JP4337729B2 - Antenna manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、切削抵抗による変形が生じやすい剛性の低いアルミなどの材料や自重変形を生じやすい大型パラボラアンテナなどの大形薄肉形状の被加工物で、高精度の削り加工が要求されるアンテナ製造装置及びその製造方法に関するものである。 This invention is a large thin-walled workpiece such as a low-rigidity aluminum material that is prone to deformation due to cutting resistance or a large parabolic antenna that is prone to its own weight deformation. The present invention relates to an apparatus and a manufacturing method thereof.
100GHz以上の周波数の電波は、その波長がミリメートルからサブミリメートルと短いために鏡面精度にして数μmRMSレベルが必要となる。通常のアンテナパネルに用いられる板の成形加工では、この精度を得るのは困難であるため、切削加工による所望の精度を得る試みがなされてきた。 A radio wave having a frequency of 100 GHz or more requires a mirror accuracy of several μm RMS level because its wavelength is as short as millimeters to submillimeters. Since it is difficult to obtain this accuracy in forming a plate used in a normal antenna panel, attempts have been made to obtain a desired accuracy by cutting.
特開2004−34262号公報図1には、アンテナパネルA1の裏面A12は、球面軸受32などの自動調心軸受を備えた基本固定具3により加工定盤12に固定され、その反射面A11が加工工具11により加工されるアンテナ製造装置などが開示されている。
In FIG. 1, the back surface A12 of the antenna panel A1 is fixed to the
また、同公報図6ではアンテナパネルA1の裏面A12は、通常の基本固定具3により加工定盤12に固定され、さらにアンテナパネルA1の加工工具11の加工力により変形し易い個所のアンテナパネルA1の裏面A12と加工定盤12との間に、加熱変形性材料で形成された硬度可変部61とペルチェ素子(加熱冷却部)62とからなる硬度可変性支持具6を設置した状態で反射面A11を加工することが記載されている。
In FIG. 6, the back surface A12 of the antenna panel A1 is fixed to the
特開平10−217075号図2及び図3にはST11工程にて薄板4を定盤1上にワックス3固定し、片面研削し(ST12)、ワックス3を溶融し(ST13)再度薄板4を定盤1上にワックス3固定し(ST14)、同面研削・鏡面加工し(ST15)、ST16工程においてワックス3を溶融し薄板4を取り外す薄板の研削加工方法を示すフローチャートとその説明図(図3)が開示されている。
In FIG. 2 and FIG. 3, in step ST11, the
特開2000−308933号公報図1には工作機械のテーブル4上に載置され、固定される基台と、基台上でワークWを支持する支持手段と、支持手段により支持されたワークWを押圧して、基台上に保持,固定するクランプ手段20,21,22と、保持,固
定されるワークWの変形状態を検出する変形検出手段40と、検出されたワークWの変形状態を基に、クランプ手段20,21,22の押圧力を調整,制御するクランプ制御手段35とを設けたワーク取付,保持装置が開示されている。
FIG. 1 shows a base that is placed and fixed on a table 4 of a machine tool, a support means for supporting the work W on the base, and a work W supported by the support means. The clamping means 20, 21, 22 for holding and fixing on the base, the deformation detecting means 40 for detecting the deformation state of the work W held and fixed, and the detected deformation state of the work W On the basis of this, there is disclosed a work mounting and holding device provided with a clamp control means 35 for adjusting and controlling the pressing force of the clamp means 20, 21 and 22.
特開2004−34262号公報の従来の装置および方法においては、ペルチェ素子を使った加熱変形性材料により、被加工物を固定することを記載しているものの、凝固固定方法に関する検討が充分なされておらず、固定部が外れてしまったり、位置変化があり、高精度化に対するさらなる検討の余地があり、機械的なクランプ方法を主として考えざるを得ないという問題点があった。 In the conventional apparatus and method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-34262, it is described that a workpiece is fixed by a heat-deformable material using a Peltier element. However, the solidification fixing method has been sufficiently studied. In other words, there is a problem that the fixing portion is disengaged, there is a change in position, there is room for further study on high accuracy, and a mechanical clamping method must be mainly considered.
また、特開平10−217075号公報ではワックスを薄板を介して回転する定盤上に塗布して薄板を砥石で研削加工後、加熱させワックスを溶融し、その後ワックスを自然冷却し、ファインセラミックなどの薄板を再加工しているものの、ワックスの塗布領域や、それを収納する容器、また具体的な加熱・冷却方法については言及されていない。 In JP-A-10-217075, wax is applied to a rotating platen through a thin plate, the thin plate is ground with a grindstone, heated to melt the wax, and then the wax is naturally cooled, fine ceramic, etc. However, there is no mention of the wax application area, the container for storing it, and the specific heating / cooling method.
特開2000−308933号公報ではクランプ手段によって保持,固定されるワークの変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段により検出されたワークの変形状態を基に、前記クランプ手段の押圧力を調整,制御するクランプ制御手段とを設けて構成することにより、ワークの変形を許容範囲内に押さえ、加工負荷によるワークの変位を防止しているが、クランプ手段に機械的押圧力の調整が必要となり装置が複雑になるという問題点があった。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-308933, a deformation detecting means for detecting a deformation state of a work held and fixed by a clamping means, and a pressing force of the clamping means based on the deformation state of the work detected by the deformation detecting means. The clamp control means that adjusts and controls the workpiece prevents deformation of the workpiece within the allowable range and prevents the workpiece from being displaced by the processing load. There is a problem that it becomes necessary and the apparatus becomes complicated.
この発明に係るアンテナ製造装置及びその製造方法では、上記のような問題点を解決するためになされたもので、高精度な削り加工が要求されるアンテナパネルの好適な低歪みを実現するため、加熱変形性材料(WAX等)を用い、高精度化のためのアルゴリズムを組込んだアンテナ製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The antenna manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention were made to solve the above-described problems, and in order to achieve a suitable low distortion of the antenna panel that requires high-precision cutting, An object of the present invention is to provide an antenna manufacturing apparatus that uses a heat-deformable material (such as WAX) and incorporates an algorithm for improving accuracy and a manufacturing method thereof.
この発明の請求項1に係るアンテナ製造装置は、前面を加工面とする被加工物の背面を支持する基本固定具と、前記被加工物の背面に設けた複数の突起部に対向して設置された加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具と、個々の前記ワックス収納具を加熱冷却することにより、前記加熱変形性材料を可逆的に溶融・凝固させる加熱冷却手段と、前記突起部の延在方向に可動し、前記加熱冷却手段により加熱され、前記加熱変形性材料が溶融したときに、前記突起部を前記ワックス収納具内に充填された前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置で埋設するステージと、前記加熱冷却手段により冷却され、前記加熱変形性材料が凝固したときに、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定する変位測定手段とを備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an antenna manufacturing apparatus disposed to face a basic fixture for supporting a back surface of a workpiece having a front surface as a machining surface, and a plurality of protrusions provided on the back surface of the workpiece. A wax container filled with the heat-deformable material formed therein, heating and cooling means for reversibly melting and solidifying the heat-deformable material by heating and cooling the individual wax containers, and the protrusions and movable in the extending direction, said heated by heating and cooling means, when the heat deformable material is melted, with dipping the projecting portion in the wax housing filled in instrument the heat deformation resistance in the material a stage for embedding in a position that does not contact the protrusion on the bottom surface of the wax accommodation tool, said cooled by heating and cooling means, when the heat deformable material is solidified, the wax housing and said protrusion Doo is that a displacement measuring means for measuring the displacement of the rear of the workpiece in a state of being fixed.
この発明の請求項2に係るアンテナ製造装置は、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面を測定した変動変位と、固設される前の変位測定初期値との差分をキャンセルするように前記ステージを移動させ、この移動前後の変位差を補正値とし、この補正値が許容値以下の場合に被加工物の加工面の切削を開始することを特徴とする請求項1に記載のものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an antenna manufacturing apparatus comprising: a variable displacement obtained by measuring a back surface of the workpiece in a state where the protrusion and the wax container are fixed; and a displacement measurement before being fixed. The stage is moved so as to cancel the difference from the initial value, the displacement difference before and after the movement is used as a correction value, and when the correction value is less than the allowable value, the cutting of the work surface of the workpiece is started. It is a thing of
この発明の請求項3に係るアンテナ製造装置は、前記補正値は、個々のステージを順次移動させたそれぞれの場合に対応して作成され、それぞれの補正値が許容値以下の場合に前記被加工物の加工面の切削を開始することを特徴とする請求項2に記載のものである。
In the antenna manufacturing apparatus according to
この発明の請求項4に係るアンテナ製造装置は、前記補正値は、前記被加工物の複数の測定位置における変位の平均値であることを特徴とする請求項2又は3に記載のものである。
The antenna manufacturing apparatus according to
この発明の請求項5に係るアンテナ製造装置は、前面を加工面とする被加工物の背面を支持する基本固定具と、前記被加工物の背面に設けた複数の突起部に対向して設置された加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具と、このワックス収納具の前記加熱変形性材料が充填されている底面に設置され、前記突起部との隙間を検知する隙間検知手段と、個々の前記ワックス収納具を加熱冷却することにより、前記加熱変形性材料を可逆的に溶融・凝固させる加熱冷却手段と、前記突起部の延在方向に可動し、前記加熱冷却手段により加熱され、前記加熱変形性材料が溶融したときに、前記突起部を前記ワックス収納具内に充填された前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置で埋設するステージと、前記加熱冷却手段により冷却され、前記加熱変形性材料が凝固したときに、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定する変位測定手段とを備えたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an antenna manufacturing apparatus that is disposed opposite to a basic fixture that supports a back surface of a workpiece having a front surface as a processing surface, and a plurality of protrusions provided on the back surface of the workpiece. A wax container filled with the heat-deformable material formed therein, and a gap detection means installed on the bottom surface of the wax container filled with the heat-deformable material and detecting a gap between the protrusions; Heating and cooling means for reversibly melting and solidifying the heat-deformable material by heating and cooling the individual wax containers, and moving in the extending direction of the protrusions , and heated by the heating and cooling means , when the heat deformation material is melted, the protrusion at a position which does not abut the projections with immersion in the wax housing filled in instrument the heat deformation resistance in the material on the bottom of the wax accommodation tool Buried A stage for the is cooled by heating and cooling means, when the heat deformable material has solidified, the measured displacement amount of the back surface of the workpiece in a state where the projecting portion and said wax accommodation tool is fixed it is obtained by a displacement measuring means for.
この発明の請求項6に係るアンテナ製造装置は、前記ステージは、前記隙間検知手段による隙間量が許容値でない場合には、前記加熱冷却手段で前記加熱変形性材料を再溶融させた後、基準位置に復帰することを特徴とする請求項5に記載のものである。
In the antenna manufacturing apparatus according to
この発明の請求項7に係るアンテナ製造装置の製造方法は、被加工物に複数の突起部を設け、前記被加工物を基本固定具で支持すると共にステージで前記突起部に対向する位置に加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具を近接させる第1の工程と、このワックス収納具を加熱することにより、前記加熱変形性材料を溶融させる第2の工程と、前記加熱変形性材料の溶融期間中に、前記ステージで前記突起部を前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置まで埋設させた状態を変位測定手段の前記被加工物の変位量測定における変位測定初期値とする第3の工程と、前記ワックス収納具を冷却することにより、前記加熱変形性材料を凝固させる第4の工程と、前記加熱変形性材料の凝固時に、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定し、固設される前に測定した前記変位測定初期値との差分をキャンセルするように前記ステージを移動させ、この移動前後の変位差を補正値とし、この補正値が許容値以下の場合に被加工物の加工面の切削を開始させる第5の工程を含むものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an antenna manufacturing apparatus manufacturing method comprising: providing a plurality of protrusions on a workpiece; supporting the workpiece with a basic fixture; and heating the workpiece to a position facing the protrusions on a stage. A first step of bringing a wax container filled with a deformable material in the vicinity thereof; a second step of melting the heat deformable material by heating the wax container; and During the melting period, the protrusion is immersed in the heat-deformable material on the stage, and the state in which the protrusion is embedded to a position where it does not contact the bottom surface of the wax container is the workpiece of the displacement measuring means. a third step of the displacement measurement initial value of the displacement amount measurement of the object, by cooling the wax storage equipment, a fourth step of coagulating the heat deformable material, the heat deformation resistant material During solidification, the amount of displacement of the back surface of the workpiece is measured in a state where the protrusion and the wax container are fixed, and the difference from the initial displacement measurement value measured before being fixed is canceled. The stage is moved as described above, and a displacement difference before and after the movement is set as a correction value. When the correction value is equal to or less than an allowable value, a fifth step of starting cutting of the processed surface of the workpiece is included.
この発明の請求項8に係るアンテナ製造装置の製造方法は、前記補正値は、個々のステージを順次移動させたそれぞれの場合に対応して作成され、それぞれの補正値が許容値以下の場合に前記被加工物の加工面の切削を開始することを特徴とする請求項7に記載のものである。
In the method for manufacturing an antenna manufacturing apparatus according to
この発明の請求項9に係るアンテナ製造装置の製造方法は、前記補正値は、前記被加工物の複数の測定位置における変位の平均値であることを特徴とする請求項7又は8に記載のものである。
The method for manufacturing an antenna manufacturing apparatus according to
この発明の請求項10に係るアンテナ製造装置の製造方法は、被加工物に複数の突起部を設け、前記被加工物を基本固定具で支持すると共にステージで前記突起部に対向する位置に加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具を近接させる第1の工程と、このワックス収納具を加熱することにより、前記加熱変形性材料を溶融させる第2の工程と、前記加熱変形性材料の溶融期間中に、前記ステージで前記突起部を前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に予め前記ワックス収納具の底面に設置した前記突起部との隙間を検知する隙間検知手段の指示値に基づき、前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置まで埋設させた状態を変位測定手段の前記被加工物の変位量測定における変位測定初期値とする第3の工程と、前記ワックス収納具を冷却することにより、前記加熱変形性材料を凝固させる第4の工程と、前記加熱変形性材料の凝固時に、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定し、固設される前の前記変位測定初期値との差分をキャンセルするように前記ステージを移動させ、この移動前後の変位差を補正値とし、この補正値が許容値以下の場合に被加工物の加工面の切削を開始させる第5の工程を含むものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an antenna manufacturing apparatus, wherein a plurality of protrusions are provided on a workpiece, the workpiece is supported by a basic fixture, and heated to a position facing the protrusions on a stage. A first step of bringing a wax container filled with a deformable material in the vicinity thereof; a second step of melting the heat deformable material by heating the wax container; and During the melting period, based on the indication value of the gap detection means for detecting the gap between the protrusion and the protrusion previously installed on the bottom surface of the wax container while immersing the protrusion in the heat deformable material on the stage, a third step of the displacement measurement initial value of the displacement amount measurement of the workpiece displacement measuring means a state in which is embedded the protrusion to a position that does not contact the bottom surface of the wax accommodation tool, wherein A fourth step of solidifying the heat-deformable material by cooling the box-detainer, and the protrusion and the wax container are fixed while the heat-deformable material is solidified. The displacement of the back surface of the workpiece is measured, the stage is moved so as to cancel the difference from the initial displacement measurement value before being fixed, and the displacement difference before and after the movement is used as a correction value. Includes a fifth step of starting the cutting of the processed surface of the workpiece when is below the allowable value.
この発明の請求項11に係るアンテナ製造装置の製造方法は、前記補正値は、個々のステージを順次移動させたそれぞれの場合に対応して作成され、それぞれの補正値が許容値以下の場合に前記被加工物の加工面の切削を開始することを特徴とする請求項10に記載のものである。
In the antenna manufacturing apparatus manufacturing method according to
この発明の請求項12に係るアンテナ製造装置の製造方法は、前記補正値は、前記被加工物の複数の測定位置における変位の平均値であることを特徴とする請求項10又は11に記載のものである。
The antenna manufacturing apparatus manufacturing method according to
この発明のアンテナ製造装置では、前面を加工面とする被加工物の背面を支持する基本固定具と、前記被加工物の背面に設けた複数の突起部に対向して設置された加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具と、個々の前記ワックス収納具を加熱冷却することにより、前記加熱変形性材料を可逆的に溶融・凝固させる加熱冷却手段と、前記加熱変形性材料の溶融時に、前記突起部を前記ワックス収納具内に充填された前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置で埋設する前記突起部の延在方向に可動するステージと、前記加熱変形性材料の凝固時に、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定することを含む変位測定手段とを備えたので、高精度な削り加工が要求されるアンテナパネルの好適な低歪みを実現できるため、ばらつきの少ない高品質・高精度なアンテナパネルを製造できる効果がある。 In the antenna manufacturing apparatus according to the present invention, the basic fixture for supporting the back surface of the workpiece having the front surface as the processing surface, and the heat deformability installed facing the plurality of protrusions provided on the back surface of the workpiece. A wax container filled with a material; heating and cooling means for reversibly melting and solidifying the heat-deformable material by heating and cooling the individual wax containers; and when the heat-deformable material is melted In the extending direction of the protrusion, the protrusion is immersed in the heat-deformable material filled in the wax container and the protrusion is embedded at a position not contacting the bottom surface of the wax container. A movable stage; and a displacement measuring means including measuring the amount of displacement of the back surface of the workpiece while the protrusion and the wax container are fixed when the heat-deformable material is solidified. Preparation Since, it is possible to achieve a suitable low distortion antenna panels highly accurate cutting process is required, there is an effect capable of producing high-quality, high-precision antenna panels little variation.
この発明のアンテナ製造装置の製造方法では、被加工物に複数の突起部を設け、前記被加工物を基本固定具で支持すると共にステージで前記突起部に対向する位置に加熱変形性材料を内部に充填したワックス収納具を近接させる第1の工程と、このワックス収納具を加熱することにより、前記加熱変形性材料を溶融させる第2の工程と、前記加熱変形性材料の溶融期間中に、前記ステージで前記突起部を前記加熱変形性材料内に浸漬させると共に前記突起部を前記ワックス収納具の底面に当接しない位置まで埋設させ、前記被加工物の変位測定初期値とする第3の工程と、前記ワックス収納具を冷却することにより、前記加熱変形性材料を凝固させる第4の工程と、前記加熱変形性材料の凝固時に、前記突起部と前記ワックス収納具とが固設された状態で前記被加工物の背面の変位量を測定し、固設される前に測定した前記変位測定初期値との差分をキャンセルするように前記ステージを移動させ、この移動前後の変位差を補正値とし、この補正値が許容値以下の場合に被加工物の加工面の切削を開始させる第5の工程を含むので、変形が発生し易い剛性の低いアルミ材料や大形薄肉形状の被加工物であっても加工時の変形を極力抑制できる値に規定したため、加工時の変形量とばらつきを小さく抑えることができ、加工精度のばらつきの少ない高品質・高精度なアンテナパネルを製造できる効果がある。 In the method for manufacturing an antenna manufacturing apparatus according to the present invention, a plurality of protrusions are provided on a workpiece, the workpiece is supported by a basic fixture, and a heat-deformable material is placed at a position facing the protrusion on a stage. During the melting period of the heat deformable material, the first step of bringing the wax container filled in the vicinity, the second step of melting the heat deformable material by heating the wax container, The projection is immersed in the heat-deformable material on the stage, and the projection is embedded to a position where it does not come into contact with the bottom surface of the wax container, and is used as a displacement measurement initial value of the workpiece. A step of solidifying the heat-deformable material by cooling the wax container, and the protrusion and the wax container are fixed when the heat-deformable material is solidified. In this state, the amount of displacement of the back surface of the workpiece is measured, the stage is moved so as to cancel the difference from the displacement measurement initial value measured before being fixed, and the displacement difference before and after the movement Is included as a correction value, and when the correction value is equal to or less than the allowable value, the fifth step of starting cutting the work surface of the workpiece is included. Even for workpieces, it has been defined to a value that can suppress deformation during processing as much as possible, so that the amount and variation of deformation during processing can be kept small, and high-quality and high-accuracy antenna panels with little variation in processing accuracy are manufactured. There is an effect that can be done.
実施例1.
以下、この発明の実施例1について説明する。図1はこの発明のアンテナ製造装置の加工部周辺の構成を示す側面図である。図1において、1は被加工物であるアンテナパネル、1aはアンテナパネル1の前面であり加工面でもある。1bはアンテナパネル1の背面(裏面)である。2はアンテナパネル1を支持するためにアンテナパネル背面1bに設けられた基本固定具である。3はアンテナパネル1の背面1bに複数個設けた突起部である。4は突起部3近傍に設置されたワックスなどの加熱変形性材料、5はワックス4を収納するワックス収納具、6はペルチェ素子で構成され、ワックス収納具5内に充填されたワックス4を加熱冷却する加熱冷却手段、7は突起部3に近接設置されたワックス収納部5を上下に可変するステージ、8はレーザ変位計などの変位センサで構成された変位測定手段であり、その出力はディジタル出力される。9は定盤などの基準面であり、基本固定具2、ステージ7及び変位測定手段8などが設置される。
Example 1.
図2はこの発明のアンテナ製造装置の加工面の構成を説明する上面平面図であり、図1と同一符号は同一又は相当部を示す。図2において2aはアンテナパネル1を支持する基本固定具2の設置領域、8a〜8hはアンテナパネル1の変位測定位置、11はアンテナパネル1の4隅に設けられ、近接した2箇所を1対としてクランプするワックスクランプ位置(クランプ位置)であり、ABCDEFGHで表現される。図3はワックスクランプ位置11近傍の加工部の構成を示す部分拡大図である。
FIG. 2 is a top plan view for explaining the configuration of the processed surface of the antenna manufacturing apparatus of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. In FIG. 2, 2 a is an installation area of the
一般に自重変形や切削抵抗による変形等、剛性の低い材料、たとえば900mm平方で厚さ2mm程度の大面積薄板形状の代表的な例であるアンテナパネルなどは、軽量にして必要な機械的強度を確保するために、フレームの上部にアルミニウム合金製の板材を張付けて、反射面とした構造を成す。このようなアンテナパネルは、少なくともパネル面側では3点程度で支持されて、固定具を介して定盤などに固定される。その後、反射面を切削・研削などして機械加工される。 In general, low rigidity materials such as deformation due to dead weight or cutting resistance, such as antenna panels that are typical examples of large-area thin plate shapes with a thickness of about 900 mm square and a thickness of about 2 mm, ensure the required mechanical strength. For this purpose, an aluminum alloy plate is attached to the upper part of the frame to form a reflective surface. Such an antenna panel is supported at about three points on at least the panel surface side, and is fixed to a surface plate or the like via a fixture. Thereafter, the reflecting surface is machined by cutting and grinding.
しかしながら、上記した3点の支持だけでは、自重変形や切削抵抗による変形が発生するため、その他の箇所をクランプする必要が出てくる。そこで、図2に示したように、アンテナパネル1の機械的に弱い箇所と推定される四隅をAB、CD、EF、GHの2箇所ずつクランプする。具体的には図3に示す部分拡大図のようにアンテナパネル1の背面(裏面)に仮設固定用の突起、例えばボルトをねじ込み、突起部3とする。一方、図1に示すように定盤9からスペーサ7で高さ調整された冷却ファン付ペルチェ素子6上に低融点ワックスなどの加熱変形性材料4を充填させたワックス収納具5を突起部3に近接して設置する。
However, since only the above-described three points of support cause deformation due to its own weight or cutting resistance, it is necessary to clamp other portions. Therefore, as shown in FIG. 2, the four corners of the
次に動作について説明する。図3において、冷却ファン付ペルチェ素子6に通電すると、ワックス収納具5が加熱され、その中に充填されているワックス4が溶融する。その状態で、上下可動するスペーサ7で突起部3をワックス4の中に入れ、冷却ファン付ペルチェ素子6のペルチェ素子6に対する通電を停止する。結果、ワックス4の凝固が始まり、数分経過すると完全にワックス4は凝固した状態となり、突起部3がクランプされる。この時発生するアンテナパネル1の変形は、数μm〜数10μmであり、機械的なクランプと比較すれば小さい値となるため、その値が製品要求仕様値、すなわち許容値であれば、アンテナパネル1の加工が開始される。この一連のプロセスは自動的に実施される。なお、図3において突起部3先端とワックス収納具5のワックス4が充填されている底面との隙間をtとする。Next, the operation will be described. In FIG. 3, when the
図4は、図3に示す隙間(t)をパラメータとして、図2に示すCDのクランプ位置をワックス4で固定した場合の各変位測定位置8a、8b、8c、8d及び8eにおけるアンテナパネル1の変位(変形量)を示したものである。隙間(t)は0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、4mmの場合について手動で設定した。図からCDクランプ位置近傍の変位測定位置(部位)8cのポイントが最も大きく変位している。また、CDクランプ位置から離れる程小さくなり、部位8aと部位8eでは変形方向が逆転することがわかる。また、隙間(t)が小さい程、変形量も小さくなる傾向がある。
FIG. 4 shows the
図5は、別の実験結果による隙間(t)と各部位8a〜8eにおける変位との関係を示したもので、図から隙間(t)が0.5mmまでの間に大きな変動(変形)があり、隙間(t)が0.5mmを越えるとほとんど変化しないこともわかる。以上から概略、隙間(t)は小さい程アンテナパネル1の変位の変動は安定する。但し、装置の温度変化により隙間(t)が変化し0になると加工に支障をきたすので実験的には0.05以上が妥当な隙間の基準値(設定指示値)となる。要求精度が比較的高くない場合には、調整が簡単なように隙間(t)を充分確保するため隙間(t)の基準値を大きくしても良い。
FIG. 5 shows the relationship between the gap (t) according to another experimental result and the displacement at each of the
実施例2.
実施例1では、アンテナパネル1の略中心部に3個の基本固定具2を用いてアンテナパネル1を支持し、アンテナパネル1の4隅に設けた位置でクランプし、アンテナパネル1の各部位の変位を変位測定手段8で測定する基本構成を示した。また隙間の測定には、ステージ7を上昇させ、突起部3がクランプされた状態の変位センサ8が検出した変位の変動位置による目視測定や、予め決められたステージ移動距離の設定値を基に求めていたが、隙間の基準面はワックス収納具5の底面であるので基準面を求めるには一度は突起部3をワックス収納具5の底面(底辺)に接触させるなどして精測する必要がある。
Example 2
In the first embodiment, the
実施例2では、ワックス収納具5と突起部3先端との隙間を非接触で測定する方法について説明する。図6はこの発明のアンテナ製造装置の加工部周辺の構成を示す部分拡大図であり、第1図乃至第3図と同一符号は同一又は相当部を示す。図6において、12はワックス収納具5のワックス4が充填されている底面に設置された渦電流式の超薄型ギャップセンサである。
In Example 2, a method for measuring the gap between the
次に動作について説明する。突起部3はボルトなどの導体材料を使用しているので、ギャップセンサ12は絶縁物であるワックス4を介して突起部3との距離を算出する。この距離(ギャップ)情報をディジタル出力することにより、最適ギャップの設定や検出を行う。ワックス4が透明であれば光センサを用いても良く、超音波式や静電式であっても同等の隙間検知手段12となり得る。なお、適切な隙間が検出できない場合、ステージ7は元の基準値に戻る。
Next, the operation will be described. Since the
以上から隙間検知手段12をワックス収納具5の底面側内部に設置することで、ワックス4の溶融状態で正確に隙間を設定できるので、ステージ7の上昇可動による突起部3との衝突が防止されアンテナパネル1の微少変形に対する変位測定基準値の誤差の解消に加えて測定された隙間の最適値からのずれによるステージ7の再操作の煩雑性も解消される。
As described above, by installing the gap detecting means 12 inside the
実施例3.
実施例1では突起部3とワックス収納具5とが固設された状態で被加工物の加工面の変位量を測定することを述べたが、実施例3ではアンテナパネル1の変位に対する補正方法について詳述する。図7は、ペルチェ素子6の通電を停止し、ワックス収納具5の冷却する過程において、ワックス4の冷却時間と各部位8a〜8eにおけるアンテナパネル1の変位変動との関係を示したものである。設定条件は実施例1同様CDクランプ位置をワックス4で固定した場合であり、ギャップセンサ12による隙間は0.05mmで設定している。図7から100秒を過ぎた頃からアンテナパネル1の変位変動(変形)が始まり600秒後でほぼ安定した値となる。変動幅は約9μmあり、変動値は突起部3が固設される前の各部位(測定点)の変位測定基準値(変位測定初期値 通常0000)から換算する。
Example 3
In the first embodiment, it is described that the amount of displacement of the processed surface of the workpiece is measured in a state where the
次にステージ7を再可動させて、各測定点における変動幅(ばらつき)を最少化させる。すなわち、ワックス4の凝縮によりCDのクランプ位置では、下方方向の自重に加えて応力が加わるので、弾性変形が生じ、アンテナパネル1全体では各部位はCDクランプ位置を中心として初期の位置からの変位変動が増大しており、且つCDのクランプ位置から遠方になるほど傾斜による変位変動がある。以下、本実施例ではCDクランプ位置近傍の部位(測定点)8cの変位がマイナス方向(マイナス変位)であったのでステージ7を上方に可動させ、各測定点8a〜8eの変位が初期状態に戻る方向に補正する。
Next, the
図8は図7で示した各測定点8a〜8eの変位測定基準値を起点として求めた変動値(補正前数値と呼ぶ)に対してステージ7を上昇させた場合の各測定点8a〜8eの変位である。図8ではステージ7による補正量が80パルスでCDクランプ位置近傍の測定点8cの変位変化が零になるので、これを補正上限とすると、他の部位(測定点)の変位は約3μmのばらつきにまで改善されている。
FIG. 8 shows the
なお、ステージ7の可動は1パルス分解能0.1μmで正確に上昇させる。そして、ステージ7を可動させて得られた各部位の変位値と、上述の各部位の補正前数値との差分を補正後の数値とする。補正後の数値は、ステージ7の可動前後の突起部3の固設状態による変動データなので、アンテナパネル1の各クランプ位置11における基本補正データとなりこの値は個々の部位変位の単純平均やRMS平均を行い、補正処理される。
The
なお、本実施例では、CDクランプ位置近傍の測定点8cの変位を略零になるようにキャンセルし、初期値に近づくように補正した一例であるが、変位を零になるように設定する必要は無く、他の部位の変形量のばらつき分布によってステージ7の設定値を調整しても良くワックス4などに軟化性材料を用いたような材料に変更することによっても本実施例の補正方法を使用して更にばらつきの少ない変位変動の低減が期待でき、アンテナ製造装置による被加工物の加工の高精度化が実現できる。
In this embodiment, the displacement of the
実施例4.
実施例1乃至3では、一対のクランプ位置の当該位置から検討した補正値に関して説明したが、クランプ位置が多数存在する場合について、アンテナ製造装置の全体構成と共に説明する。図9は、アンテナ製造装置の装置構成図を示したものである。通常の加工機(含制御系)はテーブルと工具をNCプログラムにより被加工物に対して位置決め制御し加工を行うものである。本発明では、テーブルに被加工物を固定する部分の治具に、ワックスクランプ部と変位センサ部と補正機構部とを設け、低歪クランプ制御装置により、ワックスクランプをON/OFFすると共に、変位センサ8の値を見ながら補正機構部を制御してアンテナパネルの変形を補正するアンテナ製造装置及びその製造方法を提供する。
Example 4
In the first to third embodiments, the correction value studied from the position of the pair of clamp positions has been described. However, a case where there are a large number of clamp positions will be described together with the overall configuration of the antenna manufacturing apparatus. FIG. 9 shows an apparatus configuration diagram of the antenna manufacturing apparatus. An ordinary processing machine (including a control system) performs processing by positioning a table and a tool with respect to a workpiece by an NC program. In the present invention, a wax clamp part, a displacement sensor part, and a correction mechanism part are provided in a jig for fixing a work piece to the table, and the wax clamp is turned on / off by a low distortion clamp control device, and is also displaced. Provided are an antenna manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof for correcting a deformation of an antenna panel by controlling a correction mechanism while viewing a value of a sensor.
図10は、上記一連のプロセスもしくは製造方法をフローチャートにして示したものである。以下、図10のフローチャートについて説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing the above series of processes or manufacturing methods. Hereinafter, the flowchart of FIG. 10 will be described.
(1)ペルチェ素子6に通電してWAX(ワックス)4を溶解する(全体の8ヶ所)。WAXが完全に溶けた段階で、(2)精密ステージ7を上昇させ、WAX中にWAX固定用突起部3を挿入する。
(1) Energize the
(3)変位センサ8によるアンテナパネル1の変位測定を開始するため、データをリセットする(値0)。
(3) In order to start the displacement measurement of the
(4)AB位置のペルチェ素子6への通電を停止してWAX4を凝固させてWAX固定用突起部3をクランプする。
(4) The energization to the
(5)AB位置のWAX4が凝固すると凝固収縮により、WAX固定用突起部3が動き、アンテナパネル1が弾性変形する。それに伴い変化する変位センサ8の値を制御装置に取り込む。
(5) When the
(6)アンテナパネル1の変形方向とは逆方向に、AB位置の精密ステージ7を微動させ、変形量を補正する。
(6) The
(7)変化した変位センサ8の値を制御装置に取り込む。
(7) The changed value of the
(8)補正前後の差から、アンテナパネルの変形量を計算する (各部位の変形量の平均値を求める)。ここでは単純平均を求める例を示したが、RMS平均や最も変形の大きい部分を基準として数値としても良い。 (8) The deformation amount of the antenna panel is calculated from the difference before and after correction (an average value of the deformation amount of each part is obtained). Here, an example in which a simple average is obtained has been shown, but a numerical value may be used based on the RMS average or the portion with the largest deformation.
(9)平均値が要求仕様精度から予め決めた許容値以下になるまで(6)〜(8)を繰り返す。次に許容値以下になれば(10)CD⇒EF⇒GHとワックスクランプ位置11を増やしていき、AB同様に(6)〜(9)を繰り返す。
(9) Repeat (6) to (8) until the average value is equal to or less than a predetermined allowable value from the required specification accuracy. Next, when the value is less than the allowable value, (10) CD⇒EF⇒GH and the
全箇所が固まった段階で、アンテナパネル1全体の変形データが、要求仕様精度から予め決めた許容値以下であれば、(11)切削工程に入る。許容値以上であれば、(1)のペルチェ素子6によるWAX4溶解に戻る。すなわちスタートから始め(10)までを繰り返す。切削加工後は(12)WAX4を再溶解し、加工による歪みを開放する。この時発生した変形量を同様に変位センサ8で測定し、データを取り込む。この変形量が許容値以下であれば、加工完了又は追加加工工程に入る。変形量が許容値以上であれば、(3)の工程に戻り、以下の工程を繰り返す。このようにして、自動制御で量産レベルであってもばらつきの少ない高品質・高精度なアンテナパネルなどの製品の製造が可能となる。
If the deformation data of the
本実施例ではワックスクランプ位置11の2箇所をまとめて説明したが単独で実施しても良いことは述べるまでも無い。また互いに隣接する2箇所を同時にクランプしたり、全箇所を同時にクランプして補正を実施しても相応の効果がある。
In the present embodiment, the two locations of the
1 アンテナパネル(被加工物)、 1a 前面(加工面)、 1b 背面(裏面)、 2 基本固定具、 2a 基本固定具の設置領域、 3 突起部(WAX固定用突起部)、 4 ワックス(加熱変形性材料)、 5 ワックス収納具、 6ペルチェ素子(加熱冷却手段)、 7 ステージ(精密ステージ)、 8 変位センサ(変位測定手段)、 8a〜8h 変位測定位置(部位)、 9 基準面(定盤)、 11 ワックスクランプ位置(A〜H)、 12 ギャップセンサ(隙間検知手段)。
DESCRIPTION OF
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