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JP5340453B2 - Pressurizing device - Google Patents
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Description

本発明は、光・半導体業界、精密加工における加工工具のワークへ加圧装置、あるいは精密測定における測定子の被測定物へ加圧(押圧)装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for pressurizing a workpiece of a machining tool in precision processing, or a pressurizing (pressing) apparatus to an object to be measured in a precision measurement.

精密加工における研磨加工での加工量は、工具と被加工物との接触圧力・相対速度・加工時間に比例し、高精度の研磨加工をするためには、これらを高精度に制御する必要がある。接触圧力に関して言えば、接触面積が広ければ、工具が被加工物に加える加圧力の制御精度が多少悪くても、単位面積での接触圧力の変化は小さく、加工量の精度を悪くさせることはない。しかし、接触面積が小さい工具だと、単位面積での接触圧力の変化は大きく、加工量の精度を悪くする。そのため、接触面積の小さい研磨工具を使用する場合には、接触圧力つまり加圧力の制御を如何に高精度に行うかが重要になる。   The amount of processing in polishing in precision processing is proportional to the contact pressure, relative speed, and processing time between the tool and the workpiece, and these must be controlled with high accuracy in order to perform high-precision polishing. is there. As far as contact pressure is concerned, if the contact area is large, the change in contact pressure per unit area is small even if the control accuracy of the pressure applied by the tool to the workpiece is somewhat poor, and the accuracy of the machining amount is degraded. Absent. However, if the tool has a small contact area, the change in the contact pressure per unit area is large, and the accuracy of the machining amount deteriorates. Therefore, when a polishing tool having a small contact area is used, it is important how accurately the contact pressure, that is, the applied pressure is controlled.

従来、このような研磨装置(ポリシング装置)における加圧力を付加する装置は、特開平2−131851号公報(特許文献1)および特開平10−109259号公報(特許文献2)として知られている。
特許文献1は、加圧力の制御精度を良くするために、ベアリングを介したアームで研磨ヘッドの重心位置を支持することで、研磨ヘッド自体の重量が加圧力に影響しないようにした上で、マイクロメータを回転させることにより、ばねの反発力を発生させ、この反発力を初期の加圧力として、ロードセルを介して接続された工具に伝えている。さらに、研磨中の工具の移動の際に何らかの原因で生じた加圧力の変動を、ばねと工具の間に取り付けたロードセルで測定し、制御機構で常に加圧力が一定になるよう制御したものである。
特許文献2は、夫々工具付近又は工具と直列あるいは並列に圧力センサあるいはロードセルを設置したり、例えばピエゾ素子のようなアクチュエータを設置したり、さらに、変位調整用あるいは荷重調整用ばねを設置するなど、ばね要素やダンパ要素を介して工具が装着された構造である。
Conventionally, apparatuses for applying a pressing force in such a polishing apparatus (polishing apparatus) are known as Japanese Patent Laid-Open No. 2-131851 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 10-109259 (Patent Document 2). .
Patent Document 1 supports the position of the center of gravity of the polishing head with an arm via a bearing in order to improve the control accuracy of the pressing force, so that the weight of the polishing head itself does not affect the pressing force. By rotating the micrometer, a repulsive force of the spring is generated, and this repulsive force is transmitted as an initial applied force to a tool connected via the load cell. In addition, fluctuations in the applied pressure caused by the movement of the tool during polishing were measured with a load cell attached between the spring and the tool, and the control mechanism was used to control the applied pressure to be constant at all times. is there.
In Patent Document 2, a pressure sensor or a load cell is installed in the vicinity of the tool or in series or in parallel with the tool, an actuator such as a piezo element is installed, and a displacement adjusting or load adjusting spring is installed. A structure in which a tool is mounted via a spring element or a damper element.

特開平2−131851号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-131851 特開平10−109259号公報JP-A-10-109259

しかしながら、上記各特許文献1,2による装置では、ロードセル等のセンサが、ばね要素やダンパ要素を介して取り付けられているため、加圧力を直接測定することができない。また、このような構造のため、センサ近傍の剛性が下がり、正確な加圧力を測定することが難しいという問題を有している。
また、アクチュエータで加圧力を付加する場合においても、変位調整用あるいは荷重調整用ばね、あるいは、圧力センサやロードセルを介して、加圧力が工具へ伝えられる構造となっているため、ばねは勿論のこと、圧力センサやロードセルが持っているばね特性のため、アクチュエータからの加圧力を被加工物に直接伝達することが困難であり、さらに、圧力センサからの信号をもとに、加圧力の制御を行う場合においても、ばね要素やダンパ要素を考慮しなければならず、制御が複雑になるという問題を有している。
However, in the devices according to Patent Documents 1 and 2 described above, since a sensor such as a load cell is attached via a spring element or a damper element, the applied pressure cannot be directly measured. Further, due to such a structure, there is a problem that the rigidity in the vicinity of the sensor is lowered and it is difficult to measure an accurate applied pressure.
Also, when applying pressure with an actuator, the structure is such that the pressure is transmitted to the tool via a displacement adjustment or load adjustment spring, or a pressure sensor or load cell. In addition, because of the spring characteristics of the pressure sensor and load cell, it is difficult to directly transmit the applied pressure from the actuator to the workpiece, and furthermore, control of the applied pressure based on the signal from the pressure sensor. Even in the case of performing the above, the spring element and the damper element must be taken into account, and there is a problem that the control becomes complicated.

本発明はかかる従来の問題を解決するためになされたもので、加工力を常時測定しながら適切な荷重(加工力)を工具スピンドルに保持した工具に加えることが可能な機構を提案することを目的とする。
また、本発明では、ワークに対して加工力を直接伝達できる機構を提案し、ワークに対する加工力を簡便な方法で正確に測定できる機構を提案すると共に、加圧力が変化した場合に即応して補正し、常時一定した加圧圧力を工具に付与するよう構成したポリッシングヘッドを提供することにある。
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and proposes a mechanism capable of applying an appropriate load (working force) to a tool held on a tool spindle while constantly measuring the working force. Objective.
In addition, the present invention proposes a mechanism that can directly transmit the machining force to the workpiece, proposes a mechanism that can accurately measure the machining force on the workpiece by a simple method, and responds quickly to changes in the applied pressure. An object of the present invention is to provide a polishing head that is configured to correct and always apply a constant pressure to the tool.

請求項1に係る発明は、固定側に垂直に装着され、エアガイドを構成するガイド軸と、前記ガイド軸に同軸上に嵌合した2つのエアスライダと、前記2つのエアスライダの一方に装着されるとともに加工工具を装着するスピンドルと、前記固定側に設けた滑車と、前記他方のエアスライダをバランスウエイトとして構成するように、前記滑車を介して前記2つのエアスライダを連結したワイヤーとを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is mounted on one of the two air sliders, a guide shaft that is vertically mounted on the fixed side and that constitutes an air guide, two air sliders that are coaxially fitted to the guide shaft, and A spindle on which a processing tool is mounted, a pulley provided on the fixed side, and a wire connecting the two air sliders via the pulley so that the other air slider is configured as a balance weight. It is characterized by having.

請求項2に係る発明は、固定側に垂直に装着され、エアガイドを構成するガイド軸と、前記ガイド軸に同軸上に嵌合した2つのエアスライダと、前記2つのエアスライダの一方に装着される測定子と、前記固定側に設けた滑車と、前記他方のエアスライダをバランスウエイトとして構成するように、前記滑車を介して前記2つのエアスライダを連結したワイヤーとを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is mounted on one of the two air sliders, a guide shaft that is vertically mounted on the fixed side and that constitutes an air guide, two air sliders that are coaxially fitted to the guide shaft, and And a wire connected to the two air sliders via the pulley so as to configure the other air slider as a balance weight. And

本発明の加圧装置によれば、次のような効果を奏する。
(1)加工力を正確に求めることができる。
(2)加工力の測定方法がシンプルである。
(3)工具付近にばね・ダンパ要素が挿入されていないので、精度の高い加工が可能である。
(4)自重による、金型形状に倣った定圧加工が可能である。
The pressurizing device of the present invention has the following effects.
(1) The processing force can be accurately obtained.
(2) The method for measuring the processing force is simple.
(3) Since no spring / damper element is inserted in the vicinity of the tool, highly accurate machining is possible.
(4) The constant pressure processing according to the mold shape by its own weight is possible.

本発明の加圧装置の一実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだレンズ用金型磨き装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the metal mold | die polish apparatus incorporating polishing head PH concerning one Embodiment of the pressurization apparatus of this invention. 本発明の加圧装置の第1実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図である。It is a fragmentary sectional view incorporating polishing head PH concerning a 1st embodiment of a pressurizing device of the present invention. 第1実施形態に係わる制御系のフローチャートである。3 is a flowchart of a control system according to the first embodiment. 本発明の加圧装置の第2実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図である。It is a fragmentary sectional view incorporating polishing head PH concerning a 2nd embodiment of a pressurizing device of the present invention. 本発明の加圧装置の第3実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図である。It is a fragmentary sectional view incorporating polishing head PH concerning a 3rd embodiment of a pressurizing device of the present invention.

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図1は、本発明の加圧装置の一実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだレンズ用金型磨き装置を示しており、ベース1と、ベース1に垂直に植立したコラム2と、ベース1の上面に装着されたワークW取付テーブル装置3と、コラム2に対して垂直方向に上下動自在に取り付けてなる主軸ヘッド4とを有する。ここでは、主軸ヘッド4にポリッシングヘッドPHが装着されている。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows a lens mold polishing apparatus incorporating a polishing head PH according to an embodiment of a pressurizing apparatus of the present invention, and includes a base 1, a column 2 planted perpendicularly to the base 1, and a base 1 has a work W mounting table device 3 mounted on the upper surface of 1 and a spindle head 4 which is mounted on the column 2 so as to be vertically movable in the vertical direction. Here, a polishing head PH is mounted on the spindle head 4.

(第1実施形態)
図2は、本発明の加圧装置の第1実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図を示すもので、このポリッシングヘッドPHは、ダブルエアスライダによるバランス機構10と、張力測定手段である引張り型ロードセル30および荷重付加手段20により主体部分が構成されている。
先ず、ダブルエアスライダによるバランス機構10および引張り型ロードセル30について説明する。
主軸ヘッド4の支持部5に対して垂直下方にエアガイドを構成するガイド軸11を取り付けている。このガイド軸11には、2つのエアスライダ12,13が摺動自在に外周部に装着されている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a partial sectional view in which the polishing head PH according to the first embodiment of the pressurizing apparatus of the present invention is incorporated. The polishing head PH includes a balance mechanism 10 using a double air slider and a tension measuring means. A main portion is constituted by a certain tension type load cell 30 and load applying means 20.
First, the balance mechanism 10 by the double air slider and the tension type load cell 30 will be described.
A guide shaft 11 constituting an air guide is attached vertically below the support portion 5 of the spindle head 4. Two air sliders 12 and 13 are slidably mounted on the outer periphery of the guide shaft 11.

2つのエアスライダ12,13のうち、下側に配置したエアスライダ12の側方には、取付部材14を介してスピンドルSが装着されている。さらに、エアスライダ12には引張り型ロードセル30が連結されている。
他方、上側に配置されたエアスライダ13は側方1箇所にワイヤー15の端部が取り付けられ、主軸ヘッド4の支持部5側に回転自在に装着された滑車16を介して、エアスライダ12に連結された引張り型ロードセル30に連結されている。即ち、一方のエアスライダ13をカウンターウェイト、他方のエアスライダ12をスピンドル付ガイドとし、双方の間をワイヤー15を介し繋げることで重量バランスを取るように構成するとともに、エアスライダ12とワイヤー15との間に連結した引張り型ロードセル30によって、常にワイヤー15の張力を測定することができるように構成されている。滑車16に低摩擦のボールベアリングを用いた場合は、図2に示すように、引張り型ロードセル30の取付位置としては滑車16とエアスライダ12の間が望ましい。なお、滑車16に摩擦力を発生しないエアベアリングを用いた場合は、滑車16とエアスライダ13の間に位置するワイヤー15に引張り型ロードセル30を取り付けても同様の効果を得ることができる。この構成ではスピンドル付ガイドとカウンターウェイトとが垂直方向で同軸上に設置してある。
A spindle S is mounted on the side of the air slider 12 disposed on the lower side of the two air sliders 12 and 13 via an attachment member 14. Further, a tension type load cell 30 is connected to the air slider 12.
On the other hand, the air slider 13 disposed on the upper side is attached to the air slider 12 via a pulley 16 having an end portion of a wire 15 attached to one side and rotatably mounted on the support portion 5 side of the spindle head 4. It is connected to the connected tension type load cell 30. That is, one air slider 13 is a counterweight, the other air slider 12 is a guide with a spindle, and the two are connected via a wire 15 so as to balance the weight, and the air slider 12 and the wire 15 The tension type load cell 30 connected between the wires 15 can always measure the tension of the wire 15. When a low-friction ball bearing is used for the pulley 16, as shown in FIG. 2, the attachment position of the tension type load cell 30 is preferably between the pulley 16 and the air slider 12. When an air bearing that does not generate a frictional force is used for the pulley 16, the same effect can be obtained even if the tension type load cell 30 is attached to the wire 15 positioned between the pulley 16 and the air slider 13. In this configuration, the spindle guide and the counterweight are installed coaxially in the vertical direction.

次に、荷重付加手段20について説明する。
主軸ヘッド4の支持部5には、スピンドルSに装着した加工工具Tを所定の圧力でワークWに加えるための荷重付加手段20が配置されている。本実施形態における荷重付加手段20は、リニアアクチュエータの駆動により、加工荷重の発生と補正とを行うものであり、リニアアクチュエータとしてリニアモータを示している。リニアモータとしての構成は一般的なものであり、例えばリニアパルスモータのように、入力パルス信号により所定ステップ直線移動させ、エアスライダ12に対して下方に押圧することで、スピンドルS先端に取り付けた加工工具Tに微小圧を付加することができる。図2において、21が可動子、22が固定子側であり、23が可動子側に取り付けた押圧片である。押圧片23は、他方のエアスライダ12に装着した伝達部材17に連絡している。従って、荷重付加手段20によって付加される荷重は、伝達部材17を介して他方のエアスライダ12、取付部材14を経てスピンドルSに装着した加工工具TからワークWに加えられる。
Next, the load adding means 20 will be described.
A load applying means 20 for applying the machining tool T mounted on the spindle S to the workpiece W with a predetermined pressure is disposed on the support portion 5 of the spindle head 4. The load adding means 20 in the present embodiment generates and corrects a machining load by driving the linear actuator, and shows a linear motor as the linear actuator. The configuration as a linear motor is a general one. For example, like a linear pulse motor, the linear motor is linearly moved by a predetermined step by an input pulse signal and pressed downward against the air slider 12 to be attached to the tip of the spindle S. A minute pressure can be applied to the processing tool T. In FIG. 2, 21 is a mover, 22 is a stator side, and 23 is a pressing piece attached to the mover side. The pressing piece 23 communicates with the transmission member 17 attached to the other air slider 12. Therefore, the load applied by the load applying means 20 is applied to the workpiece W from the machining tool T mounted on the spindle S via the other air slider 12 and the mounting member 14 via the transmission member 17.

次に、このように構成した装置における、加工中の張力の変化△F3と加工力F2の関係について説明する。
図2において、加工中に加工工具TとワークWによって発生する外乱の影響で、エアスライダ12が上方へ移動すると、ワイヤー15には弛み方向の力が加わるため、張力は減少する。反対にエアスライダ12が下方へ移動すると、ワイヤー15には引張り方向の力が加わるため張力は増加する。
同じく、エアスライダ12が上方へ移動すると、加工工具TからワークWへ加わる加工力F2も減少し、エアスライダ12が下方へ移動すると加工力F2も増加する。さらに、この時のワイヤー15の張力の変化△F3と加工力F2の変化の値は等しくなる。
Next, the relationship between the tension change ΔF3 during processing and the processing force F2 in the apparatus configured as described above will be described.
In FIG. 2, when the air slider 12 moves upward due to the influence of the disturbance generated by the machining tool T and the workpiece W during machining, a force in the slack direction is applied to the wire 15, so that the tension decreases. On the contrary, when the air slider 12 moves downward, the tension increases because a force in the pulling direction is applied to the wire 15.
Similarly, when the air slider 12 moves upward, the machining force F2 applied from the machining tool T to the workpiece W also decreases, and when the air slider 12 moves downward, the machining force F2 also increases. Further, the change in tension ΔF3 of the wire 15 at this time and the value of the change in the processing force F2 are equal.

次に、加工手順および加工工具TからワークWへ加わる加工力F2が変化した場合の荷重補正方法について説明する。
先ず、初期設定として加工力F2の初期値を設定する。次に、加工工具TをワークWに当接する。さらに、荷重付加手段20により負荷力F1をエアスライダ12に加える。これにより負荷力F1は、エアスライダ12、取付部材14、スピンドルS、加工工具Tを介しワークWに加工力F2として加わる。つまりこの状態では負荷力F1と加工力F2は等しい値となり、この時のワイヤー15に掛かる張力を引張り型ロードセル30で測定し基準張力とする。
次に、スピンドルSを回転させ加工を開始する。加工中は引張り型ロードセル30で常にワイヤー15に掛かる張力を測定し、制御手段50で基準張力との比較を行っている。加工中にワイヤー15に掛かる張力が変化した場合、制御手段50から荷重付加手段20に変化分を補正する指令を出し、負荷力F1を変化させる。
Next, a load correction method when the machining procedure and the machining force F2 applied to the workpiece W from the machining tool T change will be described.
First, an initial value of the processing force F2 is set as an initial setting. Next, the processing tool T is brought into contact with the workpiece W. Further, a load force F 1 is applied to the air slider 12 by the load adding means 20. As a result, the load force F1 is applied to the workpiece W as the processing force F2 via the air slider 12, the mounting member 14, the spindle S, and the processing tool T. That is, in this state, the load force F1 and the processing force F2 are equal to each other, and the tension applied to the wire 15 at this time is measured by the tension type load cell 30 and used as the reference tension.
Next, the spindle S is rotated to start processing. During processing, the tension applied to the wire 15 is always measured by the tension type load cell 30, and the control means 50 compares the tension with the reference tension. When the tension applied to the wire 15 changes during processing, the control means 50 issues a command for correcting the change to the load adding means 20 to change the load force F1.

図3は、第1実施形態に係わる制御系のフローチャートを示すもので、第1実施形態をステップ毎に詳細に説明する。
ステップS1:加工力F2の初期値を設定する
ステップS2:加工工具TをワークWに当接する。
ステップS3:荷重付加手段20によりスピンドルS側のエアスライダ12を押圧して、初期一定荷重を付加する。
ステップS4:スピンドルS回転前の張力を引張り型ロードセル30で測定し基準張力とする。
ステップS5:スピンドルSを回転させ加工を開始する。
ステップS6、S7、S8:加工中、引張り型ロードセル30で常に張力を測定し、制御手段50で基準張力と比較して変化していないか、又は、張力が変化した場合はその変化量△F3を検出し、基準張力に対しプラス変化かマイナス変化かを判断する。
ステップS9:張力変化が基準張力に対してプラス変化の場合、制御手段50は荷重付加手段20のリニアモータを上昇させ、負荷力F1を変化量△F3下げる指令を出す。
ステップS10:張力変化が基準張力に対してマイナス変化の場合、制御手段50は荷重付加手段20のリニアモータを下降させ、負荷力F1を変化量△F3上げる指令を出す。
ステップS11:張力の変化がない場合は、そのままの状態を維持し加工を続ける。
なお、図3では、基準張力と張力変化の比較を、張力変化がない場合、プラス変化の場合、マイナス変化の場合の順で行ったが、順番を逆にしても、あるいは同時に行ってもよい。
FIG. 3 shows a flowchart of the control system according to the first embodiment. The first embodiment will be described in detail step by step.
Step S1: An initial value of the machining force F2 is set. Step S2: The machining tool T is brought into contact with the workpiece W.
Step S3: The load applying means 20 presses the air slider 12 on the spindle S side to apply an initial constant load.
Step S4: The tension before rotation of the spindle S is measured by the tension type load cell 30 and set as a reference tension.
Step S5: The spindle S is rotated to start machining.
Steps S6, S7, and S8: During processing, the tension is always measured with the tension type load cell 30, and the control means 50 does not change compared with the reference tension, or if the tension changes, the amount of change ΔF3 Is detected and it is determined whether the change is positive or negative with respect to the reference tension.
Step S9: When the tension change is a positive change with respect to the reference tension, the control means 50 raises the linear motor of the load adding means 20 and issues a command to lower the load force F1 by the change amount ΔF3.
Step S10: When the change in tension is negative with respect to the reference tension, the control means 50 lowers the linear motor of the load adding means 20 and issues a command to increase the load force F1 by the change amount ΔF3.
Step S11: If there is no change in tension, the state is maintained as it is and processing is continued.
In FIG. 3, the reference tension and the tension change are compared in the order of no tension change, plus change, minus change, but the order may be reversed or simultaneously. .

本実施形態は、このように構成したので、ワークWの形状により加工工具Tが上下動しても、加工中の加工力F2の変化を正確に測定でき、この測定結果を基に負荷力F1を制御することによって、加工中の加工力F2の変化を無くし、常時一定の加工力F2での研磨を行うことが可能となるとともに、引張り型ロードセル30によってスピンドルS側のエアスライダ12の動きが阻害されることもない。
さらに、本実施形態では、押圧片23と伝達部材17との間には、上下方向の隙間17aが設けられており、荷重補正の必要がない場合は互いに接触しない位置関係をとることによって、スピンドルS側のエアスライダ12は荷重付加手段20であるリニアモータからの影響を受けなくすることが可能である。
つまり、スピンドルS側のエアスライダ12に掛かる重量と、エアスライダ13との重量に差を設けることによって、自重による金型形状に倣った定圧加工が可能である。
よって、スピンドルS側のエアスライダ12に掛かる重量を初期設定の加工力F2分だけ重くすることによって、荷重付加手段20は補正のみに使用できることになり、エネルギー消費を減らすことが可能となる。
Since the present embodiment is configured as described above, even if the machining tool T moves up and down depending on the shape of the workpiece W, the change of the machining force F2 during machining can be accurately measured, and the load force F1 is based on the measurement result. By controlling this, it becomes possible to eliminate the change of the processing force F2 during processing, to perform polishing with a constant processing force F2, and to move the air slider 12 on the spindle S side by the tension load cell 30. There is no hindrance.
Further, in the present embodiment, a vertical gap 17a is provided between the pressing piece 23 and the transmission member 17, and when there is no need for load correction, a positional relationship that does not contact each other is taken. The S-side air slider 12 can be prevented from being affected by the linear motor as the load adding means 20.
That is, by providing a difference between the weight applied to the air slider 12 on the spindle S side and the weight of the air slider 13, constant pressure machining can be performed in accordance with the die shape by its own weight.
Therefore, by increasing the weight applied to the air slider 12 on the spindle S side by the initial processing force F2, the load adding means 20 can be used only for correction, and energy consumption can be reduced.

なお、伝達部材17と押圧片23とを直接連絡することも可能である。
また、引張り型ロードセル30は、後述する第2実施形態のようにワイヤー15aとワイヤー15bとの間に取り付けても良い。
また、伝達部材17は、他方のエアスライダ12に組み付ける又は他方のエアスライダ12を切削などで一体に形成するなどによって形成される。
It is also possible to directly communicate the transmission member 17 and the pressing piece 23.
Moreover, you may attach the tension type load cell 30 between the wire 15a and the wire 15b like 2nd Embodiment mentioned later.
The transmission member 17 is formed by assembling the other air slider 12 or integrally forming the other air slider 12 by cutting or the like.

(第2実施形態)
図4は、本発明の加圧装置の第2実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図である。
本実施形態は、荷重付加手段20として、ボイスコイルモータ40を用いた。バランス機構10と引張り型ロードセル30としては第1実施形態と同じである。ただし、引張り型ロードセル30はワイヤー15aとワイヤー15bとの間に取り付けられている。
ボイスコイルモータ40は、図4に示すように、導線41をボビン42に巻いた可動コイル43を、センターヨーク44に移動自在に配置し、可動コイル43と対向する円筒状の外側ヨーク45とセンターヨーク44の間に永久磁石46を配置した構造となっており、可動コイル43に正逆の電流を流すとフレミングの左手の法則による駆動力が発生し、可動コイル43を駆動することができるため、エアガイドを構成しているスピンドルS側のエアスライダ12に接触している接続部材47が移動して所定の加工圧を付与することができる。ただし、ボイスコイルモータ40は円筒型に限定されるものではない。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view incorporating a polishing head PH according to a second embodiment of the pressurizing apparatus of the present invention.
In the present embodiment, the voice coil motor 40 is used as the load adding means 20. The balance mechanism 10 and the tension load cell 30 are the same as those in the first embodiment. However, the tension type load cell 30 is attached between the wire 15a and the wire 15b.
As shown in FIG. 4, the voice coil motor 40 includes a movable coil 43 in which a conducting wire 41 is wound around a bobbin 42 movably disposed on a center yoke 44, and a cylindrical outer yoke 45 and a center facing the movable coil 43. A permanent magnet 46 is arranged between the yokes 44. When a forward and reverse current is passed through the movable coil 43, a driving force is generated according to Fleming's left-hand rule, and the movable coil 43 can be driven. The connecting member 47 in contact with the air slider 12 on the spindle S side constituting the air guide can move to apply a predetermined processing pressure. However, the voice coil motor 40 is not limited to a cylindrical type.

さらに、本実施形態では、リニアアクチェータの可動側である可動コイル43とリニアアクチェータの固定側であるセンターヨーク44、永久磁石46および外側ヨーク45とが接触していない、すなわち両者間に空間が存在しているため、機械的に干渉しないことから、摺動抵抗を発生することがない、したがって、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
つまり、スピンドルS側のエアスライダ12に掛かる重量と、エアスライダ13との重量に差を設けることによって、自重による金型形状に倣った定圧加工が可能である。
よって、スピンドルS側のエアスライダ12に掛かる重量を初期設定の加工力F2分だけ重くすることによって、荷重付加手段20は補正のみに使用できることになり、エネルギー消費を減らすことが可能となる。
なお、ボイスコイルモータ40は、可動側と固定側とが一体に形成されていても良い。
また、引張り型ロードセル30は、第1実施形態のように他方のエアスライダ12に取り付けても良い。
Furthermore, in this embodiment, the movable coil 43, which is the movable side of the linear actuator, and the center yoke 44, the permanent magnet 46, and the outer yoke 45, which are the fixed side of the linear actuator, are not in contact, that is, there is a space between them. Therefore, since there is no mechanical interference, no sliding resistance is generated. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
That is, by providing a difference between the weight applied to the air slider 12 on the spindle S side and the weight of the air slider 13, constant pressure machining can be performed in accordance with the die shape by its own weight.
Therefore, by increasing the weight applied to the air slider 12 on the spindle S side by the initial processing force F2, the load adding means 20 can be used only for correction, and energy consumption can be reduced.
In the voice coil motor 40, the movable side and the fixed side may be integrally formed.
Further, the tension type load cell 30 may be attached to the other air slider 12 as in the first embodiment.

(第3実施形態)
図5は、本発明の加圧装置の第3実施形態に係わるポリッシングヘッドPHを組み込んだ部分断面図である。
本実施形態では、荷重付加手段20として、2枚の圧電セラミックを貼り合わせたバイモルフ形ピエゾ素子(圧電素子)25を用いた。バランス機構10と引張り型ロードセル30としては第1実施形態と同じである。ただし、引張り型ロードセル30はワイヤー15aとワイヤー15bとの間に取り付けられている。
したがって、このバイモルフ形ピエゾ素子(圧電素子)25に所定の電圧を加えることによって、エアガイドを構成しているスピンドルS側のエアスライダ12に接触している素子先端(変位部)25aが変形して所定の加工圧を付与することができる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a partial cross-sectional view incorporating a polishing head PH according to a third embodiment of the pressurizing apparatus of the present invention.
In this embodiment, a bimorph piezo element (piezoelectric element) 25 in which two piezoelectric ceramics are bonded together is used as the load adding means 20. The balance mechanism 10 and the tension load cell 30 are the same as those in the first embodiment. However, the tension type load cell 30 is attached between the wire 15a and the wire 15b.
Therefore, by applying a predetermined voltage to the bimorph piezo element (piezoelectric element) 25, the element tip (displacement portion) 25a in contact with the air slider 12 on the spindle S side constituting the air guide is deformed. Thus, a predetermined processing pressure can be applied.

さらに、本実施形態では、バイモルフ形ピエゾ素子(圧電素子)25の素子先端(変位部)25aと伝達部材17との間には、上下方向の隙間17aが設けられており、荷重補正の必要がない場合は互いに接触しない位置関係をとることによって、エアスライダ12は荷重付加手段20からの影響を受けなくすることも可能であり、本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、荷重付加手段20の構造を簡略化することが可能である。
なお、伝達部材17と素子先端(変位部)25aとを直接連絡することも可能である。
また、引張り型ロードセル30は、第1実施形態のように他方のエアスライダ12に取り付けても良い。
Further, in the present embodiment, a vertical gap 17a is provided between the element tip (displacement portion) 25a of the bimorph piezo element (piezoelectric element) 25 and the transmission member 17, and load correction is necessary. If not, the air slider 12 can be prevented from being affected by the load adding means 20 by taking a positional relationship that does not contact each other. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. While being able to play, the structure of the load addition means 20 can be simplified.
It is also possible to directly communicate the transmission member 17 and the element tip (displacement part) 25a.
Further, the tension type load cell 30 may be attached to the other air slider 12 as in the first embodiment.

前述した実施形態においては、本発明の加圧装置をポリシングヘッドPHに適用した場合について説明したが、本発明は、このような加工工具のワークへの加工圧力の制御に限らず、例えば精密測定における測定子の被測定物への押圧(加圧)制御装置としても応用できる。   In the above-described embodiment, the case where the pressurizing device of the present invention is applied to the polishing head PH has been described. However, the present invention is not limited to the control of the processing pressure of the processing tool on the workpiece, but for example, precision measurement It can also be applied as a control device for pressing (pressing) the measuring element to the object to be measured.

1 ベース
2 コラム
3 ワークW取付テーブル装置
4 主軸ヘッド
5 支持部
10 バランス機構
11 ガイド軸
12,13 エアスライダ
14 取付部材
15 ワイヤー
16 滑車
17 伝達部材
17a 隙間
20 荷重付加手段
30 引張り型ロードセル
21 可動子
22 固定子側
23 押圧片
25 バイモルフ形ピエゾ素子(圧電素子)
25a 素子先端(変位部)
40 ボイスコイルモータ
41 導線
42 ボビン
43 可動コイル
44 センターヨーク
45 外側ヨーク
46 永久磁石
47 接続部材
PH ポリッシングヘッド
S スピンドル
T 加工工具
W ワーク
F1 負荷力
F2 加工力
△F3 加工中の張力の変化
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Column 3 Work W mounting table apparatus 4 Spindle head 5 Support part 10 Balance mechanism 11 Guide shaft 12, 13 Air slider 14 Mounting member 15 Wire 16 Pulley 17 Transmission member 17a Gap 20 Load adding means 30 Tension type load cell 21 Movable element 22 Stator side 23 Pressing piece 25 Bimorph type piezo element (piezoelectric element)
25a Element tip (displacement part)
40 Voice coil motor 41 Conductor 42 Bobbin 43 Moving coil 44 Center yoke 45 Outer yoke 46 Permanent magnet 47 Connecting member PH Polishing head S Spindle T Processing tool W Work F1 Load force F2 Processing force ΔF3 Change in tension during processing

Claims (2)

固定側に垂直に装着され、エアガイドを構成するガイド軸と、
前記ガイド軸に同軸上に嵌合した2つのエアスライダと、
前記2つのエアスライダの一方に装着されるとともに加工工具を装着するスピンドルと、
前記固定側に設けた滑車と、
前記他方のエアスライダをバランスウエイトとして構成するように、前記滑車を介して前記2つのエアスライダを連結したワイヤーと
を備えたことを特徴とする加圧装置。
A guide shaft that is vertically mounted on the fixed side and forms an air guide;
Two air sliders fitted coaxially to the guide shaft;
A spindle mounted on one of the two air sliders and mounted with a processing tool;
A pulley provided on the fixed side;
A pressurizing device comprising: a wire connecting the two air sliders via the pulley so that the other air slider is configured as a balance weight.
固定側に垂直に装着され、エアガイドを構成するガイド軸と、
前記ガイド軸に同軸上に嵌合した2つのエアスライダと、
前記2つのエアスライダの一方に装着される測定子と、
前記固定側に設けた滑車と、
前記他方のエアスライダをバランスウエイトとして構成するように、前記滑車を介して前記2つのエアスライダを連結したワイヤーと
を備えたことを特徴とする測定器。
A guide shaft that is vertically mounted on the fixed side and forms an air guide;
Two air sliders fitted coaxially to the guide shaft;
A probe attached to one of the two air sliders;
A pulley provided on the fixed side;
And a wire connecting the two air sliders via the pulley so that the other air slider is configured as a balance weight.
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