(57)【要約】 【課題】工具の回転と同時に十分な振動を付与しながら加工できる加工装置および加工方法を提供すること。【解決手段】ワークを保持した第２のホルダ手段と、ワークを加工する工具５８を保持した主軸ユニット５１とを相対移動させながら、ワークを加工する加工装置。第２のホルダ手段は、ワークを振動させるワーク振動付与手段を備える。主軸ユニット５１は、主軸５３を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段５６を備える。これらワーク振動付与手段、主軸振動付与手段５６は、２００００Ｈｚ以上の振動でワーク、主軸を振動させる。【選択図】図７
2007098477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持したワーク保持手段と、前記ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、前記ワークを加工する加工装置であって、
前記ワーク保持手段は、前記ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工装置において、
前記主軸装置は、軸受部材と、この軸受部材に回転可能に支持され先端に前記工具を保持した主軸と、この主軸を回転駆動させる回転駆動手段と、前記主軸を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段とを備えることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載の加工装置において、
前記ワーク振動付与手段は、２００００Ｈｚ以上の振動で前記ワークを振動させ、
前記主軸振動付与手段は、２００００Ｈｚ以上の振動で前記主軸を軸方向へ振動させることを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の加工装置において、
前記主軸振動付与手段は、前記主軸に取り付けられた圧電素子と、この圧電素子に接続された超音波発振器とを含んで構成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載の加工装置において、
前記主軸は、先端に工具を保持した第１主軸部材と、この主軸部材に連結される第２主軸部材とを含んで構成され、
前記圧電素子は、前記第１主軸部材と第２主軸部材との間に配設されていることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれかに記載の加工装置において、
前記主軸は、前記軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されていることを特徴とする加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載の加工装置において、
前記回転駆動手段は、前記主軸に設けられたエアータービンと、前記静圧空気軸受に供給されるエアーを前記エアータービンに導入するエアー流路とを含んで構成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の加工装置において、
前記工具は、前記主軸に対して焼きばめにより着脱可能に保持されていることを特徴とする加工装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の加工装置を用いてワークを加工する加工方法であって、
前記工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークと工具とを相対移動させながらワークを加工する加工装置および加工方法に関する。詳しくは、振動を付与しながらワークを加工する加工装置および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを保持したワーク保持手段と、ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、ワークを加工する加工装置が知られている。
従来、このような加工装置では、単に工具が回転駆動する構造が多いが、中には、工具を回転駆動させるとともに、軸方向へ振動させる構造のものも提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載のものは、軸端に工具の装着部を有する主軸と、この主軸のラジアル方向とスラスト方向を非接触で支持する静圧流体軸受と、主軸に作動連結され該主軸を回転駆動させる第１の駆動部と、主軸と同軸上に配設され主軸に対して軸方向へ振動を加える第２の駆動部とを備える構成である。
これによれば、工具が回転駆動とともに軸方向へ振動しているから、例えば、穴あけ加工を行う場合、面粗さ、真直度、直角度、真円度、円筒度など穴の形状精度が向上するうえ、切粉がスムーズに排出されるため、切粉詰まりによる工具折損が生じにくいという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のものは、主軸側において、主軸を回転駆動とともに軸方向へ振動させる構造、つまり、主軸に作動連結され該主軸を回転駆動させる第１の駆動部と、主軸と同軸上に配設され主軸に対して軸方向へ振動を加える第２の駆動部とを備えた構造とする必要があるため、製造上、主軸に対して十分な軸方向振動が付与しずらいという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたもので、工具の回転と同時に十分な振動を付与しながら加工できる加工装置および加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加工装置は、ワークを保持したワーク保持手段と、前記ワークを加工する工具を保持した主軸装置とを相対移動させながら、前記ワークを加工する加工装置であって、前記ワーク保持手段は、前記ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えることを特徴とする。
ここで、ワークの振動方向については、主軸装置の軸方向（主軸の軸方向）であることが好ましいが、必ずしも、主軸装置の軸方向でなくてもよく、これと直交方向であってもよい。更に、加工条件などに応じて、振動方向を切換（主軸装置の軸方向とそれに直交する方向とに切換）えられるようにしてもよい。
この発明によれば、ワーク保持手段が、ワークを振動させるワーク振動付与手段を備えているから、ワークを振動させながらワークを加工することができる。従って、主軸装置側において、工具に十分な軸方向振動が付与されなくても、あるいは、工具に全く軸方向振動が付与されなくても、十分な振動を付与しながら加工を行うことができるから、振動を付与しながら加工を行うメリットを十分享受できる。
【０００７】
本発明の加工装置において、前記主軸装置は、軸受部材と、この軸受部材に回転可能に支持され先端に前記工具を保持した主軸と、この主軸を回転駆動させる回転駆動手段と、前記主軸を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段とを備えることが好ましい。
この発明によれば、ワークの振動に加え、主軸が、回転駆動すると同時に軸方向へ振動するから、より加工精度の向上が期待できる。とくに、ワークおよび工具が共に振動しているので、工具に対する負荷が小さく、小径の工具を使用しても、工具折損などを極力低減できる。従って、金型の加工などにあたっては、高精度にかつ能率的に加工できる。
【０００８】
本発明の加工装置において、前記ワーク振動付与手段は、２００００Ｈｚ以上の振動で前記ワークを振動させ、前記主軸振動付与手段は、２００００Ｈｚ以上の振動で前記主軸を軸方向へ振動させることが好ましい。
この発明によれば、ワークおよび工具が２００００Ｈｚ以上の振動で振動されるから、騒音の問題もない。
【０００９】
本発明の加工装置において、前記主軸振動付与手段は、前記主軸に取り付けられた圧電素子と、この圧電素子に接続された超音波発振器とを含んで構成されていることが好ましい。
この際、前記主軸は、先端に工具を保持した第１主軸部材と、この主軸部材に連結される第２主軸部材とを含んで構成され、前記圧電素子は、前記第１主軸部材と第２主軸部材との間に配設されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸が第１主軸部材と第２主軸部材とに２分割され、この間に圧電素子が配設された構造であるから、圧電素子を主軸に組み込みやすく、製造が容易にできる利点がある。
【００１０】
本発明の加工装置において、前記主軸は、前記軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸が、軸受部材に対して静圧空気軸受を介して非接触で支持されているから、主軸を軸方向へ振動させながら高速回転させることができる。
【００１１】
本発明の加工装置において、前記回転駆動手段は、前記主軸に設けられたエアータービンと、前記静圧空気軸受に供給されるエアーを前記エアータービンに導入するエアー流路とを含んで構成されていることが好ましい。
この発明によれば、静圧空気軸受に供給されるエアーを利用して、エアータービンを回転させるとともに、主軸を回転駆動させるようにしたから、構造も簡素化できる。
【００１２】
本発明の加工装置において、前記工具は、前記主軸に対して焼きばめにより着脱可能に保持されていることが好ましい。
この発明によれば、主軸と工具とが焼きばめで結合しているから、主軸が軸方向へ振動しながら高速回転しても、主軸に対して工具が脱落することがなく、確実かつ安全な加工を実現できる。
【００１３】
本発明の加工方法は、上述したいずれかの加工装置を用いてワークを加工する加工方法であって、前記工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うことを特徴とする。
ここで、研磨砥粒としては、例えば、アルミナや窒化ホウ素（ＢＮ）などが挙げられる。
この発明によれば、ワークまたは工具が振動しながら加工が行われると同時に、工具とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液が供給されるから、加工面の表面粗さを高精度、たとえば、鏡面加工できる。つまり、ワークまたは工具の振動による加工効果に加え、クーラント液に混入された研磨砥粒による研磨効果が働くので、ワークの仕上面を鏡面に仕上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態の加工装置としての加工システムが示されている。本実施形態の加工システムは、ワークと工具とを相対移動させながら、ワークを工具によって加工するシステムであって、移動手段としての三次元移動機構１０と、テーブル手段６０と、ストッカ手段８０と、搬送手段９０と、制御手段１００とを備える。
【００１５】
三次元移動機構１０は、図２に示すように、テーブル手段６０に対して、可動部材であるＺ軸スライダ１１を互いに直交する三軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）へ移動させる３つの軸駆動機構を備えて構成されている。つまり、Ｘ軸駆動機構１２Ｘ、Ｙ軸駆動機構１２ＹおよびＺ軸駆動機構１２Ｚを備えて構成されている。
【００１６】
Ｙ軸駆動機構１２Ｙは、ベース部材１上に前後方向に沿って配置された左右一対のガイドレール１３と、このガイドレール１３間に掛け渡されたＹ軸ビーム１４と、このＹ軸ビーム１４をガイドレール１３に沿って前後方向（Ｙ軸方向）へ移動させるリニアモータ１５とから構成されている。一方のガイドレール１３とＹ軸ビーム１４の一端側との間には、Ｙ軸ビーム１４のＹ軸方向の位置（移動変位量）を検出する変位検出器１６が設けられている。変位検出器１６は、一方のガイドレール１３に沿って配設されたスケール１７と、Ｙ軸ビーム１４の一端側にスケール１７に対して僅かなギャップを介して対向配置された検出ヘッド１８とから構成されている。
【００１７】
Ｘ軸駆動機構１２Ｘは、Ｙ軸ビーム１４上に移動可能に設けられたＸ軸スライダ１９と、このＸ軸スライダ１９をＹ軸ビーム１４に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動させるリニアモータ２０とから構成されている。Ｘ軸スライダ１９とＹ軸ビーム１４との間には、Ｘ軸スライダ１９のＸ軸方向の位置（移動変位量）を検出する変位検出器（図示省略）が設けられている。この変位検出器は、変位検出器１６と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００１８】
Ｚ軸駆動機構１２Ｚは、Ｘ軸スライダ１９に取り付けられ上下方向に沿って伸びるＺ軸ガイドプレート２１と、このＺ軸ガイドプレート２１に沿って移動可能に設けられたＺ軸スライダ（可動部材）１１と、このＺ軸スライダ１１をＺ軸ガイドプレート２１に沿って上下方向へ移動させるリニアモータ２２とから構成されている。Ｚ軸スライダ１１とＺ軸ガイドプレート２１との間には、Ｚ軸スライダ１１のＺ軸方向の位置（移動変位量）を検出する変位検出器（図示省略）が設けられている。この変位検出器も、変位検出器１６と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００１９】
Ｚ軸スライダ１１（三次元移動機構１０の可動部材）には、工具を選択的にかつ交換可能に取り付けるための第１のホルダ手段３０が設けられている。第１のホルダ手段３０は、互いに結合可能かつ分離可能な一対の結合・分離要素３１，４１を含んで構成されている。
【００２０】
一対の結合・分離要素３１，４１のうちの一方の結合・分離要素３１は、図３に示すように、Ｚ軸スライダ１１に取付プレート３２を介して取り付けられた連結プレート３３と、この連結プレート３３の正面中央に配置された位置決めブロック３４と、この位置決めブロック３４を挟んで連結プレート３３の正面両側に配置されたエアー供給ブロック３５とから構成されている。
位置決めブロック３４には、中央に係合孔３４Ａが形成されているとともに、この係合孔３４Ａを中心とする左右上下位置に正方形状の突起部３４Ｂが形成されている。エアー供給ブロック３５には、正面中央に係合孔３５Ａが形成されているとともに、上面に係合孔３５Ａに連通するエアー配管３５Ｂが突設されている。
【００２１】
一対の結合・分離要素３１，４１のうちの他方の結合・分離要素４１は、図４に示すように、一方の結合・分離要素３１と結合可能かつ分離可能な連結プレート４３と、この連結プレート４３の正面中央に設けられ主軸ユニット５１を保持した保持機構４４と、この保持機構４４を挟んで連結プレート４３の正面両側に配置されたエアー供給ブロック４５とから構成されている。
連結プレート４３の裏面には、図５に示すように、一方の結合・分離要素３１の位置決めブロック３４に形成された係合孔３４Ａおよび突起部３４Ｂに着脱可能に係合される係合軸部４３Ａおよび係止部４３Ｂが形成されているとともに、エアー供給ブロック３５の係合孔３５Ａに着脱可能に挿入されるエアー配管４３Ｃが突設されている。
【００２２】
保持機構４４は、図６に示すように、工具５８を回転可能に支持した主軸ユニット５１を交換可能に保持している。
主軸ユニット５１は、図７に示すように、軸受部材としてのユニット本体５２と、このユニット本体５２に静圧空気軸受５４を介して非接触で回転可能に支持された主軸５３と、この主軸５３を回転駆動させる回転駆動手段５５と、主軸５３を軸方向へ振動させる主軸振動付与手段５６とを備える。
【００２３】
主軸５３は、先端に工具ホルダ５７を介して工具５８を保持した導電性材料からなる第１主軸部材５３１と、この第１主軸部材５３１に螺合連結される導電性材料からなる第２主軸部材５３２とを含んで構成されている。
第１主軸部材５３１には、先端面に工具ホルダ５７が螺合されるねじ穴５３１Ａが、中間位置外周にフランジ部５３１Ｂが、基端面に第２主軸部材５３２が螺合されるねじ穴５３１Ｃがそれぞれ形成されている。第２軸部材５３２には、先端部に第１主軸部材５３１のねじ穴５３１Ｃに螺合されるねじ部５３２Ａが形成されているとともに、基端面から中心軸を通って中間部外周面に開口する貫通孔５３２Ｂが形成されている。
なお、工具５８は、工具ホルダ５７に対して焼きばめにより着脱可能に保持されている。
【００２４】
静圧空気軸受５４は、ユニット本体５２に主軸５３と平行に穿設された２本の主エアー流路５４１と、この主エアー流路５４１から主軸５３の外周面に向かって開口するラジアル用エアー流路５４２と、主軸５３のフランジ部５３１Ｂを挟む２本のラジアル用エアー流路５４２からフランジ部５３１Ｂのフランジ面に開口するスラスト用エアー流路５４３と、主エアー流路５４１の開口端に挿入されたエアー配管５４４とから構成されている。
エアー配管５４４は、エアーチューブ５４５を介してエアーブロック４５（図４参照）に接続されている。エアー供給ブロック４５には、エアー配管４３Ｃに連通するエアー配管（図示省略）が設けられている。そのため、他方の結合・分離要素４１が一方の結合・分離要素３１に結合されると、エアーが、一方の結合・分離要素３１から他方の結合・分離要素４１を通じて、主軸５３の外周面およびフランジ部５３１Ｂの両フランジ面に噴射されるため、主軸５３は、ユニット本体５２に対して非接触で回転可能に支持される。また、エアー配管４３Ｃと係合孔３５Ａとによって一対の結合・分離要素３１，４１が結合可能かつ分離可能に構成されている。
【００２５】
回転駆動手段５５は、主軸５３のフランジ部５３１Ｂの外周縁部に設けられたエアータービン５５１と、静圧空気軸受５４に供給されるエアーをエアータービン５５１に導入するエアー流路５５２とを含んで構成されている。つまり、静圧空気軸受５４に供給されるエアーが回転駆動手段５５の駆動源として利用されている。
【００２６】
主軸振動付与手段５６は、第１主軸部材５３１と第２主軸部材５３２との間に配設された圧電素子５６１と、この圧電素子５６１の一方の電極に接続され貫通孔５３２Ｂ内を通って第２主軸部材５３２の基端面に延びる導線５６２と、この導線５６２に接続されたプラス側ブラシ５６３および第２主軸部材５３２に接続されたマイナス側ブラシ５６４と、こられブラシ５６３，５６４に接続された超音波発振器５６５とを含んで構成されている。超音波発振器５６５は、２００００Ｈｚ以上の振動で工具５８を軸方向へ振動させる。
なお、図２に示すように、工具５８とワークとの加工部位に対して、クーラント液を供給するクーラント液供給ノズル７０が自在継手７１を介してＺ軸スライダ１１に設けられている。クーラント液供給ノズル７０には、ホースを介してクーラント液供給源（図示省略）が接続されている。クーラント液供給源には、研磨砥粒、例えば、アルミナや窒化ホウ素（ＢＮ）などを混入したクーラント液が蓄えられている。そのため、ワークの加工にあたって、工具５８とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒が混入されたクーラント液が供給されなら加工が実行される。
【００２７】
テーブル手段６０は、図８に示すように、ワークを選択的に取り付けるためのもので、ワークを選択的かつ交換可能に保持する第２のホルダ手段６２を備えている。
第２のホルダ手段６２は、ベース部材１に固定されたベースプレート６３と、このベースプレート６３に取り付けられワークを保持する保持機構６４と、この保持機構６４を振動させるワーク振動付与手段６８とを含んで構成されている。保持機構６４は、チャック本体６５と、このチャック本体６５の上面に１２０度間隔で配置され中心へ向かって同時に進退可能に構成された３つのチャック片６６と、これら３つのチャック片６６を同時に進退させる開閉用駆動源６７とから構成されている。
ワーク振動付与手段６８は、２００００Ｈｚ以上の振動でワークを振動させるもので、図示省略しているが、主軸振動付与手段５６と同様に、圧電素子と、超音波発振器とを含んで構成されている。
【００２８】
ストッカ手段８０は、第１のホルダ手段３０に保持される工具を格納した工具ストッカ８１と、第２のホルダ手段６２に保持されるワークを格納したワークストッカ８２とを備えている。なお、これらの工具ストッカ８１およびワークストッカ８２は、三次元移動機構１０の横に配列されている。
【００２９】
工具ストッカ８１は、図９および図１０に示すように、複数種の工具を格納しておくためのもので、円盤状のストッカ台８１１と、このストッカ台８１１を回転駆動させる回転軸８１２と、ストッカ台８１１の外周所定角度位置に設けられた工具収納部８１３とから構成されている。工具収納部８１３は、工具の先端を収納保持できるようにテーパ孔状に形成されている。
工具ストッカ８１の１つの工具収納部８１３の上方には、加熱手段８３および冷却手段８４が設けられている。
【００３０】
加熱手段８３および冷却手段８４は、図１１に示すように、それぞれリング状に構成されているとともに、上下に昇降可能に構成されている。交換工具が工具ストッカ８１の工具交換位置ＴＣＰにある工具収納部８１３上に搬送されたのち、下降して工具収納部８１３内に収納されると、加熱手段８３および冷却手段８４も一緒に下降され、工具５８の外周に位置される。ここで、加熱手段８３によって加熱が開始されると、工具５８が工具ホルダ５７から外れる。新たな工具５８が収納された工具収納部８１３が工具交換位置ＴＣＰまで回転されたのち、工具ホルダ５７が下降して工具５８上に位置される。ここで、加熱手段８３によって加熱が開始されると、工具５８が工具ホルダ５７に嵌められる。こののち、冷却手段８４によって冷却が開始されると、工具５８が工具ホルダ５７に焼きばねにより結合される。このようにして工具交換が行われる。
工具としては、ドリル、エンドミルなどの回転切削工具、砥石などの回転研削工具のほか、測定工具なども格納されている。
【００３１】
ワークストッカ８２は、図示省略するが、工具ストッカと同様に、複数のワークをストックしておくためのストッカ台を備えている。
【００３２】
搬送手段９０は、ストッカ手段８０に格納されたワーク、工具を取り出して第１のホルダ手段３０（三次元移動機構１０側のホルダ手段）および第２のホルダ手段６２（テーブル手段側のホルダ手段）に取り付けるために、これらを搬送するもので、図１２に示すロボット搬送機構９１を備えている。ロボット搬送機構９１は、三次元移動機構１０およびストッカ手段８０の並設方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されたガイドレール９２と、このガイドレール９２に沿って移動可能に設けられたＸ軸スライダ９３と、このＸ軸スライダ９３に立設されたコラム９４と、このコラム９４に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に設けられたＺ軸スライダ９５と、このＺ軸スライダ９５にＹ軸方向へスライド可能に設けられたＹ軸アーム９６と、このＹ軸アーム９６の先端にＸ軸と平行な軸を支点として旋回可能に設けられた旋回アーム９７と、この旋回アーム９７の先端に設けられた把持機構９８とから構成されている。
【００３３】
制御手段１００は、三次元移動機構１０、テーブル手段６０およびロボット搬送機構９１を制御するもので、測定工具により測定された測定結果を表示する表示手段１０１や測定結果と予め設定記憶された設定値とを比較しながら次の加工時に修正動作を実行する修正動作演算手段１０２などを有する。
【００３４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
三次元移動機構１０の第１のホルダ手段３０に工具を選択して取り付けるとともに、第２のホルダ手段６２にワークを選択して取り付ける。
第１のホルダ手段３０に工具を取り付けるには、ロボット搬送機構９１の動作により、第１のホルダ手段３０の他方の結合・分離要素４１を一方の結合・分離要素３１から分離し、他方の結合・分離要素４１を工具交換位置ＴＣＰまで搬送する。工具交換位置ＴＣＰには、予め次に取り付ける工具５８（新たな工具）が収納された工具収納部８１３が位置決めされている。他方の結合・分離要素４１を工具交換位置ＴＣＰまで搬送したのち、下降させて新たな工具５８上に位置させた状態において、加熱手段８３によって加熱を開始する。すると、この加熱により工具ホルダ５７が膨張し、工具５８が工具ホルダ５７に嵌められる。こののち、冷却手段８４によって冷却が開始されると、工具５８が工具ホルダ５７に焼きばねにより結合される。このようにして工具交換を行う。
また、第２のホルダ手段６２にワークを取り付けるには、ロボット搬送機構９１の動作により、ワークストッカ８２の中から加工しようとするワークを選択し、テーブル手段６０の位置まで搬送したのち、第２のホルダ手段６２の保持機構６４に保持させる。
【００３５】
このようにして、第１のホルダ手段３０に工具を選択して取り付けるとともに、ワークを第２のホルダ手段６２に取り付けたのち、加工を行う。
加工は、三次元移動機構１０を三次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）へ移動させながら、第１のホルダ手段３０および第２のホルダ手段６２に保持された工具およびワークを相対移動させながら、ワークを工具によって加工する。
【００３６】
加工終了後、必要に応じて、測定を行う。測定では、第１のホルダ手段３０を構成する他方の結合・分離要素４１に測定工具を装着したのち、三次元移動機構１０を三次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向）へ移動させながら、第１のホルダ手段３０および第２のホルダ手段６２に保持された測定工具およびワークを相対移動させながら、ワークを測定工具によって測定する。
【００３７】
たとえば、測定工具として、ワークに接触した際にタッチ信号を発するタッチ信号プローブを取り付けて測定を行うと、タッチ信号プローブがワークに接触する毎に、タッチ信号が発せられる。すると、制御手段１００の演算手段１０２において、タッチ信号プローブからタッチ信号が発せられる毎に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸における変位検出器の値を読み取り、これらのデータを基にタッチ信号プローブが接触したワークの座標位置を演算し、これを表示手段１０１に表示する。また、その測定結果と予め設定記憶された設定値とを比較しながら次の加工時に修正動作を実行する。つまり、測定結果が予め設定記憶された設定値に一致するように、三次元移動機構１０の移動動作を制御する。従って、同じワークを連続的に加工する場合でも、一定の精度を確保しながら加工することができる。
【００３８】
＜実施形態の効果＞
（１）ワークを保持するテーブル手段６０が、ワークを振動させるワーク振動付与手段６８を備えているから、ワークを振動させながらワークを加工することができる。従って、主軸ユニット５１側において、工具５８に十分な軸方向振動が付与されなくても、あるいは、工具５８に全く軸方向振動が付与されなくても、十分な振動を付与しながら加工を行うことができるから、振動を付与しながら加工を行うメリットを十分享受できる。
【００３９】
（２）ワークの振動に加え、主軸５３が、回転駆動すると同時に軸方向へ振動するから、より加工精度の向上が期待できる。とくに、ワークおよび工具５８が共に振動しているので、工具５８に対する負荷が小さく、小径の工具５８を使用しても、工具折損などを極力低減できる。従って、金型の加工などにあたっては、高精度にかつ能率的に加工できる。
（３）ワークおよび工具５８が２００００Ｈｚ以上の振動で振動されるから、騒音の問題もない。
【００４０】
（４）主軸５３は、先端に工具５８を保持する第１主軸部材５３１と、この第１主軸部材５３１に連結される第２主軸部材５３２とから構成され、圧電素子５６１が、第１主軸部材５３１と第２主軸部材５３２との間に配設されているから、つまり、主軸５３が第１主軸部材５３１と第２主軸部材５３２とに２分割され、この間に圧電素子５６１が配設された構造であるから、圧電素子５６１を主軸５３に組み込みやすく、製造が容易にできる利点がある。
【００４１】
（５）主軸５３が、ユニット本体５２に対して静圧空気軸受５４を介して非接触で支持されているから、主軸５３を軸方向へ振動させながら高速回転させることができる。
（６）静圧空気軸受５４に供給されるエアーを利用して、エアータービン５５１を回転させるとともに、主軸５３を回転駆動させるようにしたから、構造も簡素化できる。
（７）工具５８は、主軸５３に対して焼きばめにより着脱可能に結合しているから、主軸５３が軸方向へ振動させながら高速回転しても、主軸５３に対して工具５８が脱落することがなく、確実かつ安全な加工を実現できる。
【００４２】
（８）ストッカ手段８０、搬送手段９０および制御手段１００を備えているから、制御手段１００によって搬送手段９０を制御しながら、ストッカ手段８０にストックされたワークおよび工具５８の中からいずれかを選択して、第１のホルダ手段３０および第２のホルダ手段６２に保持させることができる。従って、第１のホルダ手段３０および第２のホルダ手段６２に対する工具５８およびワークの交換作業を自動的にかつ能率的に行うことができる。また、制御手段１００によって三次元移動機構１０の移動を制御しながら、加工を行うことができるから、予め三次元移動機構１０の移動経路をプログラムしておけば、予め設定した経路に従って自動運転を行うことができる。
【００４３】
（９）他方の結合・分離要素４１を一方の結合・分離要素３１に結合すると、エアーが、一方の結合・分離要素３１から他方の結合・分離要素４１を通じて、主軸ユニット５１のエアータービン５５１に供給されるエアー流路が形成される。従って、他方の結合・分離要素４１を一方の結合・分離要素３１に結合するだけで、主軸ユニット５１の主軸５３を回転させることができるとともに、工具５８の交換も容易に行うことができる。
【００４４】
（10）三次元移動機構１０が３つの軸駆動機構１２Ｘ，１２Ｙ，１２Ｚによって互いに直交する三軸方向へ移動できるとともに、各軸駆動機構１２Ｘ，１２Ｙ，１２Ｚはリニアモータ１５で駆動されるから、高速かつ高精度な加工が実現できる。
(11) 工具５８とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液を供給しながら加工を行うようにしたので、ワークまたは工具５８が振動しながら加工が行われると同時に、工具５８とワークとの加工部位に対して、研磨砥粒を混入したクーラント液が供給されるから、加工面の表面粗さを高精度、たとえば、鏡面加工できる。つまり、ワークまたは工具５８の振動による加工効果に加え、クーラント液に混入された研磨砥粒による研磨効果が働くので、ワークの仕上面を鏡面に仕上げることができる。
【００４５】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、主軸振動付与手段５６およびワーク振動付与手段６８を共に、２００００Ｈｚ以上の振動で動作させるようにしたが、必ずしも、２００００Ｈｚ以上でなくともよい。
あるいは、主軸振動付与手段５６およびワーク振動付与手段６８の一方を２００００Ｈｚ以上で振動させ、他方を２００００Ｈｚ未満で振動させるようにしてもよい。この場合、ワーク振動付与手段６８を２００００Ｈｚ以上、主軸振動付与手段５６を２００００Ｈｚ未満の振動で振動させるようにすれば、主軸ユニット５１側の構成も簡易化できる。
【００４６】
前記実施形態では、主軸振動付与手段５６によって主軸５３を軸方向へ振動させるとともに、ワーク振動付与手段６８も主軸５３の軸方向へ振動させたが、これに限らず、他の方向であってもよい。たとえば、主軸振動付与手段５６は主軸５３の軸方向へ振動させるとともに、ワーク振動付与手段６８については、主軸５３の軸方向以外の方向（例えば、主軸５３の軸方向に対して直交する方向）へワークを振動させてもよい。
【００４７】
前記実施形態では、ストッカ手段８０および搬送手段９０（ロボット搬送機構９１）を
備え、これらによって工具およびワークの交換が自動的に行えるように構成されていたが
、これらを省略して、工具およびワークを手動で、つまり、作業者が第１のホルダ手段３０および第２のホルダ手段６２に装着したり、取り外したりするようにしてもよい。
【００４８】
前記実施形態では、制御手段１００を備え、この制御手段１００によって、三次元移動
機構１０、テーブル手段６０およびロボット搬送機構９１の全ての機構や手段を制御する
ようにしたが、少なくとも、三次元移動機構１０の動作のみを制御するようにして、他の
動作制御は作業者が自ら行うようにしてもよい。
【００４９】
前記実施形態では、移動手段として三次元移動機構１０を用い、この三次元移動機構１０によって第１のホルダ手段３０を三次元方向へ移動させるようにしたが、移動手段とし
ては、三次元移動機構１０に限られない。たとえば、一次元あるいは二次元移動機構など
でもよい。
【００５０】
前記実施形態では、搬送手段としてロボット搬送機構９１を用いたが、これに限らず、
ストッカ手段８０に格納された工具およびワークを第１および第２のホルダ手段３０，６
２に搬送できる機構であれば、他の構成でもよい。
【００５１】
前記実施形態では、ストッカ手段８０を、工具ストッカ８１とワークストッカ８２とを
備えて構成し、工具およびワークをこれらに分けて格納するようにしたたが、これら（工
具およびワーク）を一緒に格納する１つのストッカであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、超小型部品、半導体装置部品、コネクタ部品などの微細ワークの加工に利用
できる他、一般的な大きさ、重量のワークの加工にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工システムを示す平面図。
【図２】同上実施形態の三次元移動機構およびテーブル手段を示す斜視図。
【図３】同上実施形態の第１のホルダ手段（一方の結合・分離要素）を示す斜視図。
【図４】同上実施形態の第１のホルダ手段（他方の結合・分離要素）を示す斜視図。
【図５】同上実施形態の第１のホルダ手段（他方の結合・分離要素）の背面を示す図。
【図６】同上第１のホルダ手段（他方の結合・分離要素）の保持機構および主軸ユニットを示す分解斜視図。
【図７】同上実施形態の主軸ユニットを示す断面図。
【図８】同上実施形態の第２のホルダ手段を示す斜視図。
【図９】同上実施形態の工具ストッカを示す平面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】図１０の一部拡大断面図。
【図１２】同上実施形態のロボット搬送機構を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５４】
５１…主軸ユニット（主軸装置）
５２…ユニット本体（軸受部材）
５３…主軸
５３１…第１主軸部材
５３２…第２主軸部材
５４…静圧空気軸受
５５…回転駆動手段
５５１…エアータービン
５５２…エアー流路
５６…主軸振動付与手段
５６１…圧電素子
５６５…超音波発振器
６２…第２のワーク保持手段（ワーク保持手段）
６８…ワーク振動付与手段
【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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