JP3447063B2 - 加工片を切削するための位置決め装置 - Google Patents

加工片を切削するための位置決め装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、x-方向に可動の縦往復
台と、x-方向に直角をなすy-方向に縦往復台に沿って可
動に案内される横往復台と、φ−往復台とを備え、前記
φ−往復台はφ−往復台の回転軸線の回りに横往復台の
円筒形案内に沿って回転案内され、前記回転軸線はx-方
向とy-方向に直角をなしておりかつ前記円筒形案内の中
心線と一致して成る回転支持体に取付けられた加工片を
切削するための位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記型式の、万能旋盤として機能する位
置決め装置は米国特許第2,051,127 号から既知である。
この既知の位置決め装置では、切削工具用のホルダーは
φ−往復台上にある直線案内に沿ってφ−往復台に対し
て相対的に動く。φ−往復台は横往復台に取付けられ、
横往復台上にある旋回板によって垂直回転軸線を中心と
して横往復台に対して相対的に回転する。横往復台は縦
往復台に取付けた直線案内レールに沿ってy-方向に縦往
復台に対して相対的に移動する。この既知の旋盤の欠点
は、幾つかの往復台の積み重ね配列にあり、これは構造
の剛性に、従って工具の正確な位置決めに悪影響を及ぼ
す。更に、回転軸線に平行な方向に縦往復台又は横往復
台の移動の不正確さのために、常に工具位置は前記方向
に逸れる結果となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
欠点を排除し、加工すべき加工片に対する工具の位置決
めを比較的高い精度で行うことができる位置決め装置を
提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の位置決め装置は、縦往復台と横往復台は x-方
向と y-方向に平行に延在する単一共通の基面によって
夫々の静的流体軸受を介して、φ−往復台の回転軸線に
平行な方向に支持されており、更に縦往復台と横往復台
は前記夫々の静的流体軸受によって前記単一共通の基面
に沿って案内され、φ−往復台は前記単一共通の基面に
よって別個の静的流体軸受を介してφ−往復台の回転軸
線に平行な方向に支持されており、更にφ−往復台は前
記別個の静的流体軸受によって前記単一共通の基面に沿
って案内されることを特徴とする。
【０００５】本発明は、工具によって回転軸線に平行な
方向に横往復台に及ぼされる主分力は横往復台の静的流
体軸受を介して基面に直接伝達され、その結果位置決め
装置の安定性と剛性が高くなるという知識に基づいてい
る。更に、基面の平坦さの不正確さの結果として生じ得
るx-方向に直角をなす方向の縦往復台の位置の不正確さ
は横往復台の位置に影響を及ぼさない。
【０００６】本発明の位置決め装置の特別な実施例は、
φ−往復台が前記単一共通の基面によって別個の静的流
体軸受を介してφ−往復台の回転軸線に平行な方向に支
持されており、更にφ−往復台は前記別個の静的流体軸
受によって前記単一共通の基面に沿って案内されること
を特徴とする。このことによって、φ−往復台の案内が
実質上摩擦無しであるのみならず、回転軸線に平行な方
向に工作片によって工具に及ぼされる力の主分力がφ−
往復台の静的流体軸受を介して基面に直接伝達されるこ
とが達成される。更に、基面の平坦さの不正確さからも
たらされる回転軸線方向の横往復台の位置の不正確さは
φ−往復台の位置に影響を及ぼさないことが達成され
る。
【０００７】横往復台とφ−往復台の実質上摩擦無しの
かつ極めて剛性の案内を提供する本発明の位置決め装置
の他の実施例は、横往復台が静的流体軸受によってy-方
向に平行な方向に縦往復台の平らな壁に沿って案内され
ると共に、φ−往復台もまた横往復台の円筒形案内に沿
って、静的流体軸受によって案内されることを特徴とす
る。
【０００８】縦往復台の実質上摩擦無しの案内を提供す
る本発明の位置決め装置の特別の実施例は、縦往復台は
静的流体軸受によって共通の基面に沿って案内される第
１部分と、静的流体軸受によってy-方向に直角をなす支
持面に沿って案内される第２部分を含み、前記第１部分
と第２部分は板ばねから作られたクロスヒンジによって
機械的に連結されており、縦往復台のこれらの部分は旋
回軸線を中心としてクロスヒンジのばね力を受けて互い
に相対的に回転でき、前記回転軸線は前記基面と支持面
の交差線と実質上一致することを特徴とする。前記クロ
スヒンジの使用により支持面と基面間の直角性の不正確
さが、縦往復台の前記２つの部分を基面と支持面に沿っ
て夫々案内する精度に実質上影響しないことが達成され
る。
【０００９】遊びとヒステリシスのないφ−往復台を提
供する本発明の位置決め装置の他の実施例は、φ−往復
台は駆動装置によってφ−往復台の回転軸線を中心とし
て回転し、前記駆動装置はφ−往復台の回転軸線に対し
て径方向に延びかつ摩擦輪を有するシャフトを含み、前
記摩擦輪はφ−往復台の取付けた案内レール上に乗り、
前記レールは中心がφ−往復台の回転軸線上にある円弧
形をなし、前記摩擦輪は横往復台に取付けたモータによ
って駆動されることを特徴とする。
【００１０】本発明を図示の実施例につき詳述する。
【００１１】
【実施例】図１〜６に示す位置決め装置の第１の実施例
はフレーム１に備えた基面３を含み、この基面は図１に
示すx-方向とy-方向に平行である。y-方向はx-方向に直
角をなす。縦往復台７の第１部分５は２つの平行なビー
ム９と１１をもち、これらのビームはブリッジ部材１３
と板ばね１５によって相互連結される。ビーム９と１１
は夫々静的流体軸受１７と１９によって基面３に沿って
案内される。静的流体軸受自体は周知であるので図３に
は概略のみを示す。静的流体軸受１７の細部は図４に示
す。流体はチャンネル２１を経てビーム９のチャンバ２
３に供給する。チャンネル２１は圧力源に連結する。流
体はチャンネル２から排出される。この場合、x-方向と
y-方向に交差する方向における基面３に対する相対的な
ビーム９の正確な位置が保持されるが、それは流体軸受
１７がチャンバ２７内の適当な減圧によって予張力を印
加されているためである。このチャンバ２７は図４に示
すようにビーム９に設けられる。チャンバ２７はチャン
バ２９を経て真空源に連結する。ビーム１１の静的流体
軸受１９は図４の軸受１７と同型式のものであり、従っ
て基面３に対して減圧によって予張力を印加される。縦
往復台７の第２部分３１は図６に示すように２つのビー
ム３３を含み、これらのビームはアルミニュームの板形
の可撓性ブリッジ部材３７によって相互連結される。ビ
ーム３３と３５は図４に示す型式の静的流体軸受３９と
４１によって夫々y-方向を横切る方向に支持面４３に沿
って案内される。支持面４３に対して相対的なy-方向に
おける縦往復台７の正確な位置がこの場合保持される
が、それは流体軸受３９と４１が図４に示す既知の手法
で減圧によって予張力を印加されるためである。縦往復
台７の第１部分５と第２部分３１はクロスヒンジ４７、
４９によって機械的に連結される（図１、２を参照）。
前記ヒンジは板ばね４５から作られる。縦往復台７の第
１部分５のビーム９、１１はクロスヒンジ４７、４９に
よって夫々縦往復台７の第２部分３３、３５に連結され
る。図２、７に示すように、板ばね４５はビーム９、１
１に取付けられ、クロスヒンジ４７、４９のばね圧を受
けて縦往復台７の第１部分５と第２部分３１が旋回軸線
５１を中心として互いに相対的に回転するようになす。
前記軸線５１は基面３と支持面４３間の交差線５３と実
質上一致する。クロスヒンジ４７、４９による連結によ
り、基面３と支持面４３に沿う縦往復台７の正確な、実
質上摩擦なしの案内が行われ、このことは基面３に対す
る支持面４３の垂直性に不正確さが存在する場合でも可
能である。こうして基面３と支持面４３に沿って案内さ
れる縦往復台７は駆動機構によりx-方向に変位できる。
前記駆動機構は図１にのみ示し、これはフレーム１に取
付けた真っ直ぐな案内レール５５と摩擦輪５７を備えて
おり、それ自体は既知である。前記摩擦輪は案内レール
５５上に乗り、縦キャリジ７に取付けたモータ５９によ
り駆動される。
【００１２】ビーム９、１１は夫々平らな壁６１、６３
をもち、前記壁はy-方向に平行で、基面３に直角をな
す。横往復台６５は縦往復台７のビーム９と１１の間に
置かれ、図１、２に概略示すそれ自体既知の駆動機構に
よってy-方向に縦往復台７に対して相対的に変位でき
る。前記駆動機構は横往復台６５に取付けたシャフト６
７と、摩擦輪６９をもち、この摩擦輪はシャフト６７に
乗り、縦往復台７のブリッジ部材１３に取付けたモータ
７１により駆動される。この構造では、横往復台６５は
夫々静的流体軸受７３、７５により縦往復台７のビーム
９、１１の平らな壁６１、６３に沿って案内される。前
記軸受は図４に示して説明した型式のものである。前記
軸受７３、７５は図３にのみ図示している。ビーム９、
１１に対する横往復台６５のx-方向の正確な位置が保持
されるが、前述の如く図４に示す流体軸受１７に関して
説明した如く、それは流体軸受７３、７５が適当な減圧
により予張力を印加されるからである。ビーム９と１１
間とビーム３３と３５間のx-方向の距離は夫々横往復台
６５の寸法により決まる。後者のビームは夫々クロスヒ
ンジ４７と４９により前者のビームに連結される。ビー
ム９と１１間のブリッジ部材１３は静的流体軸受７３、
７５が作動していない時にビーム９、１１を相互の所定
位置に保持する働きをする。作動中の横往復台６５とブ
リッジ部材１３間のx-方向における膨張の差は板ばね１
５の曲がりにより吸収される。更に、横往復台６５は図
４を参照して説明された型式の静的流体軸受７７により
基面３に沿って案内される。前記軸受７７は図３にのみ
図示している。横往復台６５は基面３を横切る方向に基
面３に対して正確な位置に保たれるが、それは図４の流
体軸受１７につき前述した如く、流体軸受７７が減圧に
より予張力を印加されるからである。
【００１３】横往復台６５は円筒形案内７９をもち、前
記案内は基面３に直角をなす中心線８３（図１、５参
照）をもつ図２に示す仮想円筒体８１の境界をなす。φ
−往復台８５は静的流体軸受８７により横往復台６５の
円筒形案内７９に沿って案内される。この軸受は図２に
示されており、図４に示す型式のものである。φ−往復
台８５は横往復台６５に対して正確な位置に、即ち、中
心線８３に対して径方向位置に、図５に示された永久磁
石８９による流体軸受８７の予張力の印加によって保持
される。更に、φ−往復台８５は図４に示す型式のかつ
図５に示された静的流体軸受９１によって基面３に沿っ
て案内される。φ−往復台８５は基面３を横断する方向
に基面３に対して正確な位置に保持されるが、それは流
体軸受９１が図４に示す流体軸受の場合と同様に減圧に
よって予張力を印加されるからである。ここで、φ−往
復台とは切削工具を締め付けるための回転可能の往復台
を意味するものであり、横往復台や縦往復台の如き他の
往復台と区別するために用いられる用語である。
【００１４】φ−往復台８５は回転軸線を中心として横
往復台６５の円筒形案内７９に沿って回転できる。前記
軸線は円筒形案内の中心線８３に一致する。切削工具９
３はφ−往復台８５に締め付けられ、この工具によって
板状加工片９７を切削する。前記加工片は垂直に配置し
た回転ディスク９５上に締め付けられる。前記ディスク
９５はy-方向に平行な回転軸線９９を中心として回転す
る。切削工具９３は図２に示す如く、第１端縁１０１と
第２端縁１０３をもつ。第１端縁１０１と第２端縁１０
３の共通の端部は工具９３の先端１０５を形成する。こ
の先端１０５は図２に拡大して示す。工具９３の加工点
１０７は端縁１０１の延長部と端縁１０３の延長部の交
差点と一致し、工具９３の先端１０５の近くに位置す
る。工具９３はφ−往復台８５に締め付けられ、上記工
具の加工点１０７がφ−往復台８５の回転軸線８３上に
位置するようになす。このため、工具９３の加工点１０
７のx-位置とy-位置は、たとえφ−往復台８５が回転軸
線８３を中心として回転しても、実質上変化しない。従
って工具９３が加工片９７を切削する角度の調節は工具
の加工点１０７のx-位置とy-位置の調節と無関係に行う
ことができる。
【００１５】φ−往復台８５は駆動装置１０９によって
回転軸線８３を中心として横往復台６５に対して相対的
に回転する。駆動装置１０９はφ−往復台８５に取付け
た案内レール１１１を含む。案内レール１１１は中心が
回転軸線８３上にある円弧の形状をなす。出力シャフト
１１５をもつ駆動モータ１１３は横往復台６５に取付け
られ、上記出力シャフトは回転軸線８３に対して径方向
に配列される。シャフト１１５に取付けた摩擦輪１１７
はφ−往復台８５に取付けた案内レール１１１上に乗
る。φ−往復台８５の駆動装置１０９は実質上遊びと摩
擦がない。従って工具９３のヒステリシスが実質上ない
正確な角度調節を行うことができる。
【００１６】図１に示す位置決め装置の場合には加工片
９７はy-方向に平行な回転軸線９９を中心として回転す
るが、回転する加工片９７によって工具９３に及ぼされ
る力の主な成分はx-方向を横切る方向でかつ基面を実質
上横切る方向にある。φ−往復台の軸受は基面３の直ぐ
上にあるので、剛性度が高く、前記力の影響による工具
９３の先端１０５の変位は最小になる。図１に示す位置
決め装置は円形のフレズネルレンズの製造用のいわゆる
マスターの処理方法に特に適する。この処理方法では、
同心のレンズ素子の正確なパターン（切削みぞ）が前記
位置決め装置の助けをかりて板状マスターの一側面に形
成される。
【００１７】図８に示す本発明の位置決め装置の第２実
施例が前記第１実施例と異なる点は板状加工片１１９を
ドラム１２１の回りに締め付け、前記ドラムは図８に概
略示した回転支持体に取付けられ、x-方向に平行な回転
軸線１２３の回りに回転する点にある。図８に示す位置
決め装置の場合には、回転する加工片１１９によって工
具９３に及ぼされる力の主成分はx-方向を横切りかつ実
質上基面３を横切る方向にある。従ってこの場合も構造
の高い剛性度が基面３上にφ−往復台８５を直接支える
ことによって得られる。図８に示す位置決め装置はフレ
ズネルレンズ製造用のマスターの処理方法に最も適す
る。この方法では、平行な、直線レンズ素子の正確なパ
ターンがドラム１２１の回りに締め付けられた加工片１
１９の一側面に工具９３によって形成される。
【００１８】縦往復台、横往復台及びφ−往復台を前述
のものとは異なった方法で相互に配列するか又は前述の
ものとは異なった方法でそれらの軸受を備えた位置決め
装置もまたいわゆる実際の回転軸線を中心として回転す
るφ−往復台を備えることができ、そのためφ−往復台
上に締め付けた工具の先端が実際の回転軸線に接近して
位置することができる。従って例えば縦往復台と横往復
台は静的流体軸受によって共通の基面に沿って案内され
ると共に、φ−往復台は静的流体軸受によって回転軸線
と直角をなす横往復台の表面と横往復台の円筒形面に沿
って案内される。静的流体軸受に使われる流体はガス又
は液体とすることができる。横往復台の円筒形面に沿う
φ−往復台の案内はこの場合明らかに通常の方法で、例
えば横往復台に取付けられた案内レールとφ−往復台に
取付けられたローラ部材とによって行われる。往復台の
通常の重ね配列構成においては、縦往復台はローラ部材
の如き普通の手段によってフレームの直線案内に沿って
変位、案内され、横往復台は縦往復台上に置かれたロー
ラ手段の如き普通の手段によって縦往復台に対して相対
的に縦往復台の直線案内に沿って変位、案内され、一
方、φ−往復台は横往復台上に置かれてローラ部材によ
って横往復台に対して相対的に横往復台の湾曲案内に沿
って回転、案内されるが、この通常の重ね配列構成もま
た上述の実際の回転軸線と組合せることができる。この
場合には一般に、図１又は図８に示した位置決め装置の
実施例の場合よりも構造の剛性度と位置決め精度は低く
なるが、これらは多くの用途ではなお十分な高さであ
る。
【００１９】上述の本発明の位置決め装置の２つの実施
例は板状加工片に切削加工を施すことができる。この加
工片は原則的に例えば銅、アルミニューム又は黄銅の如
き切削可能な材料からなる。加工片はダイヤモンドの如
き目的に適う工具で切削するが、別法としては加工片は
例えばポリメチルメタクリレート又はデルリンの如き切
削可能な合成材料としてもよい。
【００２０】投射形テレビジョンスクリーンとして使用
するためのフレズネルレンズ用のマスターの他に、他の
製品も本位置決め装置によって製造することができる。
特に、前記位置決め装置は比較的高い精度で板状加工片
を平坦化することができる。その平坦化のためには、加
工片の垂直位置決めの代わりに水平位置決めを用いるこ
とができ、そうすれば切粉の排除が更に有効になる利点
がある。前記加工片はその後第１実施例に適用される位
置決め装置によって下側面を切削される。
【００２１】最後に、上述の切削作業に加えて他型式の
作業も本位置決め装置を用いて実施することができる。
これに関連しては、研磨とラッピング作業もでき、また
例えばレーザ溶接の如きレーザ加工も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置決め装置の第１実施例を示す。
【図２】図１の位置決め装置の平面図である。
【図３】図２の線III-III 上の位置決め装置の横断面図
である。
【図４】図３の位置決め装置の横断面の一部の細部を示
す。
【図５】図２の線V-V 上の位置決め装置の横断面図であ
る。
【図６】図５の線VI-VI 上の位置決め装置の横断面図で
ある。
【図７】図２の線VII-VII 上の位置決め装置の横断面図
である。
【図８】本発明の位置決め装置の第２実施例を示す。
【符号の説明】
１ フレーム ３ 基面 ７ 縦往復台 ９ ビーム １１ ビーム １３ ブリッジ部材 １５ 板ばね １７ 静的流体軸受 １９ 静的流体軸受 ２３ チャンバ ３９ 静的流体軸受 ４１ 静的流体軸受 ４３ 支持面 ４７ クロスヒンジ ４９ クロスヒンジ ５５ 案内レール ５７ 摩擦輪 ５９ モータ ６５ 横往復台 ６７ シャフト ６９ 摩擦輪 ７３ 静的流体軸受 ７５ 静的流体軸受 ８５ φ−往復台 ９１ 静的流体軸受 ９３ 切削工具 ９５ 回転ディスク ９７ 加工片 １０５ 先端 １０９ 駆動装置 １１１ 案内レール １１３ 駆動モータ １１５ 出力シャフト １１９ 加工片 １２１ ドラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリヌス ヨセフス ヤコブス ドナ オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェンフルーネバウツウェッハ １ (72)発明者 ヨハネス マルチヌス マリア スウィ ンケルス オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェンフルーネバウツウェッハ １ 合議体 審判長 小池 正利 審判官 鈴木 孝幸 審判官 神崎 孝之 (56)参考文献 特開 昭59−59302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−168072（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−188242（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−２（ＪＰ，Ｕ) 英国公開1285914（ＧＢ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 x-方向に可動の縦往復台と、x-方向に直
    角をなす y-方向に縦往復台に沿って可動に案内される
    横往復台と、φ−往復台とを備え、前記φ−往復台はφ
    −往復台の回転軸線の回りに横往復台の円筒形案内に沿
    って回転案内され、前記回転軸線は x-方向と y-方向に
    直角をなしておりかつ前記円筒形案内の中心線と一致し
    て成る回転支持体に取付けられた加工片を切削するため
    の位置決め装置において、縦往復台と横往復台は x-方
    向と y-方向に平行に延在する単一共通の基面によって
    夫々の静的流体軸受を介して、φ−往復台の回転軸線に
    平行な方向に支持されており、更に縦往復台と横往復台
    は前記夫々の静的流体軸受によって前記単一共通の基面
    に沿って案内され、φ−往復台は前記単一共通の基面に
    よって別個の静的流体軸受を介してφ−往復台の回転軸
    線に平行な方向に支持されており、更にφ−往復台は前
    記別個の静的流体軸受によって前記単一共通の基面に沿
    って案内されることを特徴とする位置決め装置。
  2. 【請求項２】 横往復台は静的流体軸受によってy-方向
    に平行な方向に縦往復台の平らな壁に沿って案内される
    と共に、φ−往復台もまた横往復台の円筒形案内に沿っ
    て、静的流体軸受によって案内されることを特徴とする
    請求項１に記載の位置決め装置。
  3. 【請求項３】 縦往復台は静的流体軸受によって共通の
    基面に沿って案内される第１部分と、静的流体軸受によ
    ってy-方向に直角をなす支持面に沿って案内される第２
    部分を含み、前記第１部分と第２部分は板ばねから作ら
    れたクロスヒンジによって機械的に連結されており、縦
    往復台のこれらの部分は旋回軸線を中心としてクロスヒ
    ンジのばね力を受けて互いに相対的に回転でき、前記旋
    回軸線は前記基面と支持面の交差線と実質上一致するこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
  4. 【請求項４】 φ−往復台は駆動装置によってφ−往復
    台の回転軸線を中心として回転でき、前記駆動装置はφ
    −往復台の回転軸線に対して径方向に延びかつ摩擦輪を
    有するシャフトを含み、前記摩擦輪はφ−往復台に取付
    けた案内レール上に乗り、前記レールは中心がφ−往復
    台の回転軸線上にある円弧形をなし、前記摩擦輪は横往
    復台に取付けたモータによって駆動されることを特徴と
    する請求項１から３の何れか1項に記載の位置決め装
    置。
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