(57)【要約】【課題】  加工面と加工面の対向する部分の工具軸との間の相対的な位置関係を三次元的にかつ短時間で補正することができる加工装置を提供する。【解決手段】  ２軸ステージ４００のＸＹ平面に沿った移動によって、シャフト１７が３次元的に移動する。それに伴って、スピンドル２を内装する筐体５０が移動する。筐体５０は、凹型球面被ガイド部４に固定されており、凹型球面被ガイド部４は、凸型球面ガイド部３に案内される。その結果、点Ｏを中心とした半径ｒの球面に沿って、スピンドル２が移動し、その姿勢が変化する。また、スピンドル２は、ボールねじ５、モータ６、およびリニアガイド部７によって、工具軸の方向に往復運動することが可能である。【選択図】        図２
2006263847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片持ち梁状の工具と、
前記工具が取り付けられたスピンドルと、
前記スピンドルに対して相対位置が固定された被ガイド部と、
所定の球面に沿って、前記被ガイド部を案内するガイド部と、
前記ガイド部に沿って前記被ガイド部を移動させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御ユニットとを備えた、加工装置。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記所定の球面に沿った凸型または凹型球面ガイド部を有し、
前記被ガイド部は、前記凸型または凹型球面ガイド部に対応する凹型または凸型球面被ガイド部を有する、請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記駆動部は、第１軸に沿って前記スピンドルを往復運動させる第１駆動部と、前記第１軸とは異なる第２軸に沿って前記スピンドルを往復運動させる第２駆動部とを有する２軸ステージを含む、請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記ガイド部は、前記所定の球面上において第１円弧に沿って延びる第１円弧状ガイド部と、前記所定の球面と同一中心の球面上において第２円弧に沿って延びる第２円弧状ガイド部とを有し、
前記被ガイド部は、前記第１円弧状ガイド部に案内される第１被ガイド部と、前記第２円弧状ガイド部に案内される第２被ガイド部とを有する、請求項１に記載の加工装置。
【請求項５】
前記ガイド部は、前記所定の球面上において円弧に沿って延びる円弧状ガイド部を有し、
前記被ガイド部は、前記円弧状ガイド部に案内される円弧状被ガイド部を有し、
前記駆動部は、前記所定の球面の径方向に延びる回転軸を有する回転機構を有し、
前記回転機構は、前記円弧状ガイド部を前記所定の球面内において回転させる、請求項１に記載の加工装置。
【請求項６】
前記駆動部は、モータと前記モータの回転が伝達される第１ギア部を含み、
前記ガイド部は、前記第１ギア部に噛み合う第２ギア部に相対位置が固定されている、請求項１に記載の加工装置。
【請求項７】
前記駆動部は、圧電素子の振動に起因する往復運動を利用して、前記ガイド部に沿って前記スピンドルを移動させる、請求項１に記載の加工装置。
【請求項８】
前記スピンドルを工具軸に沿って移動させる移動機構をさらに備えた、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の加工装置。
【請求項９】
片持ち梁状の工具と、前記工具が取り付けられたスピンドルと、前記スピンドルに対して相対位置が固定された被ガイド部と、所定の円弧に沿って、前記被ガイド部を案内するガイド部と、前記ガイド部に沿って前記被ガイド部を移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御ユニットとを備えた加工装置と、
前記工具によって加工されるワークが搭載される回転テーブルとを用いた加工方法であって、
前記加工装置の駆動に起因する前記工具の前記所定の円弧に沿った往復動作と前記回転テーブルの回転に起因する前記ワークの回転動作との組み合わせにより、前記加工面と前記加工面に対向する部分の工具軸との間の位置関係のずれを補正する、加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フライス盤またはマシニングセンタのように工具を片持ち梁の状態で動作させる加工装置および加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フライス盤またはマシニングセンタのような高精度加工に用いられる工作機械においては、工具が片持ち梁の状態で用いられ、その周面によってワークが加工される。そのため、工具は、片持ち梁が延びる方向に垂直な方向の切削抵抗または研削抵抗を受けることにより、撓んでしまう。このような工作機械を用いて高精度な形状の加工を行なう場合に、工具の撓みを防止するためには、工具の送り速度を低下させ、加工量を低減させることによって、工具が受ける加工抵抗を極力小さくする必要がある。そのため、短時間で高精度な形状を形成することは困難である。
【０００３】
前述の問題点を解決するための技術として、特開２０００−２８０１１２号公報に開示されている技術がある。その文献においては、工具の撓みを考慮して、スピンドルとワークとを相対的に回転させ、ワークの加工面に対する工具軸の位置関係を調整する方法が開示されている。その方法によれば、工具に撓みが生じても、加工面と工具軸との間の相対的位置関係のずれが補正され、加工面と工具軸とが平行になる状態が維持され、精度の高い加工製品を得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２８０１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の文献に開示されている技術によれば、工具は所定の平面内で回動するという１自由度の動作しかできない。つまり、その技術では、工具を２以上の自由度で動作させることはできない。しかしながら、フライス盤またはマシニングセンタのような汎用工作機械においては、加工抵抗の方向が変化する。そのため、不特定な方向に工具が撓む。したがって、工具を３次元的に補正できなければ、工具の撓みに起因する、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを完全に補正することはできない。したがって、加工面と工具軸とが平行になる状態を維持することができない。その結果、所望の加工面を得ることができない。
【０００５】
また、上記の技術によれば、加工面と工具軸との間の位置関係のうち互いの相対的な回転角度のみが補正されるため、工具長を厳密に管理しなければ、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを精確に補正することができない。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを完全にかつ短時間で補正することができる加工装置を提供することである。また、本発明のさらなる目的は、工具長を正確に管理しなくても、加工面と工具軸との間の位置関係のずれを精確に補正することが可能な加工装置および加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加工装置は、片持ち梁状の工具と、工具が取り付けられたスピンドルと、スピンドルに対する相対位置が固定された被ガイド部と、所定の球面に沿って、被ガイド部を案内するガイド部と、ガイド部に沿って被ガイドを移動させる駆動部と、駆動部を制御する制御ユニットとを備えている。
【０００８】
上記の構成によれば、工具の送り速度の低減および加工量の低減などの加工抵抗を低下させる加工方法を採用しなくても、工具の撓みに起因する、ワークの加工面と工具軸との間の位置関係のずれを３次元的に補正することができる。たとえは、工具が撓んでも、常に、ワークの加工面と加工面に対向する部分の工具軸との間の位置関係を常に平行な状態に維持することができる。したがって、短時間で高精度な加工を行なうことができる。
【０００９】
本発明の加工方法においては、片持ち梁状の工具と、工具が取り付けられたスピンドルと、スピンドルに対して相対位置が固定された被ガイド部と、所定の円弧に沿って、被ガイド部を案内するガイド部と、ガイド部に沿って被ガイド部を移動させる駆動部と、駆動部を制御する制御ユニットとを備えた加工装置が用いられる。また、その加工方法においては、工具によって加工されるワークは回転テーブルに搭載される。さらに、その加工方法においては、加工装置の駆動に起因する工具の所定の円弧に沿った往復動作と回転テーブルの回転に起因するワークの回転動作との組み合わせにより、ワークの加工面と工具軸との間の位置関係のずれが補正される。
【００１０】
上記の方法によれば、短時間で高精度な加工を行なうことができるという効果に加えて、回転テーブルと加工装置とが分離されているため、加工装置を小型化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の加工装置を説明する。なお、各実施の形態において、同一の符号が付されている部位は、ほぼ同一の構造および機能を有するものとする。
【００１２】
実施の形態１．
まず、図１〜図４を用いて、本発明の実施の形態１の加工装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施の形態の加工装置は、片持ち梁状の工具１と、工具１を工具軸周りに回転させるスピンドル２と、スピンドル２の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部７と、スピンドル２に接続され、スピンドル２を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ５と、ボールねじ５を駆動するモータ６とを備えている。なお、工具１によって加工されるワーク２００は、ステージ３００上に搭載されている。
【００１３】
また、本実施の形態においては、スピンドル２は、一部が筐体５０に内包されており、筐体５０には、凹型球面被ガイド部４が固定されている。また、凹型球面被ガイド部４は、対応する形状を有する凸型球面ガイド部３に接触している。凹型球面被ガイド部４は、後述する２軸ステージ４００の駆動によって、凸型球面ガイド部３に対して、相対的に移動する。したがって、スピンドル２は、点Ｏを中心とする半径ｒの球面に沿って移動し、ワーク２００の加工面２００ａに対する姿勢が変化する。点Ｏは、ワーク２００の加工面２００ａの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面２００ａの全てに工具１が接しているときの工具軸上の点である。なお、筐体５０に凸型球面被ガイド部が固定されており、凸型球面被ガイド部が、位置が固定された凹型球面ガイド部に対して相対的に移動する加工装置であってもよい。これよっても、前述と同様の作用が生じる。
【００１４】
また、実施の形態の加工装置は、本発明の駆動部として、２軸ステージ４００を有している。２軸ステージ４００は、位置が固定されたベース板８を有している。また、２軸ステージ４００は、Ｘ軸方向に沿って移動するＸ軸ステージ１０と、Ｘ軸ステージ１０を移動させるボールねじ１１ａと、ボールねじ１１ａを駆動するＸ軸モータ１１と、ベース板８に設けられ、Ｘ軸ステージ１０のＸ軸方向の移動を案内する２本のＸ軸ガイド部９とを備えている。また、Ｙ軸方向に沿って移動するＹ軸ステージ１３と、Ｙ軸ステージ１３を移動させるボールねじ１４ａと、ボールねじ１４ａを駆動するＹ軸モータ１４と、Ｘ軸ステージ１０に設けられ、Ｙ軸ステージ１３のＹ軸方向の移動を案内する２本のＹ軸ガイド部１２とを備えている。
【００１５】
また、２軸ステージ４００の動作は、シャフト１７および回転機構１６を介して、筐体５０およびスピンドル２に伝達される。シャフト１７は、すべり軸受としてのスライド機構１５に支持されており、スライド機構１５に対して相対的に移動し、Ｚ軸方向に沿って往復運動することが可能である。また、回転機構１６は、球面軸受によって構成されており、シャフト１７の三次元的な移動に伴って、筐体５０、スピンドル２、および工具１のワーク２００の加工面２００ａに対する姿勢を３次元的に変化させることが可能である。
【００１６】
凹型球面被ガイド部４が凸型球面ガイド部３に案内されて移動すると、２軸ステージ４００のベース板８と、筐体５０、スピンドル２および工具１との間の相対距離および相対角度が変化する。この相対距離の変化は、２軸ステージ４００に設けられたスライド機構１５によって吸収され、相対角度の変化は、２軸ステージ４００に設けられた回転機構１６によって吸収される。
【００１７】
なお、２軸ステージ４００の近傍には、制御ユニット１８が設けられている。制御ユニット１８は、Ｘ軸モータ１１、Ｙ軸モータ１４、およびにモータ６を制御する。
【００１８】
以上のような構成の加工装置によれば、図３および図４に示すように、スピンドル２の所定の点Ｐを、点Ｏを中心とする半径ｒの球面に沿って３次元的に移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具軸とワーク２００の加工面２００ａとの相対的な位置関係のずれを３次元的に補正することができる。つまり、工具１の撓みに応じて、加工面２００ａに対向する部分の工具軸の加工面２００ａに対する姿勢を常にほぼ一定にすることが可能になる。
【００１９】
また、本実施の形態の加工装置によれば、ボールねじ５およびモータ６の駆動によって、スピンドル２をその回転中心軸に沿って往復運動させることができる。そのため、工具長がいかなる値であっても、工具１の先端の高さと加工面２００ａの最下端の高さとを一致させることが可能になる。その結果、工具長を厳密に管理しなくても、加工面２００ａと加工面２００ａに対向する部分の工具軸との相対的な位置関係（姿勢）のずれを容易に補正することができる。したがって、短時間で高精度な加工をすることができる。
【００２０】
以上のような本実施の形態の加工装置の特徴をまとめれば以下のようになる。
【００２１】
被ガイド部の一例としての凹型球面被ガイド部４とスピンドル２との間の相対的な位置関係が固定されており、点Ｏを中心とした半径ｒの球面に沿って、凹型球面被ガイド部４がガイド部の一例の凸型球面ガイド部３に案内される。そのため、工具１の送り速度の低減および加工量の低減などの加工抵抗を低下させる加工方法を採用しなくても、工具１の撓みに起因する、加工面２００ａと工具軸との位置関係のずれを３次元的に補正することができる。たとえば、図５に示すように、工具１が撓んでも、常に、加工面２００ａと工具軸Ｓとが平行な状態が維持される。したがって、短時間で高精度な加工を行なうことができる。
【００２２】
また、凹型球面被ガイド部４および凸型球面ガイド部３のみによって、加工面２００ａと工具軸Ｓとが平行な状態が維持されるため、ワーク２００の加工精度が、駆動部のガイド部に対する組み付け精度に大きく依存することが防止される。また、駆動部は、２軸ステージ４００、スライド機構１５、および回転機構１６からなっているため、スピンドル２および工具１を広い範囲内で移動させることができる。
【００２３】
また、本実施の形態の加工装置は、スピンドル２を工具軸Ｓに沿って移動させる移動機構としてのボールねじ５およびモータ６を備えているため、工具１のワーク２００に対する姿勢が変更されても、工具１の先端を常にワーク２００の加工面２００ａの最下端の高さ位置の部分に当接させることが可能になる。したがって、工具長を厳密に管理しなくても、加工面２００ａと加工面２００ａに対向する部分の工具軸Ｓとの間の位置関係のずれを三次元的に補正することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図６および図７は、それぞれ、本発明の実施の形態２の加工装置の正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置１００は、片持ち梁状の工具１と、工具１をその軸周りに回転させるスピンドル２とを備えている。スピンドル２は、一部が筐体５０に内装されている。筐体５０から突出するように被ガイド部５０ａが設けられている。被ガイド部５０ａは、後述する円弧状ガイド部２１に案内される。それにより、筐体５０が加工点Ｏを中心としてＹ軸周りに回動する。筐体５０のＹ軸周りの回動動作は、圧電素子２２が筐体をＸ軸方向の振動させることよって実現される。圧電素子２２は、筐体５０を囲むように設けられた移動部３０に取り付けられている。
【００２５】
移動部３０の内面には、点Ｏを中心とする半径ｒの円弧に沿って延びる円弧状ガイド部２１が設けられている。なお、点Ｏは、ワーク２００の加工面２００ａの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面２００ａの全てに工具１が接しているときの工具軸上の点である。また、移動部３０には、ギア部２３が設けられている。ギア部２３は、モータ２５のギア部２６と噛み合っている。モータ２５は、位置が固定された固定部２４に取り付けられている。
【００２６】
モータ２５が回転すると、移動部３０から突出する被ガイド部３０ａが、円弧状ガイド部３１によって案内される。円弧状ガイド部３１は、固定部２４に取り付けられ、点Ｏを中心とする半径ｒよりも大きな半径Ｒの円弧に沿って延びている。したがって、移動部３０が加工点Ｏを中心としてＸ軸周りに回動する。なお、工具１によって加工されるワーク２００は、ステージ３００上に搭載されている。
【００２７】
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置１００は、実施の形態１の加工装置と同様に、スピンドル２の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部７と、スピンドル２に接続され、スピンドル２を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ５と、ボールねじ５を駆動するモータ６とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置によっても、ボールねじ５およびモータ６の駆動によって、工具１の先端の高さ位置と加工面２００ａの最下端の高さ位置とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
【００２８】
本実施の形態の加工装置１００によっても、実施の形態１の加工装置と同様に、スピンドル２の所定の点Ｐを、点Ｏを中心とする半径ｒの球面に沿って移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具１とワーク２００の加工面２００ａとの相対的な位置関係のずれを３次元的に補正することができる。また、圧電素子２２を用いて筐体５０をＹ軸周りに回動させるため、高い周波数で加工面２００ａに対する工具軸の姿勢（角度）を変化させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態においても、突出部としての被ガイド部５０ａが円弧状ガイド部２１に案内されて移動すると、筐体５０と移動部３０との間の相対距離および相対角度が変化するおそれがあるが、この相対距離の変化および相対角度の変化は、圧電素子２２の弾性変形によって吸収される。ただし、筐体５０と移動部３０との間に回転機構およびスライド機構が設けられており、実施の形態１と同様に、相対距離の変化および相対角度の変化が回転機構およびスライド機構によって吸収さてもよい。また、円弧状ガイド部２１としては、市販のＲガイドと呼ばれるガイドを使用することができるため、安価な加工装置を製造することができる。また、制御ユニット１８によって圧電素子２２およびモータ２５が制御される。
【００３０】
本実施の形態加工装置１００の特徴をまとめると次のようになる。
【００３１】
本実施の形態の加工装置１００は、ガイド部として、点Ｏを中心とする半径ｒの球面上において第１円弧に沿って延びる円弧状ガイド部２１と、点Ｏを中心とする半径Ｒの球面上において第２円弧に沿って延びる円弧状ガイド部３１とを有しており、被ガイド部として、円弧状ガイド部２１に案内される被ガイド部５０ａと、円弧状ガイド部３１に案内される被ガイド部３０ａとを有している。したがって、ガイド部および被ガイド部を市販の円弧状ガイド部のみを利用して製作することができるため、前述の加工装置を容易に製造することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の加工装置１００は、駆動部として、モータ２５とモータ２５の回転が伝達されるギア部２６を含んでおり、ガイド部として、円弧状ガイド部２１を有し、スピンドル２を内包する移動部３０を含んでいる。また、移動部３０のギア部２３がギア部２６に噛み合っている。この構成によれば、ギア部同士の噛み合いによってスピンドル２の姿勢が変化する。その結果、駆動部としてのモータ２５とスピンドル２との相対距離および相対角度が変化しない。したがって、工具１の撓みを補正するスライド機構および回転機構等を必要としない。したがって、加工装置の構造がシンプルになる。
【００３３】
また、本実施の形態の加工装置１００は、圧電素子２２の振動に起因する往復運動を利用して、円弧状ガイド部２１に沿って被ガイド部５０ａ、筐体５０およびスピンドル２を移動させるため、工具１を高速で動作させることが可能である。
【００３４】
実施の形態３．
図８および図９は、それぞれ、本発明の実施の形態３の加工装置の正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置１００は、片持ち梁上の工具１と、工具１をその軸周りに回転させるスピンドル２とを備えている。スピンドル２は筐体５０に内装されている。筐体５０は、円弧状ガイド部２１に案内されて、点Ｏを中心としてＹ軸周りに回動する。なお、点Ｏは、ワーク２００の加工面２００ａの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面２００ａの全てに工具１が接しているときの工具軸上の点である。
【００３５】
また、モータ４０のＹ軸に沿った軸周りの回動によって、移動部３０の内面に設けられたギア部２３とモータ４０のギア部４１とが噛み合う。それにより、筐体５０の被ガイド部５０ａは、移動部３０の円弧状ガイド部２１に案内される。なお、モータ４０は筐体５０の背面に取り付けられている。円弧状ガイド部２１は移動部３０の内面に設けられている。
【００３６】
また、移動部３０の上面には、回転機構３５が取り付けられている。回転機構３５は、位置が固定された固定部２４に取り付けられている。回転機構３５は、ＸＹ平面内においてＺ軸周りに移動部３０を回動させることが可能である。なお、工具１によって加工されるワーク２００は、ステージ３００上に搭載されている。
【００３７】
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置１００は、実施の形態１の加工装置と同様に、スピンドル２の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部７と、スピンドル２に接続され、スピンドル２を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ５と、ボールねじ５を駆動するモータ６とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置１００によっても、ボールねじ５およびモータ６の駆動によって、工具１の先端の高さと加工面２００ａの最下端とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
【００３８】
本実施の形態の加工装置１００によっても、実施の形態１および２の加工装置と同様に、スピンドル２の所定の点Ｐを点Ｏを中心とする半径ｒの球面に沿って移動させることが可能になる。そのため、加工抵抗に起因する工具１とワーク２００の加工面２００ａとの相対的な位置関係のずれを３次元的に補正することができる。また、本発明の駆動部はモータ４０と回転機構３５とのみで構成されているため、加工装置１００の部品点数を削減することが可能となる。なお、回転機構３５およびモータ２５は制御ユニット１８によって制御される。
【００３９】
上記本実施の形態の加工装置１００の特徴をまとめると次のようになる。
【００４０】
本実施の形態の加工装置１００は、ガイド部として、点Ｏを中心とする半径ｒの球面上において円弧に沿って延びる円弧状ガイド部２１を有している。また、筐体５０はスピンドル２を内包している。また、筐体５０には、円弧状ガイド部２１に案内される被ガイド部５０ａが設けられている。さらに、本実施の形態の加工装置１００は、駆動部として、回転機構３５を有している。回転機構３５は、加工点Ｏを中心とする球面の径方向に延びる回転軸Ｃ周りに移動部３０を回転させる。それにより、円弧状ガイド部２１は、点Ｏを中心とする球面内において、回転軸Ｃまわりに、回転する。その結果、円弧状ガイド部２１の回転の軌跡は、点Ｏを中心とする半径ｒの球面上で球殻の一部を描く。つまり、スピンドル２の所定の点Ｐが、点Ｏを中心とする半径ｒの球面上を移動することが可能である。なお、点Ｏは、ワーク２００の加工面２００ａの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面２００ａの全てに工具１が接しているときの工具軸上の点である。
【００４１】
この本実施の形態の加工装置の構成によっても、実施の形態１および２の加工装置と同様の機能を発揮することが可能である。また、この構成によれば、回転機構３５が円弧状ガイド部の役割を果たすため、ガイド部の構造をシンプルにすることができる。
【００４２】
また、本実施の形態の加工装置は、駆動部として、モータ４０とモータ４０の回転が伝達されるギア部４１を含んでおり、ガイド部として、円弧状ガイド部２１を有し、スピンドル２および筐体５０を内装する移動部３０を含んでいる。また、移動部３０のギア部２３がギア部４１に噛み合っている。この構成によっても、実施の形態２の構成と同様に、ギア部同士の噛み合いによってスピンドル２の姿勢が変化する。そのため、駆動部としてのモータ４０とスピンドル２との相対距離および相対角度が変化しない。その結果、工具１の撓みを補正するスライド機構および回転機構等を必要としない。したがって、加工装置の構造がシンプルになる。
【００４３】
実施の形態４．
図１０および図１１は、それぞれ、本発明の実施の形態４の加工装置および回転テーブルの正面図および側面図である。本実施の形態の加工装置１００は、片持ち梁状の工具１と、工具１をその軸周りに回転させるスピンドル２とを備えている。スピンドル２は筐体５０に内装されている。筐体５０の側面から被ガイド部５０ａが突出している。また、被ガイド部５０ａは円弧状ガイド部２１によって案内される。
【００４４】
また、筐体５０は移動部３０に内装されている。移動部３０の内面にはモータ４２が取り付けられている。モータ４２のＸ軸方向の往復運動によって、ボールねじ４３が往復運動する。ボールねじ４３の往復運動によって、筐体５０およびスピンドル２が、円弧状ガイド部２１に案内されて、点Ｏを中心としてＹ軸周りに回動する。なお、点Ｏは、ワーク２００の加工面２００ａの最上端と同じ高さ位置にあり、加工面２００ａの全てに工具１が接しているときの工具軸上の点である。
【００４５】
また、本実施の形態の加工方法においては、前述の加工装置以外に回転テーブル５００が用いられる。回転テーブル５００の主表面上にはワーク２００が載置される。また、回転テーブル５００は、ＸＹ平面に沿ってＺ軸周りに回転する。
【００４６】
また、図示されていないが、本実施の形態の加工装置は、実施の形態１の加工装置と同様に、スピンドル２の工具軸に沿った移動を案内するリニアガイド部７と、スピンドル２に接続され、スピンドル２を工具軸方向に移動させるために、工具軸方向に延びるように設けられたボールねじ５と、ボールねじ５を駆動するモータ６とを備えている。したがって、本実施の形態の加工装置によっても、ボールねじ５およびモータ６の駆動によって、工具１の先端の高さ位置と加工面２００ａの最下端の高さ位置とを常に一致させることにより、短時間で高精度な加工をすることができる。
【００４７】
本実施の形態の高精度加工方法によれば、実施の形態１〜３において用いられたような加工装置を用いなくても、加工抵抗に起因する工具１とワーク２００の加工面２００ａとの相対的な位置関係のずれを３次元的に補正することができる。また、回転テーブル５００は加工装置から分離された構造であるため、加工装置の小型化を図ることができる。
【００４８】
なお、制御ユニット１８によってモータ４２および回転テーブル５００が制御される。また、本実施の形態においては、加工装置１００と回転テーブル５００とを別個の装置と見なして説明がなされているが、いずれも制御ユニット１８によって制御されるため、双方を含む装置が１つの加工装置が用いられてもよい。
【００４９】
また、本実施の形態においても、被ガイド部５０ａが円弧状ガイド部２１に案内されて移動すると、筐体５０と移動部３０との間の相対距離および相対角度が変化する。この相対距離の変化は、筐体５０とボールねじ４３との間に設けられたスライド機構４７によって吸収され、相対角度の変化は、筐体５０とボールねじ４３との間に設けられた回転機構４５によって吸収される。ただし、図１０および図１１においては、回転機構４５およびスライド機構４７の具体的構造は、描かれていない。
【００５０】
上記の実施の形態の加工装置および回転テーブルを用いる加工方法の特徴をまとめると次のようになる。
【００５１】
本実施の形態の加工装置は、スピンドル２に対して相対位置が固定された被ガイド部５０ａと、点Ｏを中心とした所定の円弧に沿って、被ガイド部５０ａを案内する円弧状ガイド部２１と、円弧状ガイド部２１に沿って被ガイド部５０ａを移動させる駆動部としてのモータ４２と、モータ４２を制御する制御ユニット１８とを備えている。
【００５２】
また、本実施の形態の加工方法においては、工具１によって加工されるワーク２００が搭載される回転テーブル５００が用いられる。また、本実施の形態の加工方法においては、加工装置１００の駆動に起因する工具１の所定の円弧に沿った往復動作と回転テーブル５００の回転に起因するワーク２００の回転動作との組み合わせにより、加工面２００ａと工具軸との間の位置関係のずれが三次元的に補正される。
【００５３】
この方法によれば、工具１とワーク２００の加工面２００ａとを相対的に移動させることにより、実施の形態１〜３の加工装置による加工方法と同様の作用が生じる。つまり、本実施の形態の加工方法において、回転テーブル５００に対する加工装置１００の相対的な動作を見れば、実施の形態１〜３の加工装置による加工方法と同様に、スピンドル２の所定の点Ｐは、点Ｏを中心とする半径ｒの球面に沿って移動している。そのため、上記の加工方法によっても、実施の形態１〜３の加工装置を用いる加工方法と同様に、短時間で高精度な加工を行なうことができる。また、本実施の形態の加工方法によれば、回転テーブル５００と加工装置１００とが分離されているため、加工装置１００を小型化することが可能になる。
【００５４】
実施の形態５．
図１２は本発明の実施の形態５の加工装置を制御する制御ユニットを説明するための図である。本実施の形態の制御ユニットは、実施の形態１〜４のそれぞれにおいて用いられた制御ユニット１８と同様である。
【００５５】
本実施の形態の制御ユニットは、駆動部５４の実際の移動量を測定する移動量測定センサ５１と、駆動部５４を移動させるべき移動量が記憶されたデータベース５２が組み込まれた演算装置５３とを備えている。演算装置５３は移動量測定センサ５１から得られた駆動部５４の実際の移動量のデータと、データベース５２に記憶されている駆動部５４を移動させるべき移動量とを比較する。その結果、演算装置５３は、駆動部５４を所定の姿勢にするための駆動部５４の移動量を算出し、その移動量だけ駆動部５４を移動させるため指令信号を駆動部５４に送信する。
【００５６】
前述の制御ユニットによれば、データベース５２に記憶されている移動量を変更するだけで、工具１の撓みに起因する加工面２００ａと加工面２００ａに対向する部分の工具軸との間の相対的位置関係のずれを３次元的に補正するための駆動部５４の移動量を変更することができる。なお、工具１の移動量と工具１の姿勢との関係が予め測定されていれば、その測定結果に基づいて、駆動部５４の移動量を決定し、その移動量をデータベース５２に記憶させておけば、加工面２００ａに対する工具１の姿勢を容易に補正することができる。
【００５７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１の通常状態の加工装置を示す上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】実施の形態１の補正制御時の加工装置を示す上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】加工点での工具軸とワークの加工面との関係を説明するための図である。
【図６】実施の形態２の加工装置の正面図である。
【図７】実施の形態２の加工装置の側面図である。
【図８】実施の形態３の加工装置の正面図である。
【図９】実施の形態３の加工装置の側面図である。
【図１０】実施の形態４の加工装置の正面図である。
【図１１】実施の形態４の加工装置の側面図である。
【図１２】実施の形態５による制御ユニットの構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  工具、２  スピンドル、３  凸型球面ガイド部、４  凹型球面被ガイド部、５  ボールねじ、６  モータ、７  リニアガイド、８  ベース板、９  Ｘ軸ガイド部、１０  Ｘ軸ステージ、１１  Ｘ軸モータ、１１ａ  ボールねじ、１２  Ｙ軸ガイド部、１３  Ｙ軸ステージ、１４  Ｙ軸モータ、１４ａ  ボールねじ、１５  スライド機構、１６  回転機構、１７  シャフト、１８  制御ユニット、２１  円弧状ガイド部、２２  圧電素子、２３  ギア部、２４  固定部、２５  モータ、２６  ギア部、３０  移動部、３０ａ  被ガイド部、３１  円弧状ガイド部、３５  回転機構、４０  モータ、４１  ギア部、４２  モータ、４３  ボールねじ、４５  回転機構、４７  スライド機構、５１  移動量測定センサ、５２  データベース、５３  演算装置、５４  駆動部、１００  加工装置、２００  ワーク、２００ａ  加工面、３００  ステージ、４００  ２軸ステージ、５００  回転テーブル、Ｃ  回転軸、Ｏ  加工点、Ｐ  所定の点、Ｓ  工具軸、ｒ，Ｒ  半径。
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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