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CN101530972A - 具备往复运动装置的加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备往复运动装置的加工机。在加工机的角度可变机构或者直线轴上具备往复运动装置。在该往复运动装置的可动部上安装工具以及工具的切入机构。并且，通过组合该加工机的驱动和往复运动装置的驱动从而由工具进行工件的加工。

Description

具备往复运动装置的加工机
技术领域
本发明涉及进行细微的槽加工的加工机，尤其涉及具备往复运动装置的加工机。
背景技术
衍射光栅等光学部件在表面上具备多个细微槽。为了加工该光学部件的细微槽而使用超精密加工机。光学部件上需要形成数千～数万个细微槽，其结果存在细微槽的加工时间变长的问题。于是，为了缩短加工时间，大多使用可实现对应于各加工形状的高速加工的专用的加工机。
日本特开2007-130712号公报公开了如下技术：是一种使工具相对于工件高速往复运动进行工件加工的加工装置，降低该移动方向反向时所需的力可高速进行直线槽加工。
再有，形成于光学部件上的细微槽有其形状更复杂的倾向。例如，更多地进行加工角度渐渐变化的槽，或者在曲面上加工槽。为此，需要可灵活地对应各种形状的细微槽加工的加工机的、可高速细微加工的加工机。
发明内容
于是，本发明的目的是提供可实现高速细微加工的加工机。
涉及本发明的可实现该高速细微加工的加工机具备至少一个角度可变机构或者至少一个直线轴，在该角度可变机构或者直线轴上安装往复运动装置，该往复运动装置具备安装工具和工具的切入机构的可动部。并且，通过组合上述加工机的驱动和上述往复运动装置的驱动，从而由上述工具进行工件的加工。
上述往复运动装置通过上述角度可变机构能够相对上述加工机的固定部取得任意角度的姿势。
上述往复运动装置还可以在垂直方向上被驱动，并在上述工具相对于上述加工机的固定部在垂直方向朝下移动时进行加工。
上述往复运动装置还可以具备在同轴上向互为相反方向被驱动的两个可动部，在这两个可动部中的重量小的一个上安装上述工具和工具切入机构。该往复运动机构还可以具备用于消除安装工具及工具的切入机构的上述可动部的自重的机构。另外，用于消除上述可动部的自重的机构可以是存积可压缩性流体的腔室。再有，上述存积可压缩性流体的腔室还可以用配管与设置在外部的容器连接。
根据本发明，由于具备以上结构，所以能够提供可实现高速细微加工且可实现高精度地加工各种形状的细微槽的加工机。
附图说明
本发明的上述以及其它目的的特征从参照附图的以下实施例的说明中会更明确。这些图中：
图1是表示本发明的加工机的一个实施方式的主要部分的立体图，表示将工件安装在B轴工作台上，而且将往复运动装置放置在C轴工作台上进行加工的例子。
图2是从加工方向观察在图1所示的加工中被加工的细微槽的图。
图3是从加工方向观察在图1所示的加工中在工件的曲面上加工的细微槽的图。
图4表示在图1所示的加工机中，在其B轴工作台上安装往复运动装置，而且在C轴工作台上安装圆筒状工件进行加工的例子。
图5A是从加工方向观察在图4所示的加工中在工件表面上加工的细微槽的图。
图5B是表示在图4所示的加工中使安装了工件的C轴工作台旋转的同时在该工件的表面上加工了细微槽的例子的立体图。
图6表示在图4所示的加工机中，在该B轴工作台上倾斜地安装往复运动装置，而且在C轴工作台上安装圆锥台状工件进行加工的例子。
图7是在图6的加工中，表示在圆锥台状工件的外周面上加工了槽的例子的仰视图。
图8是表示在多关节机器人的手上固定或者把持往复运动装置的例子的图。
图9是表示安装在图1的加工机上的往复运动装置的一个例子的立体图。
图10是图9的A-A剖视图。
图11是图9的B-B剖视图。
图12是用于说明本发明的加工机所具备往复运动装置的驱动原理的剖视图。
图13A是表示本发明的加工机所具备的往复运作装置的工具切入机构的图，表示使工具在切入方向动作的压电元件未伸展的状态。
图13B是表示本发明的加工机所具备的往复运作装置的工具切入机构的图，表示使工具在切入方向动作的压电元件伸展了的状态。
具体实施方式
图1是表示本发明的加工机的一个实施方式的主要部分的立体图。在固定于该加工机的设置位置上的基座1上放置滑动自如地支撑X轴滑块3的X轴导向件2、和滑动自如地支撑Y轴滑块5的Y轴导向件4。在X轴滑块3上作为角度可变机构放置C轴工作台7。在Y轴滑块5上配置B轴工作台6。
在该图1中，表示的例子是将作为加工对象的工件100安装在B轴工作台6上，而且将往复运动装置8可绕C轴旋转地放置在C轴工作台7上，对该工件100进行加工。再有，用于C轴工作台7的角度可变机构除了使用如图1所示的由旋转工作台得到的机构之外还能够使用倾斜工作台机构或通过球面轴承能够使3方向的角度可自由改变的机构。
使用安装在往复运动装置8的可动部上的工具9，在放置在B轴工作台6上的工件100的表面上进行微细槽加工。通过在图1的垂直方向(符号200)用往复运动装置8使工具9移动，从而能够在工件100的表面上形成微细槽。
在图1所示的例子中，通过往复运动装置8使工具9在垂直方向上往复运动，并在工具9在垂直方向朝下进行运动时，对工件100表面实行微细槽加工。通过这样实行细微槽加工，从而在切削工件100的表面时发生的切屑因重力作用与切削液一起流下了，所以通过工件加工产生的切屑卷入到工具9的情况消失。并且，由于除去切屑，所以还可以不设置加工停止时间。
图2是从加工方向观察在图1所示的加工中在工件100上加工的细微槽的图，模式地表示形成于工件100a的表面上的细微槽的角度逐渐变化的情况。通过使图1所示的加工机的C轴工作台7(角度可变机构)旋转规定角度，从而能够如图2所示的方向1、方向2、方向3那样地能够分别改变工具9抵接在工件100a上的角度。
图3是沿着加工方向观察在图1所示的加工中在圆筒状工件100b的外周上加工的细微槽的图。形成于该工件100b的表面上的细微槽的倾斜角度通过逐渐改变工具9的方向，从而能够相对半径方向使倾斜角度一定。
图4表示的例子是在图1所示的加工机中，在该B轴工作台6上借助于夹具11安装往复运动装置8，而且在C轴工作台7上借助于夹具12安装圆筒状工件100b，并对该工件100b进行加工。并且，通过使C轴工作台7旋转并进行定位，从而能够在圆筒状工件100b的外周上加工细微槽。
图5A模式地表示通过图4所示的加工在圆筒状工件100b的外周上加工的细微直线槽。再有，不限于这样的细微直线轴，通过使C轴工作台7旋转的同时用往复运动装置8进行加工，从而还可在圆筒状工件100b的外周上加工倾斜走向的曲线状的细微槽。图5B表示的是在图4所示的加工中，使C轴工作台7旋转的同时在圆筒状工件100b的外周上加工这种曲线状的细微槽的一个例子。
图6表示的例子是在图4所示的加工机中，在该B轴工作台6(角度可变机构)上借助于夹具11倾斜地安装往复运动装置8，而且在C轴工作台7上借助于夹具12安装圆锥台状工件100c，进行该工件100c的加工。通过该图6所示的加工，能够在工件100c的圆锥形状的外周面上如图7所示的那样加工槽。
图8是在多关节机器人的手21上固定或者把持往复运动装置8的例子。
这里，使用图9～图11说明安装在图1的加工机上的往复运动装置8的一个例子。该往复运动装置8具备滑块803，该滑块803具备由板簧901和压电元件902构成的工具切入机构910。该滑块803另外还称之为“梭”。
在往复运动装置8中，作为可动部的滑块803以及作为固定部的基座801在与该往复运动装置8的导向件802(可动部)之间构成流体静压轴承。作为第1可动部的导向件802和作为第2可动部的滑块803向互为相反方向被驱动，从而构成为由驱动滑块803引起的反作用力不会传递到在基座801的结构。滑块802和导向件802的行程与各自的重量成反比，所以通过使导向件802比滑块802充分得重，从而能够使导向件802的行程比滑块803的行程还小。流体静压轴承虽然期望是空气静压轴承等摩擦小的轴承，但也可以是动压轴承、静压油轴承、滚动轴承。
为了消除导向件802的自重，腔室800内的空气施加用于使导向件802相对基座801浮起的压力。当导向件802相对基座801在上下方向动作，则腔室800内的容积发生变化，其结果，腔室800内的压力发生变化。但是，由于该腔室800通过配管806与外部容器807连接，所以上述腔室800内的压力变化通过该外部容器807的容积被缓和。腔室800内的压力按压基座801，所以当腔室800内压力变化变小时则按压801基座801的力的变动也变小，借助于基座801传到加工机的力的变动也变小。其结果，对加工机主体的影响也变小。在该腔室800内取代空气，还能够使用氮气、氦气等的可压缩性流体。作为消除导向件802自重的机构，还可以使用永久磁铁和电磁铁的磁力和静电力。
这里，使用图12的剖视图对图9所示的往复运动装置8的驱动原理进行说明。
滑动驱动用磁铁810相对于铁心811以同极相对的方式配置，从铁心811发生的磁力线贯通滑块803的驱动用线圈812。通过在该线圈812中流动电流，从而在电流与磁力线成直角的方向即、往复运动装置8的驱动轴方向上发生推力。
在滑块803和导向件802上分别具备反转用的磁铁，如果滑块803的反转用磁铁823和导向件802的反转用磁铁822接近，则发生反作用力，所以在滑块803以某一速度移动时，若反转用磁铁803、802彼此位于接近的位置，则通过这些反转用磁铁彼此的反作用力，滑块803的移动方向以大致相同的速度反转。利用能力浪费少的该方法，为使滑块803往复运动而流动在线圈812中的电流变得非常少。在图12所示的往复运动装置8中使用的线圈812虽然是音圈电动机的一种，但还可以利用一般的直线电动机、轴类电动机或者气动驱动来驱动滑块803的移动。
另外，通过使工件比工具在垂直方向向下进行加工，从而在向下驱动时，由于除了由线圈812得到的推力之外还受到滑块803的重力，所以抵抗切削阻力的力与成为向上方进行加工的场合和成为水平方向进行加工的场合相比较变大。
另外，水平方向驱动的场合，导向件802因自重也无法忽视弯曲量。在垂直方向驱动的场合，由于导向件802不会因自重而弯曲，所以还具有所加工的槽的直线度提高的效果。
图13A以及图13B是表示本发明的加工机所具备的往复运动装置8的工具切入机构的图。通过对图13A所示的压电元件902施加电压，从而使压电元件(压电元件)如图13B所示那样伸展，从而能够使安装在板簧901上的工具9向切入方向动作。
在垂直方向向下进行加工的场合，在滑块向下方向动作期间，使压电元件(压电元件)伸展进而切入，在滑块在垂直方向向上方向动作期间，使施加在压电元件(压电元件)上的施加电压为零，反复工具退让的动作并进行加工。

Claims (8)

1.一种加工机，具备至少一个角度可变机构或者至少一个直线轴，其特征在于，
在上述角度可变机构或者直线轴上安装有往复运动装置，
上述往复运动装置具备安装有工具及工具的切入机构的可动部，
通过组合上述加工机的驱动和上述往复运动装置的驱动，从而由上述工具进行工件的加工。
2.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，
上述往复运动装置通过上述角度可变机构能够相对于上述加工机的固定部取得任意角度的姿势。
3.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，
上述往复运动装置在垂直方向上被驱动，并在上述工具相对于上述加工机的固定部在垂直方向朝下移动时进行加工。
4.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，
上述往复运动装置具备在同轴上向互为相反方向被驱动的两个可动部，在这两个可动部中的重量小的一个上安装上述工具及工具切入机构。
5.根据权利要求4所述的加工机，其特征在于，
上述往复运动机构具备用于消除安装有工具及工具的切入机构的上述可动部的自重的机构。
6.根据权利要求5所述的加工机，其特征在于，
作为用于消除上述可动部的自重的机构使用存积可压缩性流体的腔室。
7.根据权利要求6所述的加工机，其特征在于，
上述存积可压缩性流体的腔室用配管与设置在外部的容器连接。
8.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，
作为上述角度可变机构具备旋转工作台。
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