JP2002200541A - 加工方法、加工制御装置およびそれにより製造されたバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工機のテーブル上に載置固定されたワーク
を効率よく加工する加工方法、その加工を制御する加工
制御装置、およびその加工方法あるいはその加工制御装
置により製造されたバルブを提供する。 【解決手段】 加工機のテーブル上に載置固定されたワ
ークにおける少なくとも３平面の中心位置に基づいてワ
ーク中心位置を求める。そして、前記ワーク中心位置と
テーブル中心位置とのズレ量を求める。そして、前記ズ
レ量に基づいて前記ワークの加工基準点を補正して前記
ワークを加工する。このようにワークの加工基準点を少
なくともワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量
に基づいて補正をかけているので、加工を行う際に、ワ
ーク中心位置とテーブル中心位置とを正確に一致させな
くても、加工部の加工を高精度に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機のテーブル
上に載置固定されたワークを加工する加工方法、その加
工を制御する加工制御装置、およびその加工方法あるい
はその加工制御装置により製造されたバルブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ワークの穴あけ、ねじ立て、面取り、中
ぐり等の複数の加工が可能な加工機としてマシニングセ
ンタ（ＭＣ：Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）があ
る。このマシニングセンタは、数値情報で操縦される数
値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｅｄ）工作機械と、その側面や背面に多種類の工具
をストックし、必要に応じて選択して自動的に数値制御
工作機械にセットする工具自動交換装置（ＡＴＣ：Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）とを組み
合わせることにより構成されている。

【０００３】このようなマシニングセンタにより加工さ
れるワークとしては、例えばバルブがある。バルブは、
水や石油等の液体、空気や蒸気・ガス等の気体、固形物
の混じった液体（スラリー）等を輸送するためのパイプ
に接続されており、例えばゲートバルブ（仕切弁）、グ
ローブバルブ（玉形弁）、チャッキバルブ（逆止め
弁）、ボールバルブ（ボール弁）、バタフライバルブ
（バタフライ弁）等の種類がある。

【０００４】図８は、ゲートバルブの一例を示す一部断
面側面図である。このゲートバルブ１０は、ボディ１
１、ボンネット１２、ステム（弁棒）１３、ジスク（弁
体）１４、ハンドル１５、シート（弁座）１６等で概略
構成されている。ボディ１１は、ステンレス鋼や鋳鋼で
製作されており、流体が流れるための円筒形状の貫通し
た流路１１ａが形成され、パイプとの接続のためのサイ
ドフランジ１１ｂ、１１ｃが流路１１ａの両端に形成さ
れている。さらに、ステム（弁棒）１３等が挿入される
円筒形状の貫通孔１１ｄが流路１１ａの略中央であって
直交する方向に形成され、ボンネット１２との接続のた
めのボンネットフランジ１１ｅが貫通孔１１ｄの外端に
形成されている。

【０００５】ボンネット１２は、ステンレス鋼や鋳鋼で
製作されており、ステム１３等が挿入される円筒形状の
貫通孔１２ａが形成され、ボディ１１の径方向外側へ突
き出る形でボンネットフランジ１１ｅに取り付けられて
いる。ステム１３は、ステンレス鋼で製作されており、
貫通孔１２ａ内に挿入され、流路１１ａ側の一端にジス
ク１４が連結され、突出端側の他端部の外周面に形成さ
れているネジ１３ａにヨークスリーブ１５ａを介してハ
ンドル１５が接続されている。

【０００６】ジスク１４は、ステンレス鋼や鋳鋼で断面
がくさび状の円盤状に形成されており、くさびがステム
１３の軸方向を向き、かつ盤面が流路１１ａの直交方向
を向くように連結されている。ハンドル１５は、軟鋼で
円形状に形成されており、回転中心がステム１３の軸と
一致するように螺合され、ボンネット１２の突出端に回
転自在に取り付けられている。シート１６は、円環状に
形成されており、ジスク１４が流路１１ａを完全に閉じ
るように位置決めされたときに、ジスク１４の両側の盤
面に２つのシート１６のシート面がそれぞれ密着するよ
うに、流路１１ａ内におけるボディ１１にそれぞれ一体
に形成されている。

【０００７】このような構成によれば、ハンドル１５を
回転させることでステム１３を軸方向に移動させ、ジス
ク１４を流路１１ａと直交する方向に移動させて、流路
１１ａを開閉させることができる。すなわち、ジスク１
４を流路１１ａ側に移動させることにより、くさび状に
なったジスク１４は傾斜している２つのシート１６の間
に押し込まれることになる。したがって、ジスク１４の
両側の盤面は２つのシート１６のシート面に密着するこ
とになるので、流路１１ａ内の流体の移動を止めること
ができる。

【０００８】このゲートバルブ１０は、ジスク１４の両
側の盤面と２つのシート１６のシート面との密着により
流路１１ａを閉じる構成となっているため、ボディ１１
に取り付けられているシート１６のシート面の平坦度を
高精度に加工する必要がある。この加工に当たっては、
先ず、加工基準点の特定作業を行う。すなわち、図面に
記載されているワーク中心位置、この例ではボディ１１
の中心位置からの距離と、シート１６の傾斜角度により
加工基準点を特定する。

【０００９】次に、ボディ１１の中心位置をマシニング
センタのテーブル上に垂直に投影し、そのボディ１１の
中心位置をテーブルの中心位置に一致させると共に、ボ
ディ１１が水平となるように位置合わせ、すなわちサイ
ドフランジ１１ｂ、１１ｃおよびボンネットフランジ１
１ｅの内径中心を、テーブルに別途取り付けられている
芯合わせゲージの中心に一致させる。そして、この状態
のボディ１１をテーブルに固定し、加工基準点を基準に
ボディ１１に取り付けられているシート１６のシート面
を加工する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したゲートバルブ
１０のボディ１１は砂型鋳造されているが、このような
鋳物は１つ１つの形状が微妙に異なっているため、ボデ
ィ１１をテーブルに位置合わせして固定する作業は、ボ
ディ１１が異なる毎に行う必要があり、工数が掛かり過
ぎていた。特に、サイドフランジ１１ｂ、１１ｃおよび
ボンネットフランジ１１ｅの内径中心を、テーブルに別
途取り付けられている芯合わせゲージの中心に一致させ
る作業は、ゲートバルブ１０の口径が大きくなる程、調
整に時間を要していた。

【００１１】そこで、本発明は、加工機のテーブル上に
載置固定されたワークを効率よく加工する加工方法、そ
の加工を制御する加工制御装置、およびその加工方法あ
るいはその加工制御装置により製造されたバルブを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る加工方法は、加工機のテーブル上に載
置固定されたワークを加工する方法において、前記ワー
クにおける少なくとも３平面の中心位置に基づいてワー
ク中心位置を求め、前記ワーク中心位置とテーブル中心
位置とのズレ量を求め、前記ズレ量に基づいて前記ワー
クの加工基準点を補正して前記ワークを加工することを
特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る加工方法は、前記ワー
クの加工基準点は、前記テーブル中心位置に対する前記
ズレ量、および前記ワーク中心位置と前記加工基準点と
の距離に基づいて、前記テーブル中心位置と前記加工基
準点との距離、および前記テーブル中心位置と前記加工
基準点と前記ワーク中心位置とのなす角度を求め、前記
テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、および前
記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心
位置とのなす角度に基づいて、前記テーブル中心位置に
対する前記加工基準点の座標値を求めることにより補正
されることを特徴とする。

【００１４】このような発明によれば、ワークの加工基
準点を少なくともワーク中心位置とテーブル中心位置と
のズレ量に基づいて補正をかけているので、加工を行う
際に、ワーク中心位置とテーブル中心位置とを正確に一
致させなくても、加工部の加工を高精度に行うことがで
きる。そして、この加工基準点の具体的な補正は、ワー
ク中心位置と加工基準点との距離や、テーブル中心位置
と加工基準点との距離、およびテーブル中心位置と加工
基準点とワーク中心位置とのなす角度を用いて数値計算
により行えるので、コンピュータ等による自動作業が可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付
図面において同一の部材には同一の符号を付しており、
また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実
施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態として
のものであり、本発明がその実施の形態に限定されるも
のではない。

【００１６】図１は本発明の一実施の形態である加工方
法を説明するためのフローチャート、図２は本発明の一
実施の形態である加工制御装置を示すブロック図、図３
は図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際
の動作例を説明するための第１のフローチャート、図４
は図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際
の動作例を説明するための第２のフローチャート、図５
はワークおよび加工機の具体例を示す斜視図、図６は図
２の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する
際の具体的処理を説明するための第１の図、図７は図２
の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する際
の具体的処理を説明するための第２の図である。

【００１７】本実施形態の加工方法は、図１に示すよう
に、先ず、ワークを加工機のテーブル上に載置固定し、
ワークにおける少なくとも３平面の中心位置の座標を算
出する。そして、算出した３平面の中心位置の座標によ
りワークの中心位置の座標を算出する（ステップＳ
１）。次に、算出したワークの中心位置の座標とテーブ
ルの中心位置の座標、すなわち原点座標とのズレ量を得
る（ステップＳ２）。

【００１８】そして、得られたズレ量により予め与えら
れているワークの加工基準点の座標を補正し（ステップ
Ｓ３）、補正した加工基準点の座標を基準としてワーク
を加工する。このように、ワークの加工基準点をワーク
中心位置とテーブル中心位置とのズレ量に基づいて補正
をかけているので、加工を行う際に、ワーク中心位置と
テーブル中心位置とを正確に一致させなくても、加工部
の加工を高精度に行うことができる。

【００１９】このような加工方法は、例えばマシニング
センタの加工制御装置に適用することができる。すなわ
ち、図２に示すように、データ入力記憶部２１、ワーク
中心位置演算部２２、ズレ量演算部２３、第１演算部２
４と第２演算部２５を有する加工基準点補正部２６を備
えた加工制御装置２０とすることにより実現することが
できる。

【００２０】データ入力記憶部２１は、ワークにおける
少なくとも３平面の中心位置の座標データＤＡ、および
ワークの加工基準点の座標データＤＢを入力して記憶す
るようになっている。ワーク中心位置演算部２２は、デ
ータ入力記憶部２１から読み出した３平面の中心位置の
座標データＤＡに基づいてワークの中心位置の座標デー
タＤＣを求めるようになっている。

【００２１】ズレ量演算部２３は、ワーク中心位置演算
部２２から送出されるワークの中心位置の座標データＤ
Ｃとテーブルの中心位置の座標データ、すなわち原点座
標とのズレ量のデータＤＤを求めるようになっている。
加工基準点補正部２６は、ズレ量演算部２３から送出さ
れるズレ量のデータＤＤに基づいてデータ入力記憶部２
１から読み出したワークの加工基準点の座標データＤＢ
を補正するようになっている。

【００２２】つまり、この加工基準点補正部２６の第１
演算部２４は、ワーク中心位置演算部２２から送出され
るワークの中心位置の座標データＤＣとデータ入力記憶
部２１から読み出したワークの加工基準点の座標データ
ＤＢとからそれらの距離を求め、その距離のデータおよ
びズレ量演算部２３から送出されるズレ量のデータＤＤ
に基づいて、原点座標とワークの加工基準点の座標デー
タＤＢとの距離のデータＤＥ、および原点座標とワーク
の加工基準点の座標データＤＢとワークの中心位置の座
標データＤＣとのなす角度のデータＤＦを求めるように
なっている。

【００２３】そして、第２演算部２５は、第１演算部２
４から送出される原点座標とワークの加工基準点の座標
データＤＢとの距離のデータＤＥ、および原点座標とワ
ークの加工基準点の座標データＤＢとワークの中心位置
の座標データＤＣとのなす角度のデータＤＦに基づい
て、新たなワークの加工基準点の座標データＤＧを求め
るようになっている。

【００２４】このような構成において、その動作を図５
〜図７の具体例を用いて図３および図４のフローチャー
トに沿って説明する。ここで、図５に示すワークおよび
加工機は、図８に示すゲートバルブ１０のボディ１１お
よびマシニングセンタのテーブル３１とバイト３２であ
り、ボディ１１のシート１６のシート面をバイト３２に
より加工する場合を示している。

【００２５】先ず、図５に示すように、ボディ１１をテ
ーブル３１上に載置して固定する（ステップＳ１１）。
そして、図示しない例えばタッチセンサ等を用いてボン
ネットフランジ１１ｅの内径を測定し（ステップＳ１
２）、測定した内径によりボンネットフランジ１１ｅの
内径中心の座標ａを算出する（ステップＳ１３）。

【００２６】同様に、タッチセンサ等を用いて右側のサ
イドフランジ１１ｂの内径を測定し（ステップＳ１
４）、測定した内径により右側のサイドフランジ１１ｂ
の内径中心の座標ｂを算出し（ステップＳ１５）、さら
に左側のサイドフランジ１１ｃの内径を測定し（ステッ
プＳ１６）、測定した内径により左側のサイドフランジ
１１ｃの内径中心の座標ｃを算出する（ステップＳ１
７）。

【００２７】次に、図５に示すように、算出した各フラ
ンジ１１ｅ、１１ｂ、１１ｃの内径中心座標ａ、ｂ、ｃ
を用いてボディ１１の仮の中心座標ｄ’を算出する。す
なわち、各サイドフランジ１１ｂ、１１ｃの内径中心を
通るボディ１１の中心軸と、ボンネットフランジ１１ｅ
の内径中心を通るボンネット１２の中心軸との交点をボ
ディ１１の仮の中心座標ｄ’とする（ステップＳ１
８）。そして、このボディ１１の仮の中心座標ｄ’をテ
ーブル３１上に垂直投影したときのボディ１１の中心座
標ｄを求め、このボディ１１の中心座標ｄとテーブル３
１の中心座標、すなわち原点座標ｅとの間にズレが有る
か否かを判断する（ステップＳ２１）。

【００２８】ボディ１１の中心座標ｄと原点座標ｅとの
間にズレが無い場合は、バイト３２が加工面であるシー
ト１６のシート面に直交する状態にする。すなわち、図
６（Ａ）に示す状態から、テーブル３１をシート１６の
シート面の傾斜角度α回転させた図６（Ｂ）に示す状態
にすればよく、そのときの補正された加工基準点ｆのＸ
座標ｆｘおよびＹ座標ｆｙは、ボディ１１の中心座標ｄ
（原点座標ｅ）と加工基準点ｆとの距離Ａ及びシート１
６のシート面の傾斜角度αを用いて次式（１）および
（２）のように表わされる（ステップＳ３１、３２、３
７）。 ｆｘ＝Ａｓｉｎα・・・（１） ｆｙ＝Ａｃｏｓα・・・（２）

【００２９】一方、ボディ１１の中心座標ｄと原点座標
ｅとの間にズレが有る場合も、バイト３２が加工面であ
るシート１６のシート面に直交する状態にする。すなわ
ち、図７（Ａ）に示す状態から、テーブル３１をシート
１６のシート面の傾斜角度α回転させた図７（Ｂ）に示
す状態にする。そして、図７（Ａ）に示すズレ量のＸ成
分ＤおよびＹ成分Ｅ、およびボディ１１の中心座標ｄと
加工基準点ｆとの距離Ａにより、図７（Ｂ）に示す原点
座標ｅと加工基準点ｆとの距離Ｆ、および原点座標ｅと
加工基準点ｆとボディ１１の中心座標ｄとのなす角度β
を次式（３）および（４）を用いて算出する（ステップ
Ｓ３３〜３６）。 Ｆ＝√（Ｄ^２＋（Ｅ＋Ａ）^２）・・・（３） β＝ｔａｎ^−１（Ｄ／（Ｅ＋Ａ））・・・（４）

【００３０】そして、図７（Ｃ）に示すように、そのと
きの補正された加工基準点ｆのＸ座標ｆｘおよびＹ座標
ｆｙは、原点座標ｅと加工基準点ｆとの距離Ｆ、原点座
標ｅと加工基準点ｆとボディ１１の中心座標ｄとのなす
角度β、およびシート１６のシート面の傾斜角度αを用
いて次式（５）および（６）のように表わされる（ステ
ップＳ３７）。 ｆｘ＝Ｆｓｉｎ（β−α）・・・（５） ｆｙ＝Ｆｃｏｓ（β−α）・・・（６）

【００３１】このようにして補正された加工基準点ｆの
座標値を、基準すなわち加工原点として加工制御を行う
ことにより、シート１６のシート面の平坦度やシート周
辺部の加工を高精度に行うことができる。従って、本発
明の加工方法、または本発明の加工制御装置を用いた加
工によれば、シート１６の加工はもちろんのこと、その
他の部分も高精度に加工することができるため、弁座シ
ール性や弁開閉の円滑性等の性能が向上したバルブを得
ることができる。

【００３２】なお、上述した実施形態では、ゲートバル
ブ、特に円形のボンネットフランジ１１ｅを有し、シー
ト１６をボディ１１に一体に形成した構造における傾斜
したシート面の加工について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、オーバル（小判）形のボンネットフ
ランジ１１ｅを有するものや、別体のシート１６を嵌合
あるいは螺合する構造のボディ１１の加工に対しても適
用可能であり、更には、他の弁種等、あらゆるワークの
加工に対して本発明は適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下の効果を奏することができる。ワークの加
工基準点を少なくともワーク中心位置とテーブル中心位
置とのズレ量に基づいて補正をかけているので、加工を
行う際に、ワーク中心位置とテーブル中心位置とを正確
に一致させなくても、加工部の加工を高精度に行うこと
ができ、加工工数を大幅に低減させることができる。ま
た、加工基準点の具体的な補正は、ワーク中心位置と加
工基準点との距離や、テーブル中心位置と加工基準点と
の距離、およびテーブル中心位置と加工基準点とワーク
中心位置とのなす角度を用いて数値計算により行えるの
で、コンピュータ等による自動作業が可能となり、加工
効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である加工方法を説明す
るためのフローチャートである。

【図２】本発明の一実施の形態である加工制御装置を示
すブロック図である。

【図３】図５のワークを図２の加工制御装置により加工
する際の動作例を説明するための第１のフローチャート
である。

【図４】図５のワークを図２の加工制御装置により加工
する際の動作例を説明するための第２のフローチャート
である。

【図５】ワークおよび加工機の具体例を示す斜視図であ
る。

【図６】図２の加工制御装置により図５のワークの加工
を制御する際の具体的処理を説明するための第１の図で
ある。

【図７】図２の加工制御装置により図５のワークの加工
を制御する際の具体的処理を説明するための第２の図で
ある。

【図８】ゲートバルブの一例を示す一部断面側面図であ
る。

【符号の説明】 １０ ゲートバルブ １１ ボディ １１ａ 流路 １１ｂ、１１ｃ サイドフランジ １１ｅ ボンネットフランジ １２ ボンネット １３ ステム １４ ジスク １５ ハンドル １６ シート ２０ 加工制御装置 ２１ データ入力記憶部 ２２ ワーク中心位置演算部 ２３ ズレ量演算部 ２４ 第１演算部 ２５ 第２演算部 ２６ 加工基準点補正部 ３１ テーブル ３２ バイト

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工機のテーブル上に載置固定されたワ
   ークを加工する方法において、 前記ワークにおける少なくとも３平面の中心位置に基づ
   いてワーク中心位置を求め、 前記ワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量を求
   め、 前記ズレ量に基づいて前記ワークの加工基準点を補正し
   て前記ワークを加工することを特徴とする加工方法。
2. 【請求項２】 前記ワークの加工基準点は、前記テーブ
   ル中心位置に対する前記ズレ量、および前記ワーク中心
   位置と前記加工基準点との距離に基づいて、前記テーブ
   ル中心位置と前記加工基準点との距離、および前記テー
   ブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置と
   のなす角度を求め、 前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、およ
   び前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク
   中心位置とのなす角度に基づいて、前記テーブル中心位
   置に対する前記加工基準点の座標値を求めることにより
   補正されることを特徴とする請求項１記載の加工方法。
3. 【請求項３】 加工機のテーブル上に載置固定されたワ
   ークの加工を制御する装置において、 前記ワークにおける少なくとも３平面の中心位置、およ
   び前記ワークの加工基準点の各データを入力して記憶す
   るデータ入力記憶部と、 前記３平面の中心位置の各データに基づいてワーク中心
   位置のデータを求めるワーク中心位置演算部と、 前記ワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量のデ
   ータを求めるズレ量演算部と、 前記ズレ量のデータに基づいて前記加工基準点のデータ
   を補正する加工基準点補正部とを備え、 補正した前記加工基準点のデータを基準として前記ワー
   クの加工を制御することを特徴とする加工制御装置。
4. 【請求項４】 前記加工基準点補正部は、 前記テーブル中心位置に対する前記ズレ量、および前記
   ワーク中心位置と前記加工基準点との距離の各データに
   基づいて、前記テーブル中心位置と前記加工基準点との
   距離のデータ、および前記テーブル中心位置と前記加工
   基準点と前記ワーク中心位置とのなす角度のデータを求
   める第１演算部と、 前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、およ
   び前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク
   中心位置とのなす角度の各データに基づいて、前記テー
   ブル中心位置に対する前記加工基準点の座標値のデータ
   を求める第２演算部とを備えたことを特徴とする請求項
   ３記載の加工制御装置。
5. 【請求項５】 流体の流れを制御するバルブにおいて、 請求項１または２に記載の加工方法、または請求項３ま
   たは４に記載の加工制御装置により製造されたことを特
   徴とするバルブ。
6. 【請求項６】 前記バルブにおける３平面は、ボディに
   おける流路の両側に設けられている各サイドフランジの
   端面およびボンネットが取り付けられるボンネットフラ
   ンジの端面であり、前記３平面の中心位置は、前記各フ
   ランジの内径中心であることを特徴とする請求項５記載
   のバルブ。
7. 【請求項７】 前記バルブの中心位置は、前記各サイド
   フランジの内径中心を通る前記ボディの中心軸と、前記
   ボンネットフランジの内径中心を通る前記ボンネットの
   中心軸との交点であることを特徴とする請求項６記載の
   バルブ。
8. 【請求項８】 前記テーブル中心位置に対する前記加工
   基準点の座標値は、加工箇所であるボディのシートの傾
   斜角度も加味して求められることを特徴とする請求項５
   〜７の何れか一項記載のバルブ。