專利名稱：具備往復(fù)運動裝置的加工機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進行細微的槽加工的加工機，尤其涉及具備往復(fù)運動裝置的加 工機。
背景技術(shù)：
衍射光柵等光學(xué)部件在表面上具備多個細微槽。為了加工該光學(xué)部件的細 微槽而使用超精密加工機。光學(xué)部件上需要形成數(shù)千 數(shù)萬個細微槽，其結(jié)果 存在細微槽的加工時間變長的問題。于是，為了縮短加工時間，大多使用可實 現(xiàn)對應(yīng)于各力。工形狀的高速加工的專用的力P工才幾。
日本特開2007 - 130712號公報公開了如下技術(shù)是一種使工具相對于工 件高速往復(fù)運動進行工件加工的加工裝置，降低該移動方向反向時所需的力可 高速進行直線槽加工。
再有，形成于光學(xué)部件上的細4效槽有其形狀更復(fù)雜的傾向。例如，更多地 進行加工角度漸漸變化的槽，或者在曲面上加工槽。為此，需要可靈活地對應(yīng) 各種形狀的細孩i槽加工的加工機的、可高速細微加工的加工機。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的是提供可實現(xiàn)高速細微加工的加工機。 涉及本發(fā)明的可實現(xiàn)該高速細微加工的加工機具備至少 一個角度可變機 構(gòu)或者至少一個直線軸，在該角度可變機構(gòu)或者直線軸上安裝往復(fù)運動裝置， 該往復(fù)運動裝置具備安裝工具和工具的切入機構(gòu)的可動部。并且，通過組合上 述加工機的驅(qū)動和上述往復(fù)運動裝置的驅(qū)動，從而由上述工具進行工件的加工。
上述往復(fù)運動裝置通過上述角度可變機構(gòu)能夠相對上述加工機的固定部 取得任意角度的姿勢。
上述往復(fù)運動裝置還可以在垂直方向上#:驅(qū)動，并在上述工具相對于上述 加工機的固定部在垂直方向朝下移動時進行加工。上述往復(fù)運動裝置還可以具備在同軸上向互為相反方向被驅(qū)動的兩個可 動部，在這兩個可動部中的重量小的一個上安裝上述工具和工具切入機構(gòu)。該 往復(fù)運動機構(gòu)還可以具備用于消除安裝工具及工具的切入機構(gòu)的上述可動部 的自重的機構(gòu)。另外，用于消除上述可動部的自重的機構(gòu)可以是存積可壓縮性 流體的腔室。再有，上述存積可壓縮性流體的腔室還可以用配管與設(shè)置在外部 的容器連4妄。
根據(jù)本發(fā)明，由于具備以上結(jié)構(gòu)，所以能夠提供可實現(xiàn)高速細微加工且可 實現(xiàn)高精度地加工各種形狀的細微槽的加工機。


本發(fā)明的上述以及其它目的的特征從參照附圖的以下實施例的說明中會
更明確。這些圖中
圖1是表示本發(fā)明的加工機的一個實施方式的主要部分的立體圖，表示將 工件安裝在B軸工作臺上，而且將往復(fù)運動裝置;^文置在C軸工作臺上進行加 工的例子。
圖2是從加工方向》見察在圖1所示的加工中^皮加工的細樣史槽的圖。 圖3是從加工方向觀察在圖1所示的加工中在工件的曲面上加工的細微槽 的圖。
圖4表示在圖l所示的加工機中，在其B軸工作臺上安裝往復(fù)運動裝置， 而且在C軸工作臺上安裝圓筒狀工件進行加工的例子。
圖5A是從加工方向觀察在圖4所示的加工中在工件表面上加工的細微槽 的圖。
圖5B是表示在圖4所示的加工中使安裝了工件的C軸工作臺旋轉(zhuǎn)的同時 在該工件的表面上加工了細微槽的例子的立體圖。
圖6表示在圖4所示的加工機中，在該B軸工作臺上傾斜地安裝往復(fù)運 動裝置，而且在C軸工作臺上安裝圓錐臺狀工件進行加工的例子。
圖7是在圖6的加工中，表示在圓錐臺狀工件的外周面上加工了槽的例子 的仰一見圖。
圖8是表示在多關(guān)節(jié)機器人的手上固定或者把持往復(fù)運動裝置的例子的圖。圖9是表示安裝在圖1的加工機上的往復(fù)運動裝置的一個例子的立體圖。
圖IO是圖9的A-A剖視圖。 圖11是圖9的B-B剖視圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的加工機所具備往復(fù)運動裝置的驅(qū)動原理的剖視圖。
圖13A是表示本發(fā)明的加工機所具備的往復(fù)運作裝置的工具切入機構(gòu)的 圖，表示使工具在切入方向動作的壓電元件未伸展的狀態(tài)。
圖13B是表示本發(fā)明的加工機所具備的往復(fù)運作裝置的工具切入機構(gòu)的 圖，表示使工具在切入方向動作的壓電元件伸展了的狀態(tài)。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明的加工機的一個實施方式的主要部分的立體圖。在固定 于該加工機的設(shè)置位置上的基座1上放置滑動自如地支撐X軸滑塊3的X軸 導(dǎo)向件2、和滑動自如地支撐Y軸滑塊5的Y軸導(dǎo)向件4。在X軸滑塊3上 作為角度可變機構(gòu)放置C軸工作臺7。在Y軸滑塊5上配置B軸工作臺6。
在該圖1中，表示的例子是將作為加工對象的工件100安裝在B軸工作臺 6上，而且將往復(fù)運動裝置8可繞C軸旋轉(zhuǎn)地放置在C軸工作臺7上，對該工 件100進行加工。再有，用于C軸工作臺7的角度可變機構(gòu)除了使用如圖1 所示的由旋轉(zhuǎn)工作臺得到的機構(gòu)之外還能夠使用傾斜工作臺機構(gòu)或通過球面 軸承能夠使3方向的角度可自由改變的機構(gòu)。
使用安裝在往復(fù)運動裝置8的可動部上的工具9，在放置在B軸工作臺6 上的工件100的表面上進4刊鼓細槽加工。通過在圖1的垂直方向(符號200) 用往復(fù)運動裝置8使工具9移動，從而能夠在工件100的表面上形成微細槽。
在圖1所示的例子中，通過往復(fù)運動裝置8使工具9在垂直方向上往復(fù)運 動，并在工具9在垂直方向朝下進行運動時，對工件100表面實行微細槽加工。 通過這樣實行細微槽加工，從而在切削工件100的表面時發(fā)生的切屑因重力作 用與切削液一起流下了 ，所以通過工件加工產(chǎn)生的切屑巻入到工具9的情況消 失。并且，由于除去切屑，所以還可以不設(shè)置加工停止時間。
圖2是從加工方向觀察在圖1所示的加工中在工件IOO上加工的細微槽的 圖，模式地表示形成于工件100a的表面上的細微槽的角度逐漸變化的情況。通過使圖1所示的加工機的C軸工作臺7 (角度可變機構(gòu))旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，從
而能夠如圖2所示的方向1、方向2、方向3那樣地能夠分別改變工具9抵接 在工件100a上的角度。
圖3是沿著加工方向觀察在圖1所示的加工中在圓筒狀工件100b的外周 上加工的細微槽的圖。形成于該工件100b的表面上的細微槽的傾斜角度通過 逐漸改變工具9的方向，從而能夠相對半徑方向使傾斜角度一定。
圖4表示的例子是在圖1所示的加工機中，在該B軸工作臺6上借助于夾 具11安裝往復(fù)運動裝置8，而且在C軸工作臺7上借助于夾具12安裝圓筒狀 工件100b,并對該工件100b進行加工。并且，通過1吏C軸工作臺7旋轉(zhuǎn)并進 行定位，從而能夠在圓筒狀工件100b的外周上加工細微槽。
圖5A模式地表示通過圖4所示的加工在圓筒狀工件100b的外周上加工 的細微直線槽。再有，不限于這樣的細微直線軸，通過使C軸工作臺7旋轉(zhuǎn) 的同時用往復(fù)運動裝置8進行加工，從而還可在圓筒狀工件100b的外周上加 工傾斜走向的曲線狀的細微槽。圖5B表示的是在圖4所示的加工中，使C軸 工作臺7旋轉(zhuǎn)的同時在圓筒狀工件100b的外周上加工這種曲線狀的細微槽的 一個例子。
圖6表示的例子是在圖4所示的加工機中，在該B軸工作臺6 (角度可變 機構(gòu))上借助于夾具11傾斜地安裝往復(fù)運動裝置8，而且在C軸工作臺7上 借助于夾具12安裝圓錐臺狀工件100c,進行該工件100c的加工。通過該圖6 所示的加工，能夠在工件100c的圓錐形狀的外周面上如圖7所示的那樣加工 槽。
圖8是在多關(guān)節(jié)機器人的手21上固定或者把持往復(fù)運動裝置8的例子。 這里，使用圖9~圖11說明安裝在圖1的加工機上的往復(fù)運動裝置8的 一個例子。該往復(fù)運動裝置8具備滑塊803，該滑塊803具備由板簧901和壓 電元件902構(gòu)成的工具切入機構(gòu)910。該滑塊803另外還稱之為"梭"。
在往復(fù)運動裝置8中，作為可動部的滑塊803以及作為固定部的基座801 在與該往復(fù)運動裝置8的導(dǎo)向件802 (可動部)之間構(gòu)成流體靜壓軸承。作為 第l可動部的導(dǎo)向件802和作為第2可動部的滑塊803向互為相反方向被驅(qū)動， 從而構(gòu)成為由驅(qū)動滑塊803引起的反作用力不會傳遞到在基座801的結(jié)構(gòu)?；瑝K802和導(dǎo)向件802的行程與各自的重量成反比，所以通過使導(dǎo)向件802比滑 塊802充分得重，從而能夠使導(dǎo)向件802的行程比滑塊803的行程還小。流體 靜壓軸承雖然期望是空氣靜壓軸承等摩擦小的軸承，但也可以是動壓軸承、靜 壓油軸承、滾動軸承。
為了消除導(dǎo)向件802的自重，腔室800內(nèi)的空氣施加用于〗吏導(dǎo)向件802相 對基座801浮起的壓力。當(dāng)導(dǎo)向件802相對基座801在上下方向動作，則腔室 800內(nèi)的容積發(fā)生變化，其結(jié)杲，腔室800內(nèi)的壓力發(fā)生變化。但是，由于該 腔室800通過配管806與外部容器807連接，所以上述腔室800內(nèi)的壓力變化 通過該外部容器807的容積被緩和。腔室800內(nèi)的壓力按壓基座801，所以當(dāng) 腔室800內(nèi)壓力變化變小時則按壓801基座801的力的變動也變小，借助于基 座801傳到加工機的力的變動也變小。其結(jié)果，對加工機主體的影響也變小。 在該腔室800內(nèi)取代空氣，還能夠使用氮氣、氦氣等的可壓縮性流體。作為消 除導(dǎo)向件802自重的機構(gòu)，還可以使用永久磁鐵和電磁鐵的磁力和靜電力。
這里，使用圖12的剖視圖對圖9所示的往復(fù)運動裝置8的驅(qū)動原理進行 說明。
滑動驅(qū)動用磁鐵810相對于鐵心811以同極相對的方式配置，從鐵心811 發(fā)生的^t力線貫通滑塊803的驅(qū)動用線圈812。通過在該線圈812中流動電流， 從而在電流與磁力線成直角的方向即、往復(fù)運動裝置8的驅(qū)動軸方向上發(fā)生推 力。
在滑塊803和導(dǎo)向件802上分別具備反轉(zhuǎn)用的磁鐵，如果滑塊803的反轉(zhuǎn) 用磁鐵823和導(dǎo)向件802的反轉(zhuǎn)用磁鐵822接近，則發(fā)生反作用力，所以在滑 塊803以某一速度移動時，若反轉(zhuǎn)用磁鐵803、 802彼此位于接近的位置，則 通過這些反轉(zhuǎn)用磁鐵彼此的反作用力，滑塊803的移動方向以大致相同的速度 反轉(zhuǎn)。利用能力浪費少的該方法，為使滑塊803往復(fù)運動而流動在線圈812 中的電流變得非常少。在圖12所示的往復(fù)運動裝置8中使用的線圈812雖然 是音圈電動機的一種，但還可以利用一般的直線電動機、軸類電動機或者氣動 驅(qū)動來驅(qū)動滑塊803的移動。
另外，通過使工件比工具在垂直方向向下進行加工，從而在向下驅(qū)動時， 由于除了由線圏812得到的推力之外還受到滑塊803的重力，所以抵抗切削阻力的力與成為向上方進行加工的場合和成為水平方向進行加工的場合相比較 變大。
另外，水平方向驅(qū)動的場合，導(dǎo)向件802因自重也無法忽視彎曲量。在垂 直方向驅(qū)動的場合，由于導(dǎo)向件802不會因自重而彎曲，所以還具有所加工的 槽的直線度提高的效果。
圖13A以及圖13B是表示本發(fā)明的加工機所具備的往復(fù)運動裝置8的工 具切入機構(gòu)的圖。通過對圖13A所示的壓電元件902施加電壓，從而使壓電 元件(壓電元件)如圖13B所示那樣伸展，從而能夠使安裝在板簧901上的 工具9向切入方向動作。
在垂直方向向下進行加工的場合，在滑塊向下方向動作期間，使壓電元件 (壓電元件)伸展進而切入，在滑塊在垂直方向向上方向動作期間，使施加在 壓電元件(壓電元件)上的施加電壓為零，反復(fù)工具退讓的動作并進行加工。
權(quán)利要求
1. 一種加工機，具備至少一個角度可變機構(gòu)或者至少一個直線軸，其特征在于，在上述角度可變機構(gòu)或者直線軸上安裝有往復(fù)運動裝置，上述往復(fù)運動裝置具備安裝有工具及工具的切入機構(gòu)的可動部，通過組合上述加工機的驅(qū)動和上述往復(fù)運動裝置的驅(qū)動，從而由上述工具進行工件的加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機，其特征在于，上述往復(fù)運動裝置通過上述角度可變機構(gòu)能夠相對于上述加工機的固定 部取得任意角度的姿勢。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機，其特征在于，上述往復(fù)運動裝置在垂直方向上被驅(qū)動，并在上述工具相對于上述加工機 的固定部在垂直方向朝下移動時進行加工。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機，其特征在于，上述往復(fù)運動裝置具備在同軸上向互為相反方向被驅(qū)動的兩個可動部，在 這兩個可動部中的重量小的一個上安裝上述工具及工具切入機構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工機，其特征在于，上述往復(fù)運動機構(gòu)具備用于消除安裝有工具及工具的切入機構(gòu)的上述可 動部的自重的機構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工機，其特征在于，作為用于消除上述可動部的自重的機構(gòu)使用存積可壓縮性流體的腔室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的加工機，其特征在于， 上述存積可壓縮性流體的腔室用配管與設(shè)置在外部的容器連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機，其特征在于， 作為上述角度可變機構(gòu)具備旋轉(zhuǎn)工作臺。
全文摘要
本發(fā)明涉及具備往復(fù)運動裝置的加工機。在加工機的角度可變機構(gòu)或者直線軸上具備往復(fù)運動裝置。在該往復(fù)運動裝置的可動部上安裝工具以及工具的切入機構(gòu)。并且，通過組合該加工機的驅(qū)動和往復(fù)運動裝置的驅(qū)動從而由工具進行工件的加工。
文檔編號B23Q5/22GK101530972SQ20091000572
公開日2009年9月16日 申請日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者羽村雅之, 蛯原建三 申請人:發(fā)那科株式會社