JPH05245708A - チャックおよびそれを用いた回転加工装置 - Google Patents
チャックおよびそれを用いた回転加工装置Info
- Publication number
- JPH05245708A JPH05245708A JP4439592A JP4439592A JPH05245708A JP H05245708 A JPH05245708 A JP H05245708A JP 4439592 A JP4439592 A JP 4439592A JP 4439592 A JP4439592 A JP 4439592A JP H05245708 A JPH05245708 A JP H05245708A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- chuck
- rotation
- spindle
- moving
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】マイクロ部品の機械加工を精密に行うための手
段を提供する。 【構成】チャック４の被加工材つかみ部に用いられた圧
電素子と、該圧電素子を変位させるための電圧を印加す
る電源９と、該圧電素子で保持された被加工材６を観察
する光学系１２とこれを映像信号に変換するＴＶカメラ
１３およびモニタ１４で構成される。 【効果】微細な機械部品の回転加工を行う上で微妙な調
整が容易で精密に加工することができる。
段を提供する。 【構成】チャック４の被加工材つかみ部に用いられた圧
電素子と、該圧電素子を変位させるための電圧を印加す
る電源９と、該圧電素子で保持された被加工材６を観察
する光学系１２とこれを映像信号に変換するＴＶカメラ
１３およびモニタ１４で構成される。 【効果】微細な機械部品の回転加工を行う上で微妙な調
整が容易で精密に加工することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】光ファイバなどの数ミクロンメー
タ〜数ミリメータオーダの微小な部品を高精度加工する
旋盤等に関する。
タ〜数ミリメータオーダの微小な部品を高精度加工する
旋盤等に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微小な微細部品を旋盤等で機械加
工する場合は回転中に心合わせを行うことが困難で停止
させた状態で顕微鏡で拡大しながらねじ等の調整によっ
て位置ずれを補正するなど試行錯誤的な心合わせ作業を
行っていた。
工する場合は回転中に心合わせを行うことが困難で停止
させた状態で顕微鏡で拡大しながらねじ等の調整によっ
て位置ずれを補正するなど試行錯誤的な心合わせ作業を
行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】微細な素材に既に形成
されている目標のマーク等を基準として再度加工する場
合、被加工材をチャックに取付ける時に生じるミクロン
メータオーダの位置ずれを防止することができない。本
発明はこの位置ずれを回転中に補正できる機能を備えた
チャックを提供する。
されている目標のマーク等を基準として再度加工する場
合、被加工材をチャックに取付ける時に生じるミクロン
メータオーダの位置ずれを防止することができない。本
発明はこの位置ずれを回転中に補正できる機能を備えた
チャックを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】チャックに被加工材を取
り付けた時の位置ずれ量を測定するために光学顕微鏡、
または電子顕微鏡を採用する。検出した位置ずれを補正
するために圧電素子を採用する。
り付けた時の位置ずれ量を測定するために光学顕微鏡、
または電子顕微鏡を採用する。検出した位置ずれを補正
するために圧電素子を採用する。
【０００５】
【作用】チャックに被加工材を取り付けた時の位置ずれ
量を測定するために光学顕微鏡、または走査型電子顕微
鏡を採用する。検出した位置ずれ補正のための移動には
圧電素子を採用する。
量を測定するために光学顕微鏡、または走査型電子顕微
鏡を採用する。検出した位置ずれ補正のための移動には
圧電素子を採用する。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を以下に述べる。図１（ａ）
（ｂ）は本発明における心合わせ機構付きチャックの概
観図である。すなわち、該チャックは外枠部２と該外枠
部にその一端を固定した圧電素子（１−１〜１−４）で
構成され、該チャックの一端をスピンドル３にねじ等の
手段で固定して用いられる。ここで該圧電素子は被加工
材を固定すると同時に素材の位置を移動せしめる役割を
果たす。すなわち、圧電素子の伸縮方向がスピンドルの
回転中心にたいして垂直な面内の直交する二方向となる
ように圧電素子を二個ずつ配置することにより被加工材
を保持することができる。また、一方向の圧電素子の対
（１−１と１−３または１−２と１−４）において、一
方の圧電素子に適当な電圧を印加して伸び方向の変位を
与え、もう一方に適当な電圧を印加して伸び量に相当す
る縮み方向の変位を与えれば被加工材を保持したまま移
動させることができる。これによって該スピンドルの回
転中心と被加工材の中心を一致させたり、あるいはそれ
ぞれの中心の相対的な位置を変化させることが可能とな
る。なお、図１（ｃ）は圧電素子の配置を変えた場合の
例であり、この図のように三方向に配置しても被加工材
を保持しながら移動せしめる効果は同じである。
（ｂ）は本発明における心合わせ機構付きチャックの概
観図である。すなわち、該チャックは外枠部２と該外枠
部にその一端を固定した圧電素子（１−１〜１−４）で
構成され、該チャックの一端をスピンドル３にねじ等の
手段で固定して用いられる。ここで該圧電素子は被加工
材を固定すると同時に素材の位置を移動せしめる役割を
果たす。すなわち、圧電素子の伸縮方向がスピンドルの
回転中心にたいして垂直な面内の直交する二方向となる
ように圧電素子を二個ずつ配置することにより被加工材
を保持することができる。また、一方向の圧電素子の対
（１−１と１−３または１−２と１−４）において、一
方の圧電素子に適当な電圧を印加して伸び方向の変位を
与え、もう一方に適当な電圧を印加して伸び量に相当す
る縮み方向の変位を与えれば被加工材を保持したまま移
動させることができる。これによって該スピンドルの回
転中心と被加工材の中心を一致させたり、あるいはそれ
ぞれの中心の相対的な位置を変化させることが可能とな
る。なお、図１（ｃ）は圧電素子の配置を変えた場合の
例であり、この図のように三方向に配置しても被加工材
を保持しながら移動せしめる効果は同じである。
【０００７】上記実施例では、圧電素子で直接被加工材
を保持したが図５に示すように、被加工材が小さくとも
固定出来るように噛込み用の治具を介して固定してもよ
い。また、上記実施例では被加工材の移動手段に圧電素
子を用いたが空気圧を利用したシリンダによる移動機構
を用いても効果は同様である。次に圧電素子に電圧を印
加するための電源部との接続について図２を用いて説明
する。図２に示すスピンドル３の中央に空洞部を設け
て、取り出し電極の配線が通るようにしてスピンドルの
もう一方に設けてある電極の取り出し部に接続する。回
転するスピンドルとの電気的な接続はスリップリング等
を用いて得ることが可能であり、端子５−１と５−２間
に電圧を印加することによって圧電素子１−１を伸縮さ
せることが出来る。なお、この場合チャックの外枠やス
ピンドルの材料にはセラミックス等を用いて電気的な絶
縁状態を得ることが出来る。なお、本実施例で用いた圧
電素子による変位量はせいぜい１０ミクロンの大きさに
すぎないが、チャック部に梃子などの機構を設けて、圧
電素子の変位量を拡大したりすることも可能である。
を保持したが図５に示すように、被加工材が小さくとも
固定出来るように噛込み用の治具を介して固定してもよ
い。また、上記実施例では被加工材の移動手段に圧電素
子を用いたが空気圧を利用したシリンダによる移動機構
を用いても効果は同様である。次に圧電素子に電圧を印
加するための電源部との接続について図２を用いて説明
する。図２に示すスピンドル３の中央に空洞部を設け
て、取り出し電極の配線が通るようにしてスピンドルの
もう一方に設けてある電極の取り出し部に接続する。回
転するスピンドルとの電気的な接続はスリップリング等
を用いて得ることが可能であり、端子５−１と５−２間
に電圧を印加することによって圧電素子１−１を伸縮さ
せることが出来る。なお、この場合チャックの外枠やス
ピンドルの材料にはセラミックス等を用いて電気的な絶
縁状態を得ることが出来る。なお、本実施例で用いた圧
電素子による変位量はせいぜい１０ミクロンの大きさに
すぎないが、チャック部に梃子などの機構を設けて、圧
電素子の変位量を拡大したりすることも可能である。
【０００８】図３はチャック４を用いて被加工材の位置
を所望の量だけ移動させるための手段を取り入れた回転
加工装置の構成を示す。すなわち、素材６が回転する状
況をスピンドル３の回転軸方向から顕微鏡１２とＴＶカ
メラ１３で観察してモニター１４上に表示する。次い
で、その画像情報を用いて被加工材６の回転中心がスピ
ンドルの回転中心に一致しているかどうかを判定する。
圧電素子に印加する電圧は電源９によってジョイスティ
ック１０を用いて与えられ、該モニタを観察しながら変
位を与える。被加工材の中心を所望の位置に設定した
ら、バイト１１を用いて被加工材を加工する。加工中の
観察は同じ顕微鏡１２とＴＶカメラ１３を用いて行うこ
とが出来る。なお、スピンドルの回転については被加工
材を取り付ける反対側をべローズを介してモータ等によ
って与えることが出来る。
を所望の量だけ移動させるための手段を取り入れた回転
加工装置の構成を示す。すなわち、素材６が回転する状
況をスピンドル３の回転軸方向から顕微鏡１２とＴＶカ
メラ１３で観察してモニター１４上に表示する。次い
で、その画像情報を用いて被加工材６の回転中心がスピ
ンドルの回転中心に一致しているかどうかを判定する。
圧電素子に印加する電圧は電源９によってジョイスティ
ック１０を用いて与えられ、該モニタを観察しながら変
位を与える。被加工材の中心を所望の位置に設定した
ら、バイト１１を用いて被加工材を加工する。加工中の
観察は同じ顕微鏡１２とＴＶカメラ１３を用いて行うこ
とが出来る。なお、スピンドルの回転については被加工
材を取り付ける反対側をべローズを介してモータ等によ
って与えることが出来る。
【０００９】次に、図４を用いて被加工材の移動量を判
定するアルゴリズムを説明する。まず、チャックに保持
した被加工材をスピンドルが回転していない静止状態で
モニタに写しだされた画像を図４（ａ）に示す。この
時、直径Ｄrの被加工材断面の中心はスピンドルの回転
中心１５に対してδだけずれているものとする。つぎ
に、この状態で、スピンドルに回転を与えると図４
（ｂ）に示すように直径（Ｄr＋２δ）の像が観察され
る。この時、モニタ上にカーソルを出して静止時の被加
工材直径と回転時像の直径の大きさを求めることができ
る。また、回転中に図３で示したジョイスティックを用
いてそれぞれの圧電素子に与える電圧を変化させれば像
の直径が変化する。像の直径が最小になれば、このとき
のずれ量δは零となり被加工材中心と回転中心が一致し
た状態になる。また、図１（ａ）に示した圧電素子につ
いてそれぞれの方向への印加電圧を変化させて、回転中
の被加工材の直径が最小になるように制御すれば被加工
材の中心とスピンドルの回転中心が一致させることがで
きる。この状態で精密な砥石やダイヤモンドバイト等を
被加工材に接近させて加工すれば同心の状態で任意の形
状の棒材を得ることが出来る。なお、心合わせを行なっ
た後で規定量だけ移動させて、オフセットを与えた加工
を行なうためにそれぞれの圧電素子に電圧を印加するこ
とも可能である。このような状態で加工を行えば被加工
材の中心から一定の距離だけオフセットを与えた位置に
回転中心を持つ段付き軸を得ることができる。
定するアルゴリズムを説明する。まず、チャックに保持
した被加工材をスピンドルが回転していない静止状態で
モニタに写しだされた画像を図４（ａ）に示す。この
時、直径Ｄrの被加工材断面の中心はスピンドルの回転
中心１５に対してδだけずれているものとする。つぎ
に、この状態で、スピンドルに回転を与えると図４
（ｂ）に示すように直径（Ｄr＋２δ）の像が観察され
る。この時、モニタ上にカーソルを出して静止時の被加
工材直径と回転時像の直径の大きさを求めることができ
る。また、回転中に図３で示したジョイスティックを用
いてそれぞれの圧電素子に与える電圧を変化させれば像
の直径が変化する。像の直径が最小になれば、このとき
のずれ量δは零となり被加工材中心と回転中心が一致し
た状態になる。また、図１（ａ）に示した圧電素子につ
いてそれぞれの方向への印加電圧を変化させて、回転中
の被加工材の直径が最小になるように制御すれば被加工
材の中心とスピンドルの回転中心が一致させることがで
きる。この状態で精密な砥石やダイヤモンドバイト等を
被加工材に接近させて加工すれば同心の状態で任意の形
状の棒材を得ることが出来る。なお、心合わせを行なっ
た後で規定量だけ移動させて、オフセットを与えた加工
を行なうためにそれぞれの圧電素子に電圧を印加するこ
とも可能である。このような状態で加工を行えば被加工
材の中心から一定の距離だけオフセットを与えた位置に
回転中心を持つ段付き軸を得ることができる。
【００１０】本実施例では、モニタ上で被加工材の特定
部位の拡大した画像をみながら手動によって軸のふれを
補正するやり方を示したが、二値化などの画像処理によ
って自動的に心合わせを行うことも可能である。
部位の拡大した画像をみながら手動によって軸のふれを
補正するやり方を示したが、二値化などの画像処理によ
って自動的に心合わせを行うことも可能である。
【００１１】また本実施例では心ずれの状態を拡大して
観察するために顕微鏡及びＴＶカメラを用いたが、回転
加工機の回転部を真空チャンバ内に入れて走査型電子顕
微鏡など別の手段を用いて観察することも可能である。
観察するために顕微鏡及びＴＶカメラを用いたが、回転
加工機の回転部を真空チャンバ内に入れて走査型電子顕
微鏡など別の手段を用いて観察することも可能である。
【００１２】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、被加
工材を保持するチャック部に圧電素子を用いることによ
って被加工材をチャックに取り付けた状態で精密な心ず
れ補正ができ、微細な機械部材を高精度で加工すること
が可能となる。
工材を保持するチャック部に圧電素子を用いることによ
って被加工材をチャックに取り付けた状態で精密な心ず
れ補正ができ、微細な機械部材を高精度で加工すること
が可能となる。
【図１】本発明における回転加工用チャックを示す図
【図２】電源との接続を可能とするスピンドルおよびチ
ャックの構成図
ャックの構成図
【図３】回転中心と被加工材の心ずれ測定装置の構成図
【図４】モニタ情報から得られる被加工材の回転中心か
らの位置ずれを示す図
らの位置ずれを示す図
【図５】被加工材固定用の取付け治具を装備した回転加
工用チャックを示す図
工用チャックを示す図
１−１〜１−４…圧電素子、２…チャック外枠部、３…
スピンドル。
スピンドル。
Claims (8)
- 【請求項１】被加工材を回転させて加工する装置におい
て、回転中の該被加工材上の特定の部位を検出器上に拡
大・結像させ、該回転によって描かれる円状軌跡を検出
して、該円形状軌跡の面積が最小となるように、被加工
材の姿勢を修正することを特徴とする被加工材の固定・
保持方法。 - 【請求項２】被加工材を回転させる手段と被加工材上の
特定部位の位置を拡大・結像する手段と像の大きさを計
測する手段と被加工材の位置を移動させる手段とを有す
ることを特徴とするチャック。 - 【請求項３】請求項２のチャックにおいて回転加工する
ための素材を固定・保持するチャックにおいて、回転中
に被加工材を該チャックの回転中心に対して垂直な面内
で移動する手段を有することを特徴とする回転加工用チ
ャック。 - 【請求項４】請求項２に記載のチャックにおいて、移動
方向が回転軸に垂直な面内の互いに垂直な二方向である
ことを特徴とするチャック。 - 【請求項５】請求項２に記載のチャックにおいて、該移
動手段が少なくとも１個以上の圧電素子からなることを
特徴とするチャック。 - 【請求項６】請求項２に記載のチャックにおいて、回転
中の被加工材の位置ずれを検出する手段を有することを
特徴とするチャック。 - 【請求項７】請求項２に記載のチャックにおいて、該位
置ずれ検出手段が光学顕微鏡、または光学顕微鏡とＴＶ
カメラおよびモニタからなることを特徴とする心合わせ
機構付きチャック。 - 【請求項８】請求項２に記載の心合わせ機構付きチャッ
クと、電子顕微鏡からなる位置ずれ検出手段と、検出し
た心ずれ量に基づいて補正する手段を有することを特徴
とする回転加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4439592A JPH05245708A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | チャックおよびそれを用いた回転加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4439592A JPH05245708A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | チャックおよびそれを用いた回転加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05245708A true JPH05245708A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12690325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4439592A Pending JPH05245708A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | チャックおよびそれを用いた回転加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05245708A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003136539A (ja) * | 2001-11-05 | 2003-05-14 | Konica Corp | 金型の製作方法 |
| JP2005310757A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-11-04 | Sii Nanotechnology Inc | 微細３次元構造物作製装置及び方法 |
| US20110095493A1 (en) * | 2009-10-26 | 2011-04-28 | Credo Technology Corporation | Piezoelectric clamping device |
| US8356535B2 (en) | 2009-03-05 | 2013-01-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Precision machining apparatus |
| WO2019185239A1 (de) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Sterman Technische Systeme Gmbh | Spannvorrichtung, werkzeugmaschine und verfahren zum intelligenten spannen eines werkstückes |
| WO2020012871A1 (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP4439592A patent/JPH05245708A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003136539A (ja) * | 2001-11-05 | 2003-05-14 | Konica Corp | 金型の製作方法 |
| JP2005310757A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-11-04 | Sii Nanotechnology Inc | 微細３次元構造物作製装置及び方法 |
| US8356535B2 (en) | 2009-03-05 | 2013-01-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Precision machining apparatus |
| US20110095493A1 (en) * | 2009-10-26 | 2011-04-28 | Credo Technology Corporation | Piezoelectric clamping device |
| US8499431B2 (en) * | 2009-10-26 | 2013-08-06 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric clamping device |
| WO2019185239A1 (de) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Sterman Technische Systeme Gmbh | Spannvorrichtung, werkzeugmaschine und verfahren zum intelligenten spannen eines werkstückes |
| WO2020012871A1 (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
| JP2020006496A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械 |
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