JP2966984B2 - 精密切削加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転するバイトに
対してワークの精密相対位置決めを行い切削加工をする
装置に係り、特に微細溝を所定ピツチで高精度に連続切
削加工するのに適した精密切削加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細溝を高精度で切削加工するために
は、高速回転するバイトに対して切削加工されるワーク
の精密相対位置決めを行い切削加工が行われる。図面を
参照して、従来の加工手順を述べると、図２８（ａ）の
切削加工状態の正面図に示すように、回転軸１２２に対
してねじ止め等によりバイト１２４を取り付け、回転軸
１２２を図中の矢印Ｊ方向に高速回転させておき、移動
ステージ１２６上に固定されたワーク１２８を図中の矢
印Ｈ方向に向きに移動させながら一本の溝を切削加工形
成する。

【０００３】その後、図２８（ｂ）の側面図に図示のよ
うに、移動テーブル１２６を矢印Ｈ方向に直交する矢印
Ｉの向きに所定のピツチＰ分の移動をさせてから、次の
溝の切削加工を行い、以降、この切削加工を順次行って
図２９に図示にされる完成品のワーク１２８を得てい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法によれば、ワーク１２８の加工精度確保の必要
上から１回分のバイト切削加工後に、わざわざワークを
切削加工装置から取り外して、被切削加工部の寸法測定
を行ない、切削量が足りない場合には切込量を設定して
再度、切削加工を行なうという作業を繰り返し行なわな
ければならない。

【０００５】また、一つのワークに対し複数箇所におい
て異なる形状の切削加工を行なう場合には、バイト１２
４を交換することになるが、従来のねじ止め等のバイト
のクランプ方式では高い装着精度を得ることが難しいこ
とから、バイト交換の都度、切込深さや加工位置を測定
して加工をしなければならず面倒であった。以上のよう
に、従来の加工方法によれば、１つのワークの切削加工
において、切削状態の測定もしくはバイト交換の度にワ
ークの取外しと取付を行なわなければならず、非常に多
くの時間を要する問題点があつた。

【０００６】さらに、ワークの取外し取付を繰返し行う
ことはワークの装着精度の確保が困難であることから切
削加工精度が低下するという問題点もある。したがっ
て、本発明の精密切削加工装置は上述の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は切削状態の測定もしく
はバイト交換の度にワークの取外しと取付作業が簡単に
行え、かつ高速回転するバイトに対してワークの精密相
対位置決めを簡単に行い、ワークを高精度かつ連続切削
加工できる精密切削加工装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上述の目的を達成し、課題を解決するために、
本発明は以下の構成を備える、即ち、高速回転するバイ
トに対してワークの精密相対位置決めを行い切削加工を
する精密切削加工装置であって、ワークを固定するワー
クホルダーを、移動テーブル上において上下、左右、前
後方向に固定される複数の静圧パッドから構成される軸
受部に対して着脱可能に静圧支持することで、ワークを
高精度かつ連続して切削加工できるようにする。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の一実施例であって、ワーク
に微小溝を連続切削加工する構成例であって、ワークに
所定ピッチの１０乃至１００マイクロメートル間隔で複
数の微小溝を切削加工してインクジエットノズル部を樹
脂加工するための金型部品を加工形成する加工例につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】（全体構成）図１は一実施例の外観斜視図
であり、一部を破断して示したものである。本図により
概略構成を述べると、後述する各構成部品の取付基部と
なる基台１の底部には３個以上のエアクッション２が設
けられており、外部振動を吸収して切削加工時に有害な
振動が基台１に伝わらないようにしている。この基台１
の直上には油静圧により案内されるＸ送りテーブル３が
図中のＸ矢印方向に駆動されるように配設される一方、
このＸ送りテーブル３の上にはＸ送りテーブル３と直交
するＺ矢印方向に駆動されるＺ切込みテーブル４が設け
られている。 この切込みテーブル４の上には軸受部５
とワークを保持するホルダー６とで構成されるワーク保
持部１００が固定されており、このワーク保持部１００
がＸ送りテーブル３とＺ切込みテーブル４によつてＸ−
Ｚ方向で規定される平面内を移動するように構成されて
おり、ワークを後述の回転バイトに対する相対位置に精
密駆動できるようにしている。

【００１０】一方、基台１の上下方向には上述のＸ送り
テーブル３とＺ切込みテーブル４にそれぞれ直交する方
向に駆動される油静圧ガイドにより支持されたＹ上下テ
ーブル１４が設けられている。このＹ上下テーブル１４
にはブラケット９を介して主軸部２００が固定されてい
る。この主軸部２００は図示のように主軸本体７とバイ
トホルダー８とで構成されており、このバイトホルダー
８に取付られたバイト５６を図中の矢印Ｊ方向に高速回
転するとともに、基台１の上下方向の矢印Ｙ方向にスチ
ールベルト１５とプーリ１６を介して油圧シリンダー１
８により釣り合い状態を保ちつつ精密駆動される。

【００１１】このＹ上下テーブル１４にはブラケット９
とは別に、さらにブラケット１０が固定されており、こ
のブラケット１０にワークの切削加工状態を上下方向か
ら観察する上下方向顕微鏡１１とワークの切削加工状態
を上述のＸ−Ｚ平面に沿う横方向から観察する水平方向
顕微鏡１２が固定されている。以上の概略構成により、
ワークが切削加工される一方、上下方向顕微鏡１１と水
平方向顕微鏡１２によつてワークの形状寸法が測定され
る。

【００１２】（Ｙ上下テーブル１４の構成）次に、図２
はＹ上下テーブルの上下駆動構成を示した断面図であ
り、本図において、Ｙ上下テーブル１４を図中の矢印Ｙ
方向に精密駆動するために、Ｙ上下テーブル１４は基台
１の天井部位において回動自在に軸支された１対２組の
プーリ１６により方向転換されて案内されたスチールベ
ルト１５の一端が固定されている。また、このスチール
ベルト１５の他端はチエーン１８ａを介して基台１に固
定される油圧シリンダー１８のアクチエータに連結され
ている。

【００１３】Ｙ上下テーブル１４には、上述した主軸ユ
ニツト２００の重量に対して釣り合いをバランスウエイ
ト１９が載置固定されている。また、油圧シリンダー１
８は主軸部Ｂとバランスウエイトが固定されたＹ上下テ
ーブル１４を矢印Ｙ方向につり合わせるために後述の油
圧回路が接続されている。以上のように基台１において
釣り合いを保持しつつ上下駆動されるＹ上下テーブル１
４の駆動手段は、基台１の天井部において固定された上
下駆動モータ１７の出力軸に対してカップリング３１を
介して動力伝達されるボールネジ軸３２に螺合して回転
運動を往復運動に変換するボールネジナット２２により
行っている。このためにボールネジ軸３２の両端は基台
１に対してベアリング４８を用いて回動自在に支持され
ている。

【００１４】このボールネジナツト２２は切欠ヒンジ状
のカップリング３００において内蔵保持されており、ボ
ールネジナツト２２とＹ上下テーブル１４をカップリン
グ３００を用いて連結させている。このように上下駆動
されるＹ上下テーブル１４が下方向へオーバランした時
には基台１に固定されたストッパー２１に当接してＹ上
下テーブルを停止させるとともに、ボールネジ軸３２の
途中に固定されており、ボールネジナット２２の外直径
よりも小さい外直径を有するストツパ２０がボールネジ
ナット２２に直接当接して停止させることで、切欠ヒン
ジ２５に圧縮荷重がかかるのを防止し、切欠ヒンジ２５
の破損を防ぐようにしている。

【００１５】次に、図３はＹ上下テーブル１４を正面か
ら見た要部断面図であり、カップリング３００の概略構
成を図示している。また図４は図３のカップリング３０
０を構成する切欠ヒンジ２５の外観斜視図であり、図５
（ａ）、（ｂ）は切欠ヒンジ２５の動作説明図を示した
ものである。先ず、図３、図４においてＹ上下テーブル
１４は基台１に埋設されている平軸受１４ｐにより上下
Ｙ方向にガタ防止されて案内される一方、上述の１対の
スチールベルト１５を上端に固定しており、釣り合い状
態を保っている。

【００１６】このように上下移動されるように案内され
るＹ上下テーブル１４に対して上下駆動モータ１７によ
り動力伝達するために、カップリング３００は切欠ヒン
ジ２５と連結板２３、２４とを上部と側面に設けてＹ上
下テーブル１４に対して固定してる。この切欠ヒンジ２
５は図４に図示のように、内蔵されるボールネジナツト
２２の振れ回りをａ方向とｂ方向に吸収するために開口
部２５ａと開口部２５ｂを９０度ずらして一体形成して
おり、これらの開口部が弾性変形して振れ回りの外力吸
収ができるようにしている。

【００１７】即ち、図５（ｂ）は比較のために示した並
列タイプの切欠ヒンジの模式図であり図５（ｃ）はその
外観斜視図であって、上述の切欠ヒンジ２５に比べて収
容スペースは小さくて良いが、ボールネジ軸３２を図示
のように挿通した場合に、ｃ方向は引張荷重であるが、
ｄ方向に大きな圧縮荷重が加わる結果、切欠ヒンジ２５
０は破損することがある。そこで図５（ａ）に示したよ
うにボールネジ軸３２の長手方向に長く構成した直列タ
イプの切欠ヒンジ２５にすることで、図中のｅ方向とｆ
方向とも同じ引張荷重となり、切欠ヒンジ２５に対して
座屈荷重が作用しないことになり破損が防止されること
になる。

【００１８】次に、図６は油圧シリンダー１８の配管図
であり、Ｙ上下テーブル１４を上下Ｙ方向に安定駆動す
るために油圧シリンダー１８に対して供給圧力を一定に
保つ構成を示している。図示のように、油圧シリンダー
１８のピストンにより形成された部屋に連通してハイド
ロタンク２７が接続されている。また他方の部屋にはサ
ーボ弁２９により供給圧力を一定に保つようにした配管
がされており、アキュムレータ２６と圧力センサー２８
とフイルター３０がサーボ弁２９に対して図示のように
配管されている。以上の配管により、圧力センサー２８
で圧力を測定し、サーボ弁２９へ補正値の指令を与え、
油圧シリンダー１８の供給圧力を一定に保つとともに、
アキュムレータ２６によつて油圧シリンダ１８の供給圧
力の脈動を取り除いている。

【００１９】（主軸部２００の構成）主軸部２００の構
成について、図７の主軸部２００の中心断面図に基づい
て述べる。図７において、主軸部２００は主軸本体７と
モータ部４００とから構成されており、モータ部４００
の回転軸に対して容易に着脱可能にされたのホルダーシ
ャフト４１を設けている。このホルダーシャフト４１は
バイト５６を固定したバイトホルダー８を端面において
ボルト締めして固定する一方、他端の中心部位において
係合部４１ｈを一体形成しており、この係合部４１ｈを
介して回転駆動力を伝達するようにしている。このホル
ダーシャフト４１にはフランジ部４１ｆが一体形成され
ており、このフランジ部４１ｆを後述のスライダー３６
ａ、３６ｂにより挟持してスラスト方向の抜け防止を図
るとともに、スライダー３６ａ、３６ｂをホルダーシャ
フト４１の半径方向に移動することで、ホルダーシャフ
ト４１を挿脱できるようにしている。

【００２０】一方、ホルダーシャフト４１を支持するハ
ウジング３５は貫通穴部３５ａを形成するとともにフラ
ンジ部３５ｆを一体形成している。筒状の多孔質軸受３
８、４０はこの貫通穴部３５ａ内に埋設される一方、円
盤平板状の多孔質軸受３９をフランジ部３５ｆの側面に
おいて図示のように埋設して設けている。スライダー３
６ａ、３６ｂはフランジ部３５ｆ上を図中の実線と破線
図示の位置に移動可能に設けられる一方、一部分におい
て円盤平板状をなす多孔質軸受３７ａ、３７ｂを固定し
ており、ホルダーシャフト４１のフランジ部４１ｆを多
孔質軸受３９との間で挟むように保持している。

【００２１】以上の多孔質軸受には空気が圧送されて、
ハウジング３５に対してホルダーシャフト４１を非接触
で静圧支持するようにしている。また、ストツパ４２
ａ、４２ｂはスライダー３６ａ、３６ｂに夫々固定され
る一方、ストツパ４４ａ、４４ｂはハウジング３５のフ
ランジ部３５ｆの外周面上に固定されている。ホルダー
シャフト４１を挿脱する際に、スライダ３６ａ、３６ｂ
はこれらのストツパ４３ａ、４３ｂとストツパ４４ａ、
４４ｂにより位置規制されて直線運動するように手動操
作さる。

【００２２】次に、モータ部４００はビルトインモータ
４００として構成されるものであり、ハウジング４９に
内蔵されてベアリング４８により回転支持されるロータ
４７には、上述のホルダーシャフト４１の係合部４１ｈ
に対して係合する係合穴４７ａが形成されるとともに、
カップリングプレート４５とカップリングゴムシート４
６がロータ４７の係合穴４７ａに図示のように設けられ
ている。

【００２３】ハウジング４９にはケーブルコネクタ５０
を固定したフタ５４が取付られるとともに、ロータ４７
にはマグネツト５１が固定されており、フタ５４に固定
されたステータコイル５２に回転磁界を発生させて、ロ
ータ４７を回転させる。また、フタ５４はオーリング５
３を介して取付られており、気密状態を保持できるよう
にしている。また、ハウジング４９はハウジング３５に
ボルトにて取付けられているので、ビルトインモータ４
００はこれらのボルトを取り外すことによって、簡単に
主軸本体７からの取り外しができるようになっている。

【００２４】図８はホルダーシャフト４１の挿脱説明図
であり、ホルダーシャフト４１をｊ方向に取りはずして
いる状態を表わした図である。上述のようにスライダー
３６ａ、３６ｂは図中の矢印ｇ、ｈ方向に直線運動する
ので、スライダーを外側に向けて移動して、ストッパー
４４ａ、４４ｂにつき当てた状態で、ホルダーシャフト
４１の交換が可能になる。

【００２５】ここで、このホルダーシャフト４１の外周
面はクロムメツキされているため、キズがつきにくく、
また、カップリングゴムシート４６を介したカップリン
グプレート４５によつて、ビルトインモータ４００の回
転力ｉがホルダーシャフト４１へ伝えられることにな
る。続いて、図９は主軸部の冷却構成部の断面図であっ
て、ハウジング３５の外周面上には螺旋状に加工された
油溝５７が形成されており、オーリング５５、５６を介
してブラケット９に穿設された穴部９ａに挿入後に固定
されている。この穴部９ａに連通するようにして油配管
口５８と埋め栓ネジ５９が設けられている。

【００２６】一方、カバー６０はビルトインモータ４０
０を囲うようにしてブラケット９に固定されており、そ
の内部に底部に多数の穴部６１ａを加工したシヤワーボ
ツクス６１を設けている。このシヤワーボツクス６１は
図示のように一端を閉塞するとともに、取付端部が油配
管口５８と連通している。また、カバー６０の底部には
排油ホース６２が設けられており、油を排出する。さら
に、上述のフタ５４には冷却エア配管入口６３と冷却エ
ア配管出口６４が固定されている。

【００２７】以上の構成により、油配管口５８を介して
一定温度になるように制御された油を油ミゾ５７に循環
させて、ハウジング３５の冷却をするとともに、油をシ
ャワーボツクス６１中に供給して、ビルトインモータ４
００の外側表面全体に油を注ぐ。この後に、カバー６０
内部の底に溜った油を排油ホース６２を介して排出す
る。一方、冷却配管入口６３からは、冷却空気がステー
タコイル５２に向けて噴射され冷却空気配管出口６４か
ら排気するようにしている。

【００２８】上述のようにホルダーシャフト４１は、多
孔質軸受３７ａ、３７ｂ、３９で静圧支持されているの
で、ビルトインモータ４００の発熱によってハウジング
３５が熱膨張しても、図９中の範囲Ｄ２における熱膨張
による寸法変化量の影響はホルダーシャフト４１に及ぶ
ことがない結果、切削加工のバイト５６の位置に影響を
与えないことになる。また、図中の範囲Ｄ１の寸法を最
小にすることによつてホルダーシャフト４１自体の熱膨
張による寸法変化量を最小にしてバイト５６の位置の変
位を最小にしている。ここで、ホルダーシャフト４１お
よびバイトホルダー８とバイト５６に低熱膨張合金を使
用することで、熱膨張による影響をより小さくすること
ができる。

【００２９】（Ｚ切込みテーブル４の構成）図１におい
て述べたＸ送りテーブル３上に固定されるＺ切込みテー
ブル４の構成について述べる。図１０はＺ切込みテーブ
ル４の一部破断平面図であり、また図１１は図１０のＨ
−Ｈ矢視断面図である。図１０において、Ｚ切込みテー
ブル４の可動スライド７６上にはワークを保持するワー
クホルダーが固定されており、Ｚ方向の送りが行なわれ
る。

【００３０】この可動スライド７６はＸ送りテーブル３
上に固定されたベース７０上において図１１に図示され
た複数のニードルローラ７２を介してＺ方向に移動する
ように案内されている。この可動スライド７６をＺ方向
の送り方向に駆動する機構は、ベース７０上に固定され
たＺモータ７１の出力送りネジ軸７７に螺合するボール
ネジブロック７９を可動スライド７６の底面に固定して
おり、Ｚモータ７１の回転運動を直線運動に変換するよ
うにしている。またベース７０上には両側面を精密加工
された案内部材７０ａが固定されており、可動スライド
７６側に固定されたスライドブロック７６ａとコイルバ
ネ７８ａにより押圧状態にされている押圧ローラ７８ｂ
により、案内部材７０ａを両側から挟むようにしてＺ方
向に移動可能にすることでガタを防止して移動可能にし
ている。

【００３１】一方、可動スライド７６の外壁にはＺ方向
に伸縮自在にされたジヤバラ７４が図示のように搭載固
定されており、このジヤバラ７４の下端部をベース７０
側に設けられた油槽７５中に貯蔵された油中に漬かるよ
うにしている。このようにして可動スライド７６とベー
ス７０間の隙間を介して侵入するゴミや切削粉の侵入を
防止している。

【００３２】（ワーク保持部の構成）図１２はワークの
保持部１００の一実施例の外観斜視図を示したものであ
り、本図において、ワークの保持部１００は後述のよう
に着脱自在にされるホルダー６とＺ切込みテーブル４上
に固定される軸受部５とから構成されており、回転する
バイト５６によりワーク８９を切削加工するものであ
る。また、図１３は図１２のＥ−Ｅ矢視断面図、図１４
は図１２のＦ−Ｆ矢視断面図、図１５は図１２のＧ−Ｇ
矢視断面図を夫々示している。

【００３３】先ず、図１２、図１３、図１４においてホ
ルダー６は多孔質空気パツドにより静圧支持される本体
部品８１ａと、本体部品８１ａの略中心から上に向かう
ように設けられたワーク支持部８１ｂとワークを固定す
る上面部８１ｃとから一体構成されており、上面部８１
ｃをワーク８９用の取付面にしている。一方、上記のホ
ルダー６を交換自在に支持する軸受部５の構成は、図１
２に示されているようにテーブル４上に固定されるとと
もに、上方に開口して形成されるハウジング基部８０ａ
と、このハウジング基部８０ａの開口部を一部蓋をする
ように固定されて、上記のワーク支持部８１ｂを挿通自
在にするハウジング上蓋部８０ｂ、８０ｃと、ホルダー
６を所定位置にセットした後に、蓋をするためにハウジ
ング基部８０ａに対して固定されるハウジング横蓋部８
０ｄから構成されている。

【００３４】また、ホルダー６を軸受部５の所定位置に
セットする方向はバイト５６の回転方向と一致させてお
り、ホルダー６のセット時の寸法誤差の影響が切削加工
精度に影響しないようにしている。さらに、図１２にお
いて、ハウジング基部８０ａの片側の側面には空気パッ
ド８８が固定される一方、１組の空気パッド８７ａ、８
７ｂが底面に固定されている。以上の構成により、ホル
ダー６を図中の矢印方向に案内する際に、本体部品８１
ａを空気パッド８７ａ、８７ｂ上に載せるとともに空気
パッド８８に対して突き当てるようにして所定位置に移
動できるようにしている。その後にハウジング横蓋部８
０ｄを固定して図１２の状態にする。

【００３５】次に、図１３において、ホルダー６の本体
部品８１ａはハウジング基部８０ａの開口側面部位に夫
々固定された空気パッド８４ａ、８４ｂと、突き当て部
位に固定された空気パッド８３ａと、ハウジング横蓋部
８０ｄに固定された空気パッド８３ｂの合計４個の空気
パッドにより４側面が位置規制されるとともに、空気パ
ッドを介して流出される空気によりハウジング基部に対
する非接触状態で静圧支持される。

【００３６】一方、ホルダー６の本体部品８１ａを上下
方向に静圧支持するための空気パッドは図１４、図１５
に示されるように、ハウジング基部８０ａの底面上に固
定された空気パッド８２ｃ、８２ｃと、ハウジング上蓋
部８０ｂ、８０ｃに固定された空気パッド８２ａ、８２
ｂにより構成されている。これらの空気パッドに夫々空
気を送り込むことで、ハウジングに対する非接触状態で
上下方向に静圧支持するようにしている。以上の構成に
より、ハウジング横蓋部８０ｄを取外してホルダー６を
着脱できるようにしている。さらに、上述の各空気パツ
ド８２、８３、８４と本体部品８１ａの間の微小隙間中
に噴出する空気により静圧支持されるので、摩耗発生が
なくなり、着脱を何度繰り返しても位置決め再現性は高
く保持される。

【００３７】ここで、ホルダー６と空気パツド８２、８
３、８４との隙間は非常に微小なので、ホルダー６をハ
ウジング基部８０ａに直接取付けるのは困難であるの
で、ホルダー６をハウジング基部８０ａに案内誘導する
上記の片側パツド８７ａ、８７ｂ、８８に連続して配設
された隙間パツド８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ、８
６ａ、８６ｂを設けている。片側パツド８７ａ、８７
ｂ、８８はホルダー６を押し付けることにより、姿勢を
調整するガイド空気パツドとして機能する一方、隙間パ
ツド８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ、８６ａ、８６ｂ
は空気パツド８２、８３、８４よりホルダー６との隙間
を大きく設定しておきホルダー６を容易に挿入通過でき
るようにする。これにより空気パツド８２、８３、８４
にホルダー６を挿入する位置決め用として機能するよう
にしている。これらの隙間パツドは図１３、図１４に図
示のように上下・左右方向に設置されているが、ホルダ
ー６の取付過程において、ホルダー６を移動させる時
に、上下方向の姿勢調整と左右方向の姿勢調整および上
下方向の位置調整と左右方向の位置調整の隙間パツドに
対して同時に通過しないように、夫々の隙間パッドをズ
ラして配設することにより、ホルダー６を空気パツド８
２、８３、８４に対して容易に誘導できるようになる。

【００３８】以上説明のようにワークを固定したホルダ
ーの位置決め再現性が高い結果、ワークの機外段取りが
可能であり、加工工具側の位置再現性が確保できれば、
ワークの加工行程が複数回に及ぶ場合でもワーク位置の
再調整を交換の度に行うことが不要となり、段取り時間
を大いに短縮できるようになる。また、ホルダー６を空
気パツド８３が支持する方向は、ホルダー６の着脱時に
空気パツド８３ｂを取付けたハウジング横蓋部８０ｄを
取出すために、他の支持方向より位置決め再現性が低い
が、この取り出し方向を切削加工の送り方向と一致させ
ることにより、位置決め再現性の低下による加工精度へ
の影響度を小さくすることができる。次に、図１６はホ
ルダー６の外観斜視図であり、（ａ）はホルダー６の本
体部品８１ａを円形にした変形例、（ｂ）は本体部品８
１ａを矩形にした変形例を示している。（ａ）に図示の
円筒形のホルダーの製作は多角形の柱状のホルダーより
容易であるが、回り止め機構を付加する必要がある。ま
た、（ｂ）に図示の矩形または少なくとも２対の平行側
面８ｅを有する多角形の柱状のホルダーの場合には回り
止め機構は不要であり、ハウジングを小型に構成でき
る。

【００３９】多角形を正方形にすることにより取付方向
の数を最大とすることができる。例えば、長方形であれ
ば２方向であるが、実施例のように正方形であれば４方
向の取付が可能となる。また、正方形の場合には、同一
面積の円よりも外周の長さが長い為、外周部分を支持す
る空気パツドの面積も大きくでき、ホルダーの支持剛性
を高くすることができる。また、ホルダー６の外周部に
は挿入を容易にする工夫が施されている。

【００４０】図１７（ａ）はホルダー６の側面図、
（ｂ）はホルダー６の平面図である。まず、図１７
（ａ）において、ホルダーの本体部品８１ａの各陵部に
は、挿入方向を軸としたテーパ角度θの傾斜加工が施し
てある。この結果、挿入時のセルフロツクが防止され、
挿入が容易になり、またホルダーの本体部品８１ａと空
気パツド８２、８４、８５、８６、８８が直接的に接触
した場合に空気パツドの欠損を防ぐことができる。さら
に、（ｂ）に図示のように本体部品８１ａの側面８１ｅ
にも同様に挿入方向を軸としたテーパ角度Ｑの傾斜加工
が施してある。これにより、側面のセルフロックを防止
できるようにしている。

【００４１】以上説明のホルダー６を軸受部５に挿入セ
ットする手順を図１８（ａ）乃至（ｃ）を参照して次に
述べる。図１８（ａ）においてホルダー６は、まず空気
パツド８７ａ、８７ｂに載置され、上下方向の姿勢が調
整される。次に、図中の矢印方向へ手動で進めると、隙
間パツド８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄにより上下方
向の位置調整を行う。その後に、図１８（ｃ）に図示の
ようにさらに、進めることにより、空気パツド８２ａ、
８２ｂ、８２ｃ、８２ｄにより上下方向の位置決めが行
われる。また、ホルダー６の左右方向についても同様
に、片側パツド８８に押し付けることにより、左右方向
の姿勢が調整されてから、隙間パツド８６ａ、８６ｂを
通過して、空気パツド８４ａ、８４ｂで左右方向の位置
決めが行われる。最後に、図１２で示されたように、空
気パツド８３ａとハウジング８０ｄに取付けられた空気
パツド８３ｂにより挿入方向の位置決め固定をする。

【００４２】以上のように段階を追って各空気パツドに
対する姿勢と位置とを調整しながら挿入することにより
挿入が容易になる。また、ホルダーの本体部品８１ａの
各陵部には、上述のように挿入方向を軸としたテーパ加
工が施してあるので、セルフロツクが防止される。また
本体部品８１ａと各空気パツドが直接的に接触した場合
に空気パツドの欠損を防ぐことができる。

【００４３】以上説明の軸受部５にはゴミや切削粉の侵
入対策が施されている。図１９はホルダー６を内蔵した
軸受部５の中心断面図であり、既に説明済の構成につい
ては同様の符号を付してある。図示のようにワーク取付
面８１ｃの外周縁部には垂直面１３０ａを連続形成した
第１カバー１３０が固定されている。一方、第２カバー
１３１と第３カバー１３２は軸受部５の外側を囲うよう
に設けられており、第３カバー１３２はハウジング基部
８０ａの側面に対してボルト１３３を用いて取り外し可
能に設けられている。また、第１カバー１３０の垂直面
１３０ａに一部潜入する溝部を第２カバー、第３カバー
に夫々形成して気密性の確保の配慮がされている。

【００４４】さらに、第２カバー１３１には上述の各空
気パツドに対して送気する配管とは別系統になるように
空気パツド用配管の延長配管であって排気を利用するよ
うな空気配管１３４が設けられており、供給空気圧Ｐａ
をカバー内に送り込むようにして、第３カバー１３２と
第１カバー１３０の間から内部に流入するようにして内
部雰囲気圧Ｐｂを得るようにしている。

【００４５】この結果、カバー外側の外気圧Ｐｃは内部
雰囲気圧Ｐｂより低くなるが、この内部雰囲気圧Ｐｂは
供給空気圧Ｐａよりも低くなる。この結果、Ｐａ＞Ｐｂ
＞Ｐｃの関係となり、外部からゴミや油ミスト、切削粉
が侵入しないようにできることから空気パツドとホルダ
ー本体間を常に理想状態に維持できるので軸受部５の精
度を保持できる。

【００４６】次に、以上説明の軸受部５とホルダー６に
接続される過負荷検出装置の構成について述べる。図２
０は装置全体のブロック図であり、図示のように既に説
明済のモータ類は駆動回路を内蔵した制御装置４００に
接続されている。一方、ホルダー６と軸受部５には過負
荷検出装置１５２に接続される過負荷検出部１５１が接
続されており、切削加工時に発生する過負荷を検出でき
るようにしている。

【００４７】図２１は軸受部５とホルダー６に接続され
る過負荷検出部１５１の回路図であり、軸受部５の空気
パツド８２、８３、８４はグラファイト系などの導電性
の多孔質部材で形成されており、電極１５３と電極１５
４とが軸受部５とホルダー６に夫々接続されている。ま
た、電極１５３と電極１５４には図示のように電源Ｖと
抵抗器Ｒとが直列に接続した閉回路が接続されており、
両電極間の電位差を検出することで過負荷検出部１５１
を構成している。この過負荷検出部は過負荷検出装置１
５２を介して制御装置４００に検出信号を送る。

【００４８】以上の構成において、ワーク加工中に何ら
かの異常が発生して、外力がホルダー６と軸受部５の間
に作用すると、空気パツド８２、８３、８４のいずれか
と、ホルダー６の本体部品８１ａが接触すると電極間１
５３、１５４間の電位差に変化が現れるので、この変化
を過負荷として捕らえて過負荷検出装置１５２に送る。
そこで、制御装置４００は異常信号を発生して作業を中
止するように各駆動部に指令を送る。

【００４９】したがって、以上の過負荷検出によりワー
ク切削中において異常が発生しても作業を中断できるの
で、異常原因を除去して作業を再開できる。特に、装置
全体を後述のようにプログラム制御する場合において、
プログラムミスや暴走があると各駆動部間の衝突発生が
起こるが、異常の過負荷検出装置を設けることで空気パ
ツドの損傷を防止できる。このために、過負荷検出装置
１５２はホルダーと軸受部のみではなく、各駆動箇所に
設けられた電極に接続される。

【００５０】（顕微鏡部の構成）図２２は顕微鏡の取付
状態を示した正面図であり、本図において、上述の主軸
部をブラケット９を用いて取付けて上下するＹスライド
テーブル１４上には上下方向と左右方向に上下方向顕微
鏡１１と水平方向顕微鏡１２をブラケット９とは別構成
されるブラケット１０を用いて取り付けている。上下方
向顕微鏡１１と水平方向顕微鏡１２は夫々対物レンズ１
０３ａ、１０３ｂと光源より入射する光を通す光フアイ
バの取付口１０５ａ、１０５ｂとＣＣＤカメラ１０４
ａ、１０４ｂからなり、ブラケット１０を構成する支持
台１０６、１０７、１０８に固定されており、Ｙスライ
ドテーブル１４とともに上下移動するようにされてい
る。

【００５１】ここで、ワーク８９をバイト５６で切削す
る切削方向と主軸の回転方向とが同じであることから、
主軸の回転方向と逆向きに水平方向顕微鏡１２を取付け
ることによつて、切削時のバリ８９ｈが顕微鏡ユニツト
１２とは反対側に発生する。この結果、ワーク８９の切
削量をＣＣＤカメラ１０４ｂを通してＴＶモニタに写さ
れた像はバリ８９ｈが無い見易い画像となる。また、顕
微鏡の光源を光フアイバーケーブルを使って主軸や顕微
鏡から遠ざけた位置に置き、光源の熱による膨張を極力
おさえた構造としている。更に、主軸と各顕微鏡とを同
じブラケットに直接取付けず、別々にスライド１４に取
付けることによつて主軸の回転による振動が顕微鏡ユニ
ツトへ伝わりにくくしている。以上のようにワーク測定
用の顕微鏡を取りつけることで、装置上においてワーク
を取り外すことなくワークを測定し修正加工を行なえる
ようになる。

【００５２】（動作説明） 図２３（ａ）は精密切削加工が全自動的に行われるワー
ク８９ａの正面図、図２３（ｂ）は精密切削加工順序を
示した正面図である。先ず、図２３（ａ）に図示のよう
にワーク８９ａの上縁部には斜線で図示される微小溝８
９ｄが所定ピッチで複数分が切削加工形成される。ま
た、微小溝８９ｄの両側にはニゲ溝部８９ｃが同様に切
削加工形成される。これらの溝は上述のバイト５６を総
形バイトとして予め加工しておき、１回の切削動作で微
小溝８９ｄを切削形成するようにしているが、微小溝の
深さ如何では、２回以上の切削を行っても良い。

【００５３】次に、図２３（ｂ）の精密切削加工順序に
示されるように、試し切削をポイントＵ１にバイト５６
の右角部が位置するようにして行う。この後に、ポイン
トＵ１の位置測定を水平方向顕微鏡と垂直方向顕微鏡を
用いて行う。引き続き、予め入力してある微小溝８９ｄ
の最左位置の右角部のポイントＵ２までの補正値δｚ，
δｙをポイントＵ１の測定結果に基づいて求める。この
後に、バイト５６の右角部がポイントＵ２に対して一致
する位置までＺ切込みテーブル４とＹスライドテーブル
１４他を移動させて微小溝８９ｄの切削加工を行う。こ
の後は、所定ピッチ分の送りを行いながら全ての微小溝
８９ｄの切削加工を行う。

【００５４】図２４は精密切削加工順序の説明図であ
り、Ｚ切込みテーブル４の移動方向を矢印Ｚｆ，Ｚｂで
表して、Ｙ上下テーブル１４の移動方向を矢印Ｙｕ、Ｙ
ｄで表すとともに、Ｘ送りテーブル３の移動方向を矢印
Ｘｒ、Ｘｌで夫々アイソメトリック図法により表してい
る。また、バイト５６は図中の矢印Ｊ方向に上述のよう
に回転されるが、後述のステツプＳ３において回転を開
始し、ステツプＳ２８において回転を停止するように制
御される。また、このバイト５６の下方に図示された矢
印Ｓ１乃至Ｓｎは各テーブルの移動方向に対応して図示
されており、後述の駆動制御フローチヤートのステツプ
Ｓに対応してアイソメトリック図法により表されてい
る。

【００５５】図２５乃至図２７は駆動制御フローチヤー
トであり、図２４に対応して示している。図２５と図２
４において、装置の駆動の準備段階のステツプＳＰ１で
バイト５６バイトホルダー８に取付けてから、前段階試
し加工により、バイト５６の位置寸法を測定把握して、
制御装置４００に入力する。その後に、ステツプＳ１に
おいて、ホルダシヤフト４１をハウジング３５に挿入す
る。一方、準備段階のステツプＳＰ２ではワーク８９が
ホルダー６に固定され、前段階試し加工によりワーク８
９の寸法を測定把握して、制御装置４００に入力する。

【００５６】次に、ホルダー６を軸受部５に挿入固定す
るとともに空気パッド他に空気を送り込む。ステツプＳ
３では図２４に示されるように矢印Ｊ方向にバイトホル
ダー８の回転が開始されて、ステツプＳ４に進みＹ上下
テーブル１４を矢印Ｙｄ方向に下降させて、退避ポイン
トＴにバイト５６先端を移動させる。続いて、ステツプ
Ｓ５ではＺ切込みテーブル４が矢印Ｚｆ方向に前進移動
され、ステツプＳ６において、Ｘ送りテーブル３が矢印
Ｘｒ方向に早送りされて、切削開始位置にワークが来る
ようにする。これに続いて、図中の破線矢印で示される
切削加工がステツプＳ７において行われて試し加工が完
了する。

【００５７】この後に、ステツプＳ８に進みＺ切込みテ
ーブル４が矢印Ｚｂ方向に後退移動されて、続くステツ
プＳ９のＸ送りテーブル３移動により水平方向顕微鏡
と、垂直方向顕微鏡による測定位置Ｕ１に移動し、ステ
ツプＳ１０においてＹ、Ｚ方向の試し加工分の測定を行
い、予め入力してある微小溝８９ｄの最左位置の右角部
のポイントＵ２までの補正値δｚ，δｙを演算する。

【００５８】引き続き、図２６のフローチヤートに示さ
れるように、ステツプＳ１１に進み、Ｙ上下テーブル１
４をδｙ分の降下移動と、ステツプＳ１２のＺ切込みテ
ーブル４のδｚ分の移動が行われて、最初の微小溝８９
ｄの加工準備に入る。次のステツプＳ１３ではＸ送りテ
ーブル３が矢印Ｘｒ方向に早送りされて、切削開始位置
にワークが来るようにして、ステツプＳ１４において最
初の微小溝８９ｄの切削加工が行われる。

【００５９】その後に、ステツプＳ１５において、Ｚ切
込みテーブル４が矢印Ｚｂ方向に後退移動された後に、
ステツプＳ１６に進みＸ送りテーブル３の矢印Ｘｌ方向
の移動が行われるが、この移動量は測定点Ｕ１まで届く
ことなく、隣り合う微小溝の加工に移行する。次のステ
ツプＳ１７ではＺ切込みテーブル４のＺｆ方向であっ
て、微小溝の所定ピッチ分を差し引いた分の移動が行わ
れて、２番目の微小溝の切削加工準備に入る。

【００６０】続いて、ステツプＳ１８において、Ｘ送り
テーブル３が破線矢印方向に移動されて２番目の微小溝
の切削加工が行われる。これ以降、Ｘ送りテーブル３が
破線矢印方向に移動されて３番目以降の微小溝の切削加
工が行われて、ステツプＳ１９において、微小溝の加工
が全て終了したかの判別が行われて、終了した場合には
ステツプＳ２０に進み、Ｚ切込みテーブル４がＺｂ方向
に後退して、ステツプＳ２１に進み、Ｘ送りテーブル３
がＸｌ方向に移動されて、測定点Ｕ１にワークを移動さ
せる。ステツプＳ２２では各顕微鏡による寸法測定が実
行されて、規格を満足する場合には次のステツプＳ２３
に進み、規格を満足しない場合には図２５の（イ）に戻
り、再切削加工が行われる。

【００６１】次に、図２７のフローチヤートにおいて、
ステツプＳ２３では、Ｚ切込みテーブル４の後退（Ｚｂ
方向）とＸ送りテーブル３の左移動（Ｘｌ方向）の移動
が行われて、取り出し位置Ｔにする。これに続いて、ス
テツプＳ２４においてＹ上下テーブル１４がＹｕ方向に
上昇する。その後に、ステツプＳ２５に進み、ワークを
取りつけたホルダー６を軸受部５から抜き出して切削加
工後のワークを得る。

【００６２】次のステツプＳ２６では同様の加工を行う
かの判定がなされて、加工有りの場合には（ロ）に進
み、再度加工が行われる。一方、再度加工を行わない場
合にはステツプＳ２７において別の種類の加工をするか
どうかの判定がされて、別の種類の加工をする場合には
元にリターンし、しない場合いはステツプＳ２８におい
てバイトホルダー８の回転を停止して作業を終了する。

【００６３】以上の切削加工工程を経て得られたワーク
は微小溝が高い精度で加工されるので、例えばインクジ
エトノズルを射出樹脂成形する場合の成形型に利用でき
る。以上の様に、本発明によれば、微細な溝等の加工に
おいて、ワークとバイトが静圧軸受で支持されるロータ
に固定され交換可能であるため、段取り換えが容易であ
り、数多い工程の加工が精度良好にかつ少ない工数で可
能となる。また、顕微鏡が機械装置内にあるので、段取
り換え等により誤差が生じてもワークを顕微鏡で測定す
ることによつて補正でき、精度良好な加工が可能とな
る。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
切削状態の測定もしくはバイト交換の度にワークの取外
しと取付作業が簡単に行え、かつ高速回転するバイトに
対してワークの精密相対位置決めを簡単に行い、ワーク
を高精度かつ連続切削加工できる精密切削加工装置を提
供することができる。具体的には、ワークが静圧パッド
からなる静圧軸受で支持されており、かつ切削方向にワ
ークホルダーを挿脱自在にしているので、段取り換えが
容易であり、しかも数多い工程の加工が精度良好に可能
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体外観斜視図である。

【図２】Ｙ上下テーブルの断面図である。

【図３】カップリング３００の断面図である。

【図４】カップリング３００の拡大斜視図である。

【図５】（ａ）カップリングに作用する力を表わした図
である。（ｂ）従来のカップリングに作用する力を表わ
した図である。（ｃ）カップリング３００の外観斜視図
である。

【図６】Ｙ上下テーブル１４の配管図である。

【図７】主軸の中心断面図である。

【図８】主軸の取付説明図である。

【図９】主軸の断面図である。

【図１０】Ｚ切込みテーブル４の平面図である。

【図１１】Ｚ切込みテーブル４の断面図である。

【図１２】ワーク保持部の実施例の斜視図である。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ矢視断面図である。

【図１４】図１２のＦ−Ｆ矢視断面図である。

【図１５】図１２のＧ−Ｇ矢視断面図である。

【図１６】（ａ）ホルダーの第１変形例である。（ｂ）
ホルダーの第１変形例である。

【図１７】（ａ）ホルダーの側面図である。（ｂ）ホル
ダーの平面図である。

【図１８】（ａ）乃至（ｃ）ホルダー装着の様子を表わ
した図である。

【図１９】ホルダーと軸受部の断面図である。

【図２０】装置全体のブロック図である。

【図２１】軸受部に接続される過負荷検出回路図であ
る。

【図２２】顕微鏡の取付状態図である。

【図２３】（ａ）、（ｂ）ワークの加工順序説明図であ
る。

【図２４】加工順序説明図である。

【図２５】乃至

【図２７】加工フローチヤートである。

【図２８】（ａ）、（ｂ）従来の切削加工装置の要部の
図である。

【図２９】ワークの完成状態図である。

【符号の説明】

１ 基台、 ３ Ｘ送りテーブル、 ４ Ｚ切込みテーブル、 ７ 主軸本体、 ８ バイトホルダー、 １１ 上下方向顕微鏡、 １２ 水平方向顕微鏡、 １４ Ｙ上下テーブル、 １８ 油圧シリンダ、 ２２ ボールネジナツト、 ２５ 切欠ヒンジ、 ２６ アキユムレータ、 ７４ ジヤバラ、 ３６ 油そう、 ３７ａ、３７ｂ 空気パツド、 ３８〜４０ 空気パツド、 ４１ ホルダーシヤフト、 ４５ カツプリングプレート、 ４６ カツプリングシート、 ５７ 油溝、 ６１ シヤワーボツクスである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安留 菊夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−210239（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 3/00 - 3/154 B23Q 3/16 - 3/18 B23B 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転するバイトに対してワークの精
   密相対位置決めを行い切削加工をする精密切削加工装置
   であって、 ワークを固定するワークホルダーを、移動テーブル上に
   おいて上下、左右、前後方向に固定される複数の静圧パ
   ッドから構成される軸受部に対して着脱可能に静圧支持
   することを特徴とする精密切削加工装置。
2. 【請求項２】 前記静圧パッドの内、前記ワークホルダ
   ーを取り出し方向に支持する静圧パッドは、任意に取り
   外し可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載
   の精密切削加工装置。
3. 【請求項３】 前記取り外し可能に設けられる静圧パッ
   ドの取り出し方向は、切削加工のための送り方向と一致
   することを特徴とする請求項２に記載の精密切削加工装
   置。