown in FIG. Move towards. At this time, the elliptical gear 1120 is moved from the position shown in FIG. 11A to the position shown in FIG. 11B by the rotation of the first crown gear 1060 in the direction of the arrow R1. At this time, the first crown gear 1060 does not move in the direction of the rotation axis, while the second crown gear 1090 can move in the direction of the rotation axis, but does not rotate around the rotation axis. Further, due to the urging force SP of the coil spring 1100, the engagement of the elliptical gear 1120 with the first crown gear 1060 and the second crown gear 1090 is always maintained. Furthermore, as described above, the carrier 1130 supporting the elliptical gear 1120 is movable in the direction of the rotation axis. Accordingly, along with the rotation of the first crown gear 1060 in the direction of the arrow R1, the elliptical gear 1120 performs the planetary motion of the second crown gear 1090 in the circumferential direction while rotating around the rotation shaft 1121, and the rotation of the first crown gear 1060 in FIG. It moves from the position of A) to the position of FIG. Further, the first crown gear 1060 also moves in the direction of the rotation axis by a stroke ST2 of several nanometers.
When the rotating member 1020 rotates continuously, the blade 1050 repeats the reciprocating motion of the stroke ST1. Since the shape and the number of teeth of the elliptical gear 1120, the first crown gear 1060, and the second crown gear 1090 are formed so that the reciprocating motion of the stroke ST1 occurs twice per rotation of the rotating member 1020, for example, When the rotation speed of the rotating member 1020 is 1000 min ⁻¹ , the blade 1050 reciprocates 2000 times per minute.

〔第２実施形態の作用効果〕
以上の第２実施形態の工作機械用アタッチメント６Ａによれば、第１実施形態の（１）と同様の作用効果が期待できる。 [Effects of Second Embodiment]
According to the machine tool attachment 6A of the second embodiment described above, the same operational effects as (1) of the first embodiment can be expected.

［変形例］
本発明は前述の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。 [Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

すなわち、図１２に示すような工作機械用アタッチメント６Ｂとしてもよい。この工作機械用アタッチメント６Ｂは、第１実施形態の工作機械用アタッチメント６のＹテーブル６２１とＺ微動駆動機構６３との間に回転駆動部６７を設けたものである。この回転駆動部６７は、Ｚ微動駆動機構６３を矢印Ｒ１の向きに回転させる。そして、コントローラ８は、微細加工用工具５をＺ微動駆動機構６３により往復微動させるとともに回転駆動部６７により回転させて、ワークＷを微細加工する。 That is, it is good also as the attachment 6B for machine tools as shown in FIG. This machine tool attachment 6B is provided with a rotation drive unit 67 between the Y table 621 and the Z fine movement drive mechanism 63 of the machine tool attachment 6 of the first embodiment. The rotation driving unit 67 rotates the Z fine movement driving mechanism 63 in the direction of the arrow R1. The controller 8 finely processes the workpiece W by causing the fine processing tool 5 to reciprocate and finely move by the Z fine movement drive mechanism 63 and to rotate by the rotation drive unit 67.

また、工具取付部４１５として、いわゆるドローバを適用してもよい。
さらに、第１実施形態において、例えば上コイル６３５のみを設け、この上コイル６３５に流れる電流の方向を切り替えることでＺ移動子６３８を往復微動させてもよい。
そして、工作機械用アタッチメント６の構成として、主軸４側からＸ，Ｙ，Ｚ微動駆動機構６１，６２，６３の順序で配置したものを適用したが、異なる順序で配置してもよい。
さらに、本発明の工作機械用アタッチメントを例えば特開２００４−３４１６８号公報に記載の５軸制御機械に適用してもよい。 Further, a so-called draw bar may be applied as the tool attachment portion 415.
Furthermore, in the first embodiment, for example, only the upper coil 635 may be provided, and the Z mover 638 may be finely reciprocated by switching the direction of the current flowing through the upper coil 635.
And although what was arrange | positioned in order of the X, Y, Z fine movement drive mechanism 61, 62, 63 from the main shaft 4 side was applied as a structure of the attachment 6 for machine tools, you may arrange | position in a different order.
Furthermore, the machine tool attachment of the present invention may be applied to, for example, a 5-axis control machine described in JP-A-2004-34168.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。 In addition, the specific structure and procedure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.

本発明は、ワークを加工する工作機械に取り付けられる工作機械用アタッチメントに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a machine tool attachment that is attached to a machine tool that processes a workpiece.

本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示す斜視図。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a machine tool according to a first embodiment of the present invention. 工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図。The side view which shows schematic structure of the attachment for machine tools. 工作機械用アタッチメントの概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the attachment for machine tools. コントローラの概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of a controller. 微細加工物の製造動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacture operation | movement of a fine workpiece. 本発明の第２実施形態に係る工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図。The side view which shows schematic structure of the attachment for machine tools which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図６に示す工作機械用アタッチメントから非回転部材を取り外したところを示す部分拡大図。The elements on larger scale which show the place which removed the non-rotating member from the attachment for machine tools shown in FIG. 図７のVIII−VIII線に沿った断面図。Sectional drawing along the VIII-VIII line of FIG. 楕円歯車と第２冠歯車との関係が保持部材を回転部材に対して最上点に位置させる関係に変化した状態を示す図。The figure which shows the state which the relationship between an elliptical gear and a 2nd crown gear changed to the relationship which positions a holding member in the uppermost point with respect to a rotation member. 図９のX−X線に沿った断面図。Sectional drawing along the XX line of FIG. 保持部材の最下点から最上点への位置の変化の際の楕円歯車、第１冠歯車および第２冠歯車の動作をさらに詳細に説明するための図。The figure for demonstrating in more detail operation | movement of the elliptical gear, the 1st crown gear, and the 2nd crown gear at the time of the change of the position from the lowest point of the holding member to the highest point. 本発明の変形例に係る工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図。The side view which shows schematic structure of the attachment for machine tools which concerns on the modification of this invention.

Explanation of symbols

１…工作機械
２…大型加工用工具
３…粗動駆動部
５…微細加工用工具
６，６Ａ，６Ｂ…工作機械用アタッチメント
７…保持交換部
６１…微動駆動部を構成するＸ微動駆動機構
６２…微動駆動部を構成するＹ微動駆動機構
６３，１０００…微動駆動部を構成するＺ微動駆動機構
６１１Ｄ…アタッチメント側取付部
６３５，６３６…上，下コイル
６３７…磁性体としての磁石
６３８…Ｚ移動子
６３９…微細加工用工具取付部
１０５０…微細加工用工具としての刃具
Ｗ…ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Machine tool 2 ... Large processing tool 3 ... Coarse drive part 5 ... Fine processing tool 6, 6A, 6B ... Attachment for machine tool 7 ... Holding | maintenance exchange part 61 ... X fine movement drive mechanism 62 which comprises a fine movement drive part ... Y fine movement drive mechanism constituting fine movement drive part 63,1000 ... Z fine movement drive mechanism constituting fine movement drive part 611D ... Attachment side mounting part 635,636 ... Upper, lower coil 637 ... Magnet 638 as magnetic body 638 ... Z movement Child 639 ... Tool mounting portion for fine machining 1050 ... Cutting tool as tool for fine machining W ... Workpiece

Claims

An attachment for a machine tool attached to a machine tool having a coarse motion drive unit that coarsely moves a large machining tool for machining a workpiece in a relatively large manner relative to the workpiece,
A micromachining tool mounting portion to which a micromachining tool for micromachining the workpiece is mounted;
A fine movement drive unit for finely moving the fine processing tool mounting portion relative to the workpiece;
An attachment side mounting portion provided in the fine movement driving portion and detachably attached to the coarse movement driving portion,
The fine movement drive unit includes a Z fine movement drive mechanism that finely moves the fine processing tool mounting portion in the Z direction that contacts and separates from the workpiece, and a Y fine movement drive mechanism that finely moves in the Y direction orthogonal to the Z direction, An X fine movement drive mechanism that finely moves in the X direction orthogonal to the Z direction and the Y direction,
The machine tool attachment according to claim 1, wherein the Z fine movement drive mechanism reciprocates in the Z direction to finely move the fine machining tool mounting portion.

The machine tool attachment according to claim 1,
The Z fine movement drive mechanism is
A Z mover capable of reciprocating in the Z direction;
A magnetic body fixed to the Z mover;
An attachment for a machine tool, comprising: a coil that covers the Z mover and the magnetic body and generates a force that reciprocates the Z mover and the magnetic body in the Z direction when energized.