特許 6623883 切削ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6623883

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】切削ユニット

(51)【国際特許分類】

   B23D 1/20 20060101AFI20191216BHJP

   B23Q 5/28 20060101ALI20191216BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20191216BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20191216BHJP

【ＦＩ】

   B23D1/20

   B23Q5/28 C

   B23Q17/24 B

   G01B11/00 B

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-63244(P2016-63244)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-177231(P2017-177231A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】向田 慎二

(72)【発明者】

【氏名】加納 史義

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３２８９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２８６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０４２５５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−１８１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２５５９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３７９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５９２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０００９０３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第４４１７４８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７１３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４２９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６３１５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ １／００−２５／０６

Ｂ２３Ｂ ２７／００−２９／３４

Ｂ２３Ｄ １／００−１３／０６

Ｂ２３Ｄ ３７／００−４３／０８

Ｂ２３Ｄ ６７／００−８１／００

Ｂ２３Ｑ ５／００−５／５８

Ｂ２３Ｑ １７／００−２３／００

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削加工機（１０）の一部を構成する切削ユニット（１６）であって、
先端に刃（２５）を有する軸状の接触子（２４）と、
前記接触子を軸方向へ移動可能に支持している保持部（４２）と、
前記接触子と前記保持部との間に設けられ、軸方向において前記接触子を支持している軸方向支持部（４３）と、
被加工物（１２）に対する前記接触子の軸方向の相対変位を測定する変位測定部（２３）と、
前記保持部と前記接触子との軸方向の相対位置を検出する位置検出部（４８）と、
前記刃が前記被加工物を切削するとき、前記接触子と前記保持部との相対位置を固定するロック部（４７）と、
前記接触子と前記保持部との相対位置の固定が解除された状態で前記接触子の先端部（４５）が切削後の加工面（７１）をトレースしつつ、前記変位測定部が前記接触子の軸方向の相対変位を測定するとき、前記位置検出部の検出値が一定となるように前記保持部を軸方向へ移動させる駆動部（１９）と、
前記変位測定部の測定値と目標値との差が小さくなるように前記接触子を軸方向へ移動させるアクチュエータ（４３）と、
を備える切削ユニット。

【請求項2】

前記アクチュエータは、バイモルフ型の圧電素子を用いた圧電アクチュエータであって、前記軸方向支持部を兼ねている請求項１に記載の切削ユニット。

【請求項3】

前記接触子の先端部は、所定の切削方向へ移動するとき前記被加工物を切削加工する前記刃と、前記切削方向とは反対方向へ移動するとき前記加工面と摺動する摺動面（４５）とを有する請求項１または２に記載の切削ユニット。

【請求項4】

切削加工機（１０）の一部を構成する切削ユニット（１６）であって、
先端に刃（２５）を有する軸状の接触子（２４）と、
前記接触子を軸方向へ移動可能に支持している保持部（４２）と、
前記接触子と前記保持部との間に設けられ、軸方向において前記接触子を支持している軸方向支持部（４３）と、
被加工物（１２）に対する前記接触子の軸方向の相対変位を測定する変位測定部（２３）と、
前記保持部と前記接触子との軸方向の相対位置を検出する位置検出部（４８）と、
前記刃が前記被加工物を切削するとき、前記接触子と前記保持部との相対位置を固定するロック部（４７）と、
前記接触子と前記保持部との相対位置の固定が解除された状態で前記接触子の先端部（４５）が切削後の加工面（７１）をトレースしつつ、前記変位測定部が前記接触子の軸方向の相対変位を測定するとき、前記位置検出部の検出値が一定となるように前記保持部を軸方向へ移動させる駆動部（１９）と、
を備え、
前記接触子の先端部は、所定の切削方向へ移動するとき前記被加工物を切削加工する前記刃と、前記切削方向とは反対方向へ移動するとき前記加工面と摺動する摺動面（４５）とを有する切削ユニット。

【請求項5】

前記変位測定部の測定値と目標値との差が小さくなるように前記接触子を軸方向へ移動させるアクチュエータ（４３）をさらに備える請求項４に記載の切削ユニット。

【請求項6】

前記変位測定部は、前記接触子に照射した光の反射光から前記接触子の軸方向の相対変位を測定する請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削ユニット。

【請求項7】

前記保持部は、前記接触子を支持している空気軸受（４６）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削加工機の一部を構成する切削ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

切削加工機において加工精度を確保するためには、被加工物に対する切削工具の位置決め精度を高めることが非常に重要である。
例えば、サーボモータに内蔵されているエンコーダからの情報に基づき切削工具の位置決めが行われる場合、サーボモータの出力軸から、切削工具と共に移動する移動体（例えばテーブルおよび工具ホルダ等）までの間にある減速機およびボールねじ等のバックラッシュや熱変形に起因して、必ず位置決め誤差が生じる。

【0003】

これに対して、例えば特許文献１のように前記移動体が実際に移動した量を位置検出器で検出し、この検出値に基づきサーボモータをフィードバック制御することによって、切削工具の位置決め精度を高めることは可能である。位置検出器は、テーブルと共に移動するスライダに設けられる読取部と、スライダを支持するレールに設けられるスケールとから構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１１４３２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、位置検出器を設けてフィードバック制御を行うからといって、切削工具の位置決めの誤差がゼロになるわけではない。位置検出器から切削工具までの距離が遠いため、位置検出器から切削工具までの間にある例えばテーブルおよび工具ホルダ等の熱変形に起因して位置決め誤差が生じるからである。このような位置決め誤差は、小さいながらも、例えばマイクロミラーアレイなどを製作するときのようにナノメートルオーダーの加工精度が要求される場合には極力無くす必要がある。

【0006】

現在、ナノメートルオーダーの超精密切削加工が行える機械（すなわち、ナノマシン）は存在する。しかし、ナノマシンは、各構成要素の寸法精度を極限まで高めて作られた非常に高価な機械であり、使用環境も限られている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ナノメートルオーダーの超精密切削加工が行える安価な切削ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による切削ユニットは、接触子と、保持部と、軸方向支持部と、変位測定部と、位置検出部と、ロック部と、駆動部とを備えている。
接触子は、軸状であり、先端に刃を有する。保持部は、接触子を軸方向へ移動可能に支持している。軸方向支持部は、接触子と保持部との間に設けられ、軸方向において接触子を支持している。変位測定部は、被加工物に対する接触子の軸方向の相対変位を測定する。位置検出部は、保持部と接触子との軸方向の相対位置を検出する。

【0008】

ロック部は、刃が被加工物を切削するとき、接触子と保持部との相対位置を固定する。駆動部は、接触子と保持部との相対位置の固定が解除された状態で接触子の先端部が切削後の加工面をトレースしつつ、変位測定部が接触子との軸方向の相対変位を測定するとき、位置検出部の検出値が一定となるように保持部を軸方向へ移動させる。

【0009】

このように構成された切削ユニットによれば、接触子の軸方向の相対変位が変位測定部によりダイレクトに測定されるため、測定点から刃までの間の部分の熱変形に起因して生じる位置決め誤差を極力小さくすることができる。したがって、この切削ユニットを汎用の切削加工機に搭載して、変位測定部の測定値を基に接触子を移動させることにより、ナノメートルオーダーの超精密切削加工を安価な設備で行うことが可能となる。

【0010】

また、接触子の先端部が切削後の加工面をトレースしている間、位置検出部の検出値が一定となるように保持部を軸方向へ移動させることによって、軸方向支持部が接触子を加工面に向けて付勢する付勢力を一定にすることができる。そのため、上記付勢力を極微小な値に設定することで、接触子が加工面を傷つけることを回避可能である。

【0011】

本発明の第１態様では、切削ユニットは、変位測定部の測定値と目標値との差が小さくなるように接触子を軸方向へ移動させるアクチュエータをさらに備える。
これによれば、接触子の軸方向位置の誤差をアクチュエータにより補正して、接触子の位置決め精度を高めることができる。
本発明の第２態様では、接触子の先端部は、所定の切削方向へ移動するとき被加工物を切削加工する前記刃と、切削方向とは反対方向へ移動するとき加工面と摺動する摺動面とを有する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態による切削ユニットが適用された切削加工機の概略構成図である。

【図2】図１の切削ユニットを説明する断面図である。

【図3】図１の接触子が行う切削加工を説明する模式図である。

【図4】図１の接触子が行うトレース動作を説明する模式図である。

【図5】図１の制御装置が実行する処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態による切削ユニットは、図１の切削加工機に適用されている。切削加工機１０は、定盤１１上の保持台１３に固定された被加工物１２を切削加工する機械である。本実施形態では、多数の極小鏡面（すなわちマイクロミラー）が整列するように設けられてなるマイクロミラーアレイを製作する用途に使用される。

【0014】

（切削加工機１０）
先ず、切削加工機１０の全体的な構成について図１を参照して説明する。
図１に示すように、切削加工機１０は、定盤１１と、被加工物１２を固定する保持台１３と、定盤１１上に設けられているＸＹ駆動部１４と、ＸＹ駆動部１４のＸＹテーブル１５に取り付けられている切削ユニット１６と、ＸＹ駆動部１４および切削ユニット１６の作動を制御する制御装置１７とを備えている。
ＸＹ駆動部１４は、ＸＹテーブル１５を、定盤１１の上面１８に対して平行なＸ軸方向およびＹ軸方向へ移動させる。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は互いに直交している。

【0015】

切削ユニット１６は、Ｚ駆動部１９と、Ｚ駆動部１９の移動体２１に取り付けられているプローブ２２と、被加工物１２に対するプローブ２２の位置を測定する測定部２３とを備えている。Ｚ駆動部１９は、移動体２１を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して直交しているＺ軸方向へ移動させる。プローブ２２は、軸状の接触子２４を有している。接触子２４の先端部には刃２５が形成されている。Ｚ軸方向は、接触子２４の軸方向と一致しており、被加工物１２に対して接近および離間する方向である。

【0016】

制御装置１７は、接触子２４の刃２５の移動経路を決定し、その移動経路に沿って刃２５が移動するように、測定部２３から得られるプローブ２２の位置情報に基づきＸＹ駆動部１４およびＺ駆動部１９をフィードバック制御する。被加工物１２は、移動経路中の切削経路に沿って移動する刃２５により切削加工される。

【0017】

次に、各部の詳細な構成について図１、図２を参照して説明する。
（測定部２３）
図１に示すように、定盤１１には、プローブ２２の各軸方向（すなわち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）の位置を測定するときの基準となる基準ミラーが設けられている。基準ミラーには、図示しないＸ軸基準ミラーおよびＹ軸基準ミラーと、Ｚ軸基準ミラー３１とが含まれる。測定部２３は、公知の光干渉法により、Ｘ軸基準ミラーを基準としたプローブ２２のＸ座標、Ｙ軸基準ミラーを基準としたプローブ２２のＹ座標、および、Ｚ軸基準ミラー３１を基準とした接触子２４のＺ座標を測定する。プローブ２２全体における接触子２４のＸ軸方向位置およびＹ軸方向位置は変わらないため、プローブ２２のＸ座標は接触子２４のＸ座標と同等であり、また、プローブ２２のＹ座標は接触子２４のＹ座標と同等である。測定部２３は、被加工物１２に対する接触子２４の各軸方向の相対変位を測定可能であり、特許請求の範囲に記載の「変位測定部」に相当する。

【0018】

具体的には、例えば特開平３−２５５９０７号公報に開示されているように、プローブ２２のＸ座標、Ｙ座標は、プローブ２２のケース４１に設けられているＸ軸ミラー３２、Ｙ軸ミラー３３に照射された測定光の反射光と、Ｘ軸基準ミラー、Ｙ軸基準ミラーに照射された参照光の反射光との周波数の差に基づき得られる。また、接触子２４のＺ座標は、図２に示すように接触子２４のケース４１側の端部に設けられているＺ軸ミラー３４に照射された測定光Ｆｚ１の反射光と、図１に示すようにＺ軸基準ミラー３１に照射された参照光Ｆｚ２の反射光との周波数の差に基づき得られる。

【0019】

（プローブ２２）
図１、図２に示すように、プローブ２２は、移動体２１に固定されているケース４１と、ケース４１の定盤１１側に固定されている保持部４２と、保持部４２により軸方向へ移動可能に支持されている接触子２４と、保持部４２と接触子２４との間に設けられている圧電アクチュエータ４３と、ケース４１内に設けられている光学部品５１〜６３と、フォーカス誤差信号発生部４４とを有している。プローブ２２を含む移動体２１の自重は渦巻きばね４９により支持されている。

【0020】

接触子２４の定盤１１側の先端部は、刃２５および摺動面４５を有している。刃２５は、接触子２４がＹ軸方向の一方へ移動するときに被加工物１２を切削加工する。図３に示すように、刃２５は、Ｙ軸方向から見たとき被加工物１２側に緩やかに凸となるように形成されている。図２に示すように、摺動面４５は、接触子２４がＹ軸方向の他方へ移動するときに切削後の加工面と摺動する。以降、Ｙ軸方向の一方のことを適宜「切削方向」と記載する。

【0021】

保持部４２は、接触子２４を支持している空気軸受４６と、保持部４２と接触子２４との相対位置を固定するロック部４７とを有している。ロック部４７は、例えば空気圧、油圧または磁力などで作動するブレーキ装置から構成されている。ロック部４７は、刃２５が被加工物１２を切削加工するときには保持部４２と接触子２４との相対位置を固定し、摺動面４５を切削後の加工面に摺動させるときには保持部４２と接触子２４との相対位置の固定を解除する。

【0022】

圧電アクチュエータ４３は、接触子２４を保持部４２に対して軸方向へ移動させる。本実施形態では、圧電アクチュエータ４３は、Ｚ軸方向に重ねられた２つのディスク状の圧電素子からなるバイモルフ型の圧電アクチュエータである。保持部４２は圧電アクチュエータ４３の外周部に固定されている。接触子２４は圧電アクチュエータ４３の内周部に固定されている。圧電アクチュエータ４３の内周部は、外周部に対して、圧電アクチュエータ４３に加える電圧の大きさに応じてＺ軸方向へ移動する。
また、圧電アクチュエータ４３は、Ｚ軸方向において接触子２４を支持する軸方向支持部としても機能する。圧電アクチュエータ４３は、Ｚ軸方向のたわみ量に応じた付勢力を発生させる。

【0023】

光学部品５１〜６３およびフォーカス誤差信号発生部４４は、保持部４２と接触子２４との軸方向の相対位置を検出する位置検出部４８を構成している。半導体レーザ５１から発せられたレーザ光Ｇは、コリメートレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５３、λ／４波長板５４を透過した後、ダイクロイックミラー５５に反射され、対物レンズ５６によってＺ軸ミラー３４のミラー面上に集光する。対物レンズ５６に戻ったレーザ光Ｇの反射光は、ダイクロイックミラー５５および偏光プリズム５７を全反射し、レンズ５８で集光されてハーフミラー５９で２つに分離される。一方の反射光は、ピンホール６０を通過して光検出器６１で受光される。他方の反射光は、ピンホール６２を通過して光検出器６３で受光される。保持部４２に対する接触子２４の軸方向の相対位置が基準位置からずれているほど、２つの光検出器６１、６３の出力の差は大きくなる。フォーカス誤差信号発生部４４は、２つの光検出器６１、６３の出力の差に応じたフォーカス誤差信号を出力する。

【0024】

（マイクロミラーアレイ製作時の各部の動き）
切削ユニット１６でマイクロミラーアレイを製作するとき、１つのマイクロミラーを形成するごとにその形状が測定される。その測定結果は、接触子２４のＺ軸方向の位置決め精度を高めるために利用される。以下、図１〜図３を参照して詳しく説明する。
先ず、１つのマイクロミラー７１が形成される。その際、接触子２４は、ロック部４７によるロック状態でＸＹ駆動部１４により切削方向へ移動させられながらＺ駆動部１９によりＺ軸方向へ切込み深さ分だけ往復移動させられて平削りを行う。このとき、図３に矢印Ａで示すように、刃２５は、被加工物１２の表層部をすくうように切削する。マイクロミラー７１のＹ軸方向の断面形状は、刃２５の移動経路に沿った形となる。また、マイクロミラー７１のＸ軸方向の断面形状は、刃２５の形状がそのまま転写された形となる。刃２５は、単結晶のダイヤモンドチップから構成されており、刃先の稜線の算術平均粗Ｒａは数ナノメートル以下に抑えられている。

【0025】

次に、直前に形成されたマイクロミラー７１の形状が測定される。その際、接触子２４は、ロック部４７によるロックが解除された状態で、圧電アクチュエータ４３により軸方向に支持されながらＸＹ駆動部１４により切削方向とは反対方向へ移動させられる。このとき、図４に矢印Ｂで示すように、摺動面４５は、マイクロミラー７１に倣って移動（すなわちトレース）する。そして、測定部２３は、接触子２４の座標を測定する。また、Ｚ駆動部１９は、フォーカス誤差信号がゼロとなるように保持部４２をＺ軸方向へ移動させる。これにより、摺動面４５がマイクロミラー７１をトレースしている間、圧電アクチュエータ４３が接触子２４をマイクロミラー７１に向けて付勢する付勢力は、接触子２４がマイクロミラー７１を傷つけない程度の極微小な値に保たれる。つまり、Ｚ駆動部１９は、接触子２４と保持部４２との相対位置の固定が解除された状態で接触子２４の摺動面４５が切削後の加工面をトレースしつつ、測定部２３が接触子２４の軸方向の相対変位を測定するとき、位置検出部４８の検出値が一定となるように保持部４２を軸方向へ移動させる。

【0026】

次に、直前のマイクロミラー７１の形状測定結果に基づき接触子２４のＺ軸方向位置が補正される。具体的には、先ず、制御装置１７は、測定部２３の測定値と目標値とを比較し、それらの差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。本実施形態では、制御装置１７は、凹状のマイクロミラー７１のうち最も深い位置のＺ軸方向の座標と、目標の座標とを比較する。測定値と目標値との差が閾値以上であった場合には、圧電アクチュエータ４３は、上記差がゼロとなるように接触子２４をＺ軸方向へ移動させる。
以上の「マイクロミラー７１の形成」と、「マイクロミラー７１の形状測定」と、「接触子２４のＺ軸方向位置の補正」とが繰り返されることにより、マイクロミラー７１のＺ軸方向位置が目標とする位置に一致するようになる。

【0027】

（制御装置１７が実行する処理）
次に、制御装置１７が実行する処理について図５を参照して説明する。図５の処理は、マイクロミラーアレイの製作中、繰り返し実行される。
図５のステップＳ１では、制御装置１７は、１つのマイクロミラー７１を形成するための接触子２４の移動経路を決定し、ロック部４７によるロック状態で接触子２４が上記移動経路に沿って移動するように、ロック部４７、ＸＹ駆動部１４およびＺ駆動部１９の作動を制御する。このとき、ＸＹ駆動部１４およびＺ駆動部１９は、測定部２３から得られるプローブ２２の位置情報に基づきフィードバック制御される。このステップＳ１により、１つのマイクロミラー７１が形成される。ステップＳ１の後、処理はステップＳ２に移行する。

【0028】

ステップＳ２では、制御装置１７は、直前に形成されたマイクロミラー７１の形状を測定するための接触子２４の移動経路を決定し、ロック部４７によるロックが解除された状態で接触子２４が上記移動経路に沿って移動しつつ測定部２３が接触子２４の位置を測定するように、ロック部４７、ＸＹ駆動部１４および測定部２３の作動を制御する。このとき、ＸＹ駆動部１４は、測定部２３から得られるプローブ２２の位置情報（Ｘ座標およびＹ座標）に基づきフィードバック制御される。また、制御装置１７は、マイクロミラー７１の形状測定中、フォーカス誤差信号がゼロとなるようにＺ駆動部１９を制御する。このステップＳ２により、直前に形成されたマイクロミラー７１の形状が測定される。ステップＳ２の後、処理はステップＳ３に移行する。

【0029】

ステップＳ３では、制御装置１７は、直前に形状測定されたマイクロミラー７１のうち最も深い位置のＺ軸方向の座標と目標の座標とを比較し、軸方向の差が所定の閾値以上であるか否かを判定する。軸方向の差が所定の閾値以上であると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に移行する。軸方向の差が所定の閾値よりも小さいと判定された場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理は図５のルーチンを抜ける。

【0030】

ステップＳ４では、制御装置１７は、ステップＳ３で求めた軸方向の差がゼロとなるように圧電アクチュエータ４３を制御して接触子２４をＺ軸方向へ移動させる。ステップＳ４の後、処理は図５のルーチンを抜ける。
これらの処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理と、専用の電子回路によるハードウェア処理とにより実現されている。

【0031】

（効果）
以上説明したように、本実施形態では、切削ユニット１６は、接触子２４と、保持部４２と、圧電アクチュエータ４３と、測定部２３と、位置検出部４８と、ロック部４７と、Ｚ駆動部１９とを備えている。
接触子２４は、軸状であり、先端に刃２５を有している。保持部４２は、接触子２４を軸方向へ移動可能に支持している。圧電アクチュエータ４３は、接触子２４と保持部４２との間に設けられ、軸方向において接触子２４を支持している。測定部２３は、被加工物１２に対する接触子２４の軸方向の相対変位を測定する。位置検出部４８は、保持部４２と接触子２４との軸方向の相対位置を検出する。

【0032】

ロック部４７は、刃２５が被加工物１２を切削するとき、接触子２４と保持部４２との相対位置を固定する。Ｚ駆動部１９は、接触子２４と保持部４２との相対位置の固定が解除された状態で接触子２４の摺動面４５が切削後の加工面をトレースしつつ、測定部２３が接触子２４との軸方向の相対変位を測定するとき、位置検出部４８が出力するフォーカス誤差信号がゼロとなるように保持部４２を軸方向へ移動させる。

【0033】

このように構成された切削ユニット１６によれば、接触子２４の軸方向の相対変位が測定部２３によりダイレクトに測定されるため、測定点から刃２５までの間の部分の熱変形に起因して生じる位置決め誤差を極力小さくすることができる。したがって、この切削ユニット１６を汎用の切削加工機（多軸駆動装置）に搭載して、測定部２３の測定値を基に接触子２４を移動させることにより、ナノメートルオーダーの超精密切削加工を安価な設備で行うことが可能となる。

【0034】

また、接触子２４の摺動面４５が切削後の加工面をトレースしている間、フォーカス誤差信号がゼロとなるように保持部４２を軸方向へ移動させることによって、圧電アクチュエータ４３が接触子２４を加工面に向けて付勢する付勢力を一定にすることができる。上記付勢力は極微小な値に設定されている。そのため、接触子２４が加工面を傷つけることを回避可能である。

【0035】

また、本実施形態では、圧電アクチュエータ４３は、１つのマイクロミラー７１を形成した後、次のマイクロミラー７１を形成するまでの間に、直前に形成されたマイクロミラー７１の形状を測定した測定部２３の測定値と目標値との差が小さくなるように接触子２４を軸方向へ移動させる。
これによれば、接触子２４の軸方向位置の誤差を圧電アクチュエータ４３により補正して、接触子２４の位置決め精度を高めることができる。

【0036】

また、本実施形態では、圧電アクチュエータ４３は、バイモルフ型の圧電素子を用いた圧電アクチュエータであって、軸方向支持部を兼ねている。
これによれば、圧電アクチュエータ４３の電圧を変えることによって接触子２４の軸方向位置を微調整することができる。また、軸方向支持部を別途設ける必要がない。

【0037】

また、本実施形態では、接触子２４の先端部は、切削方向へ移動するとき被加工物１２を切削加工する刃２５と、切削方向とは反対方向へ移動するとき加工面と摺動する摺動面４５とを有する。
これによれば、１つの接触子２４で切削加工と形状測定とを実施することができる。

【0038】

また、本実施形態では、測定部２３は、接触子２４に照射した光の反射光から接触子の軸方向の相対変位を測定する。
これによれば、高精度な位置測定が可能である。

【0039】

また、本実施形態では、保持部４２は、接触子２４を支持している空気軸受４６を有する。
これによれば、接触子２４が加工面に倣ってＹ軸方向へ移動する間、接触子２４をＺ軸方向へ自由に移動させることができる。

【0040】

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、切削加工を複数回行うこと、すなわち、接触子を切削方向へ複数回移動させることにより１つのマイクロミラーを形成するようにして、１回の切削加工が行われるごとに加工面の形状が測定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、１回の切削加工を所定箇所に施した後に加工面の形状を測定した結果、加工面のＺ軸方向位置が目標位置に達していない場合には再び同一箇所の切削加工を行い、目標位置に達している場合には次の箇所の切削加工を行うようにしてもよい。
本発明の他の実施形態では、接触子が加工面をトレースする際、他の公知のオートフォーカス技術を用いて保持部と接触子との軸方向の相対位置が一定となるように保持部を移動させてもよい。

【0041】

本発明の他の実施形態では、圧電アクチュエータは、バイモルフ型以外の例えばモノモルフ型等の圧電素子を用いたものであってもよいし、ディスク状でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、接触子を軸方向に支持する軸方向支持部が圧電アクチュエータとは別に設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、測定部は、レーザ光を用いた測定装置に限らず、スケールを用いた測定装置であってもよい。また、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標の一部は、他部とは異なる方法で測定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、保持部は、空気軸受以外の軸受で接触子を支持してもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0042】

１０・・・切削加工機
１２・・・被加工物
１６・・・切削ユニット
１９・・・Ｚ駆動部（駆動部）
２３・・・測定部（変位測定部）
２４・・・接触子
２５・・・刃
４２・・・保持部
４３・・・圧電アクチュエータ（軸方向支持部、アクチュエータ）
４７・・・ロック部
４８・・・位置検出部
７１・・・マイクロミラー、加工面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】