JPH0310746A - 精密加工装置 - Google Patents
精密加工装置Info
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- JPH0310746A JPH0310746A JP2088995A JP8899590A JPH0310746A JP H0310746 A JPH0310746 A JP H0310746A JP 2088995 A JP2088995 A JP 2088995A JP 8899590 A JP8899590 A JP 8899590A JP H0310746 A JPH0310746 A JP H0310746A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は精密加工装置に関するものであり、さらに詳
しくは工作物に高精度加工を行なう装置の対熱感度の補
償技術の改良に関するものである。
しくは工作物に高精度加工を行なう装置の対熱感度の補
償技術の改良に関するものである。
(従来技術)
反射光学品、赤外線レンズやドーム、球状レンズ、ファ
インセラミック、精密鋳造品などはその特殊な用途の故
に全ての寸法について非常に狭幅の公差が要求されるも
のである。したがってその加工は超精密加工装置による
必要がある。これには一般に高度多軸装置が使用される
が、これはその精度が非常に高度だからである。
インセラミック、精密鋳造品などはその特殊な用途の故
に全ての寸法について非常に狭幅の公差が要求されるも
のである。したがってその加工は超精密加工装置による
必要がある。これには一般に高度多軸装置が使用される
が、これはその精度が非常に高度だからである。
この種装置はレースを有しており、これにはスピンドル
を支持した可動スライドと治具を支持しく以下余白) たスライドとが設けられてお6Mこれらがスピンドルの
長軸に平行な方向に8劾する。スピンドルに架設された
工作物の加工には通常単結晶ダイアモンド、立体ボロン
ニトライド、カーバイド切削具などが用いられる。特に
単結晶天然ダイアモンド切削具は非鉄金属、高分子、水
晶などの除去によいとされているが、これはその耐久摩
耗性が高く、表面下応力と損傷が少なくて刃質が高いこ
と、摩擦係数が低いこと、化学的に不活性であること、
熱伝導度が高いことおよび熱膨張係数が高いことなどが
理由である。この種のレースはしばしばダイアモンド工
具と呼ばれ、これにより加工された工作物は「ダイアモ
ンド加工された」といわれている。
を支持した可動スライドと治具を支持しく以下余白) たスライドとが設けられてお6Mこれらがスピンドルの
長軸に平行な方向に8劾する。スピンドルに架設された
工作物の加工には通常単結晶ダイアモンド、立体ボロン
ニトライド、カーバイド切削具などが用いられる。特に
単結晶天然ダイアモンド切削具は非鉄金属、高分子、水
晶などの除去によいとされているが、これはその耐久摩
耗性が高く、表面下応力と損傷が少なくて刃質が高いこ
と、摩擦係数が低いこと、化学的に不活性であること、
熱伝導度が高いことおよび熱膨張係数が高いことなどが
理由である。この種のレースはしばしばダイアモンド工
具と呼ばれ、これにより加工された工作物は「ダイアモ
ンド加工された」といわれている。
これは当業者一般に広く知られていることであるが、対
称たると非対称たるとを問わず部品をレース上で加工す
るに際しては、工作物の中心を高精度で位置させること
が要求される。すなわち中心をいかにして工作物を支持
するスピンドルおよびチャックの長軸上に位置させるか
ということである。ダイアモンド工具レースをイするの
はほとんど光学の分野であって、工作物の中心から少し
でも偏倚するとその部品は使いものにならなくなる。数
値制御されたレースは分解器、エンコーダ、インターフ
ェロメーターおよびリニアスケールなどを用いており、
装置のスライドを位置付ける制御器にこれらからの位置
フィードバック情報を与えるようになつている。このフ
ィードバック情報を用いて加工される工作物の中心を位
置させかつモニターしている。対称および非対称部品の
製造に際しては、工作物がスピンドルにより回転される
につれてレースのダイアモンド工具は部品の周辺から工
作物の中心へと移動する。このように工作物を工具が連
続的になぞることにより部品の外形が所望のものになる
まで材料の除去が行われる。したがって各なぞり作業毎
に工作物の中心が正確に位置付けされることが絶対に必
要である。
称たると非対称たるとを問わず部品をレース上で加工す
るに際しては、工作物の中心を高精度で位置させること
が要求される。すなわち中心をいかにして工作物を支持
するスピンドルおよびチャックの長軸上に位置させるか
ということである。ダイアモンド工具レースをイするの
はほとんど光学の分野であって、工作物の中心から少し
でも偏倚するとその部品は使いものにならなくなる。数
値制御されたレースは分解器、エンコーダ、インターフ
ェロメーターおよびリニアスケールなどを用いており、
装置のスライドを位置付ける制御器にこれらからの位置
フィードバック情報を与えるようになつている。このフ
ィードバック情報を用いて加工される工作物の中心を位
置させかつモニターしている。対称および非対称部品の
製造に際しては、工作物がスピンドルにより回転される
につれてレースのダイアモンド工具は部品の周辺から工
作物の中心へと移動する。このように工作物を工具が連
続的になぞることにより部品の外形が所望のものになる
まで材料の除去が行われる。したがって各なぞり作業毎
に工作物の中心が正確に位置付けされることが絶対に必
要である。
従来この種の工作物中心位置付は装置にあってはレース
を取巻く環境またはレース部品そのものの温度にに考慮
が払われてなかフた。温度は加工および測定の精度に大
きな影響を及ぼす筈である。レース部品の熱成長は種々
の原因で起こるものであり、例えばモーター、可動部品
、軸受および摩擦などによる熱の発生などが挙げられる
。多くのレースの移動距離はほぼo、ooo、001イ
ンチ位であるので、スライドやその支持部材などが大き
く熱膨張すると切削工具の位置付けや工作物の中心位置
付けなどの精度が影響されることになる。
を取巻く環境またはレース部品そのものの温度にに考慮
が払われてなかフた。温度は加工および測定の精度に大
きな影響を及ぼす筈である。レース部品の熱成長は種々
の原因で起こるものであり、例えばモーター、可動部品
、軸受および摩擦などによる熱の発生などが挙げられる
。多くのレースの移動距離はほぼo、ooo、001イ
ンチ位であるので、スライドやその支持部材などが大き
く熱膨張すると切削工具の位置付けや工作物の中心位置
付けなどの精度が影響されることになる。
したがって温度上昇によりレース部品の熱膨張が起きる
と、表面切削のための工具によるなぞり作業が連続的な
精度劣化をきたすことになる。
と、表面切削のための工具によるなぞり作業が連続的な
精度劣化をきたすことになる。
従来からもダイアモンドレースのような高精度装置の対
熱感度を補償しようとする試みはなされている。そのひ
とつに特殊フレームと呼ばれるものがあって、位置検知
機構を具えて加工機械の周りに設けられてその位置検知
機構を機械の負荷支持体から遮断している。すなわち負
荷の変動が位置検知機構および位置測定に影響を及ぼさ
ないように構成されている。
熱感度を補償しようとする試みはなされている。そのひ
とつに特殊フレームと呼ばれるものがあって、位置検知
機構を具えて加工機械の周りに設けられてその位置検知
機構を機械の負荷支持体から遮断している。すなわち負
荷の変動が位置検知機構および位置測定に影響を及ぼさ
ないように構成されている。
典型的にはこのタイプのフレームWインターフェロメー
ターなどの制御装置を具えており、これにより高精度の
位置情報を与えるようにしている。この位置情報は工作
物と切削工具の後部と側部に対する測定により得られる
もので、位置測定を行う点は工作物の工作面や工具のチ
ップとは関連なく選ばれる。したがってこの特殊フレー
ムが2軸装置の2個の軸を「リンク」する手法はスピン
ドルと工作物の中心のみを考慮に入れたものである。対
熱感度に間しては、サーボモーターレーザーインターフ
ェロメーターおよびその他のフレーム部品を機械部品か
らは熱的に絶縁して、機械部品の熱膨張による測定誤差
を減らすかなくするように構成されている。
ターなどの制御装置を具えており、これにより高精度の
位置情報を与えるようにしている。この位置情報は工作
物と切削工具の後部と側部に対する測定により得られる
もので、位置測定を行う点は工作物の工作面や工具のチ
ップとは関連なく選ばれる。したがってこの特殊フレー
ムが2軸装置の2個の軸を「リンク」する手法はスピン
ドルと工作物の中心のみを考慮に入れたものである。対
熱感度に間しては、サーボモーターレーザーインターフ
ェロメーターおよびその他のフレーム部品を機械部品か
らは熱的に絶縁して、機械部品の熱膨張による測定誤差
を減らすかなくするように構成されている。
また一部に熱膨張率の低い合金から製造したこの種特殊
フレームもあり、これにより温度変動による影響を抑え
ようと試みられている。しかしこれは材料的にコスト高
となり市販の機オにへの使用は制約されることになる。
フレームもあり、これにより温度変動による影響を抑え
ようと試みられている。しかしこれは材料的にコスト高
となり市販の機オにへの使用は制約されることになる。
また特殊フレームは超精密機械の軸をリンクするもので
あるからして、このような合金を用いる利逆【それだけ
減殺される。従来のこの種特殊フレームの場合全ての変
位測定を1個の共通の特定された軸から行う試みはなさ
れていないのである。したがって測定により得られる位
置情報は限られたものである。
あるからして、このような合金を用いる利逆【それだけ
減殺される。従来のこの種特殊フレームの場合全ての変
位測定を1個の共通の特定された軸から行う試みはなさ
れていないのである。したがって測定により得られる位
置情報は限られたものである。
従来の経験からすると、位置検知機構が適切に調整され
た後の初期段階の作業においては上記計測学フレームも
まあまあ許容できる結果を与えるものである。しかしこ
の機構を具えた超精密機械の部品が一旦温度上昇を経る
と、位置検知機構の調整が悪影響を受けることになる。
た後の初期段階の作業においては上記計測学フレームも
まあまあ許容できる結果を与えるものである。しかしこ
の機構を具えた超精密機械の部品が一旦温度上昇を経る
と、位置検知機構の調整が悪影響を受けることになる。
したがって計測学フレームを具えた超精密imの場合に
は毎日2〜3回位作業を中断して、工作物の中心に対し
て位置検知機構を再調整する必要がある。またこの調整
もいわゆる試行錯誤方式でしかできない。
は毎日2〜3回位作業を中断して、工作物の中心に対し
て位置検知機構を再調整する必要がある。またこの調整
もいわゆる試行錯誤方式でしかできない。
特にこれには模造工作物に切削を施し、結果をインター
フェロメーター上で分析し、装置を調整し、完全に調整
が得られるまでこの一連の作業を繰返す必要がある。こ
れは非常に手間が掛りコスト高にもつながり製品製造速
度もそれだけ遅れることになる。加えてこの種計測学フ
レに4”6オ高価であり、設置が複雑であり、場所取り
などの欠点もある。
フェロメーター上で分析し、装置を調整し、完全に調整
が得られるまでこの一連の作業を繰返す必要がある。こ
れは非常に手間が掛りコスト高にもつながり製品製造速
度もそれだけ遅れることになる。加えてこの種計測学フ
レに4”6オ高価であり、設置が複雑であり、場所取り
などの欠点もある。
以上から明らかなように、全加工作業を通してレース部
品の対熱感度を小さくして高精度の位置測定を行ごとの
できる装置が望まれるのである。
品の対熱感度を小さくして高精度の位置測定を行ごとの
できる装置が望まれるのである。
そのような装置にあっては、切削工具および工作物に対
して測定される寸法および測定方法などを考慮に入れて
2軸システムの軸をリンクできるものでなければならな
いのである。また現存の装置を容易にそのような能力を
具えた装置に改造できることも望まれるところである。
して測定される寸法および測定方法などを考慮に入れて
2軸システムの軸をリンクできるものでなければならな
いのである。また現存の装置を容易にそのような能力を
具えた装置に改造できることも望まれるところである。
(発明の要旨)
この発明の目的は常時連続的に各部の熱膨張を補償して
高精度の加工を行い得る2軸Pi密スライド装置を提供
することにある。
高精度の加工を行い得る2軸Pi密スライド装置を提供
することにある。
このためこの発明においては、ベース上にスライド支体
を設け、このベース上に設けた第1のスライドにより第
1の部材を第1の長軸に沿って移動させるべく構成し、
第2のスライドによりスライド支体上に設けられて最外
面を具えたN2の部材を第1の長軸と直交する方向に移
動させるとともにそのN1のスライドとの相対移動によ
りN1の部材を第2の部材の最外面に接触させるべく構
成し、第1の長軸を通る第1の仮想面とN2の部材の最
外面を含む第2の仮想面との交差により測定軸を画定し
、ベースに連結されてかつ測定軸内に配置されたilの
面とベースに連結されてかつ測定軸内に配置された第2
の面とを具えた温度不感体を第2の仮想面内に配置し、
かつ装置の作業中に装置内外の温度が変動した場合でも
定長を保つようにこれを構成し、温度不感体の第2の面
とスライド支体とに芯出し機構を連結して、温度不感体
の第2の面から延在する芯出し面内に固定点を位置せし
め、温度変動により装置の少なくとも一部が膨脹収縮し
た場合でもこの固定点が測定軸に対して静止状態を保持
するようにしたことを要旨とするものである。
を設け、このベース上に設けた第1のスライドにより第
1の部材を第1の長軸に沿って移動させるべく構成し、
第2のスライドによりスライド支体上に設けられて最外
面を具えたN2の部材を第1の長軸と直交する方向に移
動させるとともにそのN1のスライドとの相対移動によ
りN1の部材を第2の部材の最外面に接触させるべく構
成し、第1の長軸を通る第1の仮想面とN2の部材の最
外面を含む第2の仮想面との交差により測定軸を画定し
、ベースに連結されてかつ測定軸内に配置されたilの
面とベースに連結されてかつ測定軸内に配置された第2
の面とを具えた温度不感体を第2の仮想面内に配置し、
かつ装置の作業中に装置内外の温度が変動した場合でも
定長を保つようにこれを構成し、温度不感体の第2の面
とスライド支体とに芯出し機構を連結して、温度不感体
の第2の面から延在する芯出し面内に固定点を位置せし
め、温度変動により装置の少なくとも一部が膨脹収縮し
た場合でもこの固定点が測定軸に対して静止状態を保持
するようにしたことを要旨とするものである。
(実施態様)
¥%1.2図において、この発明の2軸レース10のベ
ース12上にはZ軸スラーW;支体14が架設されて2
軸スライド16を支持している。このZ軸スライド16
は工具ホルダー18を支持しており、これに切削工具2
0が2軸スライドの長軸方向に摺動可能に取付けられて
いる。ベース12上にはX軸スライド支体14と直交し
てX軸スライド支体22が架設されている。このX軸ス
ライド支体22にはX軸スライド支体14の長軸と直交
方向に摺動可能にX軸スライド24が架設されている。
ース12上にはZ軸スラーW;支体14が架設されて2
軸スライド16を支持している。このZ軸スライド16
は工具ホルダー18を支持しており、これに切削工具2
0が2軸スライドの長軸方向に摺動可能に取付けられて
いる。ベース12上にはX軸スライド支体14と直交し
てX軸スライド支体22が架設されている。このX軸ス
ライド支体22にはX軸スライド支体14の長軸と直交
方向に摺動可能にX軸スライド24が架設されている。
X軸スライド24はスピンドル26を具えており、これ
が例えば400〜720ORPM位で回転する。スピン
ドル26のチャック28はレンズ材料などの工作物30
を切削工具20に対して正しい位置に支持している。す
なわち工作面30aが切削工具20の切削チップ20a
に対して直角に保持されている。スピンドルの長軸(図
中点線で示す)はチャック28および工作物30の中心
軸にもなっている。したがりて第2図に示すように切削
チップ20aが該長軸上に位置するとき切削工具20は
ゼロ半径にあるといわれる。
が例えば400〜720ORPM位で回転する。スピン
ドル26のチャック28はレンズ材料などの工作物30
を切削工具20に対して正しい位置に支持している。す
なわち工作面30aが切削工具20の切削チップ20a
に対して直角に保持されている。スピンドルの長軸(図
中点線で示す)はチャック28および工作物30の中心
軸にもなっている。したがりて第2図に示すように切削
チップ20aが該長軸上に位置するとき切削工具20は
ゼロ半径にあるといわれる。
ベース12をミカゲ石製にすれば平面を切削形成し易く
、熱膨張係数も比較的低く、温度変動の影響をあまり受
けない、スピンドル26を空気ベアリング式として液冷
断熱式モーターを具えてもよい、チャック28を真空式
にして工作物30を加工位置に保持するようにしてもよ
い。
、熱膨張係数も比較的低く、温度変動の影響をあまり受
けない、スピンドル26を空気ベアリング式として液冷
断熱式モーターを具えてもよい、チャック28を真空式
にして工作物30を加工位置に保持するようにしてもよ
い。
かかる2軸レース10は従来からの方式で作用して工作
物30を所望に形状、寸法および外形に加工するもので
ある。簡単にいうとこの作業においては切削工具20を
工作物30に対して位置付けて切削チップ20aが工作
面30aに接触するようにする。加工に際しては上記し
たように工作物30の工作面30aを横断してなぞり、
このなぞり作業を繰返すことにより工作物30から材料
を切削除去して所望の形状にするのである。各なぞり作
業は工作物30の外側周辺から出発し、工作面30aを
半径方向に連続的に横断し、工作物30の中心で停止す
る。
物30を所望に形状、寸法および外形に加工するもので
ある。簡単にいうとこの作業においては切削工具20を
工作物30に対して位置付けて切削チップ20aが工作
面30aに接触するようにする。加工に際しては上記し
たように工作物30の工作面30aを横断してなぞり、
このなぞり作業を繰返すことにより工作物30から材料
を切削除去して所望の形状にするのである。各なぞり作
業は工作物30の外側周辺から出発し、工作面30aを
半径方向に連続的に横断し、工作物30の中心で停止す
る。
工作物30の中心は正しい位置に置かれていることが大
事で、特に切削工具20のi−なぞり作業が工作物30
の正確な中心(またはゼロ半径)で終ることが重要であ
る。この切削工具20のセロ半径位置を第2図に示す、
後記する位置フィードバック機構は工作面30aに対す
る切削チップ20aのXおよびX方向の位置に関する正
確な測定情報を与えるものである。しかしこの位置フィ
ードバック機構だけではこれら方向におけるレース10
の対熱感度を補償することはできないのである。
事で、特に切削工具20のi−なぞり作業が工作物30
の正確な中心(またはゼロ半径)で終ることが重要であ
る。この切削工具20のセロ半径位置を第2図に示す、
後記する位置フィードバック機構は工作面30aに対す
る切削チップ20aのXおよびX方向の位置に関する正
確な測定情報を与えるものである。しかしこの位置フィ
ードバック機構だけではこれら方向におけるレース10
の対熱感度を補償することはできないのである。
ここで切削チップ20aを水平方向かつ半径方向に移動
させて加工を行うので、レース10のY方向(上下方向
)の熱膨張は工作物30と切削工具20とが移動するX
およびX方向のそれ程には重要ではない、しかし実務上
加工に悪影響を及ぼす程にはレース10はY方向には熱
膨張を示さないのである。
させて加工を行うので、レース10のY方向(上下方向
)の熱膨張は工作物30と切削工具20とが移動するX
およびX方向のそれ程には重要ではない、しかし実務上
加工に悪影響を及ぼす程にはレース10はY方向には熱
膨張を示さないのである。
したがりてこの発明においてはX方向のスライドとX方
向のスライドとをリンクさせることにより温度変動に起
因する加工誤差を小さくしようとするものである。すな
わちこの発明においてはXおよびX方向の測定の基準と
なる測定軸の配置が重要なポイントとなる6図中この測
定軸をMAで示すが、これは′!J1図中において切削
チップ20aを含む第1の仮想垂直面!と工作面30a
を含む第2の仮想垂直面IIとの交差点によって画定さ
れるものである。
向のスライドとをリンクさせることにより温度変動に起
因する加工誤差を小さくしようとするものである。すな
わちこの発明においてはXおよびX方向の測定の基準と
なる測定軸の配置が重要なポイントとなる6図中この測
定軸をMAで示すが、これは′!J1図中において切削
チップ20aを含む第1の仮想垂直面!と工作面30a
を含む第2の仮想垂直面IIとの交差点によって画定さ
れるものである。
第1.2図に示すように3第1の仮想垂直面Iは切削工
具20、工具ホルダー16およびZ軸スライド16の長
軸を含んでいる。第2の仮想垂直面IfはX軸スライド
24の運動方向に対して平行である。このような配置に
より2およびX方向における切削チップ20aの位置は
常に測定軸MAが基準となる。X方向においては切削工
具20により除去される材料の量は正確にモニターされ
る。
具20、工具ホルダー16およびZ軸スライド16の長
軸を含んでいる。第2の仮想垂直面IfはX軸スライド
24の運動方向に対して平行である。このような配置に
より2およびX方向における切削チップ20aの位置は
常に測定軸MAが基準となる。X方向においては切削工
具20により除去される材料の量は正確にモニターされ
る。
X方向においては工作面30a上における切削チップ2
0aの半径方向位置が正確にモニターされる。要約する
と、異る量の材料が工作面30aの異る部分および工作
面30a上の異る半径位置から除去されるように、切削
チップ20aの位置をモニターすることができるのであ
る。
0aの半径方向位置が正確にモニターされる。要約する
と、異る量の材料が工作面30aの異る部分および工作
面30a上の異る半径位置から除去されるように、切削
チップ20aの位置をモニターすることができるのであ
る。
工作物30の工作面30a中の測定軸MAの選択により
レース10のZ方向の熱膨張が補償され、これにより熱
膨張に起因する加工誤差が小さくされるのである。
レース10のZ方向の熱膨張が補償され、これにより熱
膨張に起因する加工誤差が小さくされるのである。
つぎにこの発明において重要なのはZ1X軸間の測定軸
MAを用いてリンクを完全に行うということである。す
なわち第3〜5図に示すように延在する温度不感体32
がスライド16.24の下方において第2の仮想垂直面
内でベース12に接近して設けられている。第4図に示
すようにこの温度不感体32と鏡とは水平方向にずれて
いてもオフセット状となっていてもよい、ここで重要な
のは温度不感体32の位置付けである。
MAを用いてリンクを完全に行うということである。す
なわち第3〜5図に示すように延在する温度不感体32
がスライド16.24の下方において第2の仮想垂直面
内でベース12に接近して設けられている。第4図に示
すようにこの温度不感体32と鏡とは水平方向にずれて
いてもオフセット状となっていてもよい、ここで重要な
のは温度不感体32の位置付けである。
後記する理由からこの温度不感体32は装置内外の温度
変動に関係なく定幅を保つものでなければならない、こ
のために適宜な手段を採用することもでき例えば温度制
御された循環水などを用いてもよい1図示の例にあって
は少なくとも従来のレースに比べて比較的熱膨張係数の
低い材料から構成されている。ある種のガラス合成物を
用いてもよいようで、例えば室温で膨張係数うがゼロで
ある5chott Glass社製商品名7:EROD
URなるガラス合成物を用いる。その他にもほぼ36%
のニッケルを含有した鉄合金である商品名INVARや
ニッケル含有率の高い鉄などでもよい。
変動に関係なく定幅を保つものでなければならない、こ
のために適宜な手段を採用することもでき例えば温度制
御された循環水などを用いてもよい1図示の例にあって
は少なくとも従来のレースに比べて比較的熱膨張係数の
低い材料から構成されている。ある種のガラス合成物を
用いてもよいようで、例えば室温で膨張係数うがゼロで
ある5chott Glass社製商品名7:EROD
URなるガラス合成物を用いる。その他にもほぼ36%
のニッケルを含有した鉄合金である商品名INVARや
ニッケル含有率の高い鉄などでもよい。
温度不感体32は測定軸MA中に第1の面32aを有し
ており、第3.4図に示すようにこれが第1のソケット
34を介してベース12に連結されている。温度不感体
32は上方約1インチの位置でベース12を横断して延
在し、ここでその第2の面32bは第2のソケット36
を介して縦芯出し機構38に連結されている。このソケ
ット3Bは該機構38と上下−線上に位置し、該機構3
8は後記するようにX軸スライド支体22と作動連結さ
れている。
ており、第3.4図に示すようにこれが第1のソケット
34を介してベース12に連結されている。温度不感体
32は上方約1インチの位置でベース12を横断して延
在し、ここでその第2の面32bは第2のソケット36
を介して縦芯出し機構38に連結されている。このソケ
ット3Bは該機構38と上下−線上に位置し、該機構3
8は後記するようにX軸スライド支体22と作動連結さ
れている。
縦芯出し機構38はベース12から約1インチの点から
上方に延在してX軸スライド支体22と並設されている
。第3.5図に示すようにこの芯出し機構38はその上
端に基準点RPを有しており、これが温度不感体32の
第2の面32bと上下同一面内に位置している。この配
置はレース10の熱生長にも拘らず保持されるようにな
つている。ここで温度不感体32は基準点RPと測定M
MAとの関係を定める役割を有している。この点につい
ては後記する。
上方に延在してX軸スライド支体22と並設されている
。第3.5図に示すようにこの芯出し機構38はその上
端に基準点RPを有しており、これが温度不感体32の
第2の面32bと上下同一面内に位置している。この配
置はレース10の熱生長にも拘らず保持されるようにな
つている。ここで温度不感体32は基準点RPと測定M
MAとの関係を定める役割を有している。この点につい
ては後記する。
上記の縦芯出し機構38にまつわる思想そのものは当業
者周知のものであって、例えば科学装置誌(nlE J
OURNAL OF 5CIENTIFICINSTR
UMENTS) ノ1951年N28巻(2月)の論文
「バネの平行直線運動」などにも記載されている。
者周知のものであって、例えば科学装置誌(nlE J
OURNAL OF 5CIENTIFICINSTR
UMENTS) ノ1951年N28巻(2月)の論文
「バネの平行直線運動」などにも記載されている。
この芯出し機構38は温度不感体32が連結されている
下部からX軸スライド24に対して角度をもって延在し
ている。延在した四角板状の部材を含むリード40aと
40bとが設けられてこの縦芯出し機構38を支持して
いる。第6図に示すようにこれらのリードは締結具43
a〜43dにより保持材42に固定されており、下方に
延在して縦芯出し機構38を支持している。リード40
a、40bはそれぞれの下端において締結具第1aと第
1bにより縦芯出し機構38に固定されている。保持材
42は縦芯出し機構38を横断して延在し、締結具42
a〜42cによりX軸スライド支体22に固定されてい
る。リード40aと40bとは両側に吸振材44を具え
ていて、これによりレース10の作業中リードと縦芯出
し機構38に現れる振動を抑止している。
下部からX軸スライド24に対して角度をもって延在し
ている。延在した四角板状の部材を含むリード40aと
40bとが設けられてこの縦芯出し機構38を支持して
いる。第6図に示すようにこれらのリードは締結具43
a〜43dにより保持材42に固定されており、下方に
延在して縦芯出し機構38を支持している。リード40
a、40bはそれぞれの下端において締結具第1aと第
1bにより縦芯出し機構38に固定されている。保持材
42は縦芯出し機構38を横断して延在し、締結具42
a〜42cによりX軸スライド支体22に固定されてい
る。リード40aと40bとは両側に吸振材44を具え
ていて、これによりレース10の作業中リードと縦芯出
し機構38に現れる振動を抑止している。
リード40a、40bには好ましくは予応力が掛けられ
ており、これによりソケット34.36間において温度
不感体32に圧縮を加えられるようになつている。かく
してリードはベース12に固定されたソケット34に対
して温度不感体32を押し付ける。これによりX方向に
レース10の熱生長が起きてもリードが弛緩される。す
なわちリードの頂部は保持材42と一緒に移動する。こ
の結果リード40a、40bは下端について軸転し互い
に平行に保たれる。かくして基準点RPは温度不惑体3
2の第2の面32bと上下−線状に保たれるのである。
ており、これによりソケット34.36間において温度
不感体32に圧縮を加えられるようになつている。かく
してリードはベース12に固定されたソケット34に対
して温度不感体32を押し付ける。これによりX方向に
レース10の熱生長が起きてもリードが弛緩される。す
なわちリードの頂部は保持材42と一緒に移動する。こ
の結果リード40a、40bは下端について軸転し互い
に平行に保たれる。かくして基準点RPは温度不惑体3
2の第2の面32bと上下−線状に保たれるのである。
温度不感体32は比較的熱膨張率の低い材料から形成さ
れているから、長さ方向には膨張しない、かくして基準
、♂YPは第2の面32bと同じ垂直面内に保持される
のみならず、第1の面32aを含む測定軸MAに対して
も同じ位置に保持されるのである。
れているから、長さ方向には膨張しない、かくして基準
、♂YPは第2の面32bと同じ垂直面内に保持される
のみならず、第1の面32aを含む測定軸MAに対して
も同じ位置に保持されるのである。
またこの発明においては好ましくは微分面鏡インターフ
ェロメーターを位置測定に利用する。このインターフェ
ロメーターは隼なるフィードバックセンサーであって、
2点間にレーザービームを発生させることにより該点間
の距離を測定するものである。
ェロメーターを位置測定に利用する。このインターフェ
ロメーターは隼なるフィードバックセンサーであって、
2点間にレーザービームを発生させることにより該点間
の距離を測定するものである。
第3〜5図においてレース10はX軸スライド24上に
置かれたX軸可動鏡46を有しており、これが工作物3
0の中心を含むスピンドル26の長軸と同じ面内に位置
している。X軸静止鏡48は芯出し機構38の上部に固
定されて基準点RPを有している。縦芯出し機構38の
熱膨張によりこのX軸静止鏡48にも同じような垂直お
よび水平移動は起きるものの、X軸での測定がなされる
軸に直交する面内で起きるのであるから、この移動は対
したものではない、したがってこのような移動は両鏡4
6.48間の測定d響を及ぼすものではない。
置かれたX軸可動鏡46を有しており、これが工作物3
0の中心を含むスピンドル26の長軸と同じ面内に位置
している。X軸静止鏡48は芯出し機構38の上部に固
定されて基準点RPを有している。縦芯出し機構38の
熱膨張によりこのX軸静止鏡48にも同じような垂直お
よび水平移動は起きるものの、X軸での測定がなされる
軸に直交する面内で起きるのであるから、この移動は対
したものではない、したがってこのような移動は両鏡4
6.48間の測定d響を及ぼすものではない。
第3図に示すようにX軸し−ザーインターフェロメータ
ー50が設けられていて、レーザーを発生して可動鏡4
6を通して静止状48に向わしめここで反射して静止状
48に戻らせるようになっている。勿論縦芯出し機構3
8の上部とX軸静止鏡48には適宜な開口などを形成し
て、インターフェロメーター50からのレーザーを通過
させるようにしてもよい、このように構成することによ
り両ut46.48間の距離が正確に測定される。
ー50が設けられていて、レーザーを発生して可動鏡4
6を通して静止状48に向わしめここで反射して静止状
48に戻らせるようになっている。勿論縦芯出し機構3
8の上部とX軸静止鏡48には適宜な開口などを形成し
て、インターフェロメーター50からのレーザーを通過
させるようにしてもよい、このように構成することによ
り両ut46.48間の距離が正確に測定される。
基準点RPが測定軸MAに対して常に静止しているから
、両鏡46.48間の測定は簡単に変換されて、この測
定を測定軸MAからの測定の基準とできる。X軸可動鏡
46が工作物30の中心と一線状であるから、インター
フェロメーター50により与えられる情報を用いて切削
工具20を工作物30の中心または工作面30a上のい
かなる位置にも位置させることができる。
、両鏡46.48間の測定は簡単に変換されて、この測
定を測定軸MAからの測定の基準とできる。X軸可動鏡
46が工作物30の中心と一線状であるから、インター
フェロメーター50により与えられる情報を用いて切削
工具20を工作物30の中心または工作面30a上のい
かなる位置にも位置させることができる。
Z方向または2軸スライド16上での切削工具20の運
動に関しては、第4図に示すようにZ軸スライド16の
前面上にZ軸可動1i52が設けられている。Z軸静止
1154は2軸スライド支体14の延長線上に設けられ
ており、可動鏡52とともにZ軸インターフェロメータ
ー空所を画定している。ここで重要なことはこの静止t
154が工作物30の工作面3Qaを含む第2の仮想垂
直面!■内に位置しているということである。2軸レー
ザーインターフエロメーター(図示せず)はインターフ
ェロメーター50と同様に作用して、両鏡52.54間
の距離を測定する。この情報はインターフェロメーター
50から得られた情報と共に演算に使用される。これに
より切削工具20が工作物30に加工を施せる加工深さ
が連続的かつ正確にモニターされるのである。このイン
ターフェロメーターからのこの情報は工作物30の角位
置をモニターする他のセンサーからの情報とも共用でき
るものである。このような情報交換によりコンピュータ
ーはいかなる所望の加工佐賀にも切削工具20を8勤さ
せることができる。
動に関しては、第4図に示すようにZ軸スライド16の
前面上にZ軸可動1i52が設けられている。Z軸静止
1154は2軸スライド支体14の延長線上に設けられ
ており、可動鏡52とともにZ軸インターフェロメータ
ー空所を画定している。ここで重要なことはこの静止t
154が工作物30の工作面3Qaを含む第2の仮想垂
直面!■内に位置しているということである。2軸レー
ザーインターフエロメーター(図示せず)はインターフ
ェロメーター50と同様に作用して、両鏡52.54間
の距離を測定する。この情報はインターフェロメーター
50から得られた情報と共に演算に使用される。これに
より切削工具20が工作物30に加工を施せる加工深さ
が連続的かつ正確にモニターされるのである。このイン
ターフェロメーターからのこの情報は工作物30の角位
置をモニターする他のセンサーからの情報とも共用でき
るものである。このような情報交換によりコンピュータ
ーはいかなる所望の加工佐賀にも切削工具20を8勤さ
せることができる。
この発明の装置の他実施憇様を≠外因に示す゛。
前記のものとの違いは切削工具と工作物が設けられたス
ライドを逆にした点である。2軸スライド116上には
スピンドル126とチャック128と工作物130とが
設けられておいて、これらの中心を通る′!J1の長軸
に沿って移動する。工具ホルダー118と切削工具12
0とはベース112上のX軸スライド124上に架設さ
れており、工作物130の工作面130aを横切って移
動する。この実施態様の場合前記の実施態様に比べて測
定軸MAの設定を変えるだけでよい、第1の仮想垂直面
■は工作物130の中心を含んでおり、第2の仮想垂直
面!■は切削工具120の切削チップ120mを含んで
いる。
ライドを逆にした点である。2軸スライド116上には
スピンドル126とチャック128と工作物130とが
設けられておいて、これらの中心を通る′!J1の長軸
に沿って移動する。工具ホルダー118と切削工具12
0とはベース112上のX軸スライド124上に架設さ
れており、工作物130の工作面130aを横切って移
動する。この実施態様の場合前記の実施態様に比べて測
定軸MAの設定を変えるだけでよい、第1の仮想垂直面
■は工作物130の中心を含んでおり、第2の仮想垂直
面!■は切削工具120の切削チップ120mを含んで
いる。
以上から明らかなようにこの発明の装置は組立てがI’
JJILであり、また既存の機構にも装填できて再調整
の必要を低減する。精々月1回以下位でいいのである。
JJILであり、また既存の機構にも装填できて再調整
の必要を低減する。精々月1回以下位でいいのである。
基準点RAをレースの熱生長間温度不感体32の第2の
面32bと同一垂直面内に保持するためには温度不感体
32を圧縮させるだけには限らない。重要なことは基準
点RAが測定軸MAに対して不動であるということであ
る。
面32bと同一垂直面内に保持するためには温度不感体
32を圧縮させるだけには限らない。重要なことは基準
点RAが測定軸MAに対して不動であるということであ
る。
さらに、この発明は特に機械加工装置に適用可能である
が、これはまた精密操作が行なわれるべき他のタイプの
機械にも応用を有する。たとえば、この発明は、切削操
作よりもむしろ測定操作が工作物の表面上で行なわれる
計測学的装置に適用され得る。このような応用では、好
ましい実施例の切削工具20は工作物の表面を検知する
ため接触プローブまたは非接触プローブにより置き換え
られてもよい。
が、これはまた精密操作が行なわれるべき他のタイプの
機械にも応用を有する。たとえば、この発明は、切削操
作よりもむしろ測定操作が工作物の表面上で行なわれる
計測学的装置に適用され得る。このような応用では、好
ましい実施例の切削工具20は工作物の表面を検知する
ため接触プローブまたは非接触プローブにより置き換え
られてもよい。
第1図はこの発明の精密加工装置の一実施態様の平面図
、 第2図は同じくゼロ半径において切削工具が工作物と接
触した状態での平面図、 第3図はその全面図、 第4図はXSz軸スライドの側面図、 第5図は縦芯出し機構の拡大図、 第6図はその一部を示す平面図、 第7図はこの発明の加工装置の他の実施態様を示す平面
図である。 10・・・レース 20・・・切削工具 32・・・温度不感体 38・・・縦芯出し機構 12・・・ベース 30・・・工作物
、 第2図は同じくゼロ半径において切削工具が工作物と接
触した状態での平面図、 第3図はその全面図、 第4図はXSz軸スライドの側面図、 第5図は縦芯出し機構の拡大図、 第6図はその一部を示す平面図、 第7図はこの発明の加工装置の他の実施態様を示す平面
図である。 10・・・レース 20・・・切削工具 32・・・温度不感体 38・・・縦芯出し機構 12・・・ベース 30・・・工作物
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 [1]ベース(12)およびこのベース上のスライド支
体(14)と、 ベース上に位置して第1の長軸に沿って切削工具(20
)を移動させる第1のスライド(16)と、 スライド支体上に設けられて工作面(32a)を具えた
工作物(30)を第1の長軸と直交する方向に移動させ
、かつ第1のスライドと相対移動して切削工具を工作物
の工作面と接触させる第2のスライド(24)と、 第1の長軸を通る第1の仮想面(I)と工作物の工作面
を含む第2の仮想面(II)との交差により画定される
測定軸(MA)と、 ベースに連結されてかつ測定軸内に配置されたた第1の
面(32a)と第2の面(32b)とを具え、第2の仮
想面内に配置され、かつ装置の作業中に装置内外の温度
が変動した場合でも定長を保持するべく構成された温度
不感体(32)と、温度不感体の第2の面とスライド支
体とに連結され、温度不感体の第2の面から延在する芯
出し面内に位置する固定点(RP)を有し、温度変動に
より装置全体または一部が膨張収縮した場合でも該固定
点が測定軸に対して静止状を保持すべく構成された芯出
し機構(38)とを 含んでなる精密加工装置。 [2]温度不感体(32)が水平であり、測定軸(MA
)が垂直であって、かつ 第2のスライド(24)の移動方向が第1の長軸と直交
する ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 [3]温度不感体(32)がスライド支体 (14)構成材料より熱膨張率の小さい材料から構成さ
れている ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 [4]温度不感体(32)が芯出し機構(38)により
圧縮を負荷されている ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 [5]温度不感体(32)が芯出し機構(38)により
圧縮を負荷されている ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 [6]芯出し機構(38)が温度不感体に圧縮を負荷す
べく予応力を掛けられた少なくとも1本のリード(40
)によりスライド支体(14)に連結されている ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 [7]リード(40)が吸振材(44)を有している ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 [8]スライド支体(14)には保持材(42)が連結
されて芯出し機構(38)をスライド支体と並設させる
とともにリード(40)をスライド支体に連結している ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 [9]温度不感体(32)の第1の面(32a)が第1
のソケット(34)によりベース(12)に連結され、
かつ第2の面(32b)が第2のソケット(36)によ
り芯出し機構(38)に連結されている ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 [10]温度不感体(32)の第1の面(32a)が第
1のソケット(34)によりベース(12)に連結され
、かつ第2の面(32b)が第2のソケット(36b)
により芯出し機構(38)に連結されている ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 [11]温度不感体(32)がガラス合成物から構成さ
れている ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 [12]温度不感体(32)がZERODURから構成
されている ことを特徴とする請求項11に記載の装置。 [13]温度不感体(32)がガラスの合成物から構成
されている ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 [14]温度不感体(32)がZERODURから構成
されている ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 [15]温度不感体(32)が水平でかつ第1と第2の
スライド(16、24)の下方に配置されている ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 [16]温度不感体(32)が芯出し機構(38)によ
り圧縮を負荷されている ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 [17]少なくとも1本のリード(40)が芯出し機構
(38)をスライド支体(14)に連結し、かつ温度不
感体(32)に圧縮を負荷すべく予応力を掛けられてい
る ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 [18]保持材(42)がリード(40)をスライド支
体(40)に連結するとともに、芯出し機構(38)を
スライド支体と並設状に保持することを特徴とする請求
項17に記載の装置。 [19]温度不感体(32)が第1のソケット(34)
によりベース(12)に連結され、かつ第2のソケット
(36)により芯出し機構(38)に連結されている ことを特徴とする請求項18に記載の装置。 [20]芯出し機構(38)上の固定点(RP)と工作
物(30)の中心との間の距離を測定する手段が設けら
れている ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 [21]切削工具(20)と工作物(30)との間の距
離を測定する手段が設けられている ことを特徴とする請求項20に記載の装置。 [22]芯出し機構(38)上の固定点(RP)と工作
物(30)との間の距離を測定する手段が設けられてい
る ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 [23]切削工具(20)と工作物(30)との間の距
離を測定する手段が設けられている ことを特徴とする請求項22に記載の装置。 [24]ベース(12)およびこのベース上のスライド
支体(14)と、 ベース上に位置して第1の長軸に沿って第1の部材(2
0、30)を移動させる第1のスライド(16)と、 スライド支体上に設けられて最外面を具えた第2の部材
(20、30)を第1の長軸と直交する方向にい移動さ
せ、かつ第1のスライドと相対移動して第1の部材を第
2の部材の最外面(20a、30a)と接触させる第2
のスライド(24)と、 第1の長軸を通る第1の仮想面(I)と第2の部材の最
外面を含む第2の仮想面(II)との交差により画定さ
れる測定軸(MA)と、 ベースに連結されてかつ測定軸内に配置された第1の面
(32a)とベースに連結されてかつ測定軸(MA)内
に配置された第2の面(32b)とを具えて第2の仮想
面内に配置され、かつ装置の作業中に装置内外の温度が
変動した場合でも定長を保持するべく構成された温度不
感体(32)と、 温度不感体の第2の面とスライド支体とに連結され、温
度不感体の第2の面から延在する芯出し面内に位置する
固定点(RP)を有し、温度変動により装置全体または
一部が膨脹収縮した場合でも該固定点が測定軸に対して
静止状を保持すべく構成された芯出し機構(38)とを 含んでなる精密加工装置。 [25]第1の部材が切削工具(20)であって、第2
の部材が工作物(30)であって、かつ最外面が工作物
の工作面(30a)である ことを特徴とする請求項24に記載の装置。 [26]温度不感体(32)がスライド支体(14)を
構成する材料よりも熱膨張率の小さい材料から構成され
ている ことを特徴とする請求項25に記載の装置。 [27]第1の部材が工作物(30)であり、第2の部
材が切削工具(20)であり、かつ最外面が切削工具の
切削チップ(20a)である ことを特徴とする請求項24に記載の装置。 [28]温度不感体(32)がスライド支体(14)を
構成する材料よりも熱膨張率の小さい材料から構成され
ている ことを特徴とする請求項27に記載の装置。 [29]ベース(12)およびこのベース上のスライド
支体(14)と、 ベースに連結された第1の面(32a)と第2の面(3
2b)とを具えて、かつ装置の作業中に装置内外の温度
が変動した場合でも定長を保持するべく構成された温度
不感体(32)と、 温度不感体の第2の面とスライド支体とに連結され、温
度不感体の第2の面から延在する芯出し面内に位置する
固定点(RP)を有し、温度変動により装置全体または
一部が膨張収縮した場合でも該固定点が測定軸に対して
静止状を保持すべく構成された芯出し機構(38)とを ベース上に位置して第1の長軸に沿って第1の部材(2
0、30)を移動させる第1のスライド(16)と、 スライド支体上に設けられて最外面を具えた第2の部材
(20、30)を第1の長軸と直交する方向にい移動さ
せ、かつ第1のスライドと相対移動して第1の部材を第
2の部材の最外面(20a、30a)と接触させる第2
のスライド(24)と、 第1の長軸を通る第1の仮想面(I)と第2の部材の最
外面を含む第2の仮想面(II)との交差により画定さ
れる測定軸(MA)とを 含んでなる精密加工装置。 [30]可動器械を用いて工作物上で精密操作を行なう
ための装置であって、ベース12と、第1の軸に沿って
移動するため前記ベース上に装着されかつ前記軸に沿っ
て移動するため工作物を支持するようにされた第1の支
持体と、前記第1の軸に直交する第2の軸に沿って移動
するため前記ベースに装着されかつ前記第2の軸に沿っ
て移動するため前記器械を支持するようにされた第2の
支持体と、前記第1の軸に沿って工作物の位置を検出す
るための位置検出手段とを備え、 前記位置検出手段は前記第1の軸から固定された距離に
装着される基準エレメント48を含み、前記固定された
距離は温度不感エレメント32によって規定されること
を特徴とする、装置。
Applications Claiming Priority (2)
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US336,743 | 1989-04-03 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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ID=23317457
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
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