特許ウォッチ

公開番号2025059243
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023169204
出願日2023-09-29
発明の名称加工機、加工システム及び被加工物の製造方法
出願人芝浦機械株式会社
代理人個人
主分類B23Q 17/22 20060101AFI20250403BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】2次元スケールによる検出の精度を向上させる。
【解決手段】加工機1において、Z軸テーブル9Zは、ワーク103を支持する。Z軸ガイド17Zは、Z軸テーブル9ZをZ方向に案内する。Z軸センサ25Zは、Z軸テーブル9ZのZ方向における第1変位と、Z軸テーブル9ZのX方向の変位である第1誤差とに応じた信号を出力する。ワーク主軸15Wは、Y方向においてZ軸ガイド17Zと一定の位置関係を有している。また、ワーク主軸15Wは、ワーク103をZ方向又はX方向に平行なワーク回転軸AW回りに回転させる。ワーク回転軸AWを含むとともにX方向及びZ方向に平行な仮想平面VPを仮定したときに、仮想平面VPからZ軸センサ25Zまでの距離が、仮想平面VPからZ軸ガイド17Zまでの距離hrの1/3未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ワーク又は工具を支持する第１可動部と、
前記第１可動部を第１方向に案内するリニアガイドと、
前記第１可動部の前記第１方向における第１変位と、前記第１可動部の前記第１方向に直交する第２方向の変位である第１誤差とに応じた信号を出力する２次元スケールと、
前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向において前記リニアガイドと一定の位置関係を有しており、前記ワーク又は前記工具を前記第１方向又は前記第２方向に平行な第１回転軸回りに回転させる主軸と、
を有しており、
前記第１回転軸を含むとともに前記第１方向及び前記第２方向に平行な仮想平面を仮定したときに、前記仮想平面から前記２次元スケールまでの距離が、前記仮想平面から前記リニアガイドまでの距離の１／３未満である
加工機。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記２次元スケールは、前記仮想平面内に位置している
請求項１に記載の加工機。
【請求項３】
前記仮想平面と対向している第１面を有している支持部と、
前記第１面に支持されているとともに、前記リニアガイド及び前記第１可動部を支持している固定部と、
前記第１面に支持されているとともに前記固定部から離れているスケール配置部と、
を更に有しており、
前記２次元スケールは、
前記スケール配置部に固定されているスケール部と、
前記第１可動部に固定されており、前記スケール部との相対移動に応じて信号を出力する検出部と、を有しており、
前記スケール配置部は、前記第１面から前記仮想平面の側へ前記リニアガイドの位置を超える高さを有している
請求項１に記載の加工機。
【請求項４】
前記スケール配置部は、中実な金属部材である
請求項３に記載の加工機。
【請求項５】
前記ワーク又は前記工具を支持する第２可動部と、
前記第２可動部を前記第２方向に駆動する第２駆動部と、
前記第２駆動部を制御するコントローラと、
を更に有しており、
前記コントローラは、前記２次元スケールが検出した前記第２方向の速度誤差に基づいて、当該速度誤差に起因する前記ワーク及び前記工具の前記第２方向における相対速度の誤差を低減するように前記第２駆動部を制御する
請求項１に記載の加工機。
【請求項６】
前記第１可動部を前記第１方向に駆動する第１駆動部と、
前記第１駆動部を制御するコントローラと、
を更に有しており、
前記２次元スケールは、前記第１方向の互いに異なる位置にて２つの前記第１誤差を同時に検出し、
前記コントローラは、前記２つの第１誤差から特定される前記第３方向に平行な軸の回りの回転誤差に基づいて、前記回転誤差に起因する前記ワークと前記工具との前記第１方向における相対位置の誤差を前記第１可動部の平行移動によって低減するように前記第１駆動部を制御する
請求項１に記載の加工機。
【請求項７】
前記ワーク又は前記工具を支持する第２可動部と、
前記第２可動部を前記第２方向に駆動する第２駆動部と、
前記第２駆動部を制御するコントローラと、
を更に有しており、
前記２次元スケールは、前記第１方向の互いに異なる位置にて２つの前記第１誤差を同時に検出し、
前記コントローラは、前記２つの第１誤差から特定される前記第３方向に平行な軸の回りの回転誤差に基づいて、前記回転誤差に起因する前記ワークと前記工具との前記第２方向における相対位置の誤差を前記第２可動部の平行移動によって低減するように前記第２駆動部を制御する
請求項１に記載の加工機。
【請求項８】
前記２次元スケールと並列に前記第１方向に延びており、前記２次元スケールの幅方向の一方側の構成に相当する構成を有し、前記２次元スケールの幅方向の他方側の構成に相当する構成を有しておらず、前記第３方向を幅方向としている補助スケールを更に有している
請求項１に記載の加工機。
【請求項９】
前記２次元スケールと並列に前記第１方向に延びており、前記第１可動部の前記第３方向の変位である第２誤差に応じた信号を出力する補助スケールを更に有しており、
前記２次元スケールが検出する前記第１誤差と、前記補助スケールが検出する前記第２誤差とに基づいて前記第１方向に平行な軸の回りの回転誤差を特定する
請求項１に記載の加工機。
【請求項１０】
第１方向及び第２方向に直交する第３方向に面している第１面を有している支持部と、
前記第１面に支持されている固定部と、
リニアガイドを介して前記固定部に支持されており、前記リニアガイドによって前記固定部に対して前記第１方向に案内される、ワーク又は工具を支持する第１可動部と、
前記第１面に支持されているとともに前記固定部から離れているスケール配置部と、
前記第１可動部の前記第１方向における第１変位と、前記第１可動部の前記第２方向の変位である第１誤差とに応じた信号を出力する２次元スケールと、
を有しており、
前記２次元スケールは、
前記スケール配置部に固定されているスケール部と、
前記第１可動部に固定されており、前記スケール部との相対移動に応じて信号を出力する検出部と、を有しており、
前記スケール配置部は、前記第１面が面している側へ前記リニアガイドの位置を超える高さを有しており、前記スケール部は、前記リニアガイドよりも前記第１面が面している側に位置している
加工機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、加工機、加工システム及び被加工物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
工具によってワークを加工する加工機が知られている（例えば下記特許文献１）。このような加工機は、例えば、工具又はワークを支持する可動部をリニアガイドによって案内することによって工具とワークとの相対移動を実現している。可動部は、理想的にはリニアガイドに沿って直線上を移動する。ただし、現実には、種々の要因によって、うねりを生じながら移動する。すなわち、真直度又は直角度は０とはならない。このうねりは加工精度を低下させる。
【０００３】
下記特許文献１では、２次元スケール（２次元リニアエンコーダ等と称されることもある。）を用いて可動部の変位を検出することによって真直度を向上させる加工機を提案している。具体的には、特許文献１の加工機は、工具又はワークを支持する可動部として、第１リニアガイドによって第１方向に案内される第１可動部と、第２リニアガイドによって第１方向に直交する第２方向に案内される第２可動部とを有している。２次元スケールは、第１可動部の第１方向の変位と、第１可動部の第２方向の変位（誤差）とを検出する。そして、加工機は、２次元スケールによって第２方向の誤差が検出されると、当該誤差が工具とワークとの相対位置に及ぼす影響を補償するように（換言すれば打ち消すように）、第２可動部の第２方向における位置を制御する。
【０００４】
下記特許文献２は、工具によってワークを加工する加工機ではなく、半導体等の製造に用いられるステージ装置に係るものであるが、２次元スケールを利用する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－２４５４２号公報
特開２０１５－１０９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２次元スケールによる検出の精度を向上させることができる加工機、加工システム及び被加工物の製造方法が待たれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る加工機は、ワーク又は工具を支持する第１可動部と、前記第１可動部を第１方向に案内するリニアガイドと、前記第１可動部の前記第１方向における第１変位と、前記第１可動部の前記第１方向に直交する第２方向の変位である第１誤差とに応じた信号を出力する２次元スケールと、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向において前記リニアガイドと一定の位置関係を有しており、前記ワーク又は前記工具を前記第１方向又は前記第２方向に平行な第１回転軸回りに回転させる主軸と、を有しており、前記第１回転軸を含むとともに前記第１方向及び前記第２方向に平行な仮想平面を仮定したときに、前記仮想平面から前記２次元スケールまでの距離が、前記仮想平面から前記リニアガイドまでの距離の１／３未満である。
【０００８】
本開示の一態様に係る加工機は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に面している第１面を有している支持部と、前記第１面に支持されている固定部と、リニアガイドを介して前記固定部に支持されており、前記リニアガイドによって前記固定部に対して前記第１方向に案内される、ワーク又は工具を支持する第１可動部と、前記第１面に支持されているとともに前記固定部から離れているスケール配置部と、前記第１可動部の前記第１方向における第１変位と、前記第１可動部の前記第２方向の変位である第１誤差とに応じた信号を出力する２次元スケールと、を有しており、前記２次元スケールは、前記スケール配置部に固定されているスケール部と、前記第１可動部に固定されており、前記スケール部との相対移動に応じて信号を出力する検出部と、を有しており、前記スケール配置部は、前記第１面が面している側へ前記リニアガイドの位置を超える高さを有しており、前記スケール部は、前記リニアガイドよりも前記第１面が面している側に位置している。
【０００９】
本開示の一態様に係る加工システムは、上記加工機と、前記加工機から前記第１誤差の検出値の情報を取得し、取得した情報に応じた画像を表示する診断装置と、を有している。
【００１０】
本開示の一態様に係る被加工物の製造方法は、上記加工機を用いて、前記ワークと前記工具とを接触させて前記ワークを被加工物に加工するステップを有する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許