(57)【要約】      （修正有）【課題】非接触で原点復帰した状態のワークと刃物との間の距離を自動的に測定できる、小型で故障が少なく、安価なマイクロマシンおよびマイクロフライスマシンを得る。【解決手段】ベース板５にサーボモータで移動できるように取付けられたワーク支持台２５と、ワーク支持台を原点に復帰させる原点復帰手段３４と、ベース板にサーボモータ１３で移動できるように取付けられた刃物支持台９と、刃物支持台を原点に復帰させる刃物支持台の原点復帰手段１８と、ワーク支持台の原点復帰手段でワーク支持台が原点に位置させ、ワーク支持台に支持されているワーク２１の原点と刃物支持台に支持されている刃物８の先端部との間の水平方向の距離を測定するＣＣＤカメラ３６を用いた測定装置と、設定された指定寸法のワークとなるようにワーク支持台２５および刃物支持台９を移動させるサーボモータの駆動を制御するコンピューターとで構成している。【選択図】図５
2010012562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、このベース板にＺ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられたワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台と、このワーク支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いたワーク支持台の原点復帰手段と、前記ベース板にＸ軸あるいはＺ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた刃物を支持する刃物支持台と、この刃物支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた刃物支持台の原点復帰手段と、この刃物支持台の原点復帰手段で刃物支持台が原点に位置するとともに、前記ワーク支持台の原点復帰手段でワーク支持台が原点に位置させた所で、前記ワーク支持台のチャックに支持されているワークの原点と刃物支持台に支持されている刃物の先端部との間の水平方向の距離を測定する、前記ベース板にアームを介して設けられたＣＣＤカメラを用いた測定装置と、この測定装置で測定された測定値により、あらかじめ設定された指定寸法のワークとなるように前記ワーク支持台および刃物支持台を移動させるサーボモータの駆動を制御する加工ソフトを備えたコンピューターとからなることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項２】
測定装置はワーク支持台の原点位置での加工前のワークの寸法を測定するとともに、加工後のワークの寸法も測定することができることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン。
【請求項３】
駆動装置は加工後のワークの寸法を、ＣＣＤカメラを用いた測定装置で測定し、誤差がある場合、誤差量に応じた補正値が入力されてワーク支持台および刃物支持台を移動させる補正回路あるいはソフトウエアによる補正処理が設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン。
【請求項４】
ベース板と、このベース板にＺ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられたワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台と、このワーク支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いたワーク支持台の原点復帰手段と、前記ベース板にＸ軸あるいはＺ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた支持台と、この支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた支持台の原点復帰手段と、前記支持台にＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた工具を支持する工具支持台と、この工具支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた工具支持台の原点復帰手段と、この工具支持台の原点復帰手段、支持台の原点復帰手段およびワーク支持台の原点復帰手段で工具支持台、支持台およびワーク支持台を原点に位置させた所で、工具支持台に支持された工具の先端部と前記ワーク支持台のチャックに支持されたワークの原点との間の水平方向および垂直方向の距離を、前記ベース板にアームを介して設けられた水平および垂直用のＣＣＤカメラを用いた測定装置と、この測定装置で測定された水平方向および垂直方向の測定値により、あらかじめ設定された指定寸法のワークとなるように前記工具支持台、支持台およびワーク支持台を移動させるサーボモータの駆動を制御する加工ソフトを備えたコンピューターとからなることを特徴とするマイクロフライスマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベース板のサイズがＡ４ぐらいの大きさのマイクロマシンおよびマイクロフライスマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小部品や精密旋削加工はＺ軸やＸ軸等の制御をＰＣに接続されたＰＣ画面上で行なう超小型精密ＣＮＣ旋盤が使用されている。
【０００３】
しかしながら、このような超小型精密ＣＮＣ旋盤は、ワークと刃物の先端部との工具長は顕微鏡による測定か基準点接触方式または基準点差入力等の方式で、
すべてリミットスイッチを用いた接触式で全自動化されていなかった。
このため、ワークに接触応力が加わり、ワークに傷を付けたり、変形、破損させる恐れがあるという欠点があるとともに、リミットスイッチを用いた接触式の原点復帰は耐久性や正確性に欠けるという欠点があった。
【特許文献１】特になし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、非接触で原点復帰した状態のワークと刃物との間の距離を自動的に測定できる、小型で故障が少なく、安価なマイクロマシンおよびマイクロフライスマシンを提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明はベース板と、このベース板にＺ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられたワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台と、このワーク支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いたワーク支持台の原点復帰手段と、前記ベース板にＸ軸あるいはＺ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた刃物を支持する刃物支持台と、この刃物支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた刃物支持台の原点復帰手段と、この刃物支持台の原点復帰手段で刃物支持台が原点に位置するとともに、前記ワーク支持台の原点復帰手段でワーク支持台が原点に位置させた所で、前記ワーク支持台のチャックに支持されているワークの原点と刃物支持台に支持されている刃物の先端部との間の水平方向の距離を測定する、前記ベース板にアームを介して設けられたＣＣＤカメラを用いた測定装置と、この測定装置で測定された測定値により、あらかじめ設定された指定寸法のワークとなるように前記ワーク支持台および刃物支持台を移動させるサーボモータの駆動を制御する加工ソフトを備えたコンピューターとでマイクロマシンを構成している。
【０００７】
本発明はベース板と、このベース板にＺ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられたワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台と、このワーク支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いたワーク支持台の原点復帰手段と、前記ベース板にＸ軸あるいはＺ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた支持台と、この支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた支持台の原点復帰手段と、前記支持台にＸ軸方向にサーボモータで移動できるように取付けられた工具を支持する工具支持台と、この工具支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーを用いた工具支持台の原点復帰手段と、この工具支持台の原点復帰手段、支持台の原点復帰手段およびワーク支持台の原点復帰手段で工具支持台、支持台およびワーク支持台を原点に位置させた所で、工具支持台に支持された工具の先端部と前記ワーク支持台のチャックに支持されたワークの原点との間の水平方向および垂直方向の距離を、前記ベース板にアームを介して設けられた水平および垂直用のＣＣＤカメラを用いた測定装置と、この測定装置で測定された水平方向および垂直方向の測定値により、あらかじめ設定された指定寸法のワークとなるように前記工具支持台、支持台およびワーク支持台を移動させるサーボモータの駆動を制御する加工ソフトを備えたコンピューターとでマイクロフライスマシンを構成している。
【発明の効果】
【０００８】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【０００９】
（１）ＣＣＤカメラでワークと刃物の先端部との間の距離を、ワークに接触応力を加えたり、ワークに傷や変形、破損させることなく、非接触で容易に測定することができる。
したがって、小さなマイクロマシンであっても、ＣＣＤカメラは小さく、容易に安価に設置することができる。
【００１０】
（２）前記（１）によって、ＣＣＤカメラによってワークと刃物の先端部との間の距離を測定するので、従来の目測や顕微鏡を用いるものに比べ、短時間に正確に測定でき、ワークを正確に加工することができる。
【００１１】
（３）前記（２）によって、不良品の発生が少なく、効率よくワークを加工できるとともに、ワークの加工コストの低減を図ることができる。
【００１２】
（４）前記（１）によって、ワーク支持台および刃物台を非接触で原点復帰させることができる。
したがって、耐久性に優れ、正確に原点復帰させることができる。
【００１３】
（５）請求項２は加工されたワークの寸法を測定することができる。
したがって、正確に加工されているかどうかを知ることができる。
【００１４】
（６）請求項３はより正確にワークを加工することができる。
【００１５】
（７）請求項４も前記（１）〜（４） と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１ないし図５に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明のマイクロマシンで、このマイクロマシン１は、例えばＡ４サイズの大きさのマイクロマシン本体２と、このマイクロマシン本体２に制御盤４を介して加工ソフトによって駆動させる駆動装置としてのノートＰＣ等のデイスプレイを備えるコンピューター３とで構成されている。
【００１８】
前記マイクロマシン本体２は図２ないし図４に示すように、例えばＡ４サイズの大きさのベース板５と、このベース板５にＺ軸方向に固定されたＺ軸ガイドレール６、６と、このＺ軸ガイドレール６、６に沿ってＺ軸方向に往復移動するＺ
軸テーブル７と、このＺ軸テーブル７に固定されたバイトやドリル等の刃物８が取付けられる刃物支持台９と、前記Ｚ軸テーブル７をＺ軸方向に往復移動させる該Ｚ軸テーブル７の底面に固定されたナット１０と螺合される送りねじ１１をカップリング１２を介して正・逆回転させる、前記ベース板５に固定された前記ノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフトで駆動されるＺ軸サーボモータ１３と、前記Ｚ軸テーブル７が原点位置に位置するとセンサー信号を前記ノートＰＣ等のコンピューター３に出力する、該Ｚ軸テーブル７に固定された遮光板１４および、前記ベース板５に該遮光板１４に入り込むように固定された発光素子１５と受光素子１６とが備えられたＺ軸原点復帰センサー１７とからなるＺ軸原点復帰手段１８と、前記ベース板５にＸ軸方向に固定されたＸ軸ガイドレール１９、１９と、このＸ軸ガイドレール１９、１９に沿ってＸ軸方向に往復移動するＸ軸テーブル２０と、このＸ軸テーブル２０に固定されたワーク２１を支持するチャック２２を前記ノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフトで駆動されるモータ２３を備えるワーク駆動装置２４を支持するワーク支持台２５と、前記Ｘ軸テーブル２０をＸ軸方向に往復移動させる、該Ｘ軸テーブル２０の底面に固定されたナット２６と螺合される送りねじ２７をカップリング２８を介して正・逆回転させる、前記ベース板５に固定された前記ノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフトで駆動するＹ軸サーボモータ２９と、前記Ｘ軸テーブル２０が原点位置に位置するセンサー信号を前記ノートＰＣ等のコンピューター３に出力する、該Ｘ軸テーブル２０に固定された遮光板３０および、前記ベース板５に該遮光板３０が入り込むように固定された発光素子３１と受光素子３２とが備えられたＸ軸原点復帰センサー３３とからなるＸ軸原点復帰手段３４と、前記ベース板５にアーム３５を介して固定された原点位置の前記刃物支持台９の刃物８の先端部と前記ワーク支持台２５のワーク２１との間の水平方向の距離およびワークの大きさを測定することができ、測定信号を前記ノートＰＣ等のコンピューター３に出力することができるＣＣＤカメラ３６を用いた測定装置３７と、この測定装置３７で測定された測定値により、あらかじめ設定された指定寸法のワークとなるように、前記ワーク支持台２５および刃物支持台９を移動させるサーボモータ１３、２９の駆動を制御する加工ソフト３８とで構成されている。
【００１９】
なお、刃物支持台９の原点復帰手段１８やワーク支持台２５の原点復帰手段３４の動作シーケンスの一例としては、現在の位置を読み込み、決められた距離範囲内でＺ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３から十分離れる位置に移動させる。
しかる後、Ｚ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３の設置された方向に向かって、ある程度の高速で移動させる。
Ｚ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３の信号が入った時点で減速停止し、その後、逆方向に十分な低速で移動させ、Ｚ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３の信号が消える位置まで移動させ、停止させることで刃物支持台９およびワーク支持台２５の原点に位置させる。
なお、具備したＺ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３に一定の間隔ごとにスパイク状に得られる信号（Ｃ相信号など）
がある場合には、Ｚ軸・Ｘ軸原点復帰センサー１７、３３の信号が消えてから、更に決められた回数だけ、その信号が出力される位置まで移動し、停止させて、刃物支持台９およびワーク支持台２５を原点に位置させる。
【００２０】
上記構成のマイクロマシン１はノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８によって、Ｚ軸原点復帰手段１８のＺ軸サーボモータ１３の駆動およびＺ軸原点復帰センサー１７で刃物支持台９を原点に位置させる。
また、Ｘ軸原点復帰手段３４のＸ軸サーボモータ２９の駆動およびＸ軸原点復帰センサー３３でワーク支持台２５を原点に位置させる。
次に刃物支持台９およびワーク支持台２５が原点に位置すると、測定装置３７のＣＣＤカメラ３６によって、ワーク支持台２５に支持されているワーク２１のサイズを測定するとともに、刃物支持台９に支持されている刃物８の先端部とワーク支持台２５に支持されているワーク２１との間の水平方向の距離を測定し、その測定値をノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８に入力する。
この測定値がノートＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８に入力されると、加工の原点位置を修正して加工ソフト３８でワーク駆動装置２４のモータ２３、Ｚ軸サーボモータ１３およびＸ軸サーボモータ２９を駆動させ、刃物８でワーク２１を所定寸法に加工する。
【００２１】
なお、ノーズ半径がある刃物８を使用する場合、ノーズ円弧内での全角度方向におけるノーズ半径中心から刃物８の先端部までの距離データテーブルを用いた測定装置を用いてもよい。
また、温度により伸縮がある場合、伸縮量の補正値の入力がされる測定装置を用いてもよい。
加工後、ＣＣＤカメラ３６によって加工原点から突出した加工後のワークの寸法を測定し、目標値と誤差がある場合、誤差量に応じた補正値が加工ソフト３８に入力される補正回路あるいはソフトウエアによる補正処理を行う測定装置３７を用いてもよい。
【００２２】
前記本発明を実施するための最良の第１の形態では、Ｚ軸方向に移動する刃物支持台９、Ｘ軸方向に移動するワーク支持台２５を設けたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、Ｚ軸方向にワーク支持台２５を移動させ、Ｘ軸方向に刃物支持台９を移動させるようにしても、同様な作用効果が得られる。
[発明を実施するための異なる形態]
【００２３】
次に、図６ないし図１１に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
図６に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、加工ソフト３８が備えられたデスクトップＰＣ等のコンピューター３Ａを直接マイクロマシン本体２Ａに接続した点で、このように構成したマイクロマシン１Ａにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
【００２５】
図７ないし図１１に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、Ｚ軸テーブル７にＸ  軸方向に移動するワーク支持台２５を取付けるとともに、該ワーク支持台２５のチャック２２に支持されたワーク２１を加工できる部位のベース板５にＸ軸方向のＸ軸ガイドレール４１、４１が固定されたＸ軸テーブル４２と、このＸ軸テーブル４２のＸ軸ガイドレール４１、４１に沿ってＸ軸方向に往復移動する刃物８が取付けられた刃物支持台９と、この刃物支持台９をＸ軸方向に往復移動させ、該刃物支持台９の底面に固定されたナット４３と螺合される送りねじ４４をカップリング４５を介して正・逆回転させる、前記Ｘ軸テーブル４２に固定されたＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８で駆動するＸ軸サーボモータ４６と、前記刃物支持台９が原点に位置するとセンサー信号をＰＣ等のコンピューター３に出力する刃物支持台９に固定された遮光板４７および、前記Ｘ軸テーブル４２に該遮光板４７が入り込むように固定された発光素子４８と受光素子４９とが備えられたＸ軸原点復帰センサー５０とからなるＸ軸原点復帰手段５１と、ワーク支持台２５、Ｚ軸テーブル７および刃物支持台９がそれぞれ原点に位置した所で、刃物支持台９に支持された刃物８の先端部と前記ワーク支持台２５に支持されたワーク２１との原点間の垂直方向の距離を測定する、前記ベース板５にアーム５２を介して設けられた垂直用のＣＣＤカメラ５３を用いた測定値がＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８へ出力される垂直測定装置５４および、刃物８の先端部とワーク２１との原点間の水平方向の距離を測定する、前記ベース板５にアーム３５を介して設けられた水平用のＣＣＤカメラ３６を用いた測定値がＰＣ等のコンピューター３の加工ソフト３８へ出力される水平測定装置３７とを用いた点で、このように構成されたマイクロフライスマシン５５にしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明はマイクロマシンやマイクロフライスマシンを製造する産業で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施するための最良の第１の形態の概略説明図。
【図２】本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の平面図。
【図３】本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の正面図。
【図４】本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の側面図。
【図５】本発明を実施するための最良の第１の形態の概略ブロック図。
【図６】本発明を実施するための第２の形態の概略説明図。
【図７】本発明を実施するための第３の形態の概略説明図。
【図８】本発明を実施するための第３の形態の平面図。
【図９】本発明を実施するための第３の形態の正面図。
【図１０】本発明を実施するための第３の形態の側面図。
【図１１】本発明を実施するための第３の形態の概略ブロック図。
【符号の説明】
【００２８】
１、１Ａ：マイクロマシン、
２、２Ａ：マイクロマシン本体、
３、３Ａ：コンピューター、    ４：モニター、
５：ベース板、                ６：Ｘ軸ガイドレール、
７：Ｚ軸テーブル、            ８：刃物、
９：刃物支持台、              １０：ナット、
１１：送りねじ、              １２：カップリング、
１３：Ｚ軸サーボモータ、      １４：遮光板、
１５：発光素子、              １６：受光素子、
１７：Ｚ軸原点復帰センサー、  １８：Ｚ軸原点復帰手段、
１９：Ｘ軸ガイドレール、      ２０：Ｘ軸テーブル、
２１：ワーク、                ２２：チャック、
２３：モータ、                ２４：ワーク駆動装置、
２５：ワーク支持台、          ２６：ナット、
２７：送りねじ、              ２８：カップリング、
２９：Ｘ軸サーボモータ、      ３０：遮光板、
３１：発光素子、              ３２：受光素子、
３３：Ｘ軸原点復帰センサー、  ３４：Ｘ軸原点復帰手段、
３５：アーム、                ３６：ＣＣＤカメラ、
３７：測定装置、              ３８：加工ソフト、
４１：Ｘ軸ガイドレール、      ４２：Ｘ軸テーブル、
４３：ナット、                ４４：送りねじ、
４５：カップリング、          ４６：Ｘ軸サーボモータ、
４７：遮光板、                ４８：発光素子、
４９：受光素子、              ５０：Ｘ軸原点復帰センサー、
５１：Ｘ軸原点復帰手段、      ５２：アーム、
５３：垂直用のＣＣＤカメラ、  ５４：垂直測定装置、
５５：マイクロフライスマシン。
【図１】
2010012562.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010012562.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010012562.tif 000013