JP5834121B1 - Processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体と移動体を水平方向に移動自在に支持する装置本体を備えた加工装置において、移動体に加わる外力に応じて装置本体に作用する力に起因する装置本体の振動を抑制する。【解決手段】加工装置1において、移動体10と、移動体10を水平方向に平行な第1の方向に移動自在に支持する装置本体9と、装置本体9と移動体10のうち一方に設けられ、第1の作用点Eyにおいて移動体10に第1の方向に推力を与えることにより、移動体10を第1の方向に移動させる第1の駆動手段12と、移動体10に加わる推力と被加工物Wの加工に伴う外力とに対応して装置本体9に作用する外力に応じて、装置本体9を第1の方向に移動自在に支持する第1の支持機構4を備え、鉛直方向において第1の作用点Eyと装置本体9の重心Gbと移動体10の重心Gmの高さが互いに一致するように構成する。【選択図】図1In a processing apparatus including a moving body and an apparatus main body that movably supports the moving body in a horizontal direction, vibration of the apparatus main body caused by a force acting on the apparatus main body according to an external force applied to the moving body is suppressed. . In a processing apparatus, a moving body, an apparatus main body that supports the moving body in a first direction parallel to the horizontal direction, and one of the apparatus main body and the moving body are provided. The first driving means 12 for moving the moving body 10 in the first direction by applying a thrust to the moving body 10 in the first direction at the first action point Ey, and the thrust applied to the moving body 10 In accordance with an external force acting on the apparatus main body 9 in response to an external force associated with the processing of the workpiece W, the apparatus includes a first support mechanism 4 that supports the apparatus main body 9 so as to be movable in the first direction. The first action point Ey, the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 and the center of gravity Gm of the moving body 10 are configured to coincide with each other. [Selection] Figure 1
Description
本発明は移動体と移動体を水平方向に移動可能に支持する装置本体を備える加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus including a moving body and an apparatus main body that supports the moving body so as to be movable in the horizontal direction.
金属加工装置、搬送装置、検査装置、測定装置および半導体製造装置のように、移動体を水平方向に移動自在に装置本体に支持し、装置本体に設けられた駆動部によって移動体に推力を与えて移動体を水平方向に往復移動させる移動装置が知られている。このような移動装置において、移動体に加わった推力の反力が装置本体に作用して装置本体の振動の発生原因となる場合がある。 Like metal processing equipment, transport equipment, inspection equipment, measuring equipment, and semiconductor manufacturing equipment, the mobile body is supported by the equipment body so that it can move in the horizontal direction, and thrust is applied to the mobile body by the drive unit provided in the equipment body. A moving device is known that reciprocates a moving body in the horizontal direction. In such a moving apparatus, the reaction force of the thrust applied to the moving body may act on the apparatus main body and cause vibration of the apparatus main body.
上記問題を解決するために、特許文献1には、半導体素子製造に用いられる露光装置において、XYステージ(第1移動体)とXYステージをXY平面内で移動自在に支持するステージ定盤(第2移動体)と、XYステージをXY平面に平行な所定方向に駆動する第1の駆動手段と、XY平面内でステージ定盤を駆動する第2の駆動手段とを備え、ステージ定盤をXY平面内で移動自在に支持し、第2の駆動手段によりXYステージの制御に同期してXYステージと逆方向にステージ定盤を移動させる技術が提案されている。つまり、特許文献1に記載された技術によれば、第2の駆動手段が、XYステージの推力の反力に対応する外力を、該反力の発生するタイミングで、該反力の方向と逆方向にステージ定盤に与えることにより、ステージ定盤における反力を相殺して、ステージ定盤を介して露光機構などを支持する装置本体が加振されることを抑制している。 In order to solve the above problem, Patent Document 1 discloses a stage platen (first stage) that supports an XY stage (first moving body) and an XY stage movably in an XY plane in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element. 2 moving body), a first driving means for driving the XY stage in a predetermined direction parallel to the XY plane, and a second driving means for driving the stage surface plate in the XY plane. A technique has been proposed in which a stage surface plate is supported in a plane so as to be movable, and a stage surface plate is moved in a direction opposite to the XY stage in synchronization with the control of the XY stage by a second driving unit. In other words, according to the technique described in Patent Document 1, the second driving means reverses the external force corresponding to the reaction force of the thrust of the XY stage in the direction of the reaction force at the timing when the reaction force is generated. By giving to the stage surface plate in the direction, the reaction force on the stage surface plate is canceled, and the apparatus main body that supports the exposure mechanism and the like through the stage surface plate is suppressed from being vibrated.
ここで、工作機械のような加工装置では、上記XYステージのような移動体には、第1または第2の駆動手段による推力だけでなく、被加工物の加工に伴って工具と被加工物との間に作用する力がさらに加えられる。しかしながら、特許文献1に記載された技術は、XYステージの目標変位量にXYステージの質量とステージ定盤の質量の逆比を乗算した値を算出し、この値をステージ定盤の目標変位量として、ステージ定盤をフィードフォワード制御するものである。すなわち、特許文献1に記載された技術は、工具と被加工物との間に作用する力のような外力がXYステージに加わらないことを前提として、XYステージの目標変位量にのみ基づいてXYステージの移動に伴う反力を推定して、推定された反力を相殺するようにステージ定盤を制御するものである。このため、工具と被加工物との間に作用する力のような外力の影響を受ける高精度の加工装置においては、特許文献1の方法は適しているとは言えない。 Here, in a processing apparatus such as a machine tool, the moving body such as the XY stage includes not only a thrust by the first or second driving means but also a tool and a workpiece along with the processing of the workpiece. A force acting between the two is further applied. However, the technique described in Patent Document 1 calculates a value obtained by multiplying the target displacement amount of the XY stage by the inverse ratio of the mass of the XY stage and the mass of the stage surface plate, and this value is calculated as the target displacement amount of the stage surface plate. As described above, the stage surface plate is feedforward controlled. That is, the technique described in Patent Literature 1 is based on only the target displacement amount of the XY stage on the premise that an external force such as a force acting between the tool and the workpiece is not applied to the XY stage. The stage surface plate is controlled to estimate the reaction force accompanying the movement of the stage and cancel the estimated reaction force. For this reason, it cannot be said that the method of Patent Document 1 is suitable for a high-precision machining apparatus that is affected by an external force such as a force acting between a tool and a workpiece.
本発明の目的は、上記事情に鑑み、移動体と該移動体を水平方向に移動自在に支持する装置本体を備えた加工装置において、移動体に、移動体を移動させる推力だけでなく被加工物の加工に伴う外力が加わる場合であっても、移動体に加わった推力と外力とに応じて装置本体に作用する外力に起因する装置本体の振動を抑制できる加工装置を提案することである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide not only a thrust for moving a moving body but also a workpiece to be processed in a processing apparatus including a moving body and an apparatus main body that supports the moving body in a horizontal direction. To propose a processing apparatus that can suppress vibration of the apparatus main body caused by external force acting on the apparatus main body in accordance with thrust and external force applied to the moving body even when external force is applied due to processing of the object. .
上記課題を解決するために、本発明の加工装置は、移動体と、該移動体を水平方向に平行な第1の方向に移動自在に支持する装置本体と、前記装置本体と前記移動体のうち一方に設けられ、第1の作用点において前記移動体に前記第1の方向に推力を与えることにより、前記移動体を前記第1の方向に移動させる第1の駆動手段とを備え、前記装置本体と前記移動体のうち一方は、被加工物を保持し、前記装置本体と前記移動体のうち他方は、工具を前記被加工物に対する加工位置に保持し、前記第1の駆動手段によって前記被加工物と前記工具を相対移動させながら前記被加工物を加工する加工装置であって、前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向に移動自在に支持する第1の支持機構をさらに備え、鉛直方向において前記第1の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致するように構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a processing apparatus of the present invention includes a moving body, an apparatus main body that supports the moving body in a first direction parallel to the horizontal direction, the apparatus main body, and the moving body. A first driving means provided on one of them for moving the moving body in the first direction by applying a thrust to the moving body in the first direction at a first operating point; One of the apparatus main body and the movable body holds a workpiece, and the other of the apparatus main body and the movable body holds a tool at a machining position with respect to the workpiece, and is driven by the first driving unit. A processing apparatus for processing the workpiece while relatively moving the workpiece and the tool, and corresponding to the thrust applied to the moving body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the moving body In response to external forces acting on the device body. And a first support mechanism for supporting the apparatus main body so as to be movable in the first direction, the height of the first action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the center of gravity of the movable body in the vertical direction. Are configured to match each other.
また、本発明の加工装置において、前記移動体は、前記被加工物または前記工具の一方を保持する保持部と、前記第1の方向に対して直交する水平方向に平行な第2の方向に前記保持部を移動自在に支持する第2の支持機構と、第2の作用点において前記保持部に前記第2の方向の推力を与えることによって、前記保持部を前記第2の方向に移動させる第2の駆動手段をさらに備え、前記第1の支持機構は、前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向および前記第2の方向に移動自在に支持するものであり、鉛直方向において前記第1の作用点と前記第2の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致するように構成されていることが好ましい。 In the processing apparatus according to the present invention, the moving body may have a holding unit that holds one of the workpiece and the tool, and a second direction parallel to a horizontal direction perpendicular to the first direction. A second support mechanism for movably supporting the holding portion; and applying a thrust in the second direction to the holding portion at a second operating point to move the holding portion in the second direction. The first support mechanism further acts on the apparatus main body corresponding to the thrust applied to the moving body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the moving body. The apparatus main body is movably supported in the first direction and the second direction in accordance with an external force, and the first action point, the second action point, and the apparatus body in the vertical direction. The center of gravity of the moving body and the center of gravity of the moving body It is preferably configured to match the.
上記、「移動体の重心」は、移動体に備えられた各構成要素を含む移動体の重心を意味する。例えば、移動体の重心は、移動体が被加工物を保持する場合は、被加工物を含む移動体の重心を意味し、移動体が工具を保持する場合は、工具を含む移動体の重心を意味する。同様に、移動体の重心は、移動体に第1の駆動手段または第2の駆動手段の構成要素が取り付けられている場合には、取り付けられた構成要素を含む移動体の重心を意味する。また、移動体の重心を算出する際に、移動体を構成する構成要素のうち、移動体の質量に対して無視できるほど質量が小さい構成要素については、そのような構成要素を含まないものとして移動体の重心を算出してよい。 The above-mentioned “centroid of the moving body” means the center of gravity of the moving body including each component provided in the moving body. For example, the center of gravity of the moving object means the center of gravity of the moving object including the workpiece when the moving object holds the workpiece, and the center of gravity of the moving object including the tool when the moving object holds the tool. Means. Similarly, the center of gravity of the moving body means the center of gravity of the moving body including the attached components when the components of the first driving means or the second driving means are attached to the moving body. In addition, when calculating the center of gravity of the moving body, among the constituent elements constituting the moving body, those constituent elements whose mass is so small that they can be ignored relative to the mass of the moving body do not include such constituent elements. You may calculate the gravity center of a moving body.
同様に、「装置本体の重心」は、装置本体に備えられた各構成要素を含む装置本体の重心を意味する。例えば、装置本体の重心は、装置本体が被加工物を保持する場合は、被加工物を含む装置本体の重心を意味し、装置本体が工具を保持する場合は、工具を含む装置本体の重心を意味する。同様に、装置本体の重心は、装置本体に第1の駆動手段または第2の駆動手段の構成要素が取り付けられている場合には、取り付けられた構成要素を含む装置本体の重心を意味する。また、装置本体の重心を算出する際に、装置本体を構成する構成要素のうち、装置本体の質量に対して無視できるほど質量が小さい構成要素については、そのような構成要素を含まないものとして装置本体の重心を算出してよい。 Similarly, “the center of gravity of the apparatus main body” means the center of gravity of the apparatus main body including each component included in the apparatus main body. For example, the center of gravity of the apparatus main body means the center of gravity of the apparatus main body including the workpiece when the apparatus main body holds the workpiece, and the center of gravity of the apparatus main body including the tool when the apparatus main body holds the tool. Means. Similarly, the center of gravity of the apparatus main body means the center of gravity of the apparatus main body including the attached components when the components of the first driving means or the second driving means are attached to the apparatus main body. In addition, when calculating the center of gravity of the apparatus main body, among the constituent elements constituting the apparatus main body, the constituent elements whose mass is so small that they can be ignored with respect to the mass of the apparatus main body are not included. The center of gravity of the apparatus main body may be calculated.
また、上記「前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向に移動自在に支持する第1の支持機構」は、装置本体に作用する外力とに応じて、摩擦力の影響をほとんど受けないで円滑に装置本体を第1の方向に移動自在とするように装置本体を支持するものであれば、いかなる態様に構成されてよい。同様に、上記「前記第1の支持機構は、前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向および前記第2の方向に移動自在に支持する」とは、装置本体に作用する外力に応じて、摩擦力の影響をほとんど受けないで円滑に装置本体を第1の方向および第2の方向に移動自在とするものであれば、いかなる態様に構成されてよい。なお、「前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して装置本体に作用する外力」は、装置本体に作用する外力が移動体に加わる推力に対応して装置本体に作用する反力と、被加工物の加工に伴って被加工物または工具を介して移動体に加わる外力に対応して装置本体に作用する外力とを含むことを意味する。なお、例えば、第1の支持機構を1つの部材によって構成してもよく、複数の部材によって構成してもよく、あるいは、鏡面加工されるなど十分に摩擦力が低減された支持面によって装置本体を移動自在に支持するような場合には、そのような支持面によって第1の支持機構を構成してもよい。 Further, according to the external force acting on the apparatus main body corresponding to the thrust applied to the moving body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the moving body, the apparatus main body is moved to the first body. The first support mechanism that supports the device main body so as to be movable in a direction is configured to smoothly move the device main body in the first direction without being affected by the frictional force according to the external force acting on the device main body. As long as it supports the apparatus main body, it may be configured in any manner. Similarly, “the first support mechanism is responsive to the external force acting on the apparatus main body corresponding to the thrust applied to the movable body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the movable body. "The apparatus main body is movably supported in the first direction and the second direction" means that the apparatus main body can be smoothly moved without being affected by frictional force according to the external force acting on the apparatus main body. As long as it is movable in the first direction and the second direction, it may be configured in any manner. The “external force acting on the apparatus main body corresponding to the thrust applied to the moving body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the moving body” means that the external force acting on the apparatus main body is applied to the moving body. Including a reaction force acting on the apparatus main body corresponding to the thrust and an external force acting on the apparatus main body corresponding to the external force applied to the moving body via the work piece or tool as the work piece is processed. means. Note that, for example, the first support mechanism may be configured by a single member, may be configured by a plurality of members, or may be configured by a support surface with sufficiently reduced frictional force, such as mirror-finished. In such a case, the first support mechanism may be constituted by such a support surface.
また、上記「前記第1の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致する」とは、厳密な一致に限定されず、加工装置の大きさや要求される加工精度に応じて、鉛直方向において第1の作用点と装置本体の重心と移動体の重心の高さが実質的に一致すると見なせるものであればよい。同様に、「鉛直方向において前記第1の作用点と前記第2の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致する」とは、厳密な一致に限定されず、加工装置の大きさや要求される加工精度に応じて、鉛直方向において第1の作用点と第2の作用点と装置本体の重心と移動体の重心の高さが実質的に一致すると見なせるものであればよい。例えば、加工装置の高さが1.5m程度で、加工装置重量が1.5t程度の加工装置において、装置本体と移動体の重心の高さが、鉛直方向に10mm程度離れた範囲内に位置すれば装置本体と移動体の重心の高さが一致するとみなすことができる。 The above-mentioned “the first action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the height of the center of gravity of the movable body coincide with each other” is not limited to exact coincidence, but the size of the processing apparatus and the required processing Depending on the accuracy, the height of the first action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the height of the center of gravity of the moving body in the vertical direction may be considered to be substantially the same. Similarly, “the heights of the first action point, the second action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the center of gravity of the moving body in the vertical direction are not limited to exact matching”. Depending on the size of the processing device and the required processing accuracy, the height of the first action point, the second action point, the center of gravity of the device main body, and the center of gravity of the movable body in the vertical direction can be considered to be substantially the same. If it is. For example, in a processing apparatus having a processing apparatus height of about 1.5 m and a processing apparatus weight of about 1.5 t, the height of the center of gravity of the apparatus main body and the moving body is within a range about 10 mm apart in the vertical direction. Then, it can be considered that the heights of the centers of gravity of the apparatus main body and the moving body coincide.
また、本発明にかかる加工装置において、前記装置本体が前記第1の方向における所定の位置から変位した場合に、前記装置本体を前記所定の位置に移動させる位置修正手段をさらに備えることが好ましい。 In the processing apparatus according to the present invention, it is preferable that the processing apparatus further includes a position correcting unit that moves the apparatus main body to the predetermined position when the apparatus main body is displaced from a predetermined position in the first direction.
上記の場合に、前記位置修正手段が、前記所定の位置からの位置の変位が大きくなるほど、位置エネルギが大きくなるように、前記装置本体の前記所定の位置からの位置の変位を、弾性力、重力または磁気に基づく前記位置エネルギに変換し、該位置エネルギにより前記装置本体を前記所定の位置に移動させるものとすることができる。 In the above-described case, the position correction means may change the displacement of the position of the apparatus body from the predetermined position to an elastic force so that the position energy increases as the displacement of the position from the predetermined position increases. It can be converted into the potential energy based on gravity or magnetism, and the apparatus main body can be moved to the predetermined position by the potential energy.
また、上記「前記装置本体の前記所定の位置からの位置の変位を、弾性力に基づく前記位置エネルギに変換し」とは、装置本体の所定の位置からの位置の変位を、弾性体の伸縮による位置エネルギに変換できるように構成することを意味する。例えば、位置修正手段を、装置本体に水平方向に接続されたばねにより構成し、装置本体の所定位置においてばねが伸縮していない状態となり、装置本体が所定位置から離れるほどばねがより大きく伸縮するようにばねを配置することによって、装置本体の水平方向の位置の変位を弾性力に基づく位置エネルギに変換することが考えられる。 The above-mentioned “converting the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position into the positional energy based on the elastic force” means that the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position is the expansion and contraction of the elastic body. This means that it can be converted into potential energy by For example, the position correcting means is constituted by a spring connected to the apparatus main body in the horizontal direction so that the spring does not expand and contract at a predetermined position of the apparatus main body, and the spring expands and contracts more greatly as the apparatus main body moves away from the predetermined position. It is conceivable that the displacement of the position of the apparatus main body in the horizontal direction is converted into the potential energy based on the elastic force by arranging a spring in the spring.
上記「前記装置本体の前記所定の位置からの位置の変位を、重力に基づく前記位置エネルギに変換し」とは、装置本体の所定の位置からの位置の変位を、装置本体の鉛直方向(重力)の高さの変位として換算できるように構成することを意味する。例えば、位置修正手段を、所定位置から離れる方向に向かって鉛直方向の高さが徐々に高くなるように緩やかに傾斜させた支持面により構成し、装置本体を、上記支持面によって支持することによって、装置本体の水平方向の位置の変位を重力に基づく位置エネルギに変換することが考えられる。 The above-mentioned “converting the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position into the potential energy based on gravity” refers to the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position in the vertical direction of the apparatus main body (gravity ) Means that it can be converted as a displacement in height. For example, the position correcting means is configured by a support surface that is gently inclined so that the height in the vertical direction gradually increases in a direction away from a predetermined position, and the apparatus main body is supported by the support surface. It is conceivable to convert the displacement of the horizontal position of the apparatus body into potential energy based on gravity.
また、「前記装置本体の前記所定の位置からの位置の変位を、磁気に基づく前記位置エネルギに変換し」とは、装置本体の所定の位置からの位置の変位を、磁力によるひき合う力または退け合う力に基づく位置エネルギに変換できるように構成することを意味する。例えば、位置修正手段を、装置本体の下方に設けられた磁石と、装置本体を支持する部材の、該磁石に対抗する位置に設けられた磁石により構成し、装置本体の所定位置において磁石が互いにひき合う力が最も強くなり、装置本体が所定位置から離れるほど磁石が互いにひき合う力が最も弱くなるようにすることによって、装置本体の水平方向の位置の変位を磁気に基づく位置エネルギに変換することが考えられる。 Further, “converting the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position into the potential energy based on magnetism” means that the displacement of the position of the apparatus main body from the predetermined position is a force that is attracted by magnetic force or It means that it can be converted into potential energy based on retreating force. For example, the position correcting means is composed of a magnet provided below the apparatus main body and a magnet provided at a position of the member that supports the apparatus main body so as to oppose the magnet. The displacement of the horizontal position of the device main body is converted into magnetic potential energy by making the force to be attracted the strongest and the force with which the magnets attract each other the weakest as the device main body moves away from a predetermined position. It is possible.
また、前記位置修正手段を、前記装置本体を前記第1の方向に移動させる補助駆動手段と、前記加工装置において加工の実施されていない期間に前記装置本体を前記所定の位置に移動させるように前記補助駆動手段を制御する補助制御手段とを備えてなるものとしてもよい。 Further, the position correcting means is configured to move the apparatus main body to the predetermined position during a period in which the processing apparatus is not being processed, and auxiliary driving means for moving the apparatus main body in the first direction. Auxiliary control means for controlling the auxiliary drive means may be provided.
上記「前記加工装置において加工の実施されていない期間」は、被加工物を工具によって加工していない期間を意味する。例えば、被加工物を工具によって加工していない期間として、1つの加工工程が間欠的に行われる複数の部分加工工程からなる場合の各部分加工工程の合間、被加工物に対する所望の加工処理の終了後、被加工物に対する所望の加工処理の開始前などが考えられる。 The “period in which machining is not performed in the machining apparatus” means a period in which the workpiece is not machined with a tool. For example, as a period during which a workpiece is not processed by a tool, a desired processing for a workpiece is performed between each partial processing step when a plurality of partial processing steps are performed intermittently. After the end, it may be possible to start a desired processing for the workpiece.
本発明の加工装置によれば、移動体と、該移動体を水平方向に平行な第1の方向に移動自在に支持する装置本体と、装置本体と移動体のうち一方に設けられ、第1の作用点において移動体に第1の方向に推力を与えることにより、移動体を第1の方向に移動させる第1の駆動手段と、移動体に加わる推力と移動体に加わる被加工物の加工に伴う外力とに対応して装置本体に作用する外力に応じて、装置本体を第1の方向に移動自在に支持する第1の支持機構を備え、鉛直方向において第1の作用点と装置本体の重心と移動体の重心の高さが互いに一致するように構成されている。 According to the processing apparatus of the present invention, the movable body, the apparatus main body that movably supports the movable body in the first direction parallel to the horizontal direction, the apparatus main body, and the movable body are provided on one of the first and second sections. The first driving means for moving the moving body in the first direction by applying a thrust to the moving body in the first direction at the point of action, and the processing of the workpiece applied to the moving body and the thrust applied to the moving body And a first support mechanism for movably supporting the apparatus main body in a first direction in response to an external force acting on the apparatus main body in response to an external force accompanying the first action point and the apparatus main body in the vertical direction. The center of gravity of the moving body and the center of gravity of the moving body are configured to coincide with each other.
装置本体を水平方向に平行な第1の方向に移動自在に支持することにより、移動体に加わる推力と移動体に加わる被加工物の加工に伴う外力とに対応して装置本体に第1の方向に作用する外力に応じて装置本体を第1の方向に移動させて、装置本体の振動を抑制することができる。また、鉛直方向において第1の作用点と装置本体の重心の高さが互いに一致しているため、装置本体の重心から鉛直方向に偏心した位置で装置本体に外力が加わることによって、装置本体の重心を含み水平方向に平行な軸を中心とした回転トルクが発生することを好適に低減することができる。また、鉛直方向において第1の作用点と移動体の重心の高さが互いに一致しているため、移動体の重心から鉛直方向に偏心した位置で移動体に推力が加わることによって、移動体の重心を含み水平方向に平行な軸を中心とした回転トルクが発生することを好適に低減することができる。 By supporting the apparatus main body movably in a first direction parallel to the horizontal direction, the apparatus main body has a first force corresponding to the thrust applied to the moving body and the external force applied to the workpiece applied to the moving body. The vibration of the apparatus main body can be suppressed by moving the apparatus main body in the first direction according to the external force acting in the direction. In addition, since the height of the center of gravity of the first working point and the apparatus main body coincide with each other in the vertical direction, an external force is applied to the apparatus main body at a position eccentric in the vertical direction from the center of gravity of the apparatus main body. Generation of rotational torque about an axis that includes the center of gravity and is parallel to the horizontal direction can be suitably reduced. In addition, since the first action point and the height of the center of gravity of the moving body coincide with each other in the vertical direction, thrust is applied to the moving body at a position eccentric from the center of gravity of the moving body in the vertical direction. Generation of rotational torque about an axis that includes the center of gravity and is parallel to the horizontal direction can be suitably reduced.
したがって、水平方向に移動する移動体に、移動体を移動させるための推力だけでなく工具と被加工物間に作用する力が外力として加わる加工装置においても、移動体に加わる推力と外力に応じて装置本体に作用する外力に起因する装置本体の振動を抑制できる。 Therefore, in a machining apparatus in which a force that acts between the tool and the work piece is applied as an external force to the moving body that moves in the horizontal direction as well as a thrust force for moving the moving body, Thus, it is possible to suppress vibration of the apparatus main body caused by an external force acting on the apparatus main body.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の移動装置の第1の実施形態である加工装置1の静止状態の正面図、図2は図1の加工装置の側面図、図3は図1の加工装置の移動状態の正面図、図4は図3の加工装置の側面図、図5は第1から第5の実施形態の加工装置の制御部を示す機能ブロック図を示す。なお、各図において、説明に不要な構造については適宜省略されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a processing apparatus 1 according to a first embodiment of a moving apparatus of the present invention in a stationary state, FIG. 2 is a side view of the processing apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a moving state of the processing apparatus of FIG. FIG. 4 is a side view of the processing apparatus of FIG. 3, and FIG. 5 is a functional block diagram showing a control unit of the processing apparatus of the first to fifth embodiments. In each figure, structures unnecessary for explanation are omitted as appropriate.
加工装置1は、水平に移動自在に構成された移動体10に載置された被加工物Wを、装置本体9のZ軸ヘッド6の下端に取り付けた工具C(回転切削工具)で加工する装置である。 The processing apparatus 1 processes a workpiece W placed on a movable body 10 configured to be horizontally movable with a tool C (rotary cutting tool) attached to the lower end of the Z-axis head 6 of the apparatus main body 9. Device.
加工装置1は、被加工物Wを保持する移動体10と、被加工物Wに対する所望の加工位置に工具Cを保持し、移動体10をY軸方向に移動自在に支持する装置本体9と、装置本体9をX軸方向とY軸方向に移動自在に支持するクロスリニアガイド4(第1の支持機構)と、クロスリニアガイド4が上面に設置された台座部5と、制御部8から構成されている。また、台座部5は床面上に設置されている。 The processing apparatus 1 includes a moving body 10 that holds a workpiece W, an apparatus main body 9 that holds the tool C at a desired processing position with respect to the workpiece W, and supports the moving body 10 so as to be movable in the Y-axis direction. From the cross linear guide 4 (first support mechanism) that supports the apparatus main body 9 movably in the X-axis direction and the Y-axis direction, the pedestal portion 5 on which the cross linear guide 4 is installed on the upper surface, and the control unit 8 It is configured. Moreover, the base part 5 is installed on the floor surface.
装置本体9は、クロスリニアガイド4によって水平方向に移動自在に支持された各構成要素のうち、移動体10(移動体)を構成する構成要素を除いたものである。ここでは、装置本体9は、台座部5上にクロスリニアガイド4を介して水平方向に移動自在に支持されたベッド2と、ベッド2に立設するコラム3と、コラム3の側方に設置されたZ軸ヘッド6と、Z軸ヘッド6の下端に取り付けられた工具Cと、詳細は後述するが、移動体10をY軸方向に移動自在に支持するためのY軸ガイド機構13を構成する部品のうち、ベッド2に固定された部品であるガイドレール13bと、移動体10にY軸方向の推力を与えるY軸リニアモータ12を構成する部品のうち、ベッド2に固定された部品である固定子12bと、移動体10のY軸方向の位置を測定するための不図示のY軸リニアスケールのうち、ベッド2に固定された部品であるスケール、クロスリニアガイド4のベッド2側に固定された可動子から構成されている。 The apparatus main body 9 is obtained by removing the constituent elements constituting the moving body 10 (moving body) from among the constituent elements supported by the cross linear guide 4 so as to be movable in the horizontal direction. Here, the apparatus main body 9 is installed on the pedestal portion 5 through the cross linear guide 4 so as to be movable in the horizontal direction, the column 3 standing on the bed 2, and the side of the column 3. The Z-axis head 6 and the tool C attached to the lower end of the Z-axis head 6 and a Y-axis guide mechanism 13 for supporting the movable body 10 movably in the Y-axis direction will be described in detail later. Among the components that are fixed to the bed 2, the guide rail 13 b that is fixed to the bed 2 and the components that constitute the Y-axis linear motor 12 that gives the moving body 10 thrust in the Y-axis direction are components fixed to the bed 2. Among a certain stator 12b and a Y-axis linear scale (not shown) for measuring the position of the moving body 10 in the Y-axis direction, a scale that is a part fixed to the bed 2 and the bed 2 side of the cross linear guide 4 Fixed mover It is al configuration.
移動体10は、被加工物Wを保持するとともに装置本体9に第1の方向(Y軸方向)に移動自在に支持され、加工のために所定の駆動手段(Y軸リニアモータ)によって第1の方向(Y軸方向)に推力を供給されて装置本体9上を第1の方向(Y軸方向)に移動するものである。ここでは、移動体10は、被加工物Wと、被加工物Wを保持するX軸移動テーブル11(保持部)と、X軸移動テーブル11をX軸方向に移動自在に支持するX軸ガイド機構15(第2の支持機構)と、X軸移動テーブル11をX軸方向に移動させる推力を与えるX軸リニアモータ14と、X軸ガイド機構15とX軸リニアモータ14を支持するとともに、ベッド2にY軸ガイド機構13を介してY軸方向に移動自在に支持されるY軸移動テーブル16と、詳細は後述するが、移動体10をY軸方向に移動自在に支持するためのY軸ガイド機構13を構成する部品のうち、移動体10に固定された部品である軸受13aと、移動体10にY軸方向の推力を与えるY軸リニアモータ12を構成する部品のうち、移動体10に固定された部品である可動子12aと、移動体10のY軸方向の位置を測定するための不図示のY軸リニアスケールのうち、移動体10に固定された部品である光センサから構成されている。 The moving body 10 holds the workpiece W and is supported by the apparatus main body 9 so as to be movable in the first direction (Y-axis direction), and is first driven by predetermined driving means (Y-axis linear motor) for processing. Is moved in the first direction (Y-axis direction) by being supplied with thrust in the direction (Y-axis direction). Here, the moving body 10 includes a workpiece W, an X-axis movement table 11 (holding unit) that holds the workpiece W, and an X-axis guide that supports the X-axis movement table 11 so as to be movable in the X-axis direction. A mechanism 15 (second support mechanism), an X-axis linear motor 14 that gives thrust to move the X-axis moving table 11 in the X-axis direction, an X-axis guide mechanism 15 and an X-axis linear motor 14 are supported, and a bed 2 and a Y-axis moving table 16 supported so as to be movable in the Y-axis direction via the Y-axis guide mechanism 13, and a Y-axis for supporting the movable body 10 movably in the Y-axis direction, as will be described in detail later. Of the parts constituting the guide mechanism 13, the bearing 13a, which is a part fixed to the moving body 10, and among the parts constituting the Y-axis linear motor 12 that gives the moving body 10 thrust in the Y-axis direction, the moving body 10 It is a part fixed to And the movable element 12a, among the Y-axis linear scale (not shown) for measuring the position of the Y-axis direction of the moving body 10, and an optical sensor is a fixed part to the moving body 10.
Y軸ガイド機構13は、ベッド2の上面に設けられ、移動体10を、摩擦による影響がほとんどない状態でY軸方向に移動自在に案内するものである。Y軸ガイド機構13は、移動体10に取り付ける軸受13aと軸受13aが走行するガイドレール13bとから構成されている。ガイドレール13bは、ベッド2上に固定されている。 The Y-axis guide mechanism 13 is provided on the upper surface of the bed 2 and guides the movable body 10 so as to be movable in the Y-axis direction with little influence from friction. The Y-axis guide mechanism 13 includes a bearing 13a attached to the moving body 10 and a guide rail 13b on which the bearing 13a travels. The guide rail 13b is fixed on the bed 2.
Y軸リニアモータ12は、ベッド2上に設けられ、第1の作用点Eyにおいて移動体10にY軸方向に推力を与えることにより、移動体10をY軸方向に移動させるものである。Y軸リニアモータ12は、一次側励磁コイルを有する可動子12aと、可動子12aが走行する走行面上に所定ピッチで配列させた複数の二次側永久磁石を有する固定子12bとから構成されている。固定子12bは、ベッド2から立設した支持部21に可動子12aに対向する位置に固定されている。 The Y-axis linear motor 12 is provided on the bed 2 and moves the moving body 10 in the Y-axis direction by applying thrust to the moving body 10 in the Y-axis direction at the first action point Ey. The Y-axis linear motor 12 includes a mover 12a having a primary excitation coil and a stator 12b having a plurality of secondary permanent magnets arranged at a predetermined pitch on a traveling surface on which the mover 12a travels. ing. The stator 12b is fixed to a support portion 21 erected from the bed 2 at a position facing the mover 12a.
Y軸リニアモータ12は、可動子12aの一次側励磁コイルを励磁することにより、第1の作用点Eyにおいて移動体10にY軸方向の推力を供給することができる。なお、移動体10に推力が供給される際には、移動体10に供給される推力に応じた反力が、第1の作用点Eyにおいて固定子12bを介して装置本体9に作用する。 The Y-axis linear motor 12 can supply thrust in the Y-axis direction to the moving body 10 at the first action point Ey by exciting the primary side exciting coil of the mover 12a. When a thrust is supplied to the moving body 10, a reaction force corresponding to the thrust supplied to the moving body 10 acts on the apparatus main body 9 via the stator 12b at the first action point Ey.
また、本実施形態においては、2つのY軸リニアモータ12が、Y軸方向に直交する方向であるX軸方向に移動体10を挟んで対向する位置に設けられており、移動体10の両側から移動体10にY軸方向に推力を供給するように構成されている。このように2つのY軸リニアモータ12を配置した場合には、移動体10を安定して駆動するために好適である。なお、本構成に限定されず、上記実施形態におけるY軸リニアモータの一方を省略することも可能である。 In the present embodiment, two Y-axis linear motors 12 are provided at positions facing each other across the moving body 10 in the X-axis direction, which is a direction orthogonal to the Y-axis direction. The moving body 10 is configured to supply thrust in the Y-axis direction. Thus, when two Y-axis linear motors 12 are arranged, it is suitable for driving the moving body 10 stably. In addition, it is not limited to this structure, One side of the Y-axis linear motor in the said embodiment can also be abbreviate | omitted.
X軸ガイド機構15は、Y軸移動テーブル16上に設けられ、X軸移動テーブル11を、摩擦による影響がほとんどない状態でX軸方向に移動自在に案内するものである。X軸ガイド機構15は、X軸移動テーブル11に取り付ける軸受15aと軸受15aが走行するガイドレール15bとから構成されている。ガイドレール15bは、Y軸移動テーブル16上に固定されている。なお、X軸ガイド機構15の構造は、Y軸ガイド機構13と同様である。 The X-axis guide mechanism 15 is provided on the Y-axis movement table 16, and guides the X-axis movement table 11 so as to be movable in the X-axis direction with almost no influence of friction. The X-axis guide mechanism 15 includes a bearing 15a attached to the X-axis moving table 11 and a guide rail 15b on which the bearing 15a travels. The guide rail 15b is fixed on the Y-axis moving table 16. The structure of the X-axis guide mechanism 15 is the same as that of the Y-axis guide mechanism 13.
X軸リニアモータ14は、Y軸移動テーブル16上に設けられ、第2の作用点ExにおいてX軸移動テーブル11にX軸方向に推力を与えることにより、X軸移動テーブル11をX軸方向に移動させるものである。X軸リニアモータ14は、X軸移動テーブル11に取り付ける可動子14aおよび可動子14aが走行する固定子14bとから構成されている。固定子14bは、Y軸移動テーブル16に可動子14aに対向する位置に固定されている。なお、X軸リニアモータ14の構造は、Y軸リニアモータ12と同様である。 The X-axis linear motor 14 is provided on the Y-axis movement table 16 and applies a thrust in the X-axis direction to the X-axis movement table 11 at the second action point Ex, thereby moving the X-axis movement table 11 in the X-axis direction. It is to be moved. The X-axis linear motor 14 includes a mover 14a attached to the X-axis moving table 11 and a stator 14b on which the mover 14a travels. The stator 14b is fixed to the Y-axis moving table 16 at a position facing the mover 14a. The structure of the X-axis linear motor 14 is the same as that of the Y-axis linear motor 12.
X軸リニアモータ14は、可動子14aの一次側励磁コイルを励磁することにより、第2の作用点ExにおいてX軸移動テーブル11にX軸方向の推力を供給することができる。なお、X軸移動テーブル11に推力が供給される際には、X軸方向の推力に応じた反力が第2の作用点Exにおいて固定子14bを介してY軸移動テーブル16に作用し、該反力が第1の作用点Eyを介して装置本体9に作用する。 The X-axis linear motor 14 can supply thrust in the X-axis direction to the X-axis moving table 11 at the second action point Ex by exciting the primary excitation coil of the mover 14a. When thrust is supplied to the X-axis movement table 11, a reaction force corresponding to the thrust in the X-axis direction acts on the Y-axis movement table 16 via the stator 14b at the second action point Ex. The reaction force acts on the apparatus main body 9 via the first action point Ey.
Z軸ヘッド6は、下端に工具Cを備えたZ軸ヘッド本体61、Z軸ヘッド本体61のZ軸方向の移動を案内するZ軸ガイド機構62、Z軸ヘッド本体61をZ軸方向に移動させる推力を与えるZ軸リニアモータ63(図5参照)を備えている。なお、Z軸ガイド機構62は、Y軸ガイド機構13、X軸ガイド機構15と同様の構造であり、Z軸リニアモータ63は、Y軸リニアモータ12およびX軸リニアモータ14と同様の構造である。 The Z-axis head 6 has a Z-axis head body 61 having a tool C at the lower end, a Z-axis guide mechanism 62 for guiding the movement of the Z-axis head body 61 in the Z-axis direction, and the Z-axis head body 61 moved in the Z-axis direction. A Z-axis linear motor 63 (see FIG. 5) is provided to provide the thrust to be generated. The Z-axis guide mechanism 62 has the same structure as the Y-axis guide mechanism 13 and the X-axis guide mechanism 15, and the Z-axis linear motor 63 has the same structure as the Y-axis linear motor 12 and the X-axis linear motor 14. is there.
また、加工装置1は、X、Y、Z軸方向のそれぞれに対して、移動体10に保持される被加工物Wと装置本体に保持される工具Cとの位置関係を測定するためのリニアスケール(位置測定手段)を備えている(図1〜4には不図示、図5参照)。Y軸リニアスケール12Sは、固定子12bに平行にベッド2に取り付けられたスケールと、スケールを読み取り可能に移動体10に取り付けた光センサから構成される。X軸リニアスケール14Sは、固定子14bに平行にY軸移動テーブル16に取り付けられたスケールと、スケールを読み取り可能にX軸移動テーブル11に取り付けた光センサから構成される。Z軸リニアスケール63Sは、Z軸リニアモータの固定子に平行にZ軸ヘッド本体61に取り付けられたスケールと、スケールを読み取り可能にコラム3に取り付けた光センサから構成される。なお、各測定手段として、マグネスケールとマグネスケールを読み取り可能なホール素子等の磁力センサなど任意の代替手段を用いてもよい。 Further, the machining apparatus 1 is linear for measuring the positional relationship between the workpiece W held by the movable body 10 and the tool C held by the apparatus main body in each of the X, Y, and Z axis directions. A scale (position measuring means) is provided (not shown in FIGS. 1 to 4, see FIG. 5). The Y-axis linear scale 12S includes a scale attached to the bed 2 in parallel with the stator 12b, and an optical sensor attached to the moving body 10 so that the scale can be read. The X-axis linear scale 14S includes a scale attached to the Y-axis movement table 16 in parallel with the stator 14b, and an optical sensor attached to the X-axis movement table 11 so that the scale can be read. The Z-axis linear scale 63S includes a scale attached to the Z-axis head main body 61 in parallel with the stator of the Z-axis linear motor, and an optical sensor attached to the column 3 so that the scale can be read. In addition, as each measuring means, you may use arbitrary alternative means, such as magnetic sensors, such as a Hall element which can read a magnescale and a magnescale.
クロスリニアガイド4は、装置本体9に作用する外力に応じて、装置本体9をX軸方向およびY軸方向に移動自在に支持するものである。また、クロスリニアガイド4は、ガイドレールと軸受を有する1軸方向のリニアガイドを互いに直交するように連結したものであり、ベッド2の下面に一方のリニアガイドの軸受が取り付けられ、台座部5の上面に他方のリニアガイドの軸受が取り付けられている。なお、装置本体9を、装置本体9に作用する外力に応じて、水平面内で移動自在に支持できるものであれば、クロスリニアガイドに代えていかなる構成を採用してよい。一例として、ベッド2を、台座部5を省略して設置面上に任意の構成により水平方向に移動自在に支持するようにしてもよい。 The cross linear guide 4 supports the apparatus main body 9 so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction in accordance with an external force acting on the apparatus main body 9. In addition, the cross linear guide 4 is a linear guide having a guide rail and a bearing connected in a single axial direction so as to be orthogonal to each other. A bearing of one linear guide is attached to the lower surface of the bed 2, and a pedestal portion 5. A bearing of the other linear guide is attached to the upper surface. Any configuration may be adopted in place of the cross linear guide as long as the device main body 9 can be movably supported in a horizontal plane according to an external force acting on the device main body 9. As an example, the bed 2 may be supported so as to be movable in the horizontal direction by an arbitrary configuration on the installation surface while omitting the pedestal portion 5.
図5に示すように、制御部8は、移動指示受付部81とリニアモータ制御部82を備えている。移動指示受付部81は、操作パネルを介してユーザからの移動指示を受け付けるとともに、移動指示に応じた移動指令をリニアモータ制御部82に出力するものである。リニアモータ制御部82は、移動指令に応じてX軸リニアモータ14、Y軸リニアモータ12、Z軸リニアモータ63へそれぞれ出力する駆動電流を制御するものである。なお、本実施形態では、2つのY軸リニアモータ12を備え、各Y軸リニアモータ12に対して、Y軸制御部86、Y軸出力部88、Y軸リニアスケール12Sがそれぞれ設けられており、各Y軸リニアモータ12に対するY軸制御部86、Y軸出力部88、Y軸リニアスケール12Sの構造と作用は共通である。このため、図5においては、一方のY軸リニアモータ12と、これに対応するY軸制御部86、Y軸出力部88、Y軸リニアスケール12Sの図示を省略している。 As shown in FIG. 5, the control unit 8 includes a movement instruction receiving unit 81 and a linear motor control unit 82. The movement instruction receiving unit 81 receives a movement instruction from a user via the operation panel and outputs a movement command corresponding to the movement instruction to the linear motor control unit 82. The linear motor control unit 82 controls drive currents output to the X-axis linear motor 14, the Y-axis linear motor 12, and the Z-axis linear motor 63 in accordance with the movement command. In this embodiment, two Y-axis linear motors 12 are provided, and a Y-axis control unit 86, a Y-axis output unit 88, and a Y-axis linear scale 12S are provided for each Y-axis linear motor 12. The structures and operations of the Y-axis control unit 86, the Y-axis output unit 88, and the Y-axis linear scale 12S for each Y-axis linear motor 12 are the same. For this reason, in FIG. 5, illustration of one Y-axis linear motor 12, the Y-axis control part 86 corresponding to this, the Y-axis output part 88, and the Y-axis linear scale 12S is abbreviate | omitted.
リニアモータ制御部82は、X軸制御部84、Y軸制御部85、Z軸制御部86とX軸出力部87、Y軸出力部88、Z軸出力部89から構成されている。X軸制御部84、Y軸制御部85、Z軸制御部86は、移動指令と、各X軸リニアスケール14S,Y軸リニアスケール12S、Z軸リニアスケール63Sによって検出された情報から算出した各X軸リニアモータ14、Y軸リニアモータ12、Z軸リニアモータ63の各可動子の位置情報および速度情報に基づいてX軸出力部87、Y軸出力部88、Z軸出力部89への指令値(制御量)をそれぞれ出力するものである。X軸出力部87、Y軸出力部88、Z軸出力部89は、X軸制御部84、Y軸制御部85、Z軸制御部86から出力された各指令値に基づいて各X軸リニアモータ14、Y軸リニアモータ12、Z軸リニアモータ63にそれぞれ駆動電流を出力するものである。なお、図5における補助制御部83と補助駆動部7D1と補助センサ7D2は第1〜第4の実施形態においては必須ではなく、後述の第5の実施形態において採用される構成であるため、第5実施形態において説明する。 The linear motor control unit 82 includes an X axis control unit 84, a Y axis control unit 85, a Z axis control unit 86, an X axis output unit 87, a Y axis output unit 88, and a Z axis output unit 89. The X-axis control unit 84, the Y-axis control unit 85, and the Z-axis control unit 86 are calculated based on the movement commands and information detected by the X-axis linear scale 14S, the Y-axis linear scale 12S, and the Z-axis linear scale 63S. Commands to the X-axis output unit 87, the Y-axis output unit 88, and the Z-axis output unit 89 based on the position information and speed information of the movers of the X-axis linear motor 14, the Y-axis linear motor 12, and the Z-axis linear motor 63 Each value (control amount) is output. The X-axis output unit 87, the Y-axis output unit 88, and the Z-axis output unit 89 are each X-axis linear based on the command values output from the X-axis control unit 84, the Y-axis control unit 85, and the Z-axis control unit 86. Drive currents are output to the motor 14, the Y-axis linear motor 12, and the Z-axis linear motor 63, respectively. Note that the auxiliary control unit 83, the auxiliary driving unit 7D1, and the auxiliary sensor 7D2 in FIG. 5 are not essential in the first to fourth embodiments, and are configured in a fifth embodiment to be described later. This will be described in the fifth embodiment.
ここで、加工装置1は、鉛直方向において、装置本体9の重心Gbと移動体10の重心Gmと第1および第2の作用点Ex、Eyの高さが一致するように構成されている。 Here, the processing apparatus 1 is configured such that, in the vertical direction, the center of gravity Gb of the apparatus main body 9, the center of gravity Gm of the moving body 10, and the heights of the first and second action points Ex and Ey coincide.
移動体の重心Gmと、装置本体の重心Gbと、第1の作用点Ey(または第2の作用点Ex)の鉛直方向の高さを一致させるとは、厳密な一致に限定されず、加工装置1の大きさや要求される加工精度に応じて、鉛直方向において第1の作用点Ey(または第2の作用点Ex)と装置本体9の重心と移動体10の重心の高さが実質的に一致すると見なせるものであればよい。例えば、鉛直方向の高さ1.5m程度、質量が1.5t程度の加工装置の場合には、装置本体の重心と移動体の重心と第1の作用点(または第2の作用点)の鉛直方向の高さの差が10mm程度以内であれば、装置本体の重心と移動体の重心と第1の作用点(または第2の作用点)の鉛直方向の高さが実質的に一致するとみなすことができる。なお、加工装置1において、移動体の重心Gmと、装置本体の重心Gbと、第1の作用点Ey(または第2の作用点Ex)の鉛直方向の高さを実質的に一致させるものであれば、移動体10と装置本体9を任意の構造としてよい。 Matching the vertical height of the center of gravity Gm of the moving body, the center of gravity Gb of the apparatus main body, and the first action point Ey (or the second action point Ex) is not limited to exact matching. Depending on the size of the apparatus 1 and the required processing accuracy, the height of the first action point Ey (or the second action point Ex), the center of gravity of the apparatus main body 9 and the center of gravity of the movable body 10 in the vertical direction is substantial. Anything can be considered as long as it matches. For example, in the case of a machining apparatus having a vertical height of about 1.5 m and a mass of about 1.5 t, the center of gravity of the apparatus body, the center of gravity of the moving body, and the first action point (or the second action point) If the difference in height in the vertical direction is within about 10 mm, the center of gravity of the apparatus body, the center of gravity of the moving body, and the height in the vertical direction of the first action point (or the second action point) substantially match. Can be considered. In the processing apparatus 1, the vertical height of the center of gravity Gm of the moving body, the center of gravity Gb of the apparatus main body, and the first action point Ey (or the second action point Ex) is substantially matched. If present, the moving body 10 and the apparatus main body 9 may have arbitrary structures.
なお、移動体10と装置本体9の重心を算出する際、移動体10と装置本体9の重心に寄与する影響に応じて、移動体10および装置本体9を構成する各要素を適宜選択的に用いてよい。例えば、上記の例において、Y軸ガイド機構13、Y軸リニアモータ12、Y軸リニアスケール12S、クロスリニアガイド4を構成する各部品のうちベッド2側に固定された部品を装置本体9に含まれるものとしたが、これらの部分の質量が装置本体9の質量に対して無視できるほど小さいものであれば、これらの部分を含まないものとして装置本体9の重心Gbを算出してもよい。また、Y軸ガイド機構13、Y軸リニアモータ12、Y軸リニアスケール12Sを構成する各部品のうち、Y軸移動テーブルに固定された部品を移動体10に含まれるものとしたが、これらの部分の質量が移動体10の質量に対して無視できるほど小さいものであれば、これらの部分を含まないものとして移動体10の重心Gmを算出してもよい。 Note that when calculating the center of gravity of the moving body 10 and the apparatus main body 9, the elements constituting the moving body 10 and the apparatus main body 9 are selectively selected as appropriate according to the influence that contributes to the center of gravity of the moving body 10 and the apparatus main body 9. May be used. For example, in the above example, the device main body 9 includes components fixed to the bed 2 side among the components constituting the Y-axis guide mechanism 13, the Y-axis linear motor 12, the Y-axis linear scale 12S, and the cross linear guide 4. However, if the mass of these parts is negligibly small relative to the mass of the apparatus main body 9, the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 may be calculated assuming that these parts are not included. Further, among the components constituting the Y-axis guide mechanism 13, the Y-axis linear motor 12, and the Y-axis linear scale 12S, the parts fixed to the Y-axis movement table are included in the moving body 10. If the mass of the part is negligibly small with respect to the mass of the moving body 10, the center of gravity Gm of the moving body 10 may be calculated as not including these parts.
上記の加工装置の作用を説明する。加工装置1において、制御部8によってX軸リニアモータ14、Y軸リニアモータ12、Z軸リニアモータ63がそれぞれ駆動されると、被加工物Wを保持するX軸移動テーブル11にX軸方向とY軸方向の推力がそれぞれ供給されて、装置本体9に保持された工具Cに対してX軸移動テーブル11がXY平面において移動し、工具Cを保持するZ軸ヘッド本体61にZ軸方向の推力が供給されて、Z軸方向に工具Cが移動する。被加工物Wに対して所望の加工を施すための一連の移動指示に応じて、被加工物Wと工具Cを相対的に移動させながら加工処理を行うことにより、被加工物Wの加工が実施される。また、移動体10の移動のために、X軸方向の推力とY軸方向の推力とが移動体10に加わり、これらの推進力の反力が装置本体9に外力として作用する。また、被加工物Wの加工に伴って、工具Cと被加工物Wとの間に作用する力が、被加工物Wを介して移動体10に加わり、さらに移動体10を介して装置本体9に外力として作用する。 The operation of the above processing apparatus will be described. In the processing apparatus 1, when the X-axis linear motor 14, the Y-axis linear motor 12, and the Z-axis linear motor 63 are driven by the control unit 8, the X-axis direction is set on the X-axis moving table 11 that holds the workpiece W. The thrust in the Y-axis direction is supplied, and the X-axis moving table 11 moves in the XY plane with respect to the tool C held on the apparatus main body 9, and the Z-axis head main body 61 holding the tool C moves in the Z-axis direction. The thrust is supplied, and the tool C moves in the Z-axis direction. The workpiece W is processed by moving the workpiece W and the tool C while moving the workpiece W and the tool C in response to a series of movement instructions for performing desired machining on the workpiece W. To be implemented. Further, for the movement of the moving body 10, the thrust in the X-axis direction and the thrust in the Y-axis direction are applied to the moving body 10, and the reaction force of these propulsive forces acts on the apparatus body 9 as an external force. Further, as the workpiece W is machined, a force acting between the tool C and the workpiece W is applied to the movable body 10 via the workpiece W, and further, the apparatus main body via the movable body 10. 9 acts as an external force.
本加工装置1によれば、鉛直方向において、移動体10の重心Gmと第1の作用点Eyの高さが一致するように構成されている。例えば、図1〜図4に示すように、移動体10の重心Gmと第1の作用点Eyとは、加工工程に応じてXY平面上でそれぞれ異なる位置に移動しているが、常に鉛直方向の高さは一致している。 According to the present processing apparatus 1, the center of gravity Gm of the moving body 10 and the height of the first action point Ey are configured to coincide with each other in the vertical direction. For example, as shown in FIGS. 1 to 4, the center of gravity Gm of the moving body 10 and the first action point Ey are moved to different positions on the XY plane according to the machining process, but always in the vertical direction. The heights are the same.
もし、鉛直方向において、移動体10の重心Gmと第1の作用点Eyの高さが異なる場合には、移動体10に第1の作用点EyにおいてY軸方向の外力が加わると、移動体10の重心Gmと第1の作用点Eyとの鉛直方向の偏心に応じて、移動体10の重心Gmを含み、X軸に平行な回転軸を中心とする回転トルクが発生して振動の原因となる可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、実質的に移動体10の重心Gmと鉛直方向に同じ高さに配置された第1の作用点Eyにおいて、移動体10にY軸方向の外力が加わった場合には、上記のような回転トルクの発生が抑制されて移動体10の振動の発生を防ぐことができる。 If the center of gravity Gm of the moving body 10 and the height of the first action point Ey are different in the vertical direction, if an external force in the Y-axis direction is applied to the moving body 10 at the first action point Ey, the moving body Causes of vibration due to the generation of rotational torque about the rotational axis that includes the center of gravity Gm of the moving body 10 and is parallel to the X axis according to the vertical eccentricity between the center of gravity Gm of 10 and the first action point Ey There is a possibility. However, when an external force in the Y-axis direction is applied to the moving body 10 at the first action point Ey arranged substantially at the same height as the center of gravity Gm of the moving body 10 as in the present embodiment. The generation of the rotational torque as described above is suppressed, and the generation of the vibration of the moving body 10 can be prevented.
さらに、本実施形態では、鉛直方向において、移動体10の重心Gmと第2の作用点Exの高さが一致するように構成されている。このため、実質的に移動体10の重心Gmと鉛直方向に同じ高さに配置された第2の作用点Exにおいて、移動体10にX軸方向の外力が加わるため、移動体10の重心Gmを含み、Y軸に平行な回転軸を中心とする回転トルクの発生が抑制されて、非常に効果的に移動体10の振動の発生を抑制することができる。 Furthermore, in this embodiment, it is comprised so that the gravity center Gm of the mobile body 10 and the height of the 2nd action point Ex may correspond in a perpendicular direction. For this reason, since the external force in the X-axis direction is applied to the moving body 10 at the second action point Ex disposed substantially at the same height as the center of gravity Gm of the moving body 10, the center of gravity Gm of the moving body 10. The generation of rotational torque about the rotation axis parallel to the Y axis is suppressed, and the generation of vibration of the moving body 10 can be suppressed very effectively.
また、本加工装置1によれば、鉛直方向において、第1の作用点Eyと装置本体9の重心Gbの高さが一致するように構成されている。例えば、図1〜図4に示すように、装置本体9の重心Gbと第1の作用点Eyとは、加工工程に応じてXY平面上でそれぞれ異なる位置に移動しているが、常に鉛直方向の高さは一致している。なお、加工装置1において、Z軸ヘッド6のZ方向移動により装置本体の重心Gbはわずかに鉛直方向に変位するが、ほとんど無視できる程度の変位となるように構成されている。 Moreover, according to this processing apparatus 1, it is comprised so that the height of the 1st action point Ey and the gravity center Gb of the apparatus main body 9 may correspond in a perpendicular direction. For example, as shown in FIGS. 1 to 4, the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 and the first action point Ey are moved to different positions on the XY plane according to the machining process, but always in the vertical direction. The heights are the same. In the processing apparatus 1, the center of gravity Gb of the apparatus main body is slightly displaced in the vertical direction by the movement of the Z-axis head 6 in the Z direction, but the displacement is almost negligible.
もし、鉛直方向において、装置本体9の重心Gbと第1の作用点Eyの高さが異なる場合には、第1の作用点Eyにおいて外力が装置本体9に加わると、装置本体9の重心Gbと第1の作用点Eyとの鉛直方向の偏心に応じて、装置本体9の重心Gbを含み、X軸に平行な回転軸を中心とした回転トルクが発生して振動の原因となる可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、実質的に装置本体9の重心Gbと鉛直方向に同じ高さに配置された第1の作用点Eyにおいて装置本体9に外力が作用するようにした場合には、上記のような回転トルクの発生が抑制されて装置本体9の振動の発生を防ぐことができる。このため、装置本体9に支持された移動体10の振動の発生も抑制される。 If the height of the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 differs from the height of the first action point Ey in the vertical direction, if an external force is applied to the apparatus body 9 at the first action point Ey, the center of gravity Gb of the apparatus body 9 According to the vertical eccentricity between the first action point Ey and the first action point Ey, there is a possibility that a rotational torque including the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 and centering on the rotation axis parallel to the X axis is generated, causing vibration. There is. However, when an external force is applied to the apparatus main body 9 at the first action point Ey arranged substantially at the same height as the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 as in the present embodiment. The generation of rotational torque as described above is suppressed, and the occurrence of vibration of the apparatus main body 9 can be prevented. For this reason, generation | occurrence | production of the vibration of the moving body 10 supported by the apparatus main body 9 is also suppressed.
さらに、本実施形態では、鉛直方向において、装置本体9の重心Gmと第1の作用点Eyと第2の作用点Exの高さが一致するように構成されている。このため、実質的に第2の作用点Exと装置本体9の重心Gmと鉛直方向に同じ高さに配置された第1の作用点Eyにおいて、装置本体9にX軸方向の外力が作用する。従って、装置本体9の重心Gbを含み、Y軸に平行な回転軸を中心とする回転トルクの発生が抑制されて、効果的に装置本体9の振動の発生を抑制することができる。 Furthermore, in the present embodiment, the height of the center of gravity Gm of the apparatus main body 9, the first action point Ey, and the second action point Ex is matched in the vertical direction. For this reason, an external force in the X-axis direction acts on the apparatus main body 9 at the first action point Ey arranged at the same height in the vertical direction substantially with the second action point Ex and the center of gravity Gm of the apparatus main body 9. . Therefore, the generation of rotational torque about the rotation axis that includes the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 and is parallel to the Y axis is suppressed, and the generation of vibration of the apparatus main body 9 can be effectively suppressed.
上記効果をさらに高めるために、移動体10または装置本体9の重心を、所望の重りを移動体10または装置本体9に積載して調整可能に構成にすることが好ましい。例えば、移動体10の重心Gmを鉛直方向に調整するために、複数の重りを移動体10に積載した状態で、鉛直方向において、移動体10の重心Gmを装置本体9の重心Gbの高さを一致させる。なお、複数の重りは、移動体10に積載される可能性のある被加工物Wや工具Cのような積載物の質量と同程度の質量となるように選択される。そして、移動体10に被加工物Wや工具Cなどの積載物が搭載されると、それらの積載物の質量と同じ質量の重りを移動体10から取り除くようにすればよい。なお、上記の調整方法は移動体10だけでなく装置本体9にも同様に適用可能であり、装置本体9の重心Gbを鉛直方向に調整可能に構成してもよい。このように、鉛直方向に装置本体9および/または移動体10の重心Gb、Gmを調整可能にした場合には、鉛直方向において装置本体9および/または移動体10の重心Gb、Gmと第1の作用点Eyまたは第2の作用点Exの高さをより正確に一致させることができる。 In order to further enhance the above effect, it is preferable that the center of gravity of the movable body 10 or the apparatus main body 9 is configured to be adjustable by loading a desired weight on the movable body 10 or the apparatus main body 9. For example, in order to adjust the center of gravity Gm of the moving body 10 in the vertical direction, the center of gravity Gm of the moving body 10 is set to the height of the center of gravity Gb of the apparatus body 9 in the vertical direction with a plurality of weights loaded on the moving body 10. Match. The plurality of weights are selected so as to have a mass comparable to the mass of the workpiece W or the tool C that may be loaded on the moving body 10. Then, when a load such as the workpiece W or the tool C is mounted on the moving body 10, a weight having the same mass as that of the load may be removed from the moving body 10. The adjustment method described above can be applied not only to the moving body 10 but also to the apparatus main body 9. The center of gravity Gb of the apparatus main body 9 may be adjusted in the vertical direction. Thus, when the center of gravity Gb, Gm of the apparatus main body 9 and / or the moving body 10 is adjustable in the vertical direction, the center of gravity Gb, Gm of the apparatus main body 9 and / or the moving body 10 in the vertical direction and the first The height of the action point Ey or the second action point Ex can be more accurately matched.
さらに、本加工装置1によれば、装置本体9が台座部5に対してX軸方向およびY軸方向に移動自在に支持されている。式(1)〜(3)において、装置本体の質量Mb、移動体の質量Mm、装置本体9のX軸方向の加速度abx,Y軸方向の加速度aby、移動体10のX軸方向の加速度amx、Y軸方向の加速度amy、移動体10に加わる外力FのX成分Fx、移動体10に加わる外力FのY成分Fyとの関係を示す。式(1)〜(3)に示すように、移動体10に外力Fx,Fyが供給されると、該移動体10に供給された外力Fに応じた反力−Fx,−Fyが装置本体9に作用する。
Fx=Mm×amx,Fy=Mm×amy・・・・・・・・・・式(1)
−Fx=Mb×abx, −Fy=Mb×aby・・・・・・・・式(2)
abx=Mm/Mb×amx,aby=Mm/Mb×amy・・式(3)
Furthermore, according to the present processing apparatus 1, the apparatus main body 9 is supported so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the pedestal portion 5. In the equations (1) to (3), the mass Mb of the apparatus body, the mass Mm of the moving body, the acceleration abx in the X-axis direction of the apparatus body 9, the acceleration aby in the Y-axis direction, and the acceleration amx in the X-axis direction of the moving body 10 The relationship between the acceleration amy in the Y-axis direction, the X component Fx of the external force F applied to the moving body 10, and the Y component Fy of the external force F applied to the moving body 10 is shown. As shown in the equations (1) to (3), when external forces Fx and Fy are supplied to the moving body 10, reaction forces -Fx and -Fy corresponding to the external force F supplied to the moving body 10 are changed to the main body of the apparatus. Acts on 9
Fx = Mm × amx, Fy = Mm × amy (1)
−Fx = Mb × abx, −Fy = Mb × aby (2)
abx = Mm / Mb × amx, aby = Mm / Mb × amy... (3)
本加工装置1によれば、装置本体9が台座部5に対してX軸方向およびY軸方向に移動自在に支持されているので、装置本体9は、反力−Fx,−Fyと常に同期して、反力−Fx,−Fyと同方向に、移動体10の加速度amx,amyに質量比の逆数Mm/Mbを乗算した加速度abx,abyで移動する。このことにより、水平方向の反力−Fx,−Fyによって装置本体9における水平方向の振動が発生することを抑制することができる。さらに、これに伴い、装置本体9に支持された移動体10の振動の発生も抑制される。 According to this processing apparatus 1, since the apparatus main body 9 is supported so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the pedestal portion 5, the apparatus main body 9 is always synchronized with the reaction forces -Fx and -Fy. Then, in the same direction as the reaction force -Fx, -Fy, the moving body 10 moves with accelerations amb, aby obtained by multiplying the accelerations amx, amy of the moving body 10 by the reciprocal Mm / Mb of the mass ratio. Accordingly, it is possible to suppress occurrence of horizontal vibration in the apparatus main body 9 due to the reaction forces −Fx and −Fy in the horizontal direction. Further, along with this, the occurrence of vibration of the moving body 10 supported by the apparatus main body 9 is also suppressed.
また、加工装置1において、装置本体9に作用する外力は、移動体10を移動させるための推力に対する反力(駆動による反力)だけでなく、加工に伴って被加工物Wと工具Cの間に作用する外力(加工による外力)も含むものとなっているため、装置本体9を移動自在とすることにより、駆動による反力に起因する振動だけでなく、加工による外力に起因する振動も好適に抑制することができる。 In the processing apparatus 1, the external force acting on the apparatus main body 9 is not only a reaction force against the thrust for moving the moving body 10 (reaction force by driving), but also the workpiece W and the tool C along with the processing. Since external force acting in the middle (external force due to processing) is also included, by making the apparatus main body 9 movable, not only vibration due to reaction force due to driving but also vibration due to external force due to processing It can suppress suitably.
本加工装置1によれば、第1の作用点Ey(および第2の作用点Ex)と移動体10の重心Gmと装置本体9の重心Gbの鉛直方向における高さを一致させて、回転トルクに伴うx、y、z方向の力が装置本体9と移動体10に作用することを十分に抑制し、かつ、装置本体9に作用する外力(移動体10の駆動による反力と加工に伴う外力とを含む外力)によって装置本体9を水平移動させることにより、装置本体9と移動体10の振動を非常に好適に抑制することができる。この結果、高速かつ高精度に被加工物Wの加工を行うことが可能になる。また、上記のように、加工装置1の第1の作用点Ey(および第2の作用点Ex)と移動体10の重心Gmと装置本体9の重心Gbの鉛直方向における高さを一致させて、装置本体9を水平方向に移動自在に支持する構成とした場合には、能動的に装置本体9に作用する反力による振動を防ぐためのさらなる制御手段を設ける必要がなく、装置構造の複雑化を防ぎ、製造コストを低減することができる。 According to the present processing apparatus 1, the first working point Ey (and the second working point Ex), the center of gravity Gm of the moving body 10 and the center of gravity Gb of the apparatus body 9 in the vertical direction are made to coincide with each other, thereby rotating torque. The forces in the x, y, and z directions accompanying the above are sufficiently suppressed from acting on the apparatus main body 9 and the moving body 10, and the external force acting on the apparatus main body 9 (reaction force and driving due to the driving of the moving body 10) By horizontally moving the apparatus main body 9 by an external force including an external force, vibrations of the apparatus main body 9 and the moving body 10 can be suppressed very suitably. As a result, the workpiece W can be processed at high speed and with high accuracy. Further, as described above, the height in the vertical direction of the first action point Ey (and the second action point Ex) of the processing apparatus 1, the center of gravity Gm of the moving body 10, and the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 are matched. In the case where the apparatus main body 9 is supported so as to be movable in the horizontal direction, there is no need to provide additional control means for preventing vibration due to reaction force that actively acts on the apparatus main body 9, and the structure of the apparatus is complicated. Manufacturing cost can be reduced.
これに対し、例えば、特許文献1に記載された方法によれば、XYステージの目標変位量にXYステージの質量とステージ定盤の質量の逆比を乗算した値を算出し、この値をステージ定盤の目標変位量として、ステージ定盤をフィードフォワード制御するものである。これは、あくまでXY方向のリニアモータを制御する目標位置に応じた制御が行われるものであって、ステージ定盤に加わる推力以外の外力にも応じた制御が行われるものではない。また、指令位置算出のための計算時間によって、実際のXYステージの動きと完全にタイミングを同期させてステージ定盤を駆動することは難しい。また、ステージ定盤を駆動する駆動手段と制御手段を備えることにより、製造コストの増加を招いてしまうため好ましくない。 On the other hand, for example, according to the method described in Patent Document 1, a value obtained by multiplying the target displacement amount of the XY stage by the inverse ratio of the mass of the XY stage and the mass of the stage surface plate is calculated, and this value is calculated. The stage surface plate is feedforward controlled as the target displacement of the surface plate. In this case, control according to the target position for controlling the linear motor in the X and Y directions is only performed, and control according to external force other than thrust applied to the stage surface plate is not performed. In addition, it is difficult to drive the stage surface plate with the timing completely synchronized with the actual movement of the XY stage depending on the calculation time for calculating the command position. In addition, it is not preferable to provide a driving unit and a control unit for driving the stage surface plate because the manufacturing cost is increased.
本発明は上記実施形態に限定されず、加工装置1において、水平方向に平行な一軸方向(例えば、X軸方向とY軸方向のいずれか一方)についてのみ、該一軸方向の第1の作用点と、移動体10の重心Gmと、装置本体9の重心Gbとの鉛直方向の高さが一致するように構成し、さらに、上記一軸方向にのみ装置本体9を移動自在に支持してもよい。この場合にも、上記一軸方向において、装置本体9に作用する外力に応じて装置本体9を移動させることにより、移動体10と装置本体9の振動を好適に抑制することができる。また、第1の作用点において上記一軸方向に装置本体9に作用する外力によって装置本体9に回転トルクが発生することを抑制することができ、装置本体9の振動を好適に抑制することができる。また、第1の作用点において上記一軸方向に移動体10に作用する外力によって移動体10に回転トルクが発生を抑制することができ、移動体10の振動を好適に抑制することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. In the processing apparatus 1, only the uniaxial direction parallel to the horizontal direction (for example, one of the X-axis direction and the Y-axis direction) is the first action point in the uniaxial direction. And the center of gravity Gm of the moving body 10 and the center of gravity Gb of the apparatus main body 9 are configured to coincide with each other in the vertical direction, and the apparatus main body 9 may be supported movably only in the uniaxial direction. . Also in this case, the vibration of the moving body 10 and the apparatus main body 9 can be suitably suppressed by moving the apparatus main body 9 according to the external force acting on the apparatus main body 9 in the uniaxial direction. Further, it is possible to suppress the generation of rotational torque in the apparatus main body 9 due to the external force acting on the apparatus main body 9 in the uniaxial direction at the first action point, and it is possible to suitably suppress the vibration of the apparatus main body 9. . Moreover, generation | occurrence | production of a rotational torque can be suppressed in the mobile body 10 with the external force which acts on the mobile body 10 in the said uniaxial direction in a 1st action point, and the vibration of the mobile body 10 can be suppressed suitably.
第1の実施形態に限定されず、加工装置1は、装置本体9と移動体10のうち一方が被加工物Wを保持し、他方は工具Cを被加工物Wに対する加工位置に保持して、任意の駆動手段によって被加工物Wと工具Cを移動させながら被加工物Wを加工するものであれば、移動体10が工具Cを保持し、装置本体9が被加工物Wを保持するように構成してもよい。図6に第1の実施形態の加工装置1の変形例として、移動体10が工具Cを保持し、装置本体9が被加工物Wを保持するように構成した例を示す。なお、図6の加工装置1は、移動体10が工具Cを保持し、装置本体9が被加工物Wを保持するようにした点以外は第1の実施形態の加工装置1と同じ構成であるため、第1の実施形態と共通する加工装置1の構成については同じ符号を付して説明を省略する。 Without being limited to the first embodiment, the machining apparatus 1 is configured such that one of the apparatus main body 9 and the moving body 10 holds the workpiece W, and the other holds the tool C at a machining position with respect to the workpiece W. If the workpiece W and the tool C are moved by an arbitrary driving means, the moving body 10 holds the tool C and the apparatus main body 9 holds the workpiece W. You may comprise as follows. FIG. 6 shows an example in which the moving body 10 holds the tool C and the apparatus main body 9 holds the workpiece W as a modification of the processing apparatus 1 of the first embodiment. The processing apparatus 1 in FIG. 6 has the same configuration as the processing apparatus 1 of the first embodiment except that the moving body 10 holds the tool C and the apparatus main body 9 holds the workpiece W. Therefore, the same reference numerals are given to the configuration of the processing apparatus 1 common to the first embodiment, and the description thereof is omitted.
ところで、第1の実施形態における加工装置1によれば、装置本体9が水平方向に移動自在に支持されているため、移動体10に加わる推力と移動体10に加わる被加工物Wの加工に伴う外力とに対応して装置本体9に作用する外力に応じて装置本体9が移動を繰り返している間に、微少な摩擦などの影響により、装置本体9が徐々に所定の位置から変位してしまう場合がある。このような変位が生じると、加工装置1の設置スペースのコンパクト化や、装置本体9の変位を修正するためのメンテナンスの労力負担の観点において好ましくない。このため、第2〜5の実施形態として、第1の実施形態における加工装置1が、装置本体9が水平方向に所定の位置から変位した場合に、装置本体9を所定の位置に移動させる位置修正手段7をさらに備えた例を説明する。 By the way, according to the processing apparatus 1 in the first embodiment, since the apparatus main body 9 is supported so as to be movable in the horizontal direction, the thrust applied to the moving body 10 and the workpiece W applied to the moving body 10 are processed. While the apparatus main body 9 repeatedly moves according to the external force acting on the apparatus main body 9 in response to the accompanying external force, the apparatus main body 9 is gradually displaced from a predetermined position due to the influence of minute friction or the like. May end up. When such a displacement occurs, it is not preferable from the viewpoint of downsizing the installation space of the processing apparatus 1 and the burden of maintenance labor for correcting the displacement of the apparatus main body 9. Therefore, as the second to fifth embodiments, the processing apparatus 1 in the first embodiment moves the apparatus main body 9 to a predetermined position when the apparatus main body 9 is displaced from the predetermined position in the horizontal direction. An example in which correction means 7 is further provided will be described.
なお、第2〜5の実施形態は、加工装置1が位置修正手段7をさらに備えた点において第1の実施形態と相違し、それ以外の加工装置1の構成および作用については第1の実施形態と共通である。図7〜10は、第2〜5の実施形態にかかる加工装置1の概略を示す側面図である。以下、第2〜5の実施形態の説明において、第1の実施形態と共通する加工装置1の構成については同じ符号を付して説明を省略し、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。 The second to fifth embodiments are different from the first embodiment in that the machining apparatus 1 further includes a position correcting means 7, and the other configurations and operations of the machining apparatus 1 are the first implementation. It is common with the form. FIGS. 7-10 is a side view which shows the outline of the processing apparatus 1 concerning 2nd-5th embodiment. Hereinafter, in the description of the second to fifth embodiments, the same reference numerals are given to the configuration of the processing apparatus 1 common to the first embodiment, the description thereof is omitted, and the differences from the first embodiment are mainly described. Explained.
第2の実施形態において、位置修正手段7は、装置本体9の所定の位置からの位置の変位を、弾性力に基づく位置エネルギに変換し、位置エネルギにより装置本体9を所定の位置である基準位置に移動させるものである。ここでは、位置修正手段7はベッド2の側面に水平に接続されたばね7から構成される。ばね7は、装置本体9の基準位置においてばね7が伸縮していない状態となり、装置本体9が基準位置から離れるほどばね7がより大きく伸縮するように配置されている。 In the second embodiment, the position correcting means 7 converts the displacement of the position of the apparatus main body 9 from a predetermined position into a positional energy based on elastic force, and the apparatus main body 9 is a reference that is a predetermined position by the positional energy. It is moved to a position. Here, the position correcting means 7 comprises a spring 7 connected horizontally to the side surface of the bed 2. The spring 7 is arranged so that the spring 7 is not expanded and contracted at the reference position of the apparatus main body 9 and the spring 7 is expanded and contracted more greatly as the apparatus main body 9 is separated from the reference position.
また、ばね7は、装置本体9の加工のための往復運動の振動数より十分小さい固有振動数となるようにばね定数が設定される。なお、例えば、ばね定数を2Hz以下で可能な限り低い周波数になるように設定されることが好ましい。第2の実施形態によれば、装置本体9が基準位置から変位すると、ばね7は、ベッド2の水平方向に変位に応じて弾性変形して、弾性エネルギによりベッド2を基準位置に移動させるように弾性力を供給する。 The spring constant of the spring 7 is set so that the natural frequency is sufficiently smaller than the frequency of the reciprocating motion for processing the device main body 9. For example, the spring constant is preferably set to be as low as possible at 2 Hz or less. According to the second embodiment, when the apparatus main body 9 is displaced from the reference position, the spring 7 is elastically deformed in accordance with the displacement in the horizontal direction of the bed 2 so that the bed 2 is moved to the reference position by elastic energy. To supply elastic force.
位置修正手段7を、装置本体9の基準位置からの位置の変位を、位置エネルギに変換し、位置エネルギにより、加工に伴う装置本体9の速度よりも十分遅い速度で装置本体9を基準位置に移動させるように構成した場合には、装置本体9が基準位置から徐々に変位した場合でも、位置修正手段7により加工に悪影響を与えないように装置本体9を基準位置に移動させることができる。また、位置を修正するために電力などのさらなるエネルギを供給する必要がないため省エネルギ性が高い。また、第2の実施形態に示すように、位置修正手段7を、装置本体9に水平に接続されたばね7から構成し、装置本体9の所定の位置からの位置の変位を、弾性力に基づく位置エネルギに変換し、位置エネルギにより装置本体9を所定の位置である基準位置に移動させるようにした場合には、簡易な構成によって基準位置からの装置本体の変位を修正することができる。 The position correcting means 7 converts the displacement of the position of the apparatus main body 9 from the reference position into positional energy, and the apparatus main body 9 is brought to the reference position at a sufficiently lower speed than the speed of the apparatus main body 9 due to processing by the position energy. When configured to move, even if the apparatus main body 9 is gradually displaced from the reference position, the apparatus main body 9 can be moved to the reference position by the position correcting means 7 so as not to adversely affect the processing. Further, since it is not necessary to supply additional energy such as electric power to correct the position, energy saving is high. Further, as shown in the second embodiment, the position correcting means 7 is constituted by a spring 7 that is horizontally connected to the apparatus main body 9, and the displacement of the position of the apparatus main body 9 from a predetermined position is based on the elastic force. When converted into potential energy and the apparatus main body 9 is moved to a reference position which is a predetermined position by the position energy, the displacement of the apparatus main body from the reference position can be corrected with a simple configuration.
また、第3の実施形態として、位置修正手段7を、装置本体9の基準位置からの位置の変位を、重力に基づく位置エネルギに変換し、該位置エネルギにより装置本体を所定の位置に移動させるものとした例を説明する。ここでは、位置修正手段7は、装置本体9を支持する台座部5の支持面7であって、基準位置から離れる方向に向かって鉛直方向の高さが徐々に高くなるように緩やかに傾斜させた支持面7により構成される。 Further, as a third embodiment, the position correction means 7 converts the displacement of the position of the apparatus main body 9 from the reference position to the position energy based on gravity, and moves the apparatus main body to a predetermined position by the position energy. An example will be described. Here, the position correcting means 7 is the support surface 7 of the pedestal portion 5 that supports the apparatus main body 9, and is gently inclined so that the height in the vertical direction gradually increases toward the direction away from the reference position. The support surface 7 is configured.
また、支持面7は、装置本体の加工のための往復運動の速度より十分遅い速度で装置本体を移動させるような緩やかな傾斜を有するように構成される。第3の実施形態によれば、装置本体9が基準位置から変位すると、鉛直方向において装置本体9の重心が変位するため、該変位量に応じた位置エネルギにより、装置本体9の重力が装置本体9を基準位置に移動させるように作用する。 Further, the support surface 7 is configured to have a gentle inclination that moves the apparatus main body at a speed sufficiently slower than the reciprocating speed for processing the apparatus main body. According to the third embodiment, when the device main body 9 is displaced from the reference position, the center of gravity of the device main body 9 is displaced in the vertical direction, so that the gravity of the device main body 9 is caused by the potential energy corresponding to the amount of displacement. 9 is moved to the reference position.
第3の実施形態に示すように、位置修正手段7を、基準位置から離れる方向に向かって鉛直方向の高さが徐々に高くなるように緩やかに傾斜させた支持面7により構成した場合には、位置を修正するために電力などのさらなるエネルギを供給する必要がないため省エネルギ性が高く、簡易な構成によって基準位置からの装置本体の変位を修正することができる。また、部品点数を増やす必要がないため、製造コストの増加を抑えることができる。 As shown in the third embodiment, when the position correcting means 7 is constituted by the support surface 7 that is gently inclined so that the height in the vertical direction gradually increases in the direction away from the reference position. Since it is not necessary to supply additional energy such as electric power to correct the position, energy saving is high, and the displacement of the apparatus main body from the reference position can be corrected with a simple configuration. Moreover, since it is not necessary to increase the number of parts, an increase in manufacturing cost can be suppressed.
また、第4の実施形態として、位置修正手段7を、装置本体9の基準位置からの位置の変位を、磁気に基づく位置エネルギに変換し、該位置エネルギにより装置本体を所定の位置に移動させるものとした例を説明する。ここでは、位置修正手段7は、基準位置に装置本体9が位置する状態で、ベッド2の下面と台座部5の上面の互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられた、互いにひき合う一対の磁性体7C1、7C2により構成される。すなわち、磁性体7C1、7C2は、基準位置において距離が最小となり、装置本体9が基準位置から離れるほど距離が大きくなるように配置されている。 Further, as the fourth embodiment, the position correcting means 7 converts the displacement of the position of the apparatus main body 9 from the reference position into the positional energy based on magnetism, and moves the apparatus main body to a predetermined position by the positional energy. An example will be described. Here, the position correcting means 7 is a pair of magnetic bodies 7C1 attached to each other at positions facing each other on the lower surface of the bed 2 and the upper surface of the pedestal portion 5 with the apparatus main body 9 positioned at the reference position. , 7C2. That is, the magnetic bodies 7C1 and 7C2 are arranged such that the distance is minimum at the reference position and the distance is increased as the apparatus main body 9 is moved away from the reference position.
また、位置修正手段7を構成する各磁性体は、装置本体の加工のための往復運動に影響を及ぼさない程度の小さい磁力が作用するものが選択される。第4の実施形態によれば、装置本体9が基準位置に移動させるように、磁性体7C1、7C2の互いにひき合う力が作用する。 Further, as each magnetic body constituting the position correcting means 7, a magnetic body acting with a small magnetic force that does not affect the reciprocating motion for processing the apparatus main body is selected. According to the fourth embodiment, the mutual forces of the magnetic bodies 7C1 and 7C2 act so that the apparatus main body 9 is moved to the reference position.
第4の実施形態に示すように、位置修正手段7を、基準位置に装置本体9が位置する状態で、ベッド2の下面と台座部5の上面の互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられた、互いにひき合う磁性体により構成した場合には、簡易な構成によって基準位置からの装置本体の変位を修正することができる。 As shown in the fourth embodiment, the position correcting means 7 are attached to each other at positions facing each other on the lower surface of the bed 2 and the upper surface of the pedestal portion 5 with the apparatus main body 9 positioned at the reference position. In the case where the apparatus is composed of magnetic materials that meet each other, the displacement of the apparatus main body from the reference position can be corrected with a simple structure.
また、第4の実施形態における位置修正手段7は、磁気に基づく位置エネルギに変換し、該位置エネルギにより装置本体を所定の位置に移動させるものであれば、例えば、磁力のひき合う力に代えて退け合う力を利用するものであってもよい。あるいは、磁力のひき合う力と磁石の退け合う力の両方を利用するものであってもよい。 Further, the position correcting means 7 in the fourth embodiment may be replaced with, for example, a force of magnetic force, as long as it converts the potential energy based on magnetism and moves the apparatus main body to a predetermined position by the potential energy. It is also possible to use the power of retreating. Or you may utilize both the force with which magnetic force attracts, and the force with which a magnet retreats.
例えば、位置修正手段7を、互いに退け合う4対の磁性体から構成されるようにすることができる。4対の磁性体は、装置本体9のX方向の両側の外周面と該外周面に対向する位置と、Y方向の両側の外周面と該外周面に対向する位置とに、それぞれ1対の磁性体が対向するように配置される。また、各1対の磁性体は、基準位置に装置本体9が位置すると、退け合う力が互いにほぼ作用せず、装置本体9が基準位置から変位すると、いずれかの1対の磁性体を構成する磁性体間の距離が近づいて1対の磁性体間で互いに退け合う力が作用するように所定距離だけ離間されて配置される。このように構成した場合には、装置本体9の基準位置において4組の磁性体が互いに退け合う力がほとんど作用せず、装置本体9が基準位置から離れると4組の磁性体のうちいずれかの磁性体間の距離が小さくなることにより、磁性体が互いに退け合う力が装置本体9を基準位置に移動させるように作用する。 For example, the position correcting means 7 can be composed of four pairs of magnetic bodies that retreat from each other. The four pairs of magnetic bodies have a pair of outer peripheral surfaces on both sides in the X direction of the apparatus main body 9 and positions facing the outer peripheral surfaces, and outer peripheral surfaces on both sides in the Y direction and positions facing the outer peripheral surfaces. It arrange | positions so that a magnetic body may oppose. In addition, each pair of magnetic bodies forms any one pair of magnetic bodies when the apparatus main body 9 is positioned at the reference position, and the retreating forces do not substantially act on each other, and when the apparatus main body 9 is displaced from the reference position. The magnetic bodies are arranged so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance so that the distances between the magnetic bodies approach each other and the retreating forces act between the pair of magnetic bodies. When configured in this way, the force with which the four magnetic bodies retreat from each other at the reference position of the apparatus main body 9 hardly acts, and when the apparatus main body 9 moves away from the reference position, one of the four sets of magnetic bodies As the distance between the magnetic bodies becomes smaller, the force with which the magnetic bodies retreat from each other acts to move the apparatus main body 9 to the reference position.
上記のように、位置修正手段7を、基準位置から装置本体9が変位した場合に、装置本体9を基準位置に移動させるように、装置本体9に退け合う力が作用するように配置された1対以上の磁性体により構成した場合には、比較的簡易な構成によって基準位置からの装置本体9の変位を修正することができる。 As described above, when the apparatus main body 9 is displaced from the reference position, the position correcting means 7 is arranged so that a force retreating to the apparatus main body 9 acts so as to move the apparatus main body 9 to the reference position. In the case of being constituted by one or more pairs of magnetic bodies, the displacement of the apparatus main body 9 from the reference position can be corrected with a relatively simple configuration.
また、位置修正手段7を構成する各1対の磁性体を、1対の永久磁石により構成してもよく、鉄などの一時磁石と永久磁石との組み合わせにより構成してもよい。位置修正手段7を構成する各磁性体を永久磁石により構成した場合には、位置を修正するために電力などのさらなるエネルギを供給する必要がないため省エネルギ性が高く、簡易な構成によって基準位置からの装置本体の変位を修正することができる。位置修正手段7を構成する各磁性体を一時磁石により構成した場合には、所望のタイミングで装置本体9に磁力が作用するようにすることができるため好適である。 Each pair of magnetic bodies constituting the position correcting means 7 may be constituted by a pair of permanent magnets, or may be constituted by a combination of a temporary magnet such as iron and a permanent magnet. When each magnetic body constituting the position correcting means 7 is constituted by a permanent magnet, it is not necessary to supply additional energy such as electric power to correct the position, so energy saving is high, and the reference position can be obtained by a simple configuration. It is possible to correct the displacement of the main body of the apparatus. When each magnetic body constituting the position correcting means 7 is constituted by a temporary magnet, it is preferable because a magnetic force can be applied to the apparatus main body 9 at a desired timing.
また、第5の実施形態として、位置修正手段7を、装置本体9を基準位置に移動させる補助駆動手段7Dと、加工の実施されていない期間に装置本体9を基準位置に移動させるように補助駆動手段7Dを制御する補助制御部83とによって構成した例を説明する。図5に示すように、ここでは、制御部8が補助制御部83の機能を兼ね備えているものとする。また、第5の実施形態において、補助駆動手段7Dは、補助駆動部7D1と補助センサ7D2から構成されている。4つの補助駆動手段は、装置本体9のX方向の両側の外周面に対向する位置と、Y方向の両側の外周面に対向する位置とに、装置本体9から所定距離だけ離間されてそれぞれ配置される。そして、補助制御部83が、移動指示受付部81からの情報に基づいて加工の実施されていない期間を判別し、該加工の実施されていない期間に、補助センサ7D2の情報に基づいて、装置本体9が基準位置から補助駆動部7D1側に所定の閾値より大きく変位している場合には、補助駆動部7D1を構成する不図示のモータを制御して、補助駆動部7D1から水平方向に不図示のロッドを装置本体の側部に押しつけることにより、装置本体を基準位置に移動させる。 Further, as the fifth embodiment, the position correcting means 7 is assisted to move the apparatus main body 9 to the reference position during the period when the apparatus main body 9 is moved to the reference position and the auxiliary drive means 7D for moving the apparatus main body 9 to the reference position. An example constituted by an auxiliary control unit 83 that controls the driving means 7D will be described. As shown in FIG. 5, here, it is assumed that the control unit 8 also has the function of the auxiliary control unit 83. In the fifth embodiment, the auxiliary driving means 7D is composed of an auxiliary driving unit 7D1 and an auxiliary sensor 7D2. The four auxiliary driving means are arranged at a predetermined distance from the apparatus main body 9 at positions facing the outer peripheral surfaces on both sides in the X direction of the apparatus main body 9 and positions facing the outer peripheral surfaces on both sides in the Y direction. Is done. Then, the auxiliary control unit 83 determines a period in which the processing is not performed based on the information from the movement instruction receiving unit 81, and in the period in which the processing is not performed, based on the information of the auxiliary sensor 7D2, the device When the main body 9 is displaced from the reference position to the auxiliary drive unit 7D1 side by more than a predetermined threshold, a motor (not shown) that constitutes the auxiliary drive unit 7D1 is controlled so that the auxiliary drive unit 7D1 does not move horizontally. By pressing the illustrated rod against the side of the apparatus main body, the apparatus main body is moved to the reference position.
第5の実施形態のように、位置修正手段7を、装置本体9を基準位置に移動させる補助駆動手段7Dと、加工の実施されていない期間に装置本体9を基準位置に移動させるように補助駆動手段7Dを制御する補助制御部83とによって構成した場合には、加工工程に影響を与えない所望のタイミングで、装置本体9の基準位置からの変位を修正することができる。 As in the fifth embodiment, the position correction means 7 is assisted to move the apparatus main body 9 to the reference position during the period when the apparatus main body 9 is moved to the reference position and the auxiliary drive means 7D that moves the apparatus main body 9 to the reference position. When configured by the auxiliary control unit 83 that controls the driving unit 7D, the displacement of the apparatus main body 9 from the reference position can be corrected at a desired timing that does not affect the machining process.
以上説明した本発明は、この発明の精神および必須の特徴的事項から逸脱することなく他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり、これに限定して解釈されるべきものではない。 The present invention described above can be implemented in various other forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the examples described herein are illustrative and should not be construed as limiting.
1 加工装置
2 ベッド
3 コラム
4 クロスリニアガイド(第1の支持機構)
5 台座部
6 Z軸ヘッド
7 位置修正手段
8 制御部(補助制御手段)
9 装置本体
10 移動体
11 X軸移動テーブル(保持部)
12 Y軸リニアモータ(第1の駆動手段)
13 Y軸ガイド機構
14 X軸リニアモータ(第2の駆動手段)
15 X軸ガイド機構(第2の支持機構)
16 Y軸移動テーブル
C 工具
Ex 第2の作用点
Ey 第1の作用点
Gb 装置本体の重心
Gm 移動体の重心
W 被加工物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 2 Bed 3 Column 4 Cross linear guide (1st support mechanism)
5 Pedestal part 6 Z-axis head 7 Position correcting means 8 Control part (auxiliary control means)
9 Device body 10 Moving body 11 X-axis moving table (holding unit)
12 Y-axis linear motor (first driving means)
13 Y-axis guide mechanism 14 X-axis linear motor (second drive means)
15 X-axis guide mechanism (second support mechanism)
16 Y-axis movement table C Tool Ex Second action point Ey First action point Gb Center of gravity Gm of apparatus main body Center of gravity W of moving body Workpiece
Claims (5)
前記ベッド上に、水平方向に平行な第1の方向に移動自在に支持された移動体と、
前記装置本体と前記移動体のうち一方に設けられ、第1の作用点において前記移動体に前記第1の方向に推力を与えることにより、前記移動体を前記第1の方向に移動させる第1の駆動手段とを備え、
前記装置本体と前記移動体のうち一方は、被加工物を保持し、前記装置本体と前記移動体のうち他方は、工具を前記被加工物に対する加工位置に保持し、前記第1の駆動手段によって前記被加工物と前記工具を相対移動させながら前記被加工物を加工する加工装置であって、
前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向に移動自在に支持する第1の支持機構をさらに備え、
鉛直方向において前記第1の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致するように構成されていることを特徴とする加工装置。 An apparatus body including a bed and a column standing on the bed;
A movable body supported on the bed so as to be movable in a first direction parallel to the horizontal direction ;
A first one that is provided on one of the apparatus main body and the movable body and moves the movable body in the first direction by applying a thrust to the movable body in the first direction at a first action point. Driving means,
One of the apparatus main body and the movable body holds a workpiece, and the other of the apparatus main body and the movable body holds a tool at a machining position with respect to the workpiece, and the first driving means. A processing apparatus for processing the workpiece while relatively moving the workpiece and the tool,
The apparatus main body can be moved in the first direction in response to an external force acting on the apparatus main body corresponding to the thrust applied to the movable body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the movable body. A first support mechanism for supporting the
A processing apparatus characterized in that the height of the first action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the center of gravity of the movable body coincide with each other in the vertical direction.
前記第1の支持機構は、前記移動体に加わる前記推力と前記移動体に加わる前記被加工物の加工に伴う外力とに対応して前記装置本体に作用する外力に応じて、前記装置本体を前記第1の方向および前記第2の方向に移動自在に支持するものであり、
鉛直方向において前記第1の作用点と前記第2の作用点と前記装置本体の重心と前記移動体の重心の高さが互いに一致するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の加工装置。 The movable body movably supports the holding portion that holds one of the workpiece or the tool and a holding portion that is movable in a second direction parallel to a horizontal direction orthogonal to the first direction. A second support mechanism; and a second driving means for moving the holding portion in the second direction by applying a thrust in the second direction to the holding portion at a second operating point;
The first support mechanism is configured to change the device main body according to an external force acting on the device main body corresponding to the thrust applied to the movable body and the external force accompanying the processing of the workpiece applied to the movable body. It is movably supported in the first direction and the second direction,
2. The first action point, the second action point, the center of gravity of the apparatus main body, and the height of the center of gravity of the movable body are aligned with each other in the vertical direction. Processing equipment.
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