JPH0520223B2 - - Google Patents
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- JPH0520223B2 JPH0520223B2 JP29154086A JP29154086A JPH0520223B2 JP H0520223 B2 JPH0520223 B2 JP H0520223B2 JP 29154086 A JP29154086 A JP 29154086A JP 29154086 A JP29154086 A JP 29154086A JP H0520223 B2 JPH0520223 B2 JP H0520223B2
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- drive
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Machine Tool Units (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はサブミクロンオーダの超精密加工を目
的とした平面研削盤等精密加工機械の駆動機構に
関するものである。
的とした平面研削盤等精密加工機械の駆動機構に
関するものである。
（従来技術）
従来の平面研削盤の駆動系の代表的な構成を第
７図に示す。１はサーボモータで縦のボールねじ
３に連結されている。２もサーボモータで、横の
ボールねじ４に連結されている。５は主軸モータ
で、主軸軸受部６に支持された砥石７を駆動す
る。８はワークである。砥石７はサーボモータ１
と２とボールねじ３と４から成る駆動系によつて
上下方向（Ｚ軸）、左右方向（Ｙ軸）に駆動され
る。一般にこのような駆動系では、機械が大型に
なる程、(1)ボールねじ加工精度に限界があり精度
が低下すること、(2)砥石全体をサーボモータによ
り駆動するため応答性が低いこと、(3)砥石移動時
の真直度は全て案内面の精度によつて左右される
ため、高精度な加工を必要とし、また機械全体の
大型化にもつながることからコスト的にも非常に
不利であること、などの問題点があつた。
７図に示す。１はサーボモータで縦のボールねじ
３に連結されている。２もサーボモータで、横の
ボールねじ４に連結されている。５は主軸モータ
で、主軸軸受部６に支持された砥石７を駆動す
る。８はワークである。砥石７はサーボモータ１
と２とボールねじ３と４から成る駆動系によつて
上下方向（Ｚ軸）、左右方向（Ｙ軸）に駆動され
る。一般にこのような駆動系では、機械が大型に
なる程、(1)ボールねじ加工精度に限界があり精度
が低下すること、(2)砥石全体をサーボモータによ
り駆動するため応答性が低いこと、(3)砥石移動時
の真直度は全て案内面の精度によつて左右される
ため、高精度な加工を必要とし、また機械全体の
大型化にもつながることからコスト的にも非常に
不利であること、などの問題点があつた。
（発明の解決しようとする問題点）
上記従来技術の問題点を解決し、高い位置決め
分解能と高速応答性をもつ精密加工機械の駆動機
構を提供しようとするものである。
分解能と高速応答性をもつ精密加工機械の駆動機
構を提供しようとするものである。
（発明による解決手段）
加工機械の構造体間に挟持される上下に平行フ
ランジ１０ａ，１０ｂを備えた中空構造体１０と
該中空構造体内に密封される圧力流体１３とから
なり流体圧を変化させることにより中空構造体１
０の軸方向と軸と直交する方向への変形に起因す
る軸方向伸び量を利用する微小駆動機構Ａと、サ
ーボモータ１と縦のボールねじ３及びサーボモー
タ２と横のボールねじ４よりなる粗動機構との組
合せよりなり、前記微小駆動機構Ａを上下動駆動
本体９と主軸軸受部６との間に平面視で三角形の
頂点に位置するよう３個配置してＸ軸回りの回転
駆動とＺ軸方向の直線微動を可能にした。
ランジ１０ａ，１０ｂを備えた中空構造体１０と
該中空構造体内に密封される圧力流体１３とから
なり流体圧を変化させることにより中空構造体１
０の軸方向と軸と直交する方向への変形に起因す
る軸方向伸び量を利用する微小駆動機構Ａと、サ
ーボモータ１と縦のボールねじ３及びサーボモー
タ２と横のボールねじ４よりなる粗動機構との組
合せよりなり、前記微小駆動機構Ａを上下動駆動
本体９と主軸軸受部６との間に平面視で三角形の
頂点に位置するよう３個配置してＸ軸回りの回転
駆動とＺ軸方向の直線微動を可能にした。
又微小駆動機構Ａを上下動駆動本体９と主軸軸
受部６との間の縦方向の垂直の面１６に側面視で
夫々三角形の頂点に位置するように３個配置し、
又縦方向の垂直の面１６と直交する水平の面１７
上に１個配置してＸ軸とＺ軸まわりの回転微動と
Ｙ軸とＺ軸方向の直線微動を可能とした。
受部６との間の縦方向の垂直の面１６に側面視で
夫々三角形の頂点に位置するように３個配置し、
又縦方向の垂直の面１６と直交する水平の面１７
上に１個配置してＸ軸とＺ軸まわりの回転微動と
Ｙ軸とＺ軸方向の直線微動を可能とした。
（実施例）
第１図は本発明に係る駆動機構を備えた研削盤
である。本発明の駆動機構は従来方式のボールね
じによる駆動機構と、流体圧による機械膨張を利
用した微小駆動機構Ａを併用したものである。
である。本発明の駆動機構は従来方式のボールね
じによる駆動機構と、流体圧による機械膨張を利
用した微小駆動機構Ａを併用したものである。
第１図と第７図と比べて異つているのは上下動
駆動本体９の主軸軸受部６との間に微小駆動機構
Ａが用いられていることである。第１図の例では
この微小駆動機構Ａを３ケ用いている。上下左右
の粗動は従来型のサーボモータ１，２とボールね
じ３，４によつてＹ軸とＺ軸方向の駆動を行うよ
うになつている。
駆動本体９の主軸軸受部６との間に微小駆動機構
Ａが用いられていることである。第１図の例では
この微小駆動機構Ａを３ケ用いている。上下左右
の粗動は従来型のサーボモータ１，２とボールね
じ３，４によつてＹ軸とＺ軸方向の駆動を行うよ
うになつている。
３ケの微小駆動機構Ａは平面視で夫々が三角形
の頂点に位置するように配置されているので、こ
れによりＸ軸回りの回転微動、Ｚ軸方向の直線微
動を実現させることができる。
の頂点に位置するように配置されているので、こ
れによりＸ軸回りの回転微動、Ｚ軸方向の直線微
動を実現させることができる。
第２図を参照して、微小駆動機構Ａについて概
略説明する。第２図で１５及び１５′は工作機械
構造体で、これら構造体内に微小駆動機構Ａが挟
持されている。
略説明する。第２図で１５及び１５′は工作機械
構造体で、これら構造体内に微小駆動機構Ａが挟
持されている。
微小駆動機構Ａは有底筒状体よりなる中空構造
体１０と、該中空構造体１０の密閉蓋体１１と、
中空構造体１０内へサーボ弁１２を介して圧力流
体１３を送り込む圧力流体源１４とからなつてい
る。
体１０と、該中空構造体１０の密閉蓋体１１と、
中空構造体１０内へサーボ弁１２を介して圧力流
体１３を送り込む圧力流体源１４とからなつてい
る。
中空構造体１０は上下に平行なフランジ１０
ａ，１０ｂを有し、これらフランジが工作機械構
造体１５，１５′と接して挟持されている。
ａ，１０ｂを有し、これらフランジが工作機械構
造体１５，１５′と接して挟持されている。
サーボ弁１２により、中空構造体１０と密閉蓋
体１１で液密にされた空間に圧力流体１３の圧力
を制御して供給することにより、中空構造体１０
は第３図ａ，ｂに示すように、底面方向への伸び
δ1と側面の伸びによる底面方向の縮みδ2を発生す
る。δ2及びδ2はその伸び又は縮み量が微少である
領域では、ほぼ圧力Ｐに比例する。したがつて全
体の伸び量δはδ＝δ1−δ2＝KP（Ｋ；比例定数）
で表わされる。
体１１で液密にされた空間に圧力流体１３の圧力
を制御して供給することにより、中空構造体１０
は第３図ａ，ｂに示すように、底面方向への伸び
δ1と側面の伸びによる底面方向の縮みδ2を発生す
る。δ2及びδ2はその伸び又は縮み量が微少である
領域では、ほぼ圧力Ｐに比例する。したがつて全
体の伸び量δはδ＝δ1−δ2＝KP（Ｋ；比例定数）
で表わされる。
微小駆動機構Ａを１個用いたものが第４図に示
されている。第４図の如く配置したものでは、単
軸方向のみの微小駆動しかできない。そこで本発
明は、第５図の如く上下動駆動本体９と主軸軸受
部６との間の縦方向垂直の面１６に３個を側面視
で夫々三角形の頂点となるように配置し、さらに
縦の面１６と直交する水平の面１７上に１個配置
し、Ｘ軸とＺ軸まわりの回転微動と、Ｙ軸とＺ軸
方向の直線微動が可能となつている。
されている。第４図の如く配置したものでは、単
軸方向のみの微小駆動しかできない。そこで本発
明は、第５図の如く上下動駆動本体９と主軸軸受
部６との間の縦方向垂直の面１６に３個を側面視
で夫々三角形の頂点となるように配置し、さらに
縦の面１６と直交する水平の面１７上に１個配置
し、Ｘ軸とＺ軸まわりの回転微動と、Ｙ軸とＺ軸
方向の直線微動が可能となつている。
以上の説明で研削盤の二重駆動機構について説
明したが、超精密研削盤・旋盤等の工作機械やス
テツパー等の半導体製造装置等の高分解能な位置
決めを必要とする産業機械一般に応用できるもの
である。
明したが、超精密研削盤・旋盤等の工作機械やス
テツパー等の半導体製造装置等の高分解能な位置
決めを必要とする産業機械一般に応用できるもの
である。
（作用）
さて第１図の二重駆動機構についてその作動に
ついて説明する。二重駆動機構は大ストローク移
動できるサーボモータ１とボールねじ３或いはサ
ーボモータ２とボールねじ３とからなる粗動部
と、ストロークは小さいが高速高分解能的駆動が
可能な微小駆動機構Ａよりなる微動部とを併用し
て全体として大ストローク高分解能を有し、高応
答性を備えた駆動ができる。
ついて説明する。二重駆動機構は大ストローク移
動できるサーボモータ１とボールねじ３或いはサ
ーボモータ２とボールねじ３とからなる粗動部
と、ストロークは小さいが高速高分解能的駆動が
可能な微小駆動機構Ａよりなる微動部とを併用し
て全体として大ストローク高分解能を有し、高応
答性を備えた駆動ができる。
一般にボールねじ駆動機構は摩擦トルクあるい
はバツクラツシ等の存在により位置決めできる分
解能には限度があり、いわゆる制御不可能域が存
在する。第５図はこのような系の応答の例を示し
たもので、制御不可能域においては、その時の摩
擦トルク、バツクラツシユ等の特性によつて停止
位置が決まるが、一般にこれらを正確に予測する
ことは困難である。そこで、微動部の移動スパン
を第５図に示すように設定し、対象の位置がこの
範囲内に入つた時点でその制御を中止すると共
に、微動部により目標値までの微小な補正駆動を
行なう。
はバツクラツシ等の存在により位置決めできる分
解能には限度があり、いわゆる制御不可能域が存
在する。第５図はこのような系の応答の例を示し
たもので、制御不可能域においては、その時の摩
擦トルク、バツクラツシユ等の特性によつて停止
位置が決まるが、一般にこれらを正確に予測する
ことは困難である。そこで、微動部の移動スパン
を第５図に示すように設定し、対象の位置がこの
範囲内に入つた時点でその制御を中止すると共
に、微動部により目標値までの微小な補正駆動を
行なう。
このような方式を用いることにより、全体とし
て大ストローク且つ高分解能的駆動が可能にな
り、また微動部は先端部のみを駆動するためその
負荷は小さく高速駆動が可能となる。
て大ストローク且つ高分解能的駆動が可能にな
り、また微動部は先端部のみを駆動するためその
負荷は小さく高速駆動が可能となる。
なお、微小駆動機構の自由度は各アクチユエー
タの配置法により最大６自由度まで持たせること
が可能である。
タの配置法により最大６自由度まで持たせること
が可能である。
（効果）
サーボモータとボールねじによる粗動機構の外
に中空構造体内に流体圧を供給し、中空構造体の
変形に起因する伸び量を利用した微小駆動機構を
組合せたので、従来のサーボモータとボールねじ
による高精度位置決め機構等で不可避であつたガ
タあるいはバツクラツシ等がなく、極めて精度の
高い微小駆動機構を得ることが可能となつた。
に中空構造体内に流体圧を供給し、中空構造体の
変形に起因する伸び量を利用した微小駆動機構を
組合せたので、従来のサーボモータとボールねじ
による高精度位置決め機構等で不可避であつたガ
タあるいはバツクラツシ等がなく、極めて精度の
高い微小駆動機構を得ることが可能となつた。
特に微小駆動機構Ａを上下動駆動本体９と主軸
軸受部６との間に平面視で三角形の頂点に位置す
るよう３個配置したのでＸ軸回りの回転駆動とＺ
軸方向の直線微動が可能となつた。
軸受部６との間に平面視で三角形の頂点に位置す
るよう３個配置したのでＸ軸回りの回転駆動とＺ
軸方向の直線微動が可能となつた。
又微小駆動機構Ａを上下動駆動本体９と主軸軸
受部６との間の縦方向の垂直の面１６に側面視で
夫々三角形の頂点に位置するように３個配置し、
又縦方向の垂直の面１６と直交する水平の面１７
上に１個配置してＸ軸とＺ軸まわりの回転微動と
Ｙ軸とＺ軸方向の直線微動を可能とした。
受部６との間の縦方向の垂直の面１６に側面視で
夫々三角形の頂点に位置するように３個配置し、
又縦方向の垂直の面１６と直交する水平の面１７
上に１個配置してＸ軸とＺ軸まわりの回転微動と
Ｙ軸とＺ軸方向の直線微動を可能とした。
このように加工砥石に対し、Ｚ面のみならずＸ
面、ｙ面についても微小駆動機構を設けることが
できるので、微動及び微回転駆動を可能とするこ
とができ、極めて精度の高い加工が可能となつ
た。
面、ｙ面についても微小駆動機構を設けることが
できるので、微動及び微回転駆動を可能とするこ
とができ、極めて精度の高い加工が可能となつ
た。
第１図は本発明に係る二重駆動機構を施した平
面研削盤。第２図は微小駆動機構の概念図。第３
図は微小駆動機構の原理説明図。第４図は微小駆
動機構を単体で用いた平面研削盤。第５図は同じ
く複数の縦板の微小駆動機構を用いて複数方向に
自由度をもたせた平面研削盤を示す。第６図は粗
動部応答と微小補正時の応答例を示す図。第７図
は従来型平面研削盤。 図において；Ａ……微小駆動機構、１，２……
サーボモータ、３，４……ボールねじ、５……主
軸モータ、６……主軸軸受部、７……砥石、８…
…ワーク、９……上下動駆動本体、１０……中空
構造体、１０ａ，１０ｂ……フランジ、１１……
密閉蓋体、１２……サーボ弁、１３……圧力流
体、１４……圧力流体源、１５……工作機械構造
体、１６……縦の面、１７……水平の面。
面研削盤。第２図は微小駆動機構の概念図。第３
図は微小駆動機構の原理説明図。第４図は微小駆
動機構を単体で用いた平面研削盤。第５図は同じ
く複数の縦板の微小駆動機構を用いて複数方向に
自由度をもたせた平面研削盤を示す。第６図は粗
動部応答と微小補正時の応答例を示す図。第７図
は従来型平面研削盤。 図において；Ａ……微小駆動機構、１，２……
サーボモータ、３，４……ボールねじ、５……主
軸モータ、６……主軸軸受部、７……砥石、８…
…ワーク、９……上下動駆動本体、１０……中空
構造体、１０ａ，１０ｂ……フランジ、１１……
密閉蓋体、１２……サーボ弁、１３……圧力流
体、１４……圧力流体源、１５……工作機械構造
体、１６……縦の面、１７……水平の面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加工機械の構造体間に挟持される上下に平行
フランジ１０ａ，１０ｂを備えた中空構造体１０
と該中空構造体内に密封される圧力流体１３とか
らなり流体圧を変化させることにより中空構造体
１０の軸方向と軸と直交する方向への変形に起因
する軸方向伸び量を利用する微小駆動機構Ａと、
サーボモータ１と縦のボールねじ３及びサーボモ
ータ２と横のボールねじ４よりなる粗動機構との
組合せよりなり、前記微小駆動機構Ａを上下動駆
動本体９と主軸軸受部６との間に平面視で三角形
の頂点に位置するよう３個配置してＸ軸回りの回
転駆動とＺ軸方向の直線微動を可能にした精密加
工機械における粗動及び微動可能な二重駆動機
構。 ２ 加工機械の構造体間に挟持される上下に平行
フランジ１０ａ，１０ｂを備えた中空構造体１０
と該中空構造体内に密封される圧力流体１３とか
らなり流体圧を変化させることにより中空構造体
１０の軸方向と軸と直交する方向への変形に起因
する軸方向伸び量を利用する微小駆動機構Ａと、
サーボモータ１と縦のボールねじ３及びサーボモ
ータ２と横のボールねじ４よりなる粗動機構との
組合せよりなり、前記微小駆動機構Ａを上下動駆
動本体９と主軸軸受部６との間の縦方向垂直面１
６に側面視で夫々三角形の頂点に位置するように
３個配置し、又縦方向の垂直の面１６と直交する
水平の面１７上に１個配置し、Ｘ軸とＺ軸まわり
の回転微動とＹ軸とＺ軸方向の直線微動を可能と
したことを特徴とする精密加工機械における粗動
及び微動可能な二重駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29154086A JPS63144929A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 精密加工機械における粗動及び微動可能な二重駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29154086A JPS63144929A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 精密加工機械における粗動及び微動可能な二重駆動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144929A JPS63144929A (ja) | 1988-06-17 |
| JPH0520223B2 true JPH0520223B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=17770227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29154086A Granted JPS63144929A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 精密加工機械における粗動及び微動可能な二重駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63144929A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0569595B1 (en) * | 1991-11-15 | 1999-10-13 | Yotaro Hatamura | Feed screw device and precisely positioning micromotion feed system |
-
1986
- 1986-12-09 JP JP29154086A patent/JPS63144929A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63144929A (ja) | 1988-06-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |