微細形状切削加工装置および微細形状切削加工方法。
【課題】被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる微細形状切削加工装置および加工方法を提供する。
【解決手段】ＸまたはＹ移動機構１２，１１の駆動を制御する駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するＮＣ装置２１と、これら移動機構の相対移動速度情報とワークＷの加工開始位置情報とから、タイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具が加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１を演算する到達時間演算手段２２と、タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２が到達時間Ｔ１に一致したかを判定し、一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段２３と、トリガー信号を受けて予め設定した切込量で切削工具が進退するように往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段２４とを備える。
【解決手段】ＸまたはＹ移動機構１２，１１の駆動を制御する駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するＮＣ装置２１と、これら移動機構の相対移動速度情報とワークＷの加工開始位置情報とから、タイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具が加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１を演算する到達時間演算手段２２と、タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２が到達時間Ｔ１に一致したかを判定し、一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段２３と、トリガー信号を受けて予め設定した切込量で切削工具が進退するように往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段２４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具を用いて、被加工物の表面に微細な凹凸を加工する微細形状切削加工装置および微細形状切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削工具を用いて、被加工物の表面に微細な凹凸を加工する装置や方法として、特許文献１に開示された「微細表面形状切削加工装置および微細切削加工方法」が知られている。
これは、被加工物を搭載し、往復運動をする第１のスライド機構と、この第１のスライド機構の運動方向と直角方向に間欠位置決め運動をする第２のスライド機構と、これら第１および第２のスライド機構の運動軸とそれぞれ直角な方向に切削工具の切込み量を高速かつ微細に制御する工具切込み機構と、第１のスライド機構の運動に従ってパルス信号を発生する位置検出器とを備えて構成されている。
【０００３】
被加工物の表面に微細表面形状を加工するには、第１のスライド機構の正方向の運動時に、位置検出器から発生するパルス信号に同期して工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させ、第１のスライド機構の逆方向の運動時には、切削工具を被加工物から退避させ、かつ、第１のスライド機構が一往復する毎に第２のスライド機構を一定量送る。これによって、被加工物の表面に微細表面形状を加工することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された加工装置や加工方法では、第１のスライド機構の正方向の運動時に、第１のスライド機構の位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が予め設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力し、このトリガー信号で工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させている。そのため、位置検出器からのパルス信号をカウントし、設定値と一致するか否かを判定する処理が必要になるため、切削工具が進退するタイミングに遅れが生じやすく、被加工物の表面に高精度な微細表面形状を加工できない場合が考えられる。
【０００６】
とくに、シートに複数のマイクロレンズを転写成形するために用いられるマイクロレンズ転写成形用ロールや転写成形金型を加工する場合、加工されるマイクロレンズ成形部は、外径が概ね１０〜３００μｍ程のほぼ円形状、深さが０．６〜５０μｍの凹レンズあるいは凸レンズなどの微小単位レンズであるため、切削工具が進退するタイミングにばらつきが発生すると、被加工物の表面に高精度な微細表面形状を加工できない。
【０００７】
本発明の目的は、このような課題を解消し、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる微細形状切削加工装置および微細形状切削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】
【０００８】
本発明の微細加工切削装置は、被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置において、前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力する制御手段と、前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算手段と、前記制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段と、前記経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、制御手段によって駆動プログラムが開始されると、駆動プログラムに従って、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構の駆動が制御されるとともに、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力される。
すると、経過時間判定手段において、制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間が計測され、この経過時間が到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定される。経過時間判定手段で計測された経過時間と到達時間演算手段で演算された到達時間とが一致すると、トリガー信号が出力される。
往復動ステージ駆動手段は、経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具が進退するように、往復動ステージを駆動させる。これにより、切削工具が予め設定した切込量で進退されるため、被加工物の表面に微細形状が加工される。
【００１０】
本発明では、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が予め到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したときに出されるトリガー信号をトリガーとして、往復動ステージが駆動されるから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる
つまり、従来のように、位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときのトリガー信号で、工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させるものではないから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる。
【００１１】
本発明の微細形状切削加工装置において、前記制御手段は、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具をＸ軸方向の第１の位置から第２の位置へ相対移動させるフィード動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第２の位置からＺ軸方向でかつ前記テーブルから退避する方向の第３の位置へ移動させる退避動作と、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具を第３の位置からＸ軸方向でかつ前記フィード動作とは逆方向の第４の位置へ相対移動させるリターン動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第４の位置から前記第１の位置へ移動させる接近動作とを実行させ、前記フィード動作において、前記往復動ステージが駆動されることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、テーブルおよび切削工具とが、第１の位置から第２の位置へフィード動作され、次に、第２の位置から第３の位置へ退避動作され、次に、第３の位置から第４の位置へリターン動作され、最後に、第４の位置から第１の位置へ接近動作する矩形状の軌跡で相対移動される。この相対移動の第１の位置から第２の位置へのフィード動作において、往復動ステージの駆動が制御され、切削工具が予め設定した切込量で被加工物の表面に対して進退され、その結果、被加工物の表面に高精度な微細形状が加工されるから、移動機構の制御も比較的簡単に行える。
【００１３】
本発明の微細形状切削加工装置において、前記往復動ステージは、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成されていることが好ましい。
この構成によれば、往復動ステージに、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体を用いたので、切削工具の切込量を高速で制御することができる。従って、被加工物の表面に微細な形状を高精度にかつ高い仕上げ精度に加工できる。
【００１４】
本発明の微細形状切削加工方法は、被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置を用いて、前記被加工物の表面に微細形状を切削加工する微細形状切削加工方法であって、前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するステップと、前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算ステップと、前記タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算ステップで演算された到達時間に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定ステップと、前記トリガー信号が出力されたとき、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動ステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、上述した微細形状切削加工装置で述べた効果と同様な効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜図１の説明＞
図１は、本発明の微細形状切削加工装置の実施形態を示す正面図である。同微細形状切削加工装置は、ベース１と、このベース１の上面にＹ軸方向（図１の紙面に対して直交する方向）へ移動可能に設けられ上面に被加工物としてのワークＷを載置したテーブル２と、ベース１の両側に立設されたコラム３と、このコラム３の上端間に掛け渡されたクロスレール４と、このクロスレール４に沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられたスライダ５と、このスライダ５にＺ軸方向へ移動可能に設けられた切込軸６と、この切込軸６に往復動ステージ７を介して取り付けられた切削工具８とを備える。
【００１７】
ベース１とテーブル２との間には、テーブル２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構１１が設けられている。クロスレール４とスライダ５との間には、スライダ５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構１２が設けられている。スライダ５と切込軸６との間には、切込軸６を含みこの切込軸６をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動機構１３が設けられている。つまり、ワークＷを載置したテーブル２および切削工具８を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構１２およびＹ軸移動機構１１と、切削工具８をＸ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させるＺ軸移動機構１３とを備えている。なお、これらの駆動機構１１，１２，１３は、ボールねじ送り機構などによって構成されているが、これに限られない。
【００１８】
往復動ステージ７は、切込軸６と切削工具８との間に設けられ、切削工具８の切込量、つまり、Ｚ軸方向へ進退量を高速で変化させることができるものあればいずれでもよい。例えば、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成することができる。このほか、リニアモータやボイスコイルなどを用いて構成することもできる。
【００１９】
＜図２の説明＞
図２は、微細形状切削加工装置の制御システムを示している。同システムには、Ｘ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３などを制御する制御手段としてのＮＣ装置２１と、到達時間演算手段２２と、経過時間判定手段２３と、往復動ステージ駆動手段２４とを備える。
【００２０】
ＮＣ装置２１は、Ｘ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従ってＸ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３の駆動を制御するともに、この駆動プログラムに基づいて駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令（例えば、Ｍ８０コード）を出力する。
【００２１】
到達時間演算手段２２は、予めＸ軸移動機構１２およびＹ軸移動機構１１の少なくとも一方の相対移動速度情報（送り速度情報および加速度情報）と、ワークＷの加工形状つまり加工開始位置情報とから、タイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１を演算する。
【００２２】
経過時間判定手段２３は、カウンタを有し、そのカウンタでＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２を計測する。そして、この経過時間Ｔ２が到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する。
【００２３】
往復動ステージ駆動手段２４は、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具８が進退するように往復動ステージ７を駆動させる。具体的には、ワークＷの表面加工形状を加工するための往復動ステージ７の駆動データを記憶し、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けたとき、記憶した駆動データをアナログ電圧に変換して往復動ステージ７に与える。
【００２４】
＜図３の説明＞
図３は、ＮＣ装置２１によって制御される切削工具８とワークＷとの相対移動軌跡を示している。
ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されると、この駆動プログラムに従って、Ｘ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１１およびＺ軸移動機構１３の駆動が制御されるとともに、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力される。
【００２５】
まず、Ｘ軸移動機構１２の駆動制御により、切削工具８がＸ軸方向の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ相対移動される（フィード動作）。次に、Ｚ軸移動機構１３の駆動制御により、切削工具８が第２の位置Ｐ２からＺ軸方向でかつテーブル２から退避する方向の第３の位置Ｐ３へ移動される（退避動作）。次に、Ｘ軸移動機構１２の駆動制御により、切削工具８が第３の位置Ｐ３からＸ軸方向でかつフィード動作とは逆方向の第４の位置Ｐ４へ移動される（リターン動作）。最後に、Ｚ軸移動機構１３の駆動制御により、切削工具８が第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１へ移動される（接近動作）。つまり、切削工具８がワークＷに対して、トラバース運動を行う。
また、この駆動プログラム開始時に、つまり、フィード動作開始時において、ＮＣ装置２１からはタイマーカウント開始指令が出力される。
【００２６】
＜図４および図５の説明＞
図４および図５は、ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されてから、切削工具８がワークＷに対して切削加工を行う過程を示している。
まず、ＮＣ装置２１による駆動プログラムの開始前に、到達時間演算手段２２において、Ｘ軸移動機構１２の相対移動速度情報とワークＷの加工開始位置情報などから、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１が演算される。つまり、図４に示すように、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されたときの切削工具８の位置からワークＷの加工開始位置までのＸ軸方向の距離、送り速度、加速度情報などを基に、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから、切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１が演算される。
【００２７】
ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されると、到達時間判定手段２３において、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの経過時間Ｔ２が計測され、この経過時間Ｔ２が到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したか否か判定される。到達時間判定手段２３で計測された経過時間Ｔ２と到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１とが一致すると、トリガー信号が出力される。
【００２８】
往復動ステージ駆動手段２４は、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具８が進退するように、往復動ステージ７を駆動させる。例えば、図５に示すように、一定周期毎に、切削工具８の切込量が次第に大きくなったのち小さくなり、こののち一定に維持されるように制御される。これにより、ワークＷの表面に深さｈの凹部３１が一定ピッチ間隔で加工される。つまり、ワークＷの表面に微細な凹凸形状が加工される。
【００２９】
このようにして、ワークＷの表面に、Ｘ軸方向に沿って微細な凹凸形状を加工したのち、Ｙ軸駆動機構１１を一定ピッチ移動させて位置決めし、この位置において、上記の動作を繰り返せば、ワークＷの表面全面にわたって微細な凹凸形状を加工することができる。
【００３０】
＜実施形態の効果＞
本実施形態では、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２を計測し、この経過時間Ｔ２が予め到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したときに出力されるトリガー信号をトリガーとして、往復動ステージ７が駆動されるから、ワークＷの表面に高精度な微細形状を加工することができる。
つまり、従来のように、位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときのトリガー信号で、工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させるものではないから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる。例えば、ワークの表面に微細な球面状凹部を一定ピッチ間隔で配列したマイクロレンズ成形用金型などを加工することができる。
【００３１】
また、切削工具８が、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ１へフィード動作され、次に、第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ退避動作され、次に、第３の位置Ｐ３から第４の位置Ｐ４へリターン動作され、最後に、第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１へ接近動作される。この矩形の相対移動動作のうち、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へのフィード動作において、往復動ステージ７の駆動が制御され、切削工具８が予め設定した切込量でワークＷの表面に対して進退され、その結果、ワークＷの表面に高精度な微細形状が加工されるから、移動機構の制御も比較的簡単に行える。
【００３２】
また、往復動ステージ７に、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体を用いたので、切削工具８の切込量を高速で制御することができる。従って、ワークＷの表面に微細な形状を高精度にかつ高い仕上げ精度に加工できる。
【００３３】
＜変形例＞
本発明は、上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。
上記実施形態では、テーブル２をＹ軸方向へ移動可能に構成するとともに、切削工具８をＸ軸方向へ移動可能に構成したが、これとは逆方向な構成でもよい。つまり、テーブル２をＸ軸方向へ移動可能に構成するとともに、切削工具８をＹ軸方向へ移動可能に構成してもよい。あるいは、テーブル２および切削工具８のいずれか一方を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ移動可能に構成してもよい。
【００３４】
上記実施形態では、Ｘ軸駆動機構１２によって切削工具８をＸ軸方向へ移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしたが、Ｙ軸駆動機構１１によって切削工具８をＹ軸方向へ移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしてもよい。
あるいは、Ｘ軸駆動機構１２およびＹ軸駆動機構１１によって、切削工具８をＸおよびＹ軸方向へ同時に移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしてもよい。
【００３５】
上記実施形態では、ワークＷの表面に凹部３１を一定ピッチ間隔で加工する加工方法について説明したが、これに限られない。例えば、ワークＷの表面に凹部や溝を不規則に加工する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、例えば、ワークの表面に微細な球面状凹部を一定ピッチ間隔で配列したマイクロレンズ成形用金型などの加工に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の微細形状切削加工装置の一実施形態を示す正面図。
【図２】同上実施形態の制御システムを示すブロック図。
【図３】同上実施形態において、切削工具の移動軌跡を示す図。
【図４】同上実施形態において、切削工具とワークとの関係を示す図。
【図５】同上実施形態において、切削工具がワークを加工している状態を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
６…切込軸、
７…往復動ステージ、
８…切削工具、
１１…Ｙ軸駆動機構、
１２…Ｘ軸駆動機構、
１３…Ｚ軸駆動機構、
２１…ＮＣ装置（制御手段）、
２２…到達時間演算手段、
２３…経過時間判定手段、
２４…往復動ステージ駆動手段、
３１…凹部、
Ｐ１…第１の位置、
Ｐ２…第２の位置、
Ｐ３…第３の位置、
Ｐ４…第４の位置、
Ｔ１…到達時間、
Ｔ２…経過時間、
Ｗ…ワーク（被加工物）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具を用いて、被加工物の表面に微細な凹凸を加工する微細形状切削加工装置および微細形状切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削工具を用いて、被加工物の表面に微細な凹凸を加工する装置や方法として、特許文献１に開示された「微細表面形状切削加工装置および微細切削加工方法」が知られている。
これは、被加工物を搭載し、往復運動をする第１のスライド機構と、この第１のスライド機構の運動方向と直角方向に間欠位置決め運動をする第２のスライド機構と、これら第１および第２のスライド機構の運動軸とそれぞれ直角な方向に切削工具の切込み量を高速かつ微細に制御する工具切込み機構と、第１のスライド機構の運動に従ってパルス信号を発生する位置検出器とを備えて構成されている。
【０００３】
被加工物の表面に微細表面形状を加工するには、第１のスライド機構の正方向の運動時に、位置検出器から発生するパルス信号に同期して工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させ、第１のスライド機構の逆方向の運動時には、切削工具を被加工物から退避させ、かつ、第１のスライド機構が一往復する毎に第２のスライド機構を一定量送る。これによって、被加工物の表面に微細表面形状を加工することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された加工装置や加工方法では、第１のスライド機構の正方向の運動時に、第１のスライド機構の位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が予め設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力し、このトリガー信号で工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させている。そのため、位置検出器からのパルス信号をカウントし、設定値と一致するか否かを判定する処理が必要になるため、切削工具が進退するタイミングに遅れが生じやすく、被加工物の表面に高精度な微細表面形状を加工できない場合が考えられる。
【０００６】
とくに、シートに複数のマイクロレンズを転写成形するために用いられるマイクロレンズ転写成形用ロールや転写成形金型を加工する場合、加工されるマイクロレンズ成形部は、外径が概ね１０〜３００μｍ程のほぼ円形状、深さが０．６〜５０μｍの凹レンズあるいは凸レンズなどの微小単位レンズであるため、切削工具が進退するタイミングにばらつきが発生すると、被加工物の表面に高精度な微細表面形状を加工できない。
【０００７】
本発明の目的は、このような課題を解消し、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる微細形状切削加工装置および微細形状切削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】
【０００８】
本発明の微細加工切削装置は、被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置において、前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力する制御手段と、前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算手段と、前記制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段と、前記経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、制御手段によって駆動プログラムが開始されると、駆動プログラムに従って、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構の駆動が制御されるとともに、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力される。
すると、経過時間判定手段において、制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間が計測され、この経過時間が到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定される。経過時間判定手段で計測された経過時間と到達時間演算手段で演算された到達時間とが一致すると、トリガー信号が出力される。
往復動ステージ駆動手段は、経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具が進退するように、往復動ステージを駆動させる。これにより、切削工具が予め設定した切込量で進退されるため、被加工物の表面に微細形状が加工される。
【００１０】
本発明では、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が予め到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したときに出されるトリガー信号をトリガーとして、往復動ステージが駆動されるから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる
つまり、従来のように、位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときのトリガー信号で、工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させるものではないから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる。
【００１１】
本発明の微細形状切削加工装置において、前記制御手段は、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具をＸ軸方向の第１の位置から第２の位置へ相対移動させるフィード動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第２の位置からＺ軸方向でかつ前記テーブルから退避する方向の第３の位置へ移動させる退避動作と、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具を第３の位置からＸ軸方向でかつ前記フィード動作とは逆方向の第４の位置へ相対移動させるリターン動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第４の位置から前記第１の位置へ移動させる接近動作とを実行させ、前記フィード動作において、前記往復動ステージが駆動されることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、テーブルおよび切削工具とが、第１の位置から第２の位置へフィード動作され、次に、第２の位置から第３の位置へ退避動作され、次に、第３の位置から第４の位置へリターン動作され、最後に、第４の位置から第１の位置へ接近動作する矩形状の軌跡で相対移動される。この相対移動の第１の位置から第２の位置へのフィード動作において、往復動ステージの駆動が制御され、切削工具が予め設定した切込量で被加工物の表面に対して進退され、その結果、被加工物の表面に高精度な微細形状が加工されるから、移動機構の制御も比較的簡単に行える。
【００１３】
本発明の微細形状切削加工装置において、前記往復動ステージは、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成されていることが好ましい。
この構成によれば、往復動ステージに、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体を用いたので、切削工具の切込量を高速で制御することができる。従って、被加工物の表面に微細な形状を高精度にかつ高い仕上げ精度に加工できる。
【００１４】
本発明の微細形状切削加工方法は、被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置を用いて、前記被加工物の表面に微細形状を切削加工する微細形状切削加工方法であって、前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するステップと、前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算ステップと、前記タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算ステップで演算された到達時間に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定ステップと、前記トリガー信号が出力されたとき、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動ステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、上述した微細形状切削加工装置で述べた効果と同様な効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜図１の説明＞
図１は、本発明の微細形状切削加工装置の実施形態を示す正面図である。同微細形状切削加工装置は、ベース１と、このベース１の上面にＹ軸方向（図１の紙面に対して直交する方向）へ移動可能に設けられ上面に被加工物としてのワークＷを載置したテーブル２と、ベース１の両側に立設されたコラム３と、このコラム３の上端間に掛け渡されたクロスレール４と、このクロスレール４に沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられたスライダ５と、このスライダ５にＺ軸方向へ移動可能に設けられた切込軸６と、この切込軸６に往復動ステージ７を介して取り付けられた切削工具８とを備える。
【００１７】
ベース１とテーブル２との間には、テーブル２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構１１が設けられている。クロスレール４とスライダ５との間には、スライダ５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構１２が設けられている。スライダ５と切込軸６との間には、切込軸６を含みこの切込軸６をＺ軸方向へ移動させるＺ軸駆動機構１３が設けられている。つまり、ワークＷを載置したテーブル２および切削工具８を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構１２およびＹ軸移動機構１１と、切削工具８をＸ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させるＺ軸移動機構１３とを備えている。なお、これらの駆動機構１１，１２，１３は、ボールねじ送り機構などによって構成されているが、これに限られない。
【００１８】
往復動ステージ７は、切込軸６と切削工具８との間に設けられ、切削工具８の切込量、つまり、Ｚ軸方向へ進退量を高速で変化させることができるものあればいずれでもよい。例えば、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成することができる。このほか、リニアモータやボイスコイルなどを用いて構成することもできる。
【００１９】
＜図２の説明＞
図２は、微細形状切削加工装置の制御システムを示している。同システムには、Ｘ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３などを制御する制御手段としてのＮＣ装置２１と、到達時間演算手段２２と、経過時間判定手段２３と、往復動ステージ駆動手段２４とを備える。
【００２０】
ＮＣ装置２１は、Ｘ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従ってＸ軸駆動機構１２、Ｙ軸駆動機構１１、Ｚ軸駆動機構１３の駆動を制御するともに、この駆動プログラムに基づいて駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令（例えば、Ｍ８０コード）を出力する。
【００２１】
到達時間演算手段２２は、予めＸ軸移動機構１２およびＹ軸移動機構１１の少なくとも一方の相対移動速度情報（送り速度情報および加速度情報）と、ワークＷの加工形状つまり加工開始位置情報とから、タイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１を演算する。
【００２２】
経過時間判定手段２３は、カウンタを有し、そのカウンタでＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２を計測する。そして、この経過時間Ｔ２が到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する。
【００２３】
往復動ステージ駆動手段２４は、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具８が進退するように往復動ステージ７を駆動させる。具体的には、ワークＷの表面加工形状を加工するための往復動ステージ７の駆動データを記憶し、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けたとき、記憶した駆動データをアナログ電圧に変換して往復動ステージ７に与える。
【００２４】
＜図３の説明＞
図３は、ＮＣ装置２１によって制御される切削工具８とワークＷとの相対移動軌跡を示している。
ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されると、この駆動プログラムに従って、Ｘ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１１およびＺ軸移動機構１３の駆動が制御されるとともに、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力される。
【００２５】
まず、Ｘ軸移動機構１２の駆動制御により、切削工具８がＸ軸方向の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ相対移動される（フィード動作）。次に、Ｚ軸移動機構１３の駆動制御により、切削工具８が第２の位置Ｐ２からＺ軸方向でかつテーブル２から退避する方向の第３の位置Ｐ３へ移動される（退避動作）。次に、Ｘ軸移動機構１２の駆動制御により、切削工具８が第３の位置Ｐ３からＸ軸方向でかつフィード動作とは逆方向の第４の位置Ｐ４へ移動される（リターン動作）。最後に、Ｚ軸移動機構１３の駆動制御により、切削工具８が第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１へ移動される（接近動作）。つまり、切削工具８がワークＷに対して、トラバース運動を行う。
また、この駆動プログラム開始時に、つまり、フィード動作開始時において、ＮＣ装置２１からはタイマーカウント開始指令が出力される。
【００２６】
＜図４および図５の説明＞
図４および図５は、ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されてから、切削工具８がワークＷに対して切削加工を行う過程を示している。
まず、ＮＣ装置２１による駆動プログラムの開始前に、到達時間演算手段２２において、Ｘ軸移動機構１２の相対移動速度情報とワークＷの加工開始位置情報などから、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１が演算される。つまり、図４に示すように、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されたときの切削工具８の位置からワークＷの加工開始位置までのＸ軸方向の距離、送り速度、加速度情報などを基に、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから、切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの到達時間Ｔ１が演算される。
【００２７】
ＮＣ装置２１によって駆動プログラムが開始されると、到達時間判定手段２３において、ＮＣ装置２１からタイマーカウント開始指令が出力されてから切削工具８がワークＷの加工開始位置に到達するまでの経過時間Ｔ２が計測され、この経過時間Ｔ２が到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したか否か判定される。到達時間判定手段２３で計測された経過時間Ｔ２と到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１とが一致すると、トリガー信号が出力される。
【００２８】
往復動ステージ駆動手段２４は、経過時間判定手段２３からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で切削工具８が進退するように、往復動ステージ７を駆動させる。例えば、図５に示すように、一定周期毎に、切削工具８の切込量が次第に大きくなったのち小さくなり、こののち一定に維持されるように制御される。これにより、ワークＷの表面に深さｈの凹部３１が一定ピッチ間隔で加工される。つまり、ワークＷの表面に微細な凹凸形状が加工される。
【００２９】
このようにして、ワークＷの表面に、Ｘ軸方向に沿って微細な凹凸形状を加工したのち、Ｙ軸駆動機構１１を一定ピッチ移動させて位置決めし、この位置において、上記の動作を繰り返せば、ワークＷの表面全面にわたって微細な凹凸形状を加工することができる。
【００３０】
＜実施形態の効果＞
本実施形態では、駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間Ｔ２を計測し、この経過時間Ｔ２が予め到達時間演算手段２２で演算された到達時間Ｔ１に一致したときに出力されるトリガー信号をトリガーとして、往復動ステージ７が駆動されるから、ワークＷの表面に高精度な微細形状を加工することができる。
つまり、従来のように、位置情報を位置検出器で検出し、この位置検出器からのパルス信号をカウントし、カウント値が設定した値に一致したか否かを判定し、両者が一致したときのトリガー信号で、工具切込み機構により切削工具の切込み量を高速に変化させるものではないから、被加工物の表面に高精度な微細形状を加工することができる。例えば、ワークの表面に微細な球面状凹部を一定ピッチ間隔で配列したマイクロレンズ成形用金型などを加工することができる。
【００３１】
また、切削工具８が、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ１へフィード動作され、次に、第２の位置Ｐ２から第３の位置Ｐ３へ退避動作され、次に、第３の位置Ｐ３から第４の位置Ｐ４へリターン動作され、最後に、第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１へ接近動作される。この矩形の相対移動動作のうち、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へのフィード動作において、往復動ステージ７の駆動が制御され、切削工具８が予め設定した切込量でワークＷの表面に対して進退され、その結果、ワークＷの表面に高精度な微細形状が加工されるから、移動機構の制御も比較的簡単に行える。
【００３２】
また、往復動ステージ７に、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体を用いたので、切削工具８の切込量を高速で制御することができる。従って、ワークＷの表面に微細な形状を高精度にかつ高い仕上げ精度に加工できる。
【００３３】
＜変形例＞
本発明は、上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。
上記実施形態では、テーブル２をＹ軸方向へ移動可能に構成するとともに、切削工具８をＸ軸方向へ移動可能に構成したが、これとは逆方向な構成でもよい。つまり、テーブル２をＸ軸方向へ移動可能に構成するとともに、切削工具８をＹ軸方向へ移動可能に構成してもよい。あるいは、テーブル２および切削工具８のいずれか一方を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ移動可能に構成してもよい。
【００３４】
上記実施形態では、Ｘ軸駆動機構１２によって切削工具８をＸ軸方向へ移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしたが、Ｙ軸駆動機構１１によって切削工具８をＹ軸方向へ移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしてもよい。
あるいは、Ｘ軸駆動機構１２およびＹ軸駆動機構１１によって、切削工具８をＸおよびＹ軸方向へ同時に移動させながら、往復動ステージ７を駆動して切削工具８の切込量を制御するようにしてもよい。
【００３５】
上記実施形態では、ワークＷの表面に凹部３１を一定ピッチ間隔で加工する加工方法について説明したが、これに限られない。例えば、ワークＷの表面に凹部や溝を不規則に加工する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、例えば、ワークの表面に微細な球面状凹部を一定ピッチ間隔で配列したマイクロレンズ成形用金型などの加工に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の微細形状切削加工装置の一実施形態を示す正面図。
【図２】同上実施形態の制御システムを示すブロック図。
【図３】同上実施形態において、切削工具の移動軌跡を示す図。
【図４】同上実施形態において、切削工具とワークとの関係を示す図。
【図５】同上実施形態において、切削工具がワークを加工している状態を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
６…切込軸、
７…往復動ステージ、
８…切削工具、
１１…Ｙ軸駆動機構、
１２…Ｘ軸駆動機構、
１３…Ｚ軸駆動機構、
２１…ＮＣ装置（制御手段）、
２２…到達時間演算手段、
２３…経過時間判定手段、
２４…往復動ステージ駆動手段、
３１…凹部、
Ｐ１…第１の位置、
Ｐ２…第２の位置、
Ｐ３…第３の位置、
Ｐ４…第４の位置、
Ｔ１…到達時間、
Ｔ２…経過時間、
Ｗ…ワーク（被加工物）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置において、
前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力する制御手段と、
前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算手段と、
前記制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段と、
前記経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段とを備えることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微細形状切削加工装置において、
前記制御手段は、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具をＸ軸方向の第１の位置から第２の位置へ相対移動させるフィード動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第２の位置からＺ軸方向でかつ前記テーブルから退避する方向の第３の位置へ移動させる退避動作と、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具を第３の位置からＸ軸方向でかつ前記フィード動作とは逆方向の第４の位置へ相対移動させるリターン動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第４の位置から前記第１の位置へ移動させる接近動作とを実行させ、
前記フィード動作において、前記往復動ステージが駆動されることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微細形状切削加工装置において、
前記往復動ステージは、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成されていることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項４】
被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置を用いて、前記被加工物の表面に微細形状を切削加工する微細形状切削加工方法であって、
前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するステップと、
前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算ステップと、
前記タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算ステップで演算された到達時間に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定ステップと、
前記トリガー信号が出力されたとき、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動ステップとを備えることを特徴とする微細形状切削加工方法。
【請求項１】
被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置において、
前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムを記憶し、この駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力する制御手段と、
前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算手段と、
前記制御手段からタイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算手段で演算された到達時間に一致したか否か判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定手段と、
前記経過時間判定手段からのトリガー信号を受けて、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動手段とを備えることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微細形状切削加工装置において、
前記制御手段は、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具をＸ軸方向の第１の位置から第２の位置へ相対移動させるフィード動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第２の位置からＺ軸方向でかつ前記テーブルから退避する方向の第３の位置へ移動させる退避動作と、前記Ｘ軸移動機構の駆動を制御して前記テーブルおよび前記切削工具を第３の位置からＸ軸方向でかつ前記フィード動作とは逆方向の第４の位置へ相対移動させるリターン動作と、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記切削工具を前記第４の位置から前記第１の位置へ移動させる接近動作とを実行させ、
前記フィード動作において、前記往復動ステージが駆動されることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微細形状切削加工装置において、
前記往復動ステージは、複数の圧電素子を積層した圧電素子積層体によって構成されていることを特徴とする微細形状切削加工装置。
【請求項４】
被加工物を載置したテーブルおよび切削工具と、前記テーブルおよび前記切削工具を互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向へ相対移動させるＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構と、前記切削工具を前記Ｘ軸およびＹ軸方向に対して直交するＺ軸方向へ進退させる切込軸を有するＺ軸移動機構と、前記切込軸に設けられ前記Ｚ軸方向への前記切削工具の切込量を高速で変化させる往復動ステージとを備えた微細形状切削加工装置を用いて、前記被加工物の表面に微細形状を切削加工する微細形状切削加工方法であって、
前記各移動機構の駆動を制御する駆動プログラムに従って前記各移動機構の駆動を制御するともに、前記駆動プログラム開始時にタイマーカウント開始指令を出力するステップと、
前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構の少なくとも一方の相対移動速度情報と前記被加工物の加工開始位置情報とから、前記タイマーカウント開始指令が出力されてから前記切削工具が前記被加工物の加工開始位置に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算ステップと、
前記タイマーカウント開始指令が出力されてからの経過時間を計測し、この経過時間が前記到達時間演算ステップで演算された到達時間に一致したか否かを判定し、両者が一致したときにトリガー信号を出力する経過時間判定ステップと、
前記トリガー信号が出力されたとき、予め設定した切込量で前記切削工具が進退するように前記往復動ステージを駆動させる往復動ステージ駆動ステップとを備えることを特徴とする微細形状切削加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２３０４３（Ｐ２００９−２３０４３Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８８０２４（Ｐ２００７−１８８０２４）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]