(57)【要約】【課題】  切削加工や放電加工を行うことが可能な複合加工装置において、コストの大幅な増加に繋がるような構造の複雑化を伴わない方法により、加工精度を向上する。【解決手段】  加工ユニットをＺステージの機能を有するヘッド２に搭載し、ヘッド２をＹステージ１６に搭載し、ワーク９を搭載固定するワークテーブル８をＸステージ１３に搭載することにより、それぞれの方向の動作を互いに干渉しないようにする。また、ヘッド２に第一のＣＭＯＳカメラ５を搭載し、ワーク９の位置検出を行うが、基台１の下に第二のＣＭＯＳカメラ１４を配置し、ワークテーブル８などの部材の少なくとも一部を透明な材料で構成することで、ワーク９に加工を施す際の位置検出を行う。これらの構成により微細加工の加工精度確保が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に、切削加工ユニットと放電加工ユニットとワーク観察用の第一の光学系ユニットとを取り付けたヘッドと、ワークを載置固定するワークテーブルを備え、前記基台面内の直交する軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸のそれぞれに直交する軸をＺ軸としたとき、前記ヘッドと前記ワークテーブルは、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に相対的な移動が可能であり、前記ヘッドは、前記Ｚ軸方向に移動可能であることを特徴とする複合加工装置。
【請求項２】
前記ワークテーブルは、前記Ｘ軸方向に可動であるＸステージに載置され、前記ヘッドは前記Ｙ軸方向に可動であるＹステージに載置され、前記ヘッドは前記Ｚ軸方向に可動であるＺステージの機能を併せて具備することにより、前記ワークテーブルと前記ヘッドの駆動機構を分離させることで、前記ワークテーブルと前記ヘッドそれぞれの移動が干渉を受けないことを特徴とする、請求項１に記載の複合加工装置。
【請求項３】
放電加工および切削加工用の加工油の供給及び回収が可能な加工油バスを備え、前記加工油バスの中に、前記ワークテーブルが設置されてなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の複合加工装置。
【請求項４】
前記ワークテーブルと前記Ｘステージと前記加工油バスは、少なくとも一部が透明な部材で構成され、前記ワークテーブル、前記加工油バス、前記Ｘステージ工油バスの下にワーク観察用の第二の光学系ユニットが設置され、前記第二の光学ユニットにより、下からワークの位置が確認可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の複合加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して微細切削加工と微細孔あけ放電加工を行うのに用いられる、複合微細加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工機、切削加工機などの、それぞれ独立した加工機の他に、切削加工とレーザー加工を組み合わせた複合加工機、切削加工とワイヤー放電加工機を組み合わせた複合加工機などの様々な複合加工機が市販されていて、高精度の加工が可能となっている。しかしながら、高精度の加工寸法を要する微小流量・高圧ノズルのような三次元形状の加工を行う場合、μｍ単位の位置精度が要求され、必ずしも対応できない場合がある。また、ワーク両面から加工する場合、ワークを反転する必要があり、ワーク反転時に数μｍの位置ずれが発生することがある。
【０００３】
このような課題に対処する手段として、特許文献１には、緩衝材を介して設置された架台に緩衝材を介して懸垂支持された支持台にワークテーブルを設けて、外部からの振動を遮断することにより加工精度を向上した加工機が開示されている。また、特許文献２には、給電部材との接触部における発熱に起因する熱変位による位置ずれを補正するための位置補正部を備えた放電加工機が開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらに開示されている加工装置は、構造の複雑化が製造コスト増加の要因となり、取扱い性に問題が発生する可能性がある他、前記の課題には、必ずしも十分に対処し得るものとはなっていないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０９０３６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−０９８４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、切削加工や放電加工を行うことが可能な複合加工装置において、コストの大幅な増加に繋がるような構造の複雑化を伴わない方法により、加工精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題の解決のため、可動部位の構成やワークの監視方法などを見直すことにより、加工精度向上を検討した結果なされたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、基台上に、切削加工ユニットと放電加工ユニットとワーク観察用の光学系ユニットとを取り付けたヘッドと、ワークを載置固定するワークテーブルを備え、前記基台面内の直交する軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸のそれぞれに直交する軸をＺ軸としたとき、前記ヘッドと前記ワークテーブルは、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に相対的な移動が可能であり、前記ヘッドは、前記Ｚ軸方向に移動可能であることを特徴とする複合加工装置である。
【０００９】
また、本発明は、前記ワークテーブルが、前記Ｘ軸方向に可動であるＸステージに載置され、前記ヘッドは前記Ｙ軸方向に可動であるＹステージに載置され、前記ヘッドは前記Ｚ軸方向に可動であるＺステージの機能を併せて具備することにより、前記ワークテーブルと前記ヘッドの駆動機構を分離させることで、前記ワークテーブルと前記ヘッドそれぞれの移動が干渉を受けないことを特徴とする、前記の複合加工装置である。
【００１０】
また、本発明は、放電加工および切削加工用の加工油の供給及び回収が可能な加工油バスを備え、前記加工油バスの中に、前記ワークテーブルが設置されてなることを特徴とする、前記の複合加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記ワークテーブルと前記Ｘステージと前記加工油バスは、少なくとも一部が透明な部材で構成され、前記ワークテーブル、前記加工油バス、前記Ｘステージ工油バスの下にワーク観察用の第二の光学系ユニットが設置され、前記第二の光学ユニットにより、下からワークの位置が確認可能であることを特徴とする、前記の複合加工装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の複合加工機は、切削加工ユニットと放電加工ユニットを取り付けられてなるヘッドと、ワークの相対的な位置を、一定範囲内で任意に変えることができるが、前記のようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向への動作がそれぞれ独立に行えるので、それぞれの加工ユニットがワークに当接する位置を、従来の装置よりも極めて精確に制御できる。
【００１３】
また、ワークの位置検出には、ヘッドに取り付けられた第一の光学系ユニットの他に、加工油バスなどの下から、ワークを観察可能な第二光学系ユニットを用いることができるので、ワークにおける加工を施すべき位置が、より精確に検出できる。特にワークに対して、切削加工や放電加工を施している際には、第一の光学ユニットが、ワークの位置検出に使えないことがあり、第二の光学ユニットが極めて有用になる。
【００１４】
これらの光学系ユニットには、ＣＣＤカメラなどが使用可能であり、カメラで得られる画像を適宜処理することで、ワークの所要位置の座標を求め、切削加工ユニットや放電加工ユニットの制御にフィードバックできるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る複合加工機の一例を示す図、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図。
【図２】本発明に係る複合加工機におけるＸステージの構成の一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る複合加工機の一例を示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。図１において、１は基台、２は図１における上下方向に作動するＺステージの機能を併せ持つヘッド、３は切削加工ユニットを構成する高速スピンドル、４は切削ドリル、５は第一の光学系ユニットを構成する第一のＣＭＯＳカメラ、６は放電加工ユニット、７は放電電極、８はワークを載置固定するワークテーブル、９はワーク、１０は加工油バス、１１加工油供給ライン、１２は加工油排出ライン、１３は図１（ａ）の左右方向に作動するＸステージ、１４は第二に光学系ユニットを構成する第二のＣＭＯＳカメラ、１５は三方向に作動するＸＹＺステージ、１６は図１（ｂ）における左右方向に作動するＹステージである。
【００１８】
図１に示したように、本発明の複合加工機においては、ヘッド２に、高速スピンドル３、第一のＣＭＯＳカメラ５、放電加工ユニット６が搭載され、Ｚステージの機能を併せ持つので、図１における上下方向に可動で、任意の位置に固定することが可能である。そしてヘッド２はＹステージ１６に搭載され、図１（ｂ）における左右の方向に可動で、任意の位置に固定可能である。
【００１９】
また、ワークテーブル８は、加工油バス１０の上に搭載され、加工油は、加工油供給ライン１１と、加工油排出ライン１２の調整により一定のレベルに保持することが可能で、加工油に浸漬した状態でワーク９に、加工を施すことが可能である。加工油バス１０は、Ｘステージ１３に搭載されているので、図１（ａ）における左右方向に可動で、任意の位置に固定可能である。このような構成とすることで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向の動作が互いに干渉受を受けることなく、ワーク９やそれぞれの加工ユニットの位置を高精度で制御することが可能となり、加工の精度向上が可能となる。
【００２０】
また図２は、本発明に係る複合加工機における、Ｘステージの構成の一例を示す平面図である。図２において、１７はワーク観察用透明部、１８はワイヤ送り出しボビン、１９はワイヤ巻き取りボビン、２０はワイヤ、２１ａ、２１ｂはワイヤガイドである。
【００２１】
図２に示したように、本発明の複合加工機においては、Ｘステージ１３、加工油バス１０、ワークテーブル８のそれぞれの、一部または全部が、例えばガラスやアクリル系の高分子材料などのような透明な材料で構成されているので、基台１の下のＸＹＺステージに搭載された、第二のＣＭＯＳカメラ１４でワーク９を観察することが可能となっている。これによって、ワーク９を、第一のＣＭＯＳカメラ５と第二のＣＭＯＳカメラ１４によって観察することが可能となり、加工精度の向上に寄与することができる。
【００２２】
以上に説明したように、本発明によれば、μｍ単位の寸法精度が要求される微細加工の精度が向上できる。なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２３】
１ ・・・ 基台
２ ・・・ ヘッド
３・・・ 高速スピンドル
４ ・・・ 切削ドリル
５ ・・・ 第一のＣＭＯＳカメラ
６ ・・・ 放電加工ユニット
７ ・・・ 放電電極
８ ・・・ ワークテーブル
９ ・・・  ワーク
１０ ・・・ 加工油バス
１１ ・・・ 加工油供給ライン
１２ ・・・ 加工油排出ライン
１３ ・・・ Ｘステージ
１４ ・・・ 第二のＣＭＯＳカメラ
１５ ・・・ ＸＹＺステージ
１６ ・・・ Ｙステージ
１７ ・・・ ワーク観察用透明部
１８ ・・・ ワイヤ送り出しボビン
１９ ・・・ ワイヤ巻き取りボビン
２０ ・・・ ワイヤ
２１ａ，２１ｂ ・・・ ワイヤガイド
【図１】
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【図２】
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