JP5276825B2

JP5276825B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP5276825B2
Application number: JP2007281259A
Authority: JP
Inventors: 正人塩崎; ▲濱▼村　　実
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP2009107060A

Description

本発明は、ワークを加工する工作機械に関する。

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。

特開２００３−１５４１号公報

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。
このような微細加工において、高精度な加工を実現するためには、高精度で高安定な送り機構を適用することが有利である。しかし、大型のワークを加工するために、ナノメートル単位やピコメートル単位で移動可能なテーブルのストロークを長くして大型化するのは、剛性不足、あるいは慣性力やモーメントの増加の影響のため、高精度に加工できないおそれがある。

本発明の目的は、このような実情などに鑑みて、大型のワークの微細加工を高精度に実現可能な工作機械を提供することである。

本発明の工作機械は、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と、前記粗動駆動部に取り付けられる工作機械用アタッチメントと、前記粗動駆動部および前記工作機械用アタッチメントを制御するコントローラと、を備えた工作機械であって、前記工作機械用アタッチメントは、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リニアモータを有する微動駆動部と、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、前記コントローラは、前記工作機械用アタッチメントが電気的に接続されたことにより、前記粗動駆動部に前記工作機械用アタッチメントのアタッチメント側取付部が取り付けられたことを認識すると、前記微動駆動部を制御して前記微細加工用工具取付部を基準位置へ移動させる基準設定制御部を備えたことを特徴とする。

ここで、大型加工としては、センチメートル単位、ミリ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、大型加工用工具としては、孔明け用や切削用あるいは測定用のスピンドル、微粉末を除去するノズルなどが例示できる。
また、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、相対的な微動の方向あるいは粗動の方向としては、例えばワークに対して接離するＺ方向、互いに直交するとともにＺ方向に直交するＸ方向およびＹ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ではなく、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大型のワークである。

この発明では、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、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微動させるリニアモータを有する微動駆動部と、工作機械の工具取付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、を設けている。
このため、工具取付部に取り付けられた工作機械用アタッチメントを、粗動駆動部により大型ワークにおける微細加工位置近傍まで相対移動させた後に、微動駆動部により微細加工用工具を相対移動させることにより、大型ワークを微細加工することができる。そして、粗動駆動部により工作機械用アタッチメントを微細加工位置近傍まで相対移動させるので、微動駆動部を構成し、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移動可能な例えばテーブルのストロークを長くする必要がない。したがって、ストロークを長くすることに伴う剛性不足、慣性力やモーメントの増加の影響が生じることがなく、大型ワークの微細加工を高精度に実現できる。
さらに、微細加工用工具取付部を微動させる構成として、リニアモータを用いるので、より高精度に微動させることができる。また、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。

本発明の工作機械では、前記微動駆動部は、前記アタッチメント側取付部が設けられた第１のテーブルと、この第１のテーブルに対向する状態で配置される第２のテーブルと、前記第２のテーブルを前記第１のテーブルの面方向と略平行な第１の方向へ移動可能にガイドする第１のガイド部と、前記第２のテーブルを前記第１の方向へ微動させる第１の前記リニアモータと、前記微細加工用工具取付部が設けられ、前記第２のテーブルに対向する状態で配置される第３のテーブルと、前記第３のテーブルを前記第２のテーブルの面方向と略平行、かつ、前記第１の方向と略直交する第２の方向へ移動可能にガイドする第２のガイド部と、前記第３のテーブルを前記第２の方向へ微動させる第２の前記リニアモータと、を備えた構成が好ましい。

この発明では、微動駆動部を、第１〜第３のテーブルと、第２のテーブルを第１のテーブルの面方向と略平行な第１の方向へ移動可能にガイドする第１のガイド部と、第３のテーブルを第２のテーブルの面方向と略平行かつ第１の方向と略直交する第２の方向へ移動可能にガイドする第２のガイド部と、第２のテーブルを第１の方向へ微動させる第１のリニアモータと、第３のテーブルを第２の方向へ微動させる第２のリニアモータと、で構成している。
このため、微細加工用工具を２次元的に微動させることができ、より多くのパターンでの高精度な微細加工を実現できる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

［工作機械の構成］
図１は、本発明の一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。

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、車両用、建築用、大型装置用などの大型のワークＷを微細加工したり、大型加工したりする。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、ワークＷを微細加工する微細加工用工具４と、この微細加工用工具４が取り付けられるとともに粗動駆動部３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５と、粗動駆動部３で着脱可能に保持される大型加工用工具２と工作機械用アタッチメント５とを交換する保持交換部６と、工作機械１全体を制御するコントローラ７（図４参照）と、を備えている。

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７に電気的に接続され、このコントローラ７の制御により駆動する。

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。

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。

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。

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。

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。
また、Ｚスライダ３３２の下端側には、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５を着脱可能に保持する工具取付部３３３が設けられている。この工具取付部３３３は、いわゆるクランプ機構により構成され、Ｚスライダ３３２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３３３Ａと、このテーパ孔３３３Ａ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５を着脱可能に把持するコレクトチャック３３３Ｂと、Ｚスライダ３３２の下端面におけるテーパ孔３３３Ａの一縁に設けられた位置決め溝部３３３Ｃと、を備えている。なお、工具取付部３３３で大型加工用工具２や工作機械用アタッチメント５を保持する動作については、後述する。

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７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。

微細加工用工具４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５により着脱可能に保持される。この微細加工用工具４には、図２に示すように、工作機械用アタッチメント５で保持されるための構成である、テーパシャンク部４１と、プルスタッド４２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４には、この微細加工用工具４を駆動する微細加工駆動機構４４（図４参照）が設けられている。この微細加工駆動機構４４は、工作機械用アタッチメント５が粗動駆動部３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７に電気的に接続され、このコントローラ７の制御により駆動する。

工作機械用アタッチメント５は、粗動駆動部３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７に接続される。この工作機械用アタッチメント５は、図２および図３に示すように、Ｘ微動駆動機構５１と、Ｙ微動駆動機構５２と、Ｘ微動原点センサ５３（図４参照）と、Ｙ微動原点センサ５４（図４参照）と、を備えている。なお、各微動駆動機構５１，５２は、本発明の微動駆動部を構成している。

Ｘ微動駆動機構５１は、微細加工用工具４を第１の方向としての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５１は、Ｚ粗動駆動機構３３の工具取付部３３３により保持される第１のテーブルとしての連結テーブル５１１と、この連結テーブル５１１と対向する状態で設けられる第２のテーブルとしてのＸテーブル５１２と、連結テーブル５１１におけるＸテーブル５１２と対向する面に設けられた第１のガイド部を構成する一対のＸガイドレール５１３と、これら一対のＸガイドレール５１３に摺動可能に設けられるとともにＸテーブル５１２に固定された第１のガイド部を構成するＸ摺接保持部５１４と、Ｘテーブル５１２を連結テーブル５１１に対してＸ方向に移動させる第１のリニアモータであるＸリニアモータ５１５と、を備えている。

連結テーブル５１１は、工具取付部３３３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５１１は、テーパシャンク部５１１Ａと、プルスタッド５１１Ｂと、アタッチメント位置決め突部５１１Ｃと、を有するアタッチメント側取付部５１１Ｄを備えている。

Ｘガイドレール５１３は、断面略Ｔ字状に形成されている。また、Ｘ摺接保持部５１４は、Ｘガイドレール５１３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５１５は、連結テーブル５１１における一対のＸガイドレール５１３の間にＸ方向に沿って設けられたＸ固定子５１５Ａと、このＸ固定子５１５Ａに対して隙間を隔ててＸテーブル５１２に設けられたＸ可動子５１５Ｂと、を備えている。

Ｙ微動駆動機構５２は、微細加工用工具４を第２の方向としての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５２は、Ｘテーブル５１２と対向する状態で設けられる第３のテーブルとしてのＹテーブル５２１と、このＸテーブル５１２におけるＹテーブル５２１と対向する面に設けられた第２のガイド部を構成する一対のＹガイドレール５２２と、これら一対のＹガイドレール５２２に摺動可能に設けられるとともにＹテーブル５２１に固定された第２のガイド部を構成するＹ摺接保持部５２３と、Ｙテーブル５２１をＸテーブル５１２に対してＹ方向に移動させる第２のリニアモータであるＹリニアモータ５２４と、を備えている。

Ｙテーブル５２１には、微細加工用工具４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５２５を備えている。この微細加工用工具取付部５２５は、工具取付部３３３と同様の構成を有し、略円錐状のテーパ孔５２５Ａと、コレクトチャック５２５Ｂ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５２５は、微細加工用工具４のテーパシャンク部４１をテーパ孔５２５Ａ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４をＹテーブル５２１に対して位置決めし、プルスタッド４２をコレクトチャック５２５Ｂで把持することで、微細加工用工具４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４１と、テーパ孔５２５Ａと、を離して示しているが、実際には密接している。

Ｙガイドレール５２２およびＹ摺接保持部５２３は、Ｘガイドレール５１３およびＸ摺接保持部５１４と同様の構成を有している。
Ｙリニアモータ５２４は、Ｘテーブル５１２における一対のＹガイドレール５２２の間にＹ方向に沿って設けられたＹ固定子５２４Ａと、このＹ固定子５２４Ａに対して隙間を隔ててＹテーブル５２１に設けられたＹ可動子（不図示）と、を備えている。

Ｘ，Ｙ微動原点センサ５３，５４は、例えばリニアセンサであり、連結テーブル５１１と、Ｘテーブル５１２と、にそれぞれ設けられている。このＸ，Ｙ微動原点センサ５３，５４は、Ｘ，Ｙテーブル５１２，５２１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７へ出力する。

そして、工作機械用アタッチメント５は、連結テーブル５１１のテーパシャンク部５１１Ａがテーパ孔３３３Ａに嵌合されるとともに、位置決め突部５１１Ｃが位置決め溝部３３３Ｃに嵌合することでＺスライダ３３２に対して位置決めされ、プルスタッド５１１Ｂがコレクトチャック３３３Ｂで把持されることで、工具取付部３３３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５１１Ａと、テーパ孔３３３Ａ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５と同様の機構により、工具取付部３３３で保持される。

保持交換部６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６は、略四角箱状の本体６１と、この本体６１の上面上に設けられた保持テーブル６２と、本体６１の上面に設けられ保持テーブル６２をＸ駆動ガイド軸３１１に対して接離する方向（±Ｙ方向）への移動をガイドする一対の交換ガイドレール６３と、保持交換部６を駆動する交換駆動機構６４（図４参照）と、を備えている。

保持テーブル６２は、Ｘ駆動ガイド軸３１１側に設けられた第１の交換保持部６２１と、この第１の交換保持部６２１に対してＸ駆動ガイド軸３１１と反対側に設けられた第２の交換保持部６２２と、を備えている。
第１，第２の交換保持部６２１，６２２は、Ｙスライダ３２３の移動軌跡の下方に位置する状態で設けられている。この第１，第２の交換保持部６２１，６２２は、大型加工用工具２、工作機械用アタッチメント５の少なくとも一部をそれぞれ収容可能な第１，第２の保持孔部６２１Ａ，６２２Ａと、この第１，第２の保持孔部６２１Ａ，６２２Ａの内周面に設けられ大型加工用工具２、工作機械用アタッチメント５の側面をそれぞれ狭持する第１，第２の狭持部（不図示）と、を備えている。
交換駆動機構６４は、保持テーブル６２を必要に応じて移動させる。さらに、第１，第２の狭持部に大型加工用工具２、工作機械用アタッチメント５を狭持させたり、狭持を解除させたりする。

コントローラ７は、図４に示すように、粗動駆動部３および交換駆動機構６４に電気的に接続されている。また、粗動駆動部３で工作機械用アタッチメント５が保持された場合に工作機械用アタッチメント５および微細加工駆動機構４４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７は、粗動制御部７１と、微動制御部７２と、全体制御部７３と、を備えている。

粗動制御部７１は、全体制御部７３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７１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７２は、全体制御部７３の制御に基づき、工作機械用アタッチメント５の各微動駆動機構５１，５２に所定の電流を流して、各微動駆動機構５１，５２の駆動量を例えばナノメートル単位で制御する。

全体制御部７３は、加工制御部７３１と、交換制御部７３２と、基準設定制御部７３３と、を備えている。

加工制御部７３１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７１、大型加工駆動機構２４、微動制御部７２、および、微細加工駆動機構４４を制御する。
具体的には、加工制御部７３１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７１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。
また、微細加工用工具４を用いて微細加工をする旨の条件が設定された場合、粗動制御部７１を介してＸ，Ｙ粗動駆動機構３１，３２を制御して、微細加工用工具４を加工位置近傍までミリメートル単位でＸ，Ｙ方向に移動させる。そして、微動制御部７２および微細加工駆動機構４４を制御するとともに、粗動制御部７１を介してＺ粗動駆動機構３３を制御して、微細加工用工具４をＸ，Ｙ方向にナノメートル単位で適宜移動させつつワークＷを微細加工する。

交換制御部７３２は、粗動駆動部３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５のうち一方を他方に交換する。
具体的には、交換制御部７３２は、例えば図１に示すように、粗動駆動部３で保持された工作機械用アタッチメント５を保持交換部６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６４を制御して、保持テーブル６２をＸ駆動ガイド軸３１１に近づける。また、Ｙスライダ３２３をＺスライダ３３２が第２の交換保持部６２２の上方に位置する（２点鎖線で示す位置）まで、−Ｙ方向（左側）へ移動させる。そして、Ｚスライダ３２３を−Ｚ方向（下方）へ移動させ、工作機械用アタッチメント５が第２の交換保持部６２２の第２の狭持部で狭持可能な位置まで移動したら、第２の狭持部で工作機械用アタッチメント５を狭持させる。さらに、工作機械用アタッチメント５が狭持されたらＺスライダ３３２を＋Ｚ方向（上方）へ移動させ、工具取付部３３３のコレクトチャック３３３Ｂを開かせてプルスタッド５１１Ｂの把持を解除させることで、工具取付部３３３による工作機械用アタッチメント５の保持を解除する。

また、交換制御部７３２は、Ｙスライダ３２３をＺスライダ３３２が第１の交換保持部６２１の上方に位置するまで＋Ｙ方向へ移動させ、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３３３のテーパ孔３３３Ａ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３３３Ｂにより把持させつつ、位置決め突部を位置決め溝部３３３Ｃに嵌合させることで、工具取付部３３３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、第１の狭持部による大型加工用工具２の狭持を解除して、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。

基準設定制御部７３３は、交換制御部７３２による交換により粗動駆動部３で工作機械用アタッチメント５が保持されたことを認識すると、工作機械用アタッチメント５の原点を確立する、すなわち微細加工用工具４を保持する微細加工用工具取付部５２５を基準位置へ移動させる。
具体的には、基準設定制御部７３３は、Ｘ，Ｙ微動原点センサ５３，５４からＸ，Ｙテーブル５１２，５２１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、Ｘ，Ｙ微動駆動機構５１，５２を制御して、Ｘ，Ｙテーブル５１２，５２１を±Ｘ，Ｙ方向へ移動させることで、微細加工用工具取付部５２５を基準位置に位置させる。

［実施形態の作用効果］
（１）工作機械１に取り付けられる工作機械用アタッチメント５に、微細加工用工具４が取り付けられる微細加工用工具取付部５２５と、この微細加工用工具取付部５２５を微動させるＸ，Ｙリニアモータ５１５，５２４を有する微動駆動部と、工作機械１の工具取付部３３３に着脱可能に取り付けられるアタッチメント側取付部５１１Ｄと、を設けている。
このため、粗動駆動部３により工作機械用アタッチメント５を微細加工位置近傍まで相対移動させた後に、微動駆動部により微細加工用工具４を相対移動させることにより、ワークＷを微細加工することができる。そして、粗動駆動部３により微動駆動部を微細加工位置近傍まで相対移動させるので、ナノメール単位で移動可能なＸ，Ｙテーブル５１２，５２１のストロークを長くする必要がない。したがって、ストロークを長くすることに伴う剛性不足、慣性力やモーメントの増加の影響が生じることがなく、ワークＷの微細加工を高精度に実現できる。
さらに、微細加工用工具取付部５２５を微動させる構成として、Ｘ，Ｙリニアモータ５１５，５２４を用いるので、より高精度に微動させることができる。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５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５を取り付けることができ、工作機械用アタッチメント５の利用拡大を容易に図ることができる。

（２）微動駆動部を、連結テーブル５１１と、Ｘ，Ｙテーブル５１２，５２１と、Ｘテーブル５１２をＸ方向へ移動可能にガイドするＸガイドレール５１３およびＸ摺接保持部５１４と、Ｙテーブル５２１をＹ方向へ移動可能にガイドするＹガイドレール５２２およびＹ摺接保持部５２３と、Ｘ，Ｙテーブル５１２，５２１をＸ，Ｙ方向へ微動させるＸ，Ｙリニアモータ５１５、５２４と、で構成している。
このため、微細加工用工具を２次元的に微動させることができ、より多くのパターンでの高精度な微細加工を実現できる。

（３）アタッチメント側取付部５１１Ｄに、テーパ孔３３３Ａに挿入されるテーパシャンク部５１１Ａと、コレクトチャック３３３Ｂで保持されるプルスタッド５１１Ｂと、を設けている。さらに、工作機械用アタッチメント５に、工具取付部３３３の位置決め溝部３３３Ｃに嵌合されるアタッチメント位置決め突部５１１Ｃを設けている。
このため、プルスタッド５１１Ｂがコレクトチャック３３３Ｂで保持されるとともに、テーパシャンク部５１１Ａがテーパ孔３３３Ａに挿入されることで、工作機械用アタッチメント５を工作機械１に取り付けることができるので、両者の位置決めを容易にできる。また、位置決め溝部３３３Ｃと、アタッチメント位置決め突部５１１Ｃとを嵌合させるだけの簡単な構成で、工作機械用アタッチメント５がテーパシャンク部５１１Ａを略中心に回転するのを防止できる。

［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。

すなわち、工具取付部３３３として、いわゆるドローバを適用してもよい。
さらに、粗動駆動部３をワークＷに対してＸ，Ｙ，Ｚ方向のうち２つまたは１つの方向のみへ相対移動可能な構成としてもよいし、微動駆動部をワークＷに対してＸ方向またはＹ方向のみへ相対移動可能な構成としてもよい。そして、微動駆動部をＺ方向へ相対的に微動可能な構成としてもよい。

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。

本発明は、ワークを加工する工作機械に利用できる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示す斜視図。工作機械用アタッチメントの概略構成を示す側面図。工作機械用アタッチメントの概略構成を示す斜視図。コントローラの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１…工作機械
２…大型加工用工具
３…粗動駆動部
４…微細加工用工具
５…工作機械用アタッチメント
５１，５２…微動駆動部を構成するＸ，Ｙ微動駆動機構
５１１…第１のテーブルとしての連結テーブル
５１１Ｄ…アタッチメント側取付部
５１２…第２のテーブルとしてのＸテーブル
５１３…第１のガイド部を構成するＸガイドレール
５１４…第１のガイド部を構成するＸ摺接保持部
５１５…第１のリニアモータであるＸリニアモータ
５２１…第３のテーブルとしてのＹテーブル
５２２…第２のガイド部を構成するＹガイドレール
５２３…第２のガイド部を構成するＹ摺接保持部
５２４…第２のリニアモータであるＹリニアモータ
５２５…微細加工用工具取付部
Ｗ…ワーク

Claims

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と、前記粗動駆動部に取り付けられる工作機械用アタッチメントと、前記粗動駆動部および前記工作機械用アタッチメントを制御するコントローラと、を備えた工作機械であって、
前記工作機械用アタッチメントは、
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リニアモータを有する微動駆動部と、
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、
前記コントローラは、
前記工作機械用アタッチメントが電気的に接続されたことにより、前記粗動駆動部に前記工作機械用アタッチメントのアタッチメント側取付部が取り付けられたことを認識すると、前記微動駆動部を制御して前記微細加工用工具取付部を基準位置へ移動させる基準設定制御部を備えたことを特徴とする工作機械。
請求項１に記載の工作機械において、
前記微動駆動部は、
前記アタッチメント側取付部が設けられた第１のテーブルと、
この第１のテーブルに対向する状態で配置される第２のテーブルと、
前記第２のテーブルを前記第１のテーブルの面方向と略平行な第１の方向へ移動可能にガイドする第１のガイド部と、
前記第２のテーブルを前記第１の方向へ微動させる第１の前記リニアモータと、
前記微細加工用工具取付部が設けられ、前記第２のテーブルに対向する状態で配置される第３のテーブルと、
前記第３のテーブルを前記第２のテーブルの面方向と略平行、かつ、前記第１の方向と略直交する第２の方向へ移動可能にガイドする第２のガイド部と、
前記第３のテーブルを前記第２の方向へ微動させる第２の前記リニアモータと、
を備えたことを特徴とする工作機械。