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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionseinstellvorrichtung zum Einstellen mindestens der Höhe der Position eines zu lagernden Objekts und eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine.
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Beschreibung des Stands der Technik:
- Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 3112302 offenbart eine Spannvorrichtung, die eine untere Hälfte 16 zum Auflegen auf einen Arbeitstisch, eine obere Hälfte 15 zum Lagern eines zu schneidenden Objekts, das ein zu lagerndes Objekt ist, und eine bogenförmige Verbindung 17, die die untere Hälfte 16 und die obere Hälfte 15 verbindet, aufweist. Die offenbarte Spannvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Position des auf der oberen Hälfte 15 gelagerten Objekts zu justieren, indem die Position der oberen Hälfte 15 relativ zur unteren Hälfte 16 eingestellt wird, wobei die obere Hälfte 15 mit der bogenförmigen Verbindung 17 verbunden bleibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Beim Einstellen der Höhe eines zu lagernden Objekts mit Hilfe einer Positionseinstellvorrichtung ist es nicht wünschenswert, wenn das zu lagernde Objekt in andere Richtungen als die Höhenrichtung verschoben wird. Mit der in der japanischen Gebrauchsmustereintragung Nr. 3112302 offengelegten Vorrichtung ist es schwierig, die Position nur in der Höhenrichtung einzustellen und gleichzeitig eine Positionsverschiebung in horizontaler Richtung zu verhindern, da bei der Vorrichtung die Position durch Öffnen der L-förmigen Nut 14 zwischen der unteren Hälfte 16 und der oberen Hälfte 15 unter Verwendung der bogenförmigen Verbindung 17 als Drehpunkt eingestellt wird.
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Dementsprechend ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Positionseinstellvorrichtung und eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine mit einer verringerten Möglichkeit der Positionsverschiebung in unbeabsichtigte Richtungen bereitzustellen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Positionseinstellvorrichtung zum Einstellen der Höhe eines zu lagernden Objekts bereit. Die Positionseinstellvorrichtung umfasst: einen festen Teil; einen beweglichen Teil, der dazu eingerichtet ist, in der Höhenrichtung relativ zum festen Teil beweglich zu sein, und der derart konfiguriert ist, dass er das zu lagernde Objekt lagert; einen Expansions- und Kontraktionsteil, der mit dem festen Teil und dem beweglichen Teil gekoppelt ist, und in dem eine Vielzahl von Schlitzen ausgebildet ist, die sich entlang einer ersten Richtung erstrecken, die orthogonal zur Höhenrichtung ist; und einen Einstellmechanismus, der dazu eingerichtet ist, eine Expansion und Kontraktion des Expansions- und Kontraktionsteils einzustellen. Der Expansions- und Kontraktionsteil hat eine Kurvenform, in der eine Vielzahl der auf einer Seite in der ersten Richtung ausgebildeten Schlitzen und eine Vielzahl der auf der anderen Seite in der ersten Richtung ausgebildeten Schlitze entlang der Höhenrichtung abwechselnd ausgebildet sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine, die zu Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem Befehl zum Durchführen einer Bearbeitung von 100 nm oder weniger eingerichtet ist, die Positionseinstellvorrichtung des oben genannten Aspekts.
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Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Positionseinstellvorrichtung und eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine bereit, die in der Lage sind, die Möglichkeit einer Positionsverschiebung in unbeabsichtigte Richtungen zu reduzieren.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung dargestellt ist, besser ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung einer Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Positionseinstellvorrichtung der Ausführungsform;
- 3 ist eine Seitenansicht eines Expansions- und Kontraktionsteils der Ausführungsform;
- 4 ist eine Seitenansicht der Positionseinstellvorrichtung der Ausführungsform, bei der der Expansions- und Kontraktionsteil nicht expandiert ist;
- 5 ist eine Seitenansicht der Positionseinstellvorrichtung der Ausführungsform, bei der der Expansions- und Kontraktionsteil expandiert ist;
- 6 ist eine Seitenansicht einer Positionseinstellvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung; und
- 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Positionseinstelleinrichtung nach einer zweiten Abwandlung.
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Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Die Positionseinstellvorrichtung und die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Die Richtungen in der nachfolgenden Beschreibung richten sich nach den Pfeilen in den Figuren.
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[Ausführungsform]
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1 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung einer Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M dieser Ausführungsform darstellt.
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Die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M betrifft eine eine Werkzeugmaschine, die zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß Befehlen zum Durchführen einer Bearbeitung von 100 nm (Nanometer) oder weniger ausgebildet ist. Die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M umfasst eine Positionseinstellvorrichtung 10 und ein Werkzeug (zu lagerndes Objekt) 12, das von der Positionseinstellvorrichtung 10 gelagert wird.
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Die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M kann ferner eine Antriebsquelle (zum Beispiel einen Motor) zum Antreiben des Werkzeugs 12, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Antriebsquelle usw. umfassen. Diese Ausführungsform nimmt jedoch an, dass die Komponenten der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M mit Ausnahme der Positionseinstellvorrichtung 10 nach bekannten Verfahren geeignet konstruiert werden können, und solche Komponenten werden hier nicht im Detail beschrieben.
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2 ist eine perspektivische Ansicht der Positionseinstellvorrichtung 10 dieser Ausführungsform.
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Die Positionseinstellvorrichtung 10 betrifft eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Position des zu lagernden Objekts 12 in zumindest einer Höhenrichtung (Richtung von einer Oberseite zu einer Unterseite, Richtung von oben nach unten) einzustellen. Die Positionseinstellvorrichtung 10 ermöglicht es dem Bediener, das zu stützende Objekt 12 einfach in einer gewünschten Höhe zu halten. Wie oben erwähnt, ist das zu lagernde Objekt 12 in dieser Ausführungsform das Werkzeug 12 der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M.
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Die Positionseinstellvorrichtung 10 umfasst einen festen Teil 14, einen beweglichen Teil 16, der so ausgebildet ist, dass er in der Höhenrichtung relativ zum festen Teil 14 beweglich ist und das Werkzeug 12 lagert, Expansions- und Kontraktionsteile 18, die mit dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 gekoppelt sind, und einen Einstellmechanismus 20 zum Einstellen von Expansion und Kontraktion der Expansions- und Kontraktionsteile 18. Diese Komponenten werden im Folgenden der Reihe nach beschrieben.
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Der feste Teil 14 umfasst zum Beispiel ein Legierungsmaterial. Der feste Teil 14 umfasst eine geneigte Fläche 14a, die auf einer Seite davon ausgebildet ist, die dem beweglichen Teil 16 zugewandt ist (auf der Oberseite) und die entlang der Richtung von vorne nach hinten geneigt ist, die orthogonal zur Höhenrichtung verläuft.
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Die geneigte Fläche 14a dieser Ausführungsform (2) ist von der Vorderseite zur Rückseite hin nach oben geneigt. Es sei jedoch angemerkt, dass die Ausgestaltung gemäß 2 nur beispielhaft dargestellt ist. Die geneigte Fläche 14a kann auch von der Vorderseite zur Rückseite hin nach unten geneigt sein.
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Der bewegliche Teil 16 umfasst das gleiche Legierungsmaterial wie zum Beispiel der feste Teil 14. Der bewegliche Teil 16 umfasst eine untere Fläche 16a, die auf einer Seite davon ausgebildet ist, die dem festen Teil 14 zugewandt ist, und Schenkel 22, die jeweils an beiden Enden der unteren Fläche 16a in der Richtung von vorne nach hinten bereitgestellt sind. Die untere Fläche 16a ist eine flache Ebene, die orthogonal zur Höhenrichtung verläuft und der geneigten Fläche 14a des festen Teils 14 zugewandt ist, wobei der Einstellmechanismus 20 dazwischen angeordnet ist. Die Schenkel 22 erstrecken sich entlang der Richtung zum festen Teil 14 (nach unten).
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3 ist eine Seitenansicht eines Expansions- und Kontraktionsteils 18 der Ausführungsform. 3 zeigt den Expansions- und Kontraktionsteil 18, der auf der Vorderseite des festen Teils 14 in 2, von der rechten Seite aus gesehen, angeordnet ist.
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Die Expansions- und Kontraktionsteile 18 umfassen dasselbe Legierungsmaterial wie der feste Teil 14 und der bewegliche Teil 16 in dieser Ausführungsform. Während die Anzahl der Expansions- und Kontraktionsteile 18 nicht begrenzt ist, umfasst diese Ausführungsform „zwei“ Expansions- und Kontraktionsteile 18. Die beiden Expansions- und Kontraktionsteile 18 sind jeweils angrenzend an beide Seiten des festen Teils 14 in der Richtung von vorne nach hinten angeordnet.
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Jeder Expansions- und Kontraktionsteil 18 hat eine Vielzahl von Schlitzen 24, die sich entlang einer Richtung (erste Richtung) erstrecken, die orthogonal zur Höhenrichtung verläuft. Nun, in dieser Ausführungsform umfassen die Richtungen orthogonal zur Höhenrichtung die „Vorne-Hinten-Richtung (die Richtung, in der die Expansions- und Kontraktionsteile 18 und das feste Teil 14 aneinander angrenzen, das heißt die angrenzende Richtung)“ und die „Links-Rechts-Richtung (die Richtung orthogonal zur Richtung, in der sie aneinander angrenzen)“. Diese Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, dass die „ Vorne-Hinten-Richtung “ die „erste Richtung“ ist.
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Die Vielzahl der Schlitze 24, die im Expansions- und Kontraktionsteil 18 ausgebildet sind, werden in erste Schlitze 24a, die auf einer Seite (Vorderseite) in der ersten Richtung ausgebildet sind, und zweite Schlitze 24b, die auf der anderen Seite (Rückseite) in der ersten Richtung ausgebildet sind, unterteilt.
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Die ersten Schlitze 24a und die zweiten Schlitze 24b sind entlang der Höhenrichtung im Expansions- und Kontraktionsteil 18 und alternierend angeordnet. Eine Länge L2 jedes der mehreren Schlitze 24 ist kleiner als eine Länge L1 des Expansions- und Kontraktionsteils 18 in der ersten Richtung und gleich oder länger als die Hälfte der Länge L1 des Expansions- und Kontraktionsteils 18 in der ersten Richtung. Somit hat jeder Expansions- und Kontraktionsteil 18 eine Kurvenform, die sich in der Höhenrichtung ausdehnen und zusammenziehen kann.
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Die oben beschriebenen Expansions- und Kontraktionsteile 18 umfassen die Vielzahl von Schlitzen 24, die entlang der ersten Richtung (Richtung von vorne nach hinten) ausgebildet sind, können sich leicht entlang der Höhenrichtung verformen, aber es ist nicht damit zu rechnen, dass sie sich entlang der Links-Rechts-Richtung verformen.
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In dieser Ausführungsform ist ein gekrümmter Teil 26, dessen Querschnitt entlang der ersten Richtung im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, am Ende jedes der mehreren Schlitze 24 vorgesehen. Die Ausbildung von gekrümmten Teilen 26 ermöglicht es den Expansions- und Kontraktionsteilen 18, sich leichter entlang der Höhenrichtung zu verformen. Darüber hinaus ist es möglich, die Elastizität der Expansions- und Kontraktionsteile 18 einfach anzupassen, indem die Größe der gekrümmten Teile 26 in der Entwurfsphase entsprechend verändert wird.
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In dieser Ausführungsform kann der maximale Betrag der Expansion/Kontraktion der Expansions- und Kontraktionsteile 18 in Höhenrichtung durch entsprechende Änderung der Anzahl der Schlitze 24, die in den Expansions- und Kontraktionsteilen 18 im Entwurfsstadium gebildet werden, entsprechend geändert werden.
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Ferner kann in dieser Ausführungsform die Steifigkeit des Expansions- und Kontraktionsteils 18 in der Höhenrichtung durch eine entsprechende Änderung einer Teilung p im Entwurfsstadium geändert werden. Der Begriff „Teilung p“ bezeichnet hier den Abstand zwischen einem ersten Schlitz 24a und einem zweiten Schlitz 24b, die in der Höhenrichtung nebeneinander angeordnet sind.
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Die Länge L2 der Schlitze 24 kann im Entwurfsstadium in geeigneter Weise geändert werden. Wenn die Länge L2 der Schlitze 24 zunimmt, dehnen sich die Expansions- und Kontraktionsteile 18 in Höhenrichtung leichter aus und ziehen sich leichter zusammen. Wenn die Länge L2 der Schlitze 24 verkürzt wird, haben der Expansions- und Kontraktionsteil 18 eine höhere Steifigkeit. Auf diese Weise kann die Steifigkeit der Expansions- und Kontraktionsteile 18 auch durch entsprechende Änderung der Länge L2 der Schlitze 24 sowie der Teilung p variiert werden.
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Die Länge L2 jedes der mehreren Schlitze 24 muss nicht unbedingt unter allen Schlitze 24 gleich sein. Zum Beispiel kann, wie in 3 gezeigt, der Schlitz 24, der dem beweglichen Teil 16 (auf der obersten Seite) am nächsten liegt, entlang der Richtung von vorne nach hinten kürzer sein als andere Schlitze 24.
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In dieser Ausführungsform sind die Strukturen der beiden Expansions- und Kontraktionsteile 18, die auf der Vorder- und Rückseite des festen Teils 14 angeordnet sind, in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung symmetrisch zueinander ausgebildet. Dies gestaltet die beiden Expansions- und Kontraktionsteilen 18 mit einer im Wesentlichen gleiche Steifigkeit aus und ermöglicht es den beiden Expansions- und Kontraktionsteilen 18, sich in den Höhenrichtungen um einen im Wesentlichen gleichen Betrag auszudehnen und zusammenzuziehen.
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Jedes der beiden Expansions- und Kontraktionsteile 18 ist mit seinem einen Ende integral mit dem festen Teil 14 und mit seinem anderen Ende integral mit dem Schenkel 22 des beweglichen Teils 16 gekoppelt (verbunden). Die Ausgestaltung, in der der Expansions- und Kontraktionsteil 18 mit dem beweglichen Teil 16 und dem festen Teil 14 verbunden (das heißt integral gekoppelt) ist, bietet eine höhere Steifigkeit und ist daher wünschenswerter als Ausgestaltungen, bei denen die Expansions- und Kontraktionsteile 18 mit dem beweglichen Teil 16 und dem festen Teil 14 durch irgendein Kopplungselement gekoppelt sind. Die Struktur, bei der der Expansions- und Kontraktionsteil 18 integral mit dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 verbunden ist, ist nicht begrenzend festgelegt, kann aber einfach erlangt werden, indem zum Beispiel ein Legierungsmaterial mit einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird.
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4 ist eine Seitenansicht der Positionseinstellvorrichtung 10 dieser Ausführungsform, bei der die Expansions- und Kontraktionsteile 18 nicht expandiert sind. 5 ist eine Seitenansicht der Positionseinstellvorrichtung 10 dieser Ausführungsform, bei der die Expansions- und Kontraktionsteile 18 expandiert sind. 4 und 5 zeigen die Positionseinstellvorrichtung 10 von der rechten Seite aus gesehen.
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Der Einstellmechanismus 20 ist in dieser Ausführungsform zwischen dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 angeordnet. Der Einstellmechanismus 20 umfasst einen deflektorartigen Kugelgewindetrieb (betätigter Teil) 28, der durch die beiden Schenkel 22 in Vorwärts-Rückwärts-Richtung verläuft (durchdringt), und ein Gleitteil 30, das mit dem Kugelgewindetrieb 28 derart gekoppelt ist, dass das Gleitteil 30 bei Drehung des Kugelgewindetriebs 28 in Vorwärts-Rückwärts-Richtung gleiten kann. In dieser Ausführungsform ist an einem Ende des Kugelgewindetriebs 28 ein Griff (Griffteil) 32 vorgesehen, der sich zusammen mit dem Kugelgewindetrieb 28 in Vorwärts-Rückwärts-Richtung drehen kann. Der Bediener kann den Kugelgewindetrieb 28 einfach drehen, indem er den Griff 32 festhält und dreht.
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Das Gleitteil 30 ist ein keilförmiges Element, das in der Höhenrichtung mit der unteren Fläche 16a des beweglichen Teils 16 und mit der geneigten Fläche 14a des festen Teils 14 in Kontakt steht, und das Gleitteil 30 gleitet innerhalb des Bereichs zwischen den beiden Schenkeln 22. Der Bediener kann die Höhe des beweglichen Teils 16 und damit die Höhe des Werkzeugs 12, das auf dem beweglichen Teil 16 gelagert ist, einfach durch Betätigen (Drehen) des Kugelgewindetriebs 28 einstellen.
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Nehmen wir zum Beispiel an, dass der Bediener den Kugelgewindetrieb 28 so dreht, dass das Gleitteil 30 von der Vorderseite zur Rückseite gleitet. Dann bewegt sich das Gleitteil 30, während es sich rückwärts bewegt, allmählich auch nach oben entlang der geneigten Fläche 14a des festen Teils 14. Zusätzlich dehnen sich, wie in 5 dargestellt, die mit dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 gekoppelten Expansions- und Kontraktionsteile 18 in Höhenrichtung aus. Der bewegliche Teil 16 wird nach oben bewegt, indem er durch das sich allmählich nach oben bewegende Gleitteil 30 angehoben wird. Andererseits, wenn das Gleitteil 30 von der Rückseite zur Vorderseite bewegt wird, dann bewegt sich der bewegliche Teil 16 nach unten, während es sich nach vorne bewegt, so wie sich das Gleitteil 30 allmählich nach unten bewegt. Die Expansions- und Kontraktionsteile 18 ziehen sich zu diesem Zeitpunkt in der Höhenrichtung zusammen.
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In dieser Ausführungsform ist es, wie oben erwähnt, unwahrscheinlich, dass sich der Expansions- und Kontraktionsteil 18 entlang der Links-Rechts-Richtung verformt. Folglich kann gemäß der Positionseinstellvorrichtung 10 dieser Ausführungsform die Position des Werkzeugs 12 einfach in der Höhenrichtung eingestellt werden, während eine Positionsverschiebung des beweglichen Teils 16 und des Werkzeugs (des zu lagernden Objekts) 12 in unbeabsichtigten Links-Rechts-Richtungen verhindert wird. Darüber hinaus wird durch das Verhindern einer Positionsverschiebung des Werkzeugs 12 in unbeabsichtigte Richtungen die Möglichkeit einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M verringert, die durch die Positionsverschiebung des Werkzeugs 12 verursacht würde.
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Diese Ausführungsform ist nicht auf die oben dargestellten Ausgestaltungen beschränkt. Während zum Beispiel die erste Richtung als die Richtung von vorne nach hinten beschrieben wurde, kann die erste Richtung auch die Richtung von links nach rechts sein. Das heißt, jeder Expansions- und Kontraktionsteil 18 kann eine Vielzahl von ersten Schlitzen 24a auf einer Seite der Links-Rechts-Richtung und eine Vielzahl von zweiten Schlitzen 24b auf der anderen Seite der Links-Rechts-Richtung aufweisen. Diese Ausgestaltung der Positionseinstellvorrichtung 10 verringert die Möglichkeit einer Positionsverschiebung des beweglichen Teils 16 und des Werkzeugs 12 in den unbeabsichtigten Vorne-Hinten-Richtungen.
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In der obigen Beschreibung wurde erwähnt, dass ein integrales Verbinden der Expansions- und Kontraktionsteile 18 mit dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 hinsichtlich Steifigkeit erstrebenswert ist, aber diese Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Expansions- und Kontraktionsteile 18 durch Schrauben oder Bolzen mit dem festen Teil 14 und dem beweglichen Teil 16 verbunden werden.
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In der obigen Beschreibung wurde erwähnt, dass die Materialien des festen Teils 14, des beweglichen Teils 16 und der Expansions- und Kontraktionsteile 18 dasselbe Legierungsmaterial umfassen kann, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können sich das Material des festen Teils 14 und das Material des Expansions- und Kontraktionsteils 18 voneinander unterscheiden.
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In der obigen Beschreibung wurde erwähnt, dass der betätigte Teil 28 ein deflektorartiger Kugelgewindetrieb 28 ist, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Der betätigte Teil 28 muss nicht notwendigerweise den Kugelgewindetrieb 28 umfassen, solange er die Funktion hat, das Gleitteil 30 in den Richtungen von vorne nach hinten zu verschieben und das Gleitteil 30 nach dem Verschieben zu fixieren.
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In der obigen Beschreibung wurde erwähnt, dass die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M, die nach Befehlen zum Durchführen eines Bearbeitens mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von 100 nm oder weniger arbeitet, die Positionseinstellvorrichtung 10 umfasst, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Eine Werkzeugmaschine, die nach Befehlen zum Durchführen eines Bearbeitens mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von 101 nm oder mehr arbeitet, kann ebenfalls die Positionseinstellvorrichtung 10 umfassen.
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Die obige Beschreibung hat das zu lagernde Objekt 12 als Werkzeug dargestellt, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann das zu lagernde Objekt 12 ein Werkstück sein, das von der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine M bearbeitet wird.
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[Abwandlungen]
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Die Ausführungsform ist als Beispiel für die vorliegende Erfindung beschrieben worden, und die Ausführungsform kann natürlich auf verschiedene Weise abgewandelt oder verbessert werden. Aus der Formulierung der Ansprüche geht klar hervor, dass solche abgewandelten oder verbesserten Ausführungsformen ebenfalls zum technischen Geltungsbereich der Erfindung gehören.
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(Erste Abwandlung)
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6 ist eine Seitenansicht einer Positionseinstellvorrichtung 10 gemäß einer ersten Abwandlung. 6 stellt die Positionseinstellvorrichtung 10 von der rechten Seite aus gesehen dar.
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Der bewegliche Teil 16 kann ferner einen Neigungseinstellmechanismus 36 zum Einstellen einer Neigung des zu lagernden Objekts 12 umfassen, das gelagert wird. Damit kann der Bediener nicht nur die Höhe des Werkzeugs 12, sondern auch eine Neigung des Werkzeugs 12 einstellen.
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Der Neigungseinstellmechanismus 36 dieser Abwandlung ist eine Nut (im Folgenden als Nut 36 bezeichnet), die im beweglichen Teil 16 an einer Stelle in Höhenrichtung unterhalb des Werkzeugs 12 ausgebildet ist. Bei dieser Abwandlung sind, wie in 6 dargestellt, der obere Teil und der untere Teil des beweglichen Teils 16, die durch die Nut 36 unterteilt sind, nur am vorderen Ende des beweglichen Teils 16 miteinander verbunden.
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Der Bediener kann die Neigung des Werkzeugs 12 leicht einstellen, indem er die Neigung eines Teils des beweglichen Teils 16, der sich über der Nut 36 befindet, einstellt, wobei das vordere Ende des beweglichen Teils 16 als Achse dient. Im beweglichen Teil 16 ist ferner ein Loch 38 ausgebildet, das mit der Nut 36 in Höhenrichtung in Verbindung steht. Ein Befestigungsteil 40 wird in das Loch 38 eingeführt und darin befestigt, um dadurch den justierten Neigungszustand beizubehalten. Das Befestigungsteil 40 kann zum Beispiel eine Schraube, ein Bolzen oder ein Stift sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Obwohl der oben abgebildete Neigungseinstellmechanismus 36 die Neigung in der Richtung von vorne nach hinten einstellt, kann diese Abwandlung weiter abgewandelt werden, um die Neigung in der Richtung von links nach rechts einzustellen.
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(Zweite Abwandlung)
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer Positionseinstellvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Abwandlung.
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Die Ausführungsform hat gezeigt, dass die Positionseinstellvorrichtung 10 eine Vielzahl von Expansions- und Kontraktionsteilen 18 umfassen kann und dass die Richtung der Verformung der Expansions- und Kontraktionsteile 18 durch die Richtung der Schlitze 24 beschränkt werden kann. Diesbezüglich können jeweils zwei benachbarte Expansions- und Kontraktionsteile 18 auf einer Seite und auf der anderen Seite des festen Teils 14 angeordnet sein. In diesem Fall kann die erste Richtung in dem einen Expansions- und Kontraktionsteil 18 und die erste Richtung in dem anderen Expansions- und Kontraktionsteil 18 orthogonal zueinander angeordnet sein.
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Zum Beispiel zeigt 7 eine beispielhafte Ausgestaltung der Positionseinstellvorrichtung 10 dieser Abwandlung. In 7 werden auf jeder Seite des festen Teils 14 in Vorne-Hinten-Richtung zwei Expansions- und Kontraktionsteile 18 bereitgestellt, die in Vorne-Hinten-Richtung nebeneinander liegen.
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Von den beiden Expansions- und Kontraktionsteilen 18, die auf der Vorderseite des festen Teils 14 benachbart sind, weist ein Expansions- und Kontraktionsteil 18 (Expansions- und Kontraktionsteil 18') eine Vielzahl von Schlitzen 24 auf, deren erste Richtung die Vorne-Hinten-Richtung ist. Im Gegensatz dazu weist der andere Expansions- und Kontraktionsteil 18 (Expansions- und Kontraktionsteil 18") eine Vielzahl von Schlitzen 24 auf, deren erste Richtung die Links-Rechts-Richtung ist.
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So verhindert der Expansions- und Kontraktionsteil 18' eine Positionsverschiebung des beweglichen Teils 16 in den Links-Rechts-Richtungen, und der Expansions- und Kontraktionsteil 18" verhindert eine Positionsverschiebung des beweglichen Teils 16 in den Vorne-Hinten-Richtungen. Dasselbe gilt für die beiden Expansions- und Kontraktionsteile 18 (Expansions- und Kontraktionsteil 18', Expansions- und Kontraktionsteil 18"), die auf der Rückseite des festen Teils 14 nebeneinander angeordnet sind.
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Auf diese Weise verhindert diese Abwandlung noch zuverlässiger eine Positionsverschiebung des zu lagernden Objekts (Werkzeug 12) in unbeabsichtigte Richtungen.
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(Dritte Abwandlung)
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Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform wurde erwähnt, dass der feste Teil 14, der bewegliche Teil 16 und die Expansions- und Kontraktionsteile 18 legiertes Material umfassen können. Der feste Teil 14, der bewegliche Teil 16 und die Expansions- und Kontraktionsteile 18 können zum Beispiel aus einer Dämpfungslegierung hergestellt sein. Der Begriff „Dämpfungslegierung“ meint eine Legierungen mit hohen schwingungsdämpfenden Eigenschaften, und es ist zum Beispiel die „Legierung M2052“ auf Manganbasis bekannt.
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Die Positionseinstellvorrichtung 10 kann dann eine verbesserte Dämpfungseigenschaft bereitstellen. Dementsprechend kann die Positionseinstellvorrichtung 10 selbst dann, wenn das gelagerte Werkzeug 12 zum Beispiel während des Bearbeitens schwingt, die Schwingung minimieren, um dadurch die Möglichkeit einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit zu verringern, die durch die Schwingung des Werkzeugs 12 verursacht würde.
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Ferner kann die Dämpfungslegierung, die als Material für den festen Teil 14, den beweglichen Teil 16 und die Expansions- und Kontraktionsteile 18 verwendet wird, Eisen umfassen. Eisen ist ein Material, das leicht verfügbar ist und eine höhere Steifigkeit als Mangan aufweist.
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(Vierte Abwandlung)
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen können innerhalb eines Bereichs, in dem keine Widersprüche auftreten, beliebig miteinander kombiniert werden.
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[Aus Ausführungsformen gewonnene Erfindung]
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Die aus den oben beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen verständliche Erfindung wird im Folgenden aufgeführt.
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<Erste Erfindung>
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Eine Positionseinstellvorrichtung (10) zum Einstellen einer Höhe eines zu lagernden Objekts (12) umfasst: einen festen Teil (14); einen beweglichen Teil (16), der dazu eingerichtet ist, in der Höhenrichtung relativ zum festen Teil (14) beweglich zu sein, und dazu eingerichtet, das zu lagernde Objekt (12) zu lagern; einen Expansions- und Kontraktionsteil (18), der mit dem festen Teil (14) und dem beweglichen Teil (16) gekoppelt ist und in dem eine Vielzahl von Schlitzen (24) ausgebildet ist, die sich entlang einer ersten Richtung erstrecken, die orthogonal zur Höhenrichtung ausgerichtet ist; und einen Einstellmechanismus (20), der dazu eingerichtet ist, Expansion und Kontraktion des Expansions- und Kontraktionsteils (18) einzustellen. Der Expansions- und Kontraktionsteil (18) weist eine Kurvenform auf, bei der eine Vielzahl der Schlitze (24a), die auf einer Seite in der ersten Richtung ausgebildet sind, und eine Vielzahl der Schlitze (24b), die auf der anderen Seite in der ersten Richtung ausgebildet sind, entlang der Höhenrichtung abwechselnd angeordnet sind.
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Dadurch wird eine Positionseinstellvorrichtung (10) mit einer reduzierten Möglichkeit der Positionsverschiebung in unbeabsichtigte Richtungen bereitgestellt.
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Der feste Teil (14) und der bewegliche Teil (16) können in der Höhenrichtung voneinander beabstandet sein, der Einstellmechanismus (20) kann zwischen dem beweglichen Teil (16) und dem festen Teil (14) angeordnet werden, und der Expansions- und Kontraktionsteil (18) kann auf einer Seite des festen Teils (14) angeordnet sein. Mit dieser Ausgestaltung wird eine Positionseinstellvorrichtung (10) mit einer reduzierten Möglichkeit der Positionsverschiebung in unbeabsichtigte Richtungen bereitgestellt.
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Die erste Richtung kann eine Richtung sein, in der der Expansions- und Kontraktionsteil (18) und der feste Teil (14) aneinandergrenzen, oder eine Richtung, die orthogonal zu der Richtung ist, in der der Expansions- und Kontraktionsteil (18) und der feste Teil (14) aneinandergrenzen. Diese Ausgestaltung reduziert die Möglichkeit, dass der bewegliche Teil (16) und das zu lagernde Objekt (12) unbeabsichtigt in der angrenzenden Richtung oder in der Richtung orthogonal zu der angrenzenden Richtung verschoben werden könnten.
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Sowohl auf der einen als auch auf der anderen Seite des festen Teils (14) kann der Expansions- und Kontraktionsteil (18) zwei zueinander benachbarte Expansions- und Kontraktionsteile (18) umfassen, wobei die erste Richtung eines der beiden benachbarten Expansions- und Kontraktionsteile (18) und die erste Richtung eines anderen Expansions- und Kontraktionsteils (18) orthogonal zueinander ausgerichtet sein können. Diese Ausgestaltung verringert sowohl die Möglichkeit, dass der bewegliche Teil (16) und das zu lagernde Objekt (12) unbeabsichtigt in der ersten Richtung des einen Expansions- und Kontraktionsteils (18) verschoben werden könnten, als auch die Möglichkeit, dass der bewegliche Teil (16) und das zu lagernde Objekt (12) unbeabsichtigt in der ersten Richtung des anderen Expansions- und Kontraktionsteils (18) verschoben werden könnten.
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Der feste Teil (14) kann eine geneigte Fläche (14a) aufweisen, die auf einer Seite davon ausgebildet ist, die dem beweglichen Teil (16) zugewandt ist, und der Einstellmechanismus (20) kann ein keilförmiges Gleitteil (30), das in Kontakt mit dem beweglichen Teil (16) und der geneigten Fläche (14a) steht, und einen betätigten Teil (28) umfassen, der dazu ausgebildet ist, betätigt zu werden, um dadurch zu bewirken, dass das Gleitteil (30) entlang der geneigten Fläche (14a) gleitet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es dem Bediener, die Höhe des beweglichen Teils (16) relativ zu dem festen Teil (14) durch Betätigung des betätigten Teils (28) einfach einzustellen.
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Der Expansions- und Kontraktionsteil (18) kann integral mit dem festen Teil (14) und dem beweglichen Teil (16) gekoppelt sein. Diese Struktur verbessert die Steifigkeit der Positionseinstellvorrichtung (10) im Vergleich zu Strukturen, bei denen der Expansions- und Kontraktionsteil (18), der feste Teil (14) und der bewegliche Teil (16) als separate Elemente ausgebildet sind.
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Der bewegliche Teil (16) kann ferner einen Neigungseinstellmechanismus (34) umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine Neigung des zu lagernden Objekts (12), das gelagert wird, einzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur die Höhe des Werkzeugs (12), sondern auch eine Neigung des Werkzeugs (12) einzustellen.
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<Zweite Erfindung>
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Eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine (M), die zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem Befehl zum Durchführen einer Bearbeitung von 100 nm oder weniger ausgebildet ist, umfasst die Positionseinstellvorrichtung (10) gemäß der <Ersten Erfindung>.
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Auf diese Weise wird eine Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine (M) mit einer reduzierten Möglichkeit der Positionsverschiebung des zu lagernden Objekts (12) in unbeabsichtigte Richtungen bereitgestellt. Das zu lagernde Objekt (12) ist nicht begrenzend festgelegt, sondern kann zum Beispiel ein Werkstück der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine (M) oder ein Werkzeug der Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine (M) sein. Die Ultrapräzisions-Werkzeugmaschine (M) kann somit die Bearbeitung entsprechend den Befehlen zum Durchführen von Bearbeitungen von 100 nm oder weniger mit guter Bearbeitungsgenauigkeit durchführen.