JP2022063976A - 加工機及び被加工物の製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022063976000001
【課題】工具の位置のずれ量を計測できる加工機を提供する。
【解決手段】加工機1の制御装置51は、ワーク103とは別の基準ワーク105が工具101によってX方向から加工されて所定の目標形状になるように、X軸センサ31の検出値に基づいてX軸駆動源29Xを制御する。制御装置51は、加工後の基準ワーク105に対するタッチセンサ33のX方向における当接がタッチセンサ33によって検出されたときのX軸センサ31Xの検出値に基づいて基準ワーク105の形状を計測する。制御装置51は、上記の目標形状と上記の計測された形状とのX方向におけるずれ量に基づいて工具101のX方向における位置の第1ずれ量を特定し、特定した第1ずれ量に基づいてワーク103を加工するための制御を補正する。
【選択図】図1

Description

本開示は、加工機及び被加工物の製造方法に関する。
工具によってワークを加工する加工機が知られている。このような加工機は、例えば、工具を保持する工具保持部(例えば主軸)とワークを保持するワーク保持部(例えばテーブル)との3次元座標系における相対位置を検出する位置センサを有している。そして、加工機は、位置センサの検出値に基づいて工具とワークとを位置決めして加工を行う。
上記のような加工機において、タッチセンサを有するものが知られている(例えば下記特許文献1及び2)。タッチセンサは、一般に、ワークの位置(別の観点ではワークの形状)の計測に利用されている。例えば、タッチセンサは、工具に代えて主軸に取り付けられ、又は主軸を保持している主軸頭に固定される。これにより、タッチセンサは、工具と同様に、ワークに対して相対移動し、この相対移動は、位置センサによって検出される。タッチセンサは、当該タッチセンサがワークに当接したことを検出する。従って、タッチセンサによってワークに対する当接が検出されたときに位置センサの検出値を取得することによって、ワークの位置を計測することができる。
特開2017-117282号公報 特開2018-30195号公報
加工機は、例えば、工具の位置と位置センサの検出値との間に一定の対応関係があることを前提として、位置センサの検出値に基づいて工具の位置を制御している。しかし、加工機の温度変化等に起因して、工具の位置と位置センサの検出値との対応関係が上記の一定の対応関係からずれることがある。その結果、加工機の加工精度が低下する。
従って、工具の位置のずれ量(上記の一定の対応関係からのずれ量)を計測できる加工機及び被加工物の製造方法が待たれる。
本開示の一態様に係る加工機は、ワークを保持するワーク保持部と、工具を保持する工具保持部と、前記ワーク保持部と前記工具保持部とを第1方向に相対移動させる第1駆動源と、前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対位置を検出する第1センサと、前記工具保持部と一定の位置関係を有する位置に配置され、これにより、前記第1駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対移動に伴って前記ワーク保持部と前記第1方向において相対移動するタッチセンサと、前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源を制御する制御装置と、前記工具の位置のずれを計測するための基準ワークを保持しており、前記第1駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対移動に伴って前記工具保持部と前記第1方向において相対移動する基準ワーク保持部と、を有しており、前記制御装置は、前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源の制御を行い、これにより、前記工具によって前記ワークを加工する加工制御部と、前記加工制御部の制御を補正する補正部と、を有しており、前記補正部は、前記基準ワークが前記工具によって前記第1方向から加工されて所定の目標形状になるように、前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源を制御する基準ワーク加工部と、前記タッチセンサの位置と前記第1センサの検出値との対応関係を示す記憶されているタッチセンサ位置情報と、加工後の前記基準ワークに対する前記タッチセンサの前記第1方向における当接が前記タッチセンサによって検出されたときの前記第1センサの検出値と、に基づいて前記基準ワークの形状を計測する基準ワーク計測部と、前記目標形状と計測された形状との前記第1方向におけるずれ量に基づいて前記工具の前記第1方向における位置の第1ずれ量を特定する工具ずれ量特定部と、特定された前記第1ずれ量に基づいて前記加工制御部の制御を補正する補正処理部と、を有している。
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。
上記の構成又は手順によれば、工具の位置のずれ量を計測できる。
実施形態に係る加工機の構成を示す模式的な斜視図。 図2(a)は図1の加工機のテーブルを直線移動させる構成の一例を示す斜視図、図2(b)は図2(a)のII-II線における断面図。 図1の一部を拡大して示す斜視図。 図1の加工機における制御系の構成を示すブロック図。 図4に示す制御系のうちの加工制御部の詳細を示す図。 図4に示す制御系のうちの補正部の詳細を示す図。 図7(a)、図7(b)、図7(c)及び図7(d)は図1の加工機による加工手順の一例を示す図。 図8(a)、図8(b)、図8(c)及び図8(d)は図7(d)の続きを示す図。 図9(a)及び図9(b)は図8(d)の続きを示す図。 変形例に係る基準ワークを示す平面図。 ガイドに関して図2(b)を参照して説明した構成例とは別の構成例を示す図。 図1の加工機の主軸の軸受の構成の一例を示す断面図。
以下の説明では、工具の位置の語は、便宜上、ワークとの相対的な位置を指すことがあり、また、絶対座標系における位置を指すことがある。特に断りが無い限り、また、矛盾等が生じない限り、工具の位置は、相対的な位置及び絶対的な位置のいずれに捉えられてもよい。タッチセンサ等の他の構成要素についても同様である。また、便宜上、画像と画像データとの厳密な区別をしないことがある。画像の語及び画像データの語は、特に断りが無い限り、また、矛盾等が生じない限り、相互に置換されてよい。
図1は、実施形態に係る加工機1の構成を示す模式的な斜視図である。図には、便宜上、直交座標系XYZを付している。+Z方向は、例えば、鉛直上方である。
加工機1は、工具101によってワーク103の加工を行う。加工機1は、タッチセンサ33等を利用して、工具101の位置のずれ量を計測する。また、加工機1は、タッチセンサ33の位置のずれ量も計測する。そして、加工機1は、計測されたずれ量に基づいて、工具101によってワーク103を加工する制御を補正する。
加工機1の構造は、例えば、工具101の位置のずれ量及び/又はタッチセンサ33の位置のずれ量を計測するための構成要素(例えば、基準ワーク105、基準ゲージ35及び撮像部37)を除いては、公知の構造又は公知の構造を応用したものとされてよい。また、加工機1の制御は、例えば、ずれ量の情報に係る処理を除いては、公知の制御又は公知の制御を応用したものとされてよい。
以下では、まず、加工機1のうち、タッチセンサ33及びその他のずれ量の計測に係る構成要素を除いて、加工機1の全体構成を例示する。次に、タッチセンサ33及びその他のずれの計測に係る構成要素を例示する。次に、加工機1の制御系に係る構成について例示する。その後、計測されたずれ量に基づいて、加工の制御を補正する手順を例示する。
(加工機の全体構成)
本開示に係る技術は、種々の加工機に適用可能であり、図示されている加工機1は、その一例に過ぎない。ただし、以下の説明では、便宜上、加工機1の構成を前提とした説明をすることがある。
加工機1は、既述のように、工具101によってワーク103の加工を行う。加工の種類(別の観点では工具の種類)は、適宜なものとされてよい。例えば、加工の種類は、切削、研削又は研磨である。図示の例では、工具101は、エンドミル等の転削工具によって構成されており、Z軸に平行な軸回りに回転される。また、工具101とワーク103とは、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれにおいて相対移動可能である。そして、回転している工具101がワーク103に当接されることによって、ワーク103の切削、研削又は研磨が行われる。
加工機1は、例えば、工具101及びワーク103を保持する機械本体3と、機械本体3を制御する制御ユニット5とを有している。
機械本体3は、例えば、上述のように工具101を回転させるとともに、工具101とワーク103とを3つの軸方向において相対移動させる。このような回転及び相対移動を実現する構成は、例えば、公知の種々の構成と同様とされたり、公知の構成を応用したものとされたりしてよい。図示の例では、以下のとおりである。
機械本体3は、ベース7と、ベース7に支持されている2つのコラム9と、コラム9に掛け渡されているクロスレール11と、クロスレール11に支持されているサドル13と、サドル13に固定されているY軸ベッド15と、Y軸ベッド15に支持されている主軸頭17と、主軸頭17に支持されている主軸19とを有している。
工具101は、主軸19に保持される。主軸19は、主軸頭17によってZ軸に平行な軸回りに回転可能に支持されており、主軸頭17内の主軸モータ18によって回転駆動される。これにより、工具101が回転する。主軸頭17は、Y軸ベッド15(サドル13)に対してZ方向に直線移動可能であり、これにより、工具101がZ方向に駆動される。サドル13は、クロスレール11に対してY方向に直線移動可能であり、これにより、工具101がY方向に駆動される。
また、機械本体3は、ベース7に支持されているX軸ベッド21Xと、X軸ベッド21Xに支持されているテーブル23とを有している。
ワーク103は、テーブル23に保持される。テーブル23は、X軸ベッド21Xに対してX方向に直線移動可能であり、これにより、ワーク103がX方向に駆動される。
サドル13の移動、主軸頭17の移動、テーブル23の移動、及び主軸19の回転を実現するための機構の構成は、公知の構成又は公知の構成を応用したものとされてよい。例えば、駆動源は、電動機、油圧機器又は空圧機器とされてよい。また、電動機は、回転式電動機又はリニアモータとされてよい。サドル13、主軸頭17又はテーブル23を案内する(別の観点では駆動方向以外の方向における移動を規制する)リニアガイドは、可動部と固定部とが摺動するすべり案内であってもよいし、可動部と固定部との間で転動体が転がる転がり案内であってもよいし、可動部と固定部との間に空気又は油を介在させる静圧案内であってもよいし、これらの2以上の組み合わせであってもよい。同様に、主軸19の軸受は、すべり軸受、転がり軸受、静圧軸受又はこれらの2以上の組み合わせとされてよい。
制御ユニット5は、例えば、特に図示しないが、コンピュータ及びドライバ(例えばサーボドライバ)を含んで構成されている。コンピュータは、NC(numerical control)装置を構成してよい。コンピュータは、例えば、特に図示しないが、CPU(central processing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)及び外部記憶装置を含んで構成されている。CPUがROM及び/又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、制御等を行う各種の機能部が構築される。制御ユニット5は、一定の動作のみを行う論理回路を含んでいてもよい。
制御ユニット5は、例えば、主軸19の回転数を制御するとともに、サドル13、主軸頭17及びテーブル23の位置及び速度を制御する。位置制御は、いわゆるフルクローズドループ制御とされてよい。すなわち、サドル13、主軸頭17及びテーブル23の検出位置がフィードバックされてよい。ただし、位置制御は、電動機の回転位置がフィードバックされるセミクローズドループ制御とされたり、フィードバックがなされないオープンループ制御とされたりしてもよい。速度制御についても同様に、フルクローズドループ制御、セミクローズドループ制御、又はオープンループ制御とされてよい。
上記のようにフルクローズドフィードバック制御がなされる場合において、最終的な制御対象となる部材(13、17及び23)の位置及び/又は速度を検出するセンサの構成は、公知の構成又は公知の構成を応用したものとされてよい。例えば、センサは、リニアエンコーダ又はレーザ測長器とされてよい。また、セミクローズドループ制御が行われる場合において、電動機の回転位置及び/又は回転速度を検出するセンサは、公知の構成又は公知の構成を応用したものとされてよい。例えば、センサは、エンコーダ又はレゾルバとされてよい。
加工機1の加工精度は適宜に設定されてよい。例えば、加工機1は、サブミクロンメータオーダーの精度(1μm未満の誤差)、又はナノメータオーダーの精度(10nm未満の誤差)で加工を実現可能なものであってよい。そのような工作機械は、本願出願人によって既に実用化されている(例えばUVMシリーズ、ULGシリーズ及びULCシリーズ。)。より詳細には、例えば、サドル13のY方向における位置決め精度、主軸頭17のZ方向における位置決め精度、及び/又はテーブル23のX方向における位置決め精度は、1μm以下、0.1μm以下、10nm以下又は1nm以下とされてよい。もちろん、加工機1の加工精度は、上記よりも低くてもよい。
(移動機構)
既述のように、サドル13、主軸頭17及びテーブル23を直線上で移動させるための構成は、適宜な構成とされてよい。以下に一例を示す。
図2(a)は、テーブル23を直線移動させる構成の一例を示す斜視図である。図2(b)は、図2(a)のII-II線における断面図である。
図示の例では、テーブル23をガイドするガイド25は、V-V転がり案内によって構成されている。例えば、ガイド25は、テーブル23を支持するX軸ベッド21Xの上面に形成された断面V字状の2本の溝21aと、テーブル23の下面に形成された断面三角形状の2本の突条23aと、溝21aと突条23aとの間に介在している複数のコロ27(転動体)とを有している。溝21a及び突条23aは、X方向に直線状に延びており、突条23aはコロ27を介して溝21aに嵌合している。これにより、テーブル23は、Y方向における移動が規制される。また、コロ27は、溝21aの内面及び突条23aの外面に対して転がり、両者のX方向における相対移動を許容する。これにより、テーブル23は、比較的小さい抵抗でX方向に移動する。テーブル23の+Z側への移動は、例えば、自重によって規制される。テーブル23の-Z側への移動は、例えば、X軸ベッド21Xからの反力によって規制される。
また、図示の例では、テーブル23を駆動するX軸駆動源29Xは、リニアモータによって構成されている。例えば、X軸駆動源29Xは、X軸ベッド21Xの上面にてX方向に配列されている複数の磁石29cからなる磁石列29aと、テーブル23の下面に固定されており、磁石列29aと対向するコイル29bとを有している。そして、コイル29bに交流電力が供給されることによって、磁石列29aとコイル29bとがX方向に駆動力を生じる。ひいては、テーブル23がX方向に移動する。
テーブル23をX方向に直線移動させる構成(換言すれば工具101とワーク103とをX方向に相対移動させる構成)について述べた。上記の説明は、サドル13をY方向に直線移動させる構成(換言すれば工具101とワーク103とをY方向に相対移動させる構成)、及び主軸頭17をZ方向に直線移動させる構成(換言すれば工具101とワーク103とをZ方向に相対移動させる構成)に援用されてよい。例えば、サドル13及び主軸頭17を案内するガイドは、V-V転がり案内とされてよい。突条(23a)の溝(21a)からの離反は、係合部材を設けることなどによって適宜に規制されてよい。また、サドル13を駆動するY軸駆動源29Y(図4)、及び主軸頭17を駆動するZ軸駆動源29Z(図4)は、リニアモータによって構成されてよい。なお、以下の説明では、X軸駆動源29X、Y軸駆動源29Y及びZ軸駆動源29Zを区別せずに、駆動源29ということがある。
(センサ)
既述のように、サドル13、主軸頭17及びテーブル23の位置を検出するセンサは、適宜な構成とされてよい。図2(a)は、その一例としてのリニアエンコーダを示す図ともなっている。具体的には、以下のとおりである。
加工機1は、テーブル23のX方向における位置を検出するX軸センサ31Xを有している。X軸センサ31Xは、例えば、X方向に延びているスケール部31aと、スケール部31aに対向している検出部31bとを有している。スケール部31aにおいては、例えば、光学的又は磁気的に形成された複数のパターンがX方向に一定のピッチで配列されている。検出部31bは、各パターンとの相対位置に応じた信号を生成する。従って、スケール部31a及び検出部31bの相対移動に伴って生成される信号の計数(すなわちパターンの計数)によって、変位(位置)を検出することができる。
スケール部31a及び検出部31bの一方(図示の例ではスケール部31a)は、テーブル23に固定されている。スケール部31a及び検出部31bの他方(図示の例では検出部31b)は、X軸ベッド21Xに対して直接的に又は間接的に固定されている。従って、テーブル23が移動すると、スケール部31a及び検出部31bは相対移動する。これにより、テーブル23の変位(位置)が検出される。
スケール部31a及び検出部31bの具体的な取付位置は適宜に設定されてよい。また、X軸センサ31Xは、スケール部31aのパターンに基づいてスケール部31aに対する検出部31bの位置(絶対位置)を特定可能なアブソリュート式のものであってもよいし、そのような特定ができないインクリメンタル式のものであってもよい。公知のように、インクリメンタル式のスケールであっても、検出部31bをスケール部31aに対して所定位置(例えば移動限)に移動させてキャリブレーションを行うことによって絶対位置を特定することができる。
テーブル23のX方向における位置を検出するX軸センサ31Xについて述べた。上記の説明は、サドル13のY方向における位置を検出するY軸センサ31Y(図4)、主軸頭17のZ方向における位置を検出するZ軸センサ31Z(図4)に援用されてよい。なお、以下の説明では、X軸センサ31X、Y軸センサ31Y及びZ軸センサ31Zを区別せずに、これらをセンサ31ということがある。
X軸センサ31Xは、テーブル23のX方向における位置(絶対位置)を検出する。ただし、X軸センサ31Xは、ワーク103(又はテーブル23)と工具101(又は主軸19若しくは主軸頭17)とのX方向における相対位置を検出していると捉えられてよい。同様に、Y軸センサ31Yは、工具101とワーク103とのY方向における相対位置を検出していると捉えられてよい。Z軸センサ31Zは、工具101とワーク103とのZ方向における相対位置を検出していると捉えられてよい。
(タッチセンサの構成)
図3は、図1の一部を拡大して示す図である。
タッチセンサ33は、例えば、当該タッチセンサ33の所定の対象物(例えば、ワーク103又は後述する基準ワーク105)に対する当接を検出する。タッチセンサ33の構成は、公知のものとされたり、公知のものを応用したものとされたりしてよい。以下に、タッチセンサ33の構成例について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、ワーク103に対する当接を例に取ることがある。
タッチセンサ33は、例えば、ワーク103に接触するスタイラス39と、スタイラス39を保持しているセンサ本体41とを有している。スタイラス39は、例えば、概略棒状の形状を有している。その先端は、球状にされることなどによって、他の部分よりも径が大きくなっていてよい。センサ本体41は、例えば、スタイラス39がワーク103に接触すると、タッチ信号を制御ユニット5へ出力する。
タッチセンサ33による接触の検出原理は、適宜なものとされてよい。検出原理としては、例えば、ワーク103から受ける力によってスタイラス39がセンサ本体41に対して移動し、その結果、可動接点と固定接点とが接触するものが挙げられる。また、例えば、スタイラス39の上記のような移動を光学センサで検出するものが挙げられる。また、例えば、ワーク103からスタイラス39が受ける力を圧力センサによって検出するものが挙げられる。また、例えば、導電性を有するワーク103にスタイラス39が接触することによってワーク103及びスタイラス39を含む閉回路が構成されるものが挙げられる。
図示の取付態様においては、タッチセンサ33は、主軸19から離れた位置にて、主軸19を移動可能に保持している部材(本実施形態では主軸頭17)に対して固定されている。タッチセンサ33を保持しているタッチセンサ保持部43は、例えば、主軸頭17に対して移動不可能にタッチセンサ33を保持してよい。ただし、タッチセンサ保持部43は、タッチセンサ33が使用されないときの位置と、タッチセンサ33が使用されるときの位置(例えば前者の位置よりも-Z側の位置)との間で移動可能にタッチセンサ33を保持していてもよい。
タッチセンサ33は、主軸19と共に移動可能である。従って、タッチセンサ33は、工具101と同様に、テーブル23(別の観点ではワーク103)と相対移動可能である。また、この相対移動はセンサ31によって検出される。
なお、特に図示しないが、タッチセンサ33は、工具101に代えて、主軸19に保持されてもよい。この場合も、図示の例と同様に、タッチセンサ33は、工具101が配置される位置と一定の位置関係を有する位置に配置されているといえる。なお、図示の例では、上記一定の位置関係は、2つの位置が所定方向において所定距離で離れている関係である。工具101に代えてタッチセンサ33が主軸19に保持される態様では、上記一定の位置関係は、2つの位置が同一の位置となる関係である。
加工機1(制御ユニット5)は、例えば、3方向(X、Y及びZ方向)の少なくとも1方向においてタッチセンサ33とワーク103とを相対移動させるように3軸の駆動源29を制御する。そして、加工機1は、タッチセンサ33によってワーク103への接触が検出されると、相対移動を停止するとともに、そのときの上記少なくとも1方向におけるセンサ31の検出値を取得する。
加工機1は、例えば、タッチセンサ33の位置と、センサ31の検出値(別の観点ではセンサ31の検出値が対応付けられている機械座標系の座標)との対応関係の情報(図6のタッチセンサ位置情報D4)を予め記憶している。従って、このタッチセンサ位置情報D4と、上記動作によって取得されたセンサ31の検出値とによって、上記少なくとも1方向において、ワーク103の位置と、上記少なくとも1方向におけるセンサ31の検出値との対応関係(別の観点では機械座標系におけるワーク103の位置)が特定される。また、例えば、上記動作を他の方向においても行うことにより、全ての方向において、ワーク103の位置が特定される。また、例えば、上記の動作を種々の方向及び位置において行うことにより、ワーク103の詳細形状が特定される。
(タッチセンサの利用態様)
タッチセンサ33は、後述する基準ワーク105を用いた工具101のずれ量の特定にのみ用いられてよい。換言すれば、基準ワーク105の形状(別の観点では基準ワーク105の所定部位の位置)の計測にのみ用いられてよい。また、タッチセンサ33は、基準ワーク105の形状の計測に加えて、ワーク103の形状(位置)の計測に用いられてもよい。
本実施形態の説明では、タッチセンサ33が、基準ワーク105の形状の計測に加えて、ワーク103の形状の計測にも用いられる態様を例に取る。また、以下の説明では、当該態様を前提とした説明をすることがある。
タッチセンサ33によってワーク103の位置を計測するときの加工機1の動作は、公知の動作又は公知の動作を応用したものとされてよい。例えば、以下のとおりである。
加工機1(制御ユニット5)は、加工機1の不動部分(例えばベース7)に対して固定的に定義された機械座標系の情報を保持(記憶)している。機械座標系は、別の観点では、絶対座標系であり、また、センサ31の検出値と対応付けられている。NCプログラム107は、例えば、この機械座標系に従った数値によって工具101の位置(座標)及び移動量を指定する。加工機1は、NCプログラムによって指定された位置及び移動量を実現するように、センサ31の検出値に基づくフィードバック制御を行う。このとき、NCプログラムにおいては、例えば、ワーク103が機械座標系の所定の座標に位置することが想定されている。従って、ワーク103の位置が、想定されている位置からずれていると、加工精度が低下する。
そこで、加工機1は、タッチセンサ33を用いてワーク103の位置を計測する。既述のように、この位置は、センサ31の検出値(別の観点では機械座標系の座標)として得られる。そして、加工機1は、タッチセンサ33を用いて計測したワーク103の位置に基づいて、NCプログラムに基づく駆動源29の制御を補正する。例えば、計測された実際のワーク103の位置と、NCプログラムにおいて想定されているワーク103の座標とが一致するように、加工機1が保持している機械座標系をシフトさせる。逆に、NCプログラムが指定する種々の座標をシフトさせてもよい。これにより、加工精度が向上する。
なお、上記の説明では、タッチセンサ33を利用する動作は、計測されたワーク103の位置に基づく補正の概念によって説明された。ただし、上記の動作は、検出されたワーク103の位置によって、NCプログラムで指定されている座標の座標系又は加工機1の機械座標系の原点が定義される動作として捉えられてもよい。従って、以下の説明では、補正の語と原点設定の語とが混在することがある。
(基準ワーク、基準ゲージ及び撮像部の概要)
上記のタッチセンサ33の利用態様の説明で述べたように、加工機1は、例えば、センサ31の検出値が対応付けられている機械座標系の情報を保持している。そして、加工機1は、センサ31の検出値に基づいて、NCプログラムによって指定された座標へ工具101を移動させる。これにより、工具101によってワーク103が所望の形状に加工される。
上記動作においては、工具101の位置とセンサ31の検出値とが一定の対応関係を有していることが前提となっている。従って、加工機の温度変化等に起因して、工具の位置とセンサ31の検出値との対応関係が上記の一定の対応関係からずれると、加工機1の加工精度が低下する。そこで、加工機1は、このずれ量を検出し、検出したずれ量に基づいて、工具101によってワーク103を加工する制御を補正する。工具101のずれ量について述べたが、タッチセンサ33についても同様のことが言える。
なお、以下の説明では、便宜上、工具101の位置とセンサ31の検出値との対応関係が、NCプログラム及び/又は加工機1において想定されている一定の対応関係であるときの工具101の位置を第1基準位置ということがある。このとき、工具101の位置とセンサ31の検出値との対応関係の、上記一定の対応関係からのずれ量は、工具101の位置の第1基準位置からのずれ量と同義である。ただし、ずれ量の計測方法によっては、計測された前記一定の対応関係のずれ量及び/又は工具101の位置のずれ量は、他のずれ量を含むことがある。
同様に、タッチセンサ33の位置とセンサ31の検出値との対応関係が、NCプログラム及び/又は加工機1において想定されている一定の対応関係にあるときのタッチセンサ33の位置を第2基準位置ということがある。このとき、タッチセンサ33の位置とセンサ31の検出値との対応関係の、上記一定の対応関係からのずれ量は、タッチセンサ33の位置の第2基準位置からのずれ量と同義である。ただし、ずれ量の計測方法によっては、計測された前記一定の対応関係のずれ量及び/又はタッチセンサ33の位置のずれ量は、他のずれ量を含むことがある。
第1及び第2基準位置は、任意に設定されてよい。例えば、第1及び第2基準位置は、温度変化等に起因する変形が加工機1に生じていないときの位置とされてよい。ただし、第1及び第2基準位置は、温度変化等に起因する変形が加工機1に生じているときの位置とすることも可能である。換言すれば、NCプログラム及び/又は加工機1において想定されている一定の位置関係は、温度変化等に起因する加工機1の変形が生じていないときの関係であってもよいし、生じているときの関係であってもよく、任意に設定されてよい。
加工機1は、ずれ量の計測のために、例えば、基準ワーク105と、基準ゲージ35と、撮像部37とを有している。なお、後述する説明から理解されるように、基準ワーク105は消耗品である。従って、基準ワーク105は、ワーク103と同様に、加工機1自体の構成要素ではないものとして捉えられてもよい。
基準ワーク105は、工具101の位置の、上記の第1基準位置からのずれ量を計測するためのものである。基準ゲージ35は、タッチセンサ33の位置の、上記の第2基準位置からのずれ量を計測するためのものである。撮像部37は、工具101の位置の上記第1基準位置からのずれ量、及び/又はタッチセンサ33の位置の上記第2基準位置からのずれ量を計測するためのものである。また、撮像部37は、例えば、基準ワーク105を利用して特定される工具101のずれ量の方向とは異なる方向におけるずれ量の計測、及び/又は基準ゲージ35を利用して特定されるタッチセンサ33のずれ量の方向とは異なる方向におけるずれ量の計測に寄与する。
(基準ワークの利用方法)
基準ワーク105の利用方法は、例えば、以下のとおりである。
基準ワーク105は、例えば、ワーク103に対して移動不可能にテーブル23に保持されている。従って、基準ワーク105は、ワーク103と同様に、工具101によって加工されることが可能である。
加工機1は、センサ31の検出値に基づいて、工具101によって基準ワーク105の形状が所定の目標形状となるように加工する。別の観点では、加工機1は、基準ワーク105の所定部位(例えば基準ワーク105の外縁の一部)が所定の目標位置に位置するように基準ワーク105を加工する。この目標位置(目標形状)は、例えば、ワーク103を加工するためのNCプログラムと同様のプログラムにおいて機械座標系の座標(別の観点ではセンサ31の検出値)によって指定されている。
次に、加工機1は、タッチセンサ33によって基準ワーク105の実際の形状を計測する。別の観点では、加工機1は、基準ワーク105の所定部位の実際の位置を計測する。この計測方法は、基本的には、上述した、ワーク103の位置(別の観点では形状)の計測方法と同様である。すなわち、加工機1は、タッチセンサ33によって基準ワーク105に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値(別の観点では機械座標系における座標)を取得する。
次に、加工機1は、目標形状(所定部位の目標位置)と、計測された形状(所定部位の計測位置)との差に基づいて、工具101の位置のずれ量を特定する。なお、差自体がずれ量とされてもよいし、差に対して何らかの補正を施したものがずれ量とされてもよい。差に対する補正に際しては、例えば、ワーク103の加工と、基準ワーク105の加工との間の加工条件の相違が考慮されてよい。
その後、加工機1は、計測した工具101の位置のずれ量に基づいて、工具101によってワーク103を加工するときの駆動源29の制御を補正する。例えば、計測したずれ量で、NCプログラムの座標系のシフト又は加工機1の機械座標系のシフト(別の観点では座標系の原点設定)を行う。このようにして、工具101のずれ量の計測及びその利用が行われる。
なお、上記から理解されるように、タッチセンサ33及びセンサ31を用いた計測において、基準ワーク105(又はワーク103)の形状の計測と、基準ワーク105の所定部位の位置の計測とは同じとみなすことができる。また、ずれ量を算出するときの基準ワーク105の位置は、タッチセンサ33が当接する部位の位置ではなく、タッチセンサ33が当接する複数の部位の位置を代表する位置(例えば中心点)とされてもよい。従って、本開示の説明において、ずれ量の計測に関して、基準ワーク105の形状の語と、基準ワーク105の位置の語とは、矛盾等が生じない限り、同義と捉えられてよい。
基準ワーク105を利用したずれ量の計測は、直交座標系XYZの任意の方向において行われてよい。例えば、当該計測は、XYZの3軸方向のうちの1方向のみ、2方向のみ、又は3方向全てに関して行われてよい。また、計測は、XYZの3軸に傾斜する方向において行われても構わない。ただし、例えば、XY平面に沿い、かつX軸及びY軸に傾斜する方向における計測は、X方向におけるずれ量(ずれ量のX方向成分)の計測と、Y方向におけるずれ量(ずれ量のY方向成分)の計測とが行われていると捉えられてもよい。
本実施形態では、主として、X方向及びY方向の2方向について、基準ワーク105を利用して工具101の位置のずれ量が計測される態様を例に取る。すなわち、工具101によって、X方向からの加工と、Y方向からの加工とが行われ、タッチセンサ33によって、X方向から加工された部位のX方向の位置と、Y方向から加工された部位のY方向の位置とが計測される。以下の説明では、このような2方向において計測が行われる態様を前提とした説明をすることがある。
一の方向における工具101のずれ量を計測するとき、基準ワーク105の加工は、上記一方向の一方側からのみ行われてもよいし、上記一方向の一方側及び他方側の双方から行われてもよい(後述する図7(a)及び図8(b)参照)。後者の場合、例えば、一方側から加工された部位と、他方側から加工された部位とのそれぞれの位置がタッチセンサ33によって計測される。そして、2つの位置に基づいて基準ワーク105の位置(代表位置)が特定されてよい。例えば、前記一方向において、2つの位置の中間(中心、中点)が基準ワーク105の位置とされてよい。もちろん、タッチセンサ33が接する1つの部位の位置が基準ワーク105の位置とされてもよい。
1つの基準ワーク105は、1つのワーク103の加工のみに利用されてもよいし、複数のワーク103の加工に利用されてもよい。別の観点では、基準ワーク105は、ワーク103の交換に伴って、交換されてもよいし、交換されなくてもよい。後者の場合、複数のワーク103の加工に亘って、1つの基準ワーク105の加工と計測とが繰り返される。
また、1つの基準ワーク105は、1つの工具101による加工のみに利用されてもよいし、複数の工具101による加工に利用されてもよい。別の観点では、基準ワーク105は、工具101の交換に伴って、交換されてもよいし、交換されなくてもよい。後者の場合、複数の工具101によって1つの基準ワーク105が繰り返し加工され、その都度、計測が行われる。
1つの工具101によって、複数の加工工程が順次行われる場合において、1つの基準ワーク105を利用したずれ量の計測は、1回のみ(例えば最初の加工工程の直前に)行われてもよいし、複数回(いずれか2以上の加工工程それぞれの前に)行われてもよい。後者の場合においては、1つの基準ワーク105は、例えば、上記複数回のずれ量の計測に利用される。別の観点では、1つの基準ワーク105は、加工工程毎に交換されない。ただし、加工工程毎に基準ワーク105を交換することも不可能ではない。
(基準ワークの構成)
以上のように利用される基準ワーク105の形状、寸法及び材料は、適宜なものとされてよい。なお、図3では、加工前(及び/又は最初の計測のための加工がなされた後)の基準ワーク105の形状が示されている。
例えば、基準ワーク105の形状は、板状(図示の例)であってもよいし、板状とは概念できない形状であってもよい。また、基準ワーク105の形状は、所定方向(例えばZ方向。ずれ量が計測される方向に直交する方向。)に見て、概略、多角形(例えば矩形)であってもよいし、円形又は楕円形であってもよい。換言すれば、所定方向に見て、基準ワーク105の外縁の全部又は半分以上は、直線によって構成されていてもよいし、曲線によって構成されていてもよい。また、基準ワーク105の形状は、加工前と加工後とで相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。また、所定方向(上述)に見たときに、加工される部位の曲率(直線の場合は0)は、加工前後において、維持されてもよいし、維持されなくてもよい。
図示の例では、基準ワーク105の形状は、概略板状となっている。板状は、例えば、一の方向(図示の例ではZ方向。計測方向に直交する方向。)の長さが、上記一の方向に直交する2方向(X方向及びY方向)における長さよりも短い形状である。また、図示の例では、上記一の方向に見たとき(板の平面視において)、基準ワーク105の形状(加工前及び/又は最初の加工後)は、矩形の4辺それぞれに凹部105a(切欠き)が形成された形状となっている。凹部105aの形状及び大きさは適宜に設定されてよい。
また、例えば、基準ワーク105の大きさは、ワーク103の大きさに対して、小さくてもよいし(図1に示す例)、同等でもよいし、大きくてもよい。基準ワーク105及び/又はワーク103の加工に伴って、両者の大小関係は変化してもよい。また、例えば、基準ワーク105の厚さ(Z方向の長さ)は、工具101の長さ、又は工具101をZ方向に動かしていないときに工具101によって加工可能なZ方向の長さに対して、短くてもよいし(図示の例)、同等でもよいし、長くてもよい。
基準ワーク105の材料は、ワーク103の材料に対して、同じであってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合において、基準ワーク105の材料は、ワーク103の材料に比較して、加工の負荷が小さいもの(例えば硬度が低い材料)であってもよいし、加工の負荷が大きいものであってもよい。また、基準ワーク105の材料の熱膨張係数(例えば線膨張係数)は、ワーク103の材料の熱膨張係数に比較して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。また、基準ワーク105の材料は、例えば、金属、木材、樹脂、ガラス又はセラミックとされてよい。
(基準ゲージの利用方法)
基準ゲージ35の利用方法は、例えば、以下のとおりである。
基準ゲージ35は、例えば、ワーク103に対して移動不可能にテーブル23に保持されている。従って、基準ゲージ35は、ワーク103と同様に、タッチセンサ33に対して相対移動可能である。
加工機1は、タッチセンサ33によって基準ゲージ35の位置を計測する。この計測方法は、基本的には、上述した、ワーク103の位置の計測方法と同様である。すなわち、加工機1は、タッチセンサ33によって基準ゲージ35に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値(別の観点では機械座標系における座標)を取得する。
一方、加工機1は、タッチセンサ33の位置が上述の第2基準位置にある場合(タッチセンサ33の位置のずれが生じていない場合)にタッチセンサ33によって計測されるべき基準ゲージ35の位置の情報(図6の基準ゲージ情報D3)を保持している。この基準ゲージ情報D3は、例えば、所定の基準時期においてタッチセンサ33によって基準ゲージ35の位置が計測されることによって取得されてよい。基準時期は、タッチセンサ33が第2基準位置にあると見做せる時期である。例えば、基準時期は、温度変化等に起因する加工機1の変形量が比較的小さい時期とされてよく、より詳細には、例えば、加工機1による加工を開始する前とされてよい。
そして、加工機1は、基準ゲージ情報D3が示す位置と、タッチセンサ33によって計測された基準ゲージ35の位置との差に基づいて、タッチセンサ33のずれ量を特定する。なお、差自体がずれ量とされてもよいし、差に対して何らかの補正を施したものがずれ量とされてもよい。
その後、加工機1は、計測したタッチセンサ33の位置のずれ量に基づいて、工具101によってワーク103を加工するときの駆動源29の制御を補正する。例えば、計測したずれ量で、上述したタッチセンサ位置情報D4(タッチセンサ33の位置とセンサ31の検出値との対応関係の情報)を補正する。この補正は、別の観点では、タッチセンサ位置情報D4に基づく種々の計測(例えばタッチセンサ33によるワーク103の位置の計測、及び基準ワーク105による工具101の位置のずれ量の計測)の補正であり、また、その計測結果に基づく加工の制御の補正である。
基準ゲージ35を利用したずれ量の計測は、直交座標系XYZの任意の方向において行われてよい。例えば、当該計測は、XYZの3軸方向のうち1方向のみ、2方向のみ、又は3方向全てに関して行われてよい。また、計測は、XYZの3軸に傾斜する方向において行われても構わない。また、例えば、基準ゲージ35を利用した計測は、基準ワーク105を利用した計測が行われる方向(本実施形態ではX方向及びY方向)においてのみ行われてもよいし、当該方向に加えて、他の方向(Z方向)において行われてもよい。
本実施形態では、主として、X方向及びY方向の2方向(別の観点では基準ワーク105を利用した計測が行われる2方向)について、基準ゲージ35を利用してタッチセンサ33の位置のずれ量が計測される態様を例に取る。以下の説明では、当該態様を前提とした説明をすることがある。
(基準ゲージの構成)
以上のように利用される基準ゲージ35の形状、寸法及び材料は、適宜なものとされてよい。
図示の例では、基準ゲージ35の形状は、Z方向に開口するリング状である。Z方向に見たときの基準ゲージ35の内周面(内縁)の形状は、円形である。そして、タッチセンサ33は、基準ゲージ35の内周面に当接することによって基準ゲージ35の位置を検出する。このとき、例えば、2以上の方向それぞれの両側にタッチセンサ33を当接させて基準ゲージ35の内周面の複数の位置が計測されてよい。そして、この複数の位置に基づいて基準ゲージ35の中心の位置が求められ、この中心の位置が基準ゲージ35の計測位置とされてよい。この場合、当然ながら、予め取得されている基準ゲージ35の位置の情報(基準ゲージ情報D3)も、計測位置と比較可能に、基準ゲージ35の中心の位置を示す情報である。
図示の例とは異なり、基準ゲージ35は、外周面(外縁)にタッチセンサ33が当接する形状であっても構わない。また、基準ゲージ35は、Z方向に見て、タッチセンサ33が接する面が、凹状であってもよいし(図示の例)、凸状であってもよいし、曲線状(図示の例)であってもよいし、直線状であってもよい。基準ゲージ35の平面視における形状は、円形に限定されず、矩形等の多角形であってもよいし、曲線を有する円形以外の形状であってもよいし、十字のような外周に凸部を有する形状であってもよい。
また、基準ゲージ35の大きさは、ワーク103及び/又は基準ワーク105の大きさに対して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。基準ワーク105の材料は、ワーク103の材料及び/又は基準ワーク105の材料に対して、同じであってもよいし、異なっていてもよい。基準ゲージ35の材料の熱膨張係数(例えば線膨張係数)は、ワーク103の材料の熱膨張係数及び/又は基準ワーク105の材料の線膨張係数に比較して、小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。また、基準ゲージ35の材料は、例えば、セラミック、ガラス、金属、木材又は樹脂とされてよい。
(撮像部の利用方法)
撮像部37の利用方法は、例えば、以下のとおりである。
撮像部37は、例えば、ワーク103に対して移動不可能にテーブル23に保持されている。従って、撮像部37は、ワーク103と同様に、工具101に対して相対移動可能である。
加工機1は、センサ31の検出値に基づいて工具101と撮像部37とを所定の位置関係に位置決めし、撮像部37によって工具101を撮像する。撮像は、例えば、基準時期と、その後の1以上の計測時期とにおいて行われる。基準時期は、既述のように、工具101が既述の第1基準位置にあると見做せる時期である。計測時期は、工具101のずれ量を計測する時期である。
そして、例えば、基準時期に撮像された画像内における工具101の位置と、計測時期に撮像された画像内における工具101の位置とを比較することにより、撮像方向(換言すれば撮像部37の光軸に沿う方向)に直交する方向における工具101の位置のずれ量が特定される。なお、工具101の撮像方向における位置についても、工具101の画像内における大きさ等に基づいて特定することが可能である。すなわち、工具101の位置の計測方向は、撮像方向に対して任意の方向とすることが可能である。ただし、本実施形態の説明では、計測方向が撮像方向に直交する方向である態様を例に取る。
その後、加工機1は、計測した工具101のずれ量に基づいて、工具101によってワーク103を加工するときの駆動源29の制御を補正する。例えば、計測したずれ量で、NCプログラムの座標系のシフト又は加工機1の機械座標系のシフト(別の観点では座標系の原点設定)を行う。
撮像時において、工具101は、回転が停止されていてもよいし、回転されていてもよい。また、工具101の回転が停止された状態で撮像を行う態様において、主軸19は、回転方向の位置決めがなされてもよいし、なされなくてもよい。これらの条件は、工具101の振れ及び形状等に応じて適宜に設定されてよい。
ずれ量の特定に際しては、公知の種々の画像処理が行われてよい。例えば、工具101の輪郭の特定に際しては、公知のエッジ検出が行われてよい。ずれ量の検出精度は適宜に設定されてよい。例えば、画像内において、1ピクセル単位で工具101の位置が特定されてよい。すなわち、ずれ量の検出精度は、1ピクセルに相当する長さとされてよい。また、例えば、画像内の工具101の周辺情報から工具101のエッジ位置を推定する処理(サブピクセル処理)を行うことによって、1ピクセルに相当する長さよりも短い長さの検出精度を実現してもよい。例えば、ずれ量の検出精度は、1/1000ピクセル、1/100ピクセル又は1/10ピクセルに相当する長さとされてもよい。
1ピクセルと、1ピクセルに相当する実際の長さとの対応関係の情報は、加工機1の製造者によって入力されてもよいし、オペレータによって入力されてもよいし、加工機1が所定の動作を行って取得してもよい。加工機1が取得する場合は、例えば、加工機1は、駆動源29によって工具101と撮像部37とを撮像方向に直交する方向に相対移動させ、少なくとも2つの撮像位置で画像を取得する。このときのセンサ31によって検出される2つの撮像位置間の距離と、2つの画像間における工具101の位置の差(ピクセル数)とを比較することにより、1ピクセルと、実際の長さとの対応関係が特定される。
以上の説明では、工具101の位置のずれ量の特定について説明した。ただし、工具101と同様に、タッチセンサ33の位置のずれ量も、工具101の位置のずれ量と同様に特定可能である。上記の説明は、矛盾等が生じない限り、工具101の語をタッチセンサ33の語に置換して、タッチセンサ33に援用されてよい。タッチセンサ33のずれ量は、例えば、タッチセンサ位置情報D4の補正に利用される。
撮像部37を利用したずれ量の計測は、直交座標系XYZの任意の方向において行われてよい。例えば、当該計測は、XYZの3軸方向のうち1方向のみ、2方向のみ、又は3方向全てに関して行われてよい。また、計測は、XYZの3軸に傾斜する方向において行われても構わない。
撮像部37を利用した工具101のずれ量の計測は、例えば、基準ワーク105を利用した工具101のずれ量の計測が行われない方向(本実施形態ではZ方向)において行われてよい。同様に、撮像部37を利用したタッチセンサ33のずれ量の計測は、基準ゲージ35を利用したタッチセンサ33のずれ量の計測が行われない方向(本実施形態ではZ方向)において行われてよい。以下の説明では、このような態様を前提とした説明を行うことがある。
なお、上記とは異なり、撮像部37を利用した工具101のずれ量の計測と、基準ワーク105を利用した工具101のずれ量の計測とが同一の方向(1方向であってもよいし、2方向以上であってもよい。)において行われてもよい。そして、上記の2種のずれ量に基づいて、上記同一の方向におけるずれ量が特定されてもよい。撮像部37を利用したタッチセンサ33のずれ量の計測と、基準ゲージ35を利用したタッチセンサ33のずれ量の計測とについても同様である。
また、同一の方向のずれ量に関して、工具101とタッチセンサ33とで、撮像部37の利用の有無が異なっていてもよい。例えば、工具101のZ方向のずれ量は撮像部37を利用した方法のみによって計測され、タッチセンサ33のZ方向のずれ量は基準ゲージ35を利用した方法のみによって計測されてよい。
(撮像部の構成)
撮像部37の構成は、公知の構成、又は公知の構成を応用したものとされてよい。以下では、その一例について説明する。
撮像部37は、例えば、支持部材45と、支持部材45上に固定されているカメラ47と、支持部材45上に固定され、カメラ47と対向している照明装置49とを有している。そして、照明装置49とカメラ47との間に位置決めされた撮像対象がカメラ47によって撮像される。撮像対象は、工具101又はタッチセンサ33である。ただし、以下の説明では、便宜上、撮像対象として、工具101についてのみ言及することがある。
撮像部37(カメラ47)によって工具101を撮像する方向(撮像方向)は、任意の方向とされてよい。図示の例では、撮像方向がY方向である態様が例示されている。Y方向は、本実施形態では、工具101(別の観点では主軸19)の軸方向に対して直交する方向、工具101とワーク103とが相対移動可能な方向、及び工具101(ワーク103でもよい)がガイドされる方向である。
撮像方向は、上記のY方向の説明を同様に適用できるX方向であってもよい。また、撮像方向は、Z方向であっても構わない。ただし、撮像方向がZ方向である場合、本実施形態では、工具101に対してカメラ47の反対側に照明装置49を配置することが難しい。また、撮像方向は、X方向、Y方向及び/又はZ方向に傾斜する方向であっても構わない。ただし、この場合、工具の位置を計測するための種々の制御及び演算が複雑化する。
上記のように、撮像方向は、任意の方向とされてよい。ただし、本実施形態の説明では、便宜上、撮像方向がY方向であることを前提とした説明をすることがある。
支持部材45は、カメラ47及び照明装置49のテーブル23に対する固定に寄与し、また、カメラ47と照明装置49との相対位置を規定することに寄与している。支持部材45の形状、寸法及び材料は適宜に設定されてよい。また、支持部材45は、省略されても構わない。すなわち、カメラ47及び照明装置49は、直接にテーブル23に固定されても構わない。
カメラ47は、例えば、特に図示しないが、レンズと、撮像素子と、これらを収容している筐体とを有している。カメラ47は、撮像素子を駆動するドライバ、及び/又は撮像した画像のデータを処理する画像処理部を有していてもよい。このような機能部は、例えば、IC(Integrated Circuit)によって実現されてよい。カメラ47は、例えば、グレースケール画像を取得する。ただし、カメラ47は、カラー画像を取得してもよい。換言すれば、カメラ47は、カラーフィルタを有していてもよい。
カメラ47のレンズは、単レンズであってもよいし、複合レンズであってもよい。レンズの材料としては、ガラス及び樹脂を挙げることができる。撮像素子は、例えば、固体撮像素子である。固体撮像素子としては、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ及びCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサを挙げることができる。撮像素子は、例えば、可視光に対する感度が高いものである。ただし、撮像素子は、赤外線、紫外線又はX線等に対する感度が高いものであってもよい。
照明装置49は、例えば、カメラ47によって撮像される画像内において、工具101の輪郭を明確にすることに寄与する。具体的には、照明装置49からの光は、一部が工具101によって遮られ、残りが工具101の周囲を通過してカメラ47に入射する。その結果、カメラ47によって撮像された画像内において、工具101の領域の明度に対して、工具101の外側の領域の明度が高くなる。ひいては、工具101の輪郭が明確になる。
照明装置49は、特に図示しないが、光を生成する光源を有している。光は、例えば、可視光である。ただし、光は、赤外線、紫外線又はX線等であってもよい。また、光は、指向性が高いもの(例えばレーザ光)であってもよいし、指向性が高くないものであってもよい。光源は、例えば、LED(Light Emitting Diode)、レーザ、蛍光灯又は白熱電球とされてよい。照明装置49は、光源からの光を集束させるレンズを含んでいてもよい。照明装置49は、省略されても構わない。例えば、工場内の通常の照明装置からの光による工具101の像がカメラ47の撮像素子に結ばれてもよい。
(基準ワーク、基準ゲージ及び撮像部の配置位置)
基準ワーク105、基準ゲージ35及び撮像部37は、例えば、これまでに述べたように、テーブル23に対して直接又は間接に固定される。これらの構成要素(105、35及び37)のテーブル23に対する具体的な配置位置は任意である。換言すれば、基準ワーク105は、工具101によって加工されることが可能な任意の位置に配置されてよい。基準ゲージ35は、タッチセンサ33が当接可能な任意の位置に配置されてよい。撮像部37は、工具101及び/又はタッチセンサ33を撮像可能な任意の位置に配置されてよい。
例えば、各構成要素(105、35又は37)は、テーブル23の外周部に位置していてもよいし、テーブル23に固定された不図示の追加テーブルに位置していてもよい。ただし、追加テーブルは、テーブル23の一部と捉えられてよい。また、各構成要素は、概略矩形状のテーブル23の4辺のうち、+X側、-X側、+Y側及び+Y側の任意の辺に位置してよい。また、1つの構成要素は、当該1つの構成要素が位置する1辺において、当該1辺の端部側(テーブルの角部側)に位置してもよいし、1辺の中央に位置してもよい。2以上の構成要素は、テーブル23に位置するか否か、テーブル23のいずれの辺に位置するか等に関して、互いに同様であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
(ずれ量の計測時期)
工具101のずれ量の計測時期及びタッチセンサ33のずれ量の計測時期(別の観点では計測結果に基づいて制御を補正する時期。以下、同様。)は、適宜に設定されてよい。例えば、計測時期は、加工機1の暖機運転後であって、工具101によるワーク103の加工前とされてよい。また、例えば、計測時期は、前記の時期に加えて、又は代えて、工具101による加工開始から加工終了までの1以上の時期とされてよい。
加工中における計測時期は、ワーク103を加工する種々の工程に対して、適宜に設定されてよい。例えば、工具101は、ワーク103に対して当接した状態での移動と、その後にワーク103から離れる移動とを繰り返す場合がある。このような場合において、工具101がワーク103から離れる複数の工程のいずれか1つ以上に対して、計測時期が設定されてよい。また、例えば、本来は工具101がワーク103に当接した状態が維持される工程であっても、工具101の移動方向が変更されるタイミングに工具101をワーク103から離す工程を挿入し、この工程に計測時期を設定してもよい。
計測時期は、ワーク103の加工に係る指令を含むNCプログラムによって規定されてもよいし、所定の計測条件が満たされたときに自動で計測が行われるようにNCプログラムとは別のプログラムによって規定されてもよい。また、計測時期は、そのように予め設定されなくてもよい。例えば、オペレータが加工機1の不図示の操作部に対して所定の操作を行ったことをトリガとして、計測が行われてもよい。すなわち、上記所定の操作を行った時期が計測時期とされてもよい。
上記のように所定の計測条件が満たされたときに自動で計測が行われる態様において、上記計測条件は適宜に設定されてよい。例えば、計測条件は、NCプログラムによって規定されている加工が進行して、工具101がワーク103から一時的に離れる工程になったという条件を含んでよい。及び/又は、計測条件は、不図示の温度センサの検出する温度が所定の閾値を超えたという条件を含んでよい。また、例えば、NCプログラムで規定されている複数の工程のうちのいずれか1つ以上が指定され、加工の進行段階が上記指定された工程に至ったことが計測条件とされてもよい。
計測時期は、オペレータによって設定されてもよいし、加工機1の製造者によって設定されてもよい。例えば、上述のように、NCプログラムによって計測時期が規定される態様、及び所定の操作が行われた時期が計測時期とされる態様は、オペレータによって計測時期が設定される態様の例である。また、例えば、所定の計測条件が満たされたときに計測が行われる場合において、上記計測条件は、オペレータによって設定されてもよいし、加工機1の製造者によって設定されてもよい。
工具101のずれ量の計測時期と、タッチセンサ33のずれ量の計測時期とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、いずれの計測もタッチセンサ33が利用されることから明らかなように、ここでいう計測時期が同じは、同時を意味しない。例えば、計測時期が同じは、工具101のずれ量の計測と、タッチセンサ33のずれ量の計測とが、ワーク103の加工を挟まずに、順次行われる態様を含む。
(加工機における制御系の構成)
図4は、加工機1における制御系の構成の概要を示すブロック図である。なお、この図では、図示の都合上、一部の信号経路については省略されている。
図4では、紙面左側において、これまでに述べた、カメラ47、タッチセンサ33、駆動源29、センサ31、及び主軸モータ18が模式的に示されている。また、図4では、制御ユニット5に構築される種々の機能部を示すブロック図が示されている。
制御ユニット5は、例えば、加工機1の機械本体3の制御を行う制御装置51と、カメラ47が撮像した画像に基づく処理を行う画像処理装置53とを有している。
制御装置51は、例えば、情報D1を記憶している。情報D1は、制御装置51が記憶している種々の情報を包括的に概念したものである。情報D1が含む情報は、例えば、センサ31と機械座標系との対応関係に係る情報、基準ワーク105の目標形状の情報D2(図6)、タッチセンサ33の位置にずれが生じていないときの基準ゲージ35の位置を示す基準ゲージ情報D3(図6)、及び機械座標系とタッチセンサ33の位置との対応関係を示すタッチセンサ位置情報D4(図6)である。情報D1に含まれる情報は、加工機1の製造者によって入力されてもよいし、オペレータによって入力されてもよいし、加工機1によって取得されてもよい。また、情報D1に含まれる情報は、ずれ量の計測結果に基づいて加工機1によって適宜に補正(更新)されてよい。
また、制御装置51は、上記の情報D1に基づく処理を行う、補正部55、位置特定部57、及び加工制御部59を有している。加工制御部59は、工具101によってワーク103の加工するために各種の駆動源(29及び18)の制御を行う。補正部55及び位置特定部57は、その制御の補正を行う。具体的には、以下のとおりである。
補正部55は、上述したように工具101の位置のずれ量及びタッチセンサ33の位置のずれ量を計測し、計測したずれ量に基づいて、加工制御部59による制御を補正する処理を行う。補正部55の処理は、例えば、各種のセンサ(31、33及び47)からの情報の取得、及び駆動源29及びカメラ47への制御指令の出力を含む。
位置特定部57は、タッチセンサ33によってワーク103の位置を計測し、計測した位置に基づいて、ワーク103と工具101との相対位置と、センサ31の検出値との対応関係を特定する処理を行う。別の観点では、位置特定部57は、計測したワーク103の位置のずれ量に基づいて、加工制御部59による制御を補正する(別の観点では機械座標系の原点設定を行う。)。位置特定部57の処理は、例えば、各種のセンサ(31及び33)からの情報の取得、及び駆動源29への制御指令の出力を含む。
図示の例では、位置特定部57によるワーク103の位置の計測の前に、補正部55によって、タッチセンサ33の位置のずれ量が計測され、計測されたずれ量に基づくタッチセンサ位置情報D4の補正(別の観点では機械座標系の原点設定)が行われる。従って、位置特定部57によって計測されたワーク103の位置は、計測されたタッチセンサ33の位置のずれ量によって補正された後のものである。換言すれば、補正部55は、位置特定部57を介して間接的に加工制御部59の制御を補正する。なお、位置特定部57によるワーク103の計測は、タッチセンサ位置情報D4の補正を行わずに行われてもよい。そして、計測されたタッチセンサ33の位置のずれ量に基づく補正は、加工制御部59に対して直接に行われてもよい。
加工制御部59は、例えば、工具101の駆動に係る指令を含むNCプログラムに従って各種の駆動源(29及び18)を制御する。例えば、加工制御部59は、NCプログラムによって指定された座標へ工具101が移動するように、センサ31の検出値に基づいて駆動源29を制御する。このとき、例えば、NCプログラムの座標又は加工機1の機械座標系は、補正部55によって、工具101のずれ量でシフトされている。これにより、ずれ量に基づく制御の補正がなされる。また、加工制御部59は、例えば、NCプログラムによって指定された回転数で工具101が回転するように、回転センサ20(例えばエンコーダ又はレゾルバ)によって検出される主軸モータ18の回転数に基づいて主軸モータ18を制御する。
画像処理装置53は、例えば、カメラ47を制御して工具101の画像(厳密には画像データ)を取得し、取得した画像に基づいて工具101の位置のずれ量を算出する。このずれ量は、補正部55によって、加工制御部59の制御の補正に利用される。また、画像処理装置53は、例えば、カメラ47を制御してタッチセンサ33の画像(厳密には画像データ)を取得し、取得した画像に基づいてタッチセンサ33の位置のずれ量を算出する。このずれ量は、補正部55によって、加工制御部59の制御の補正(例えばタッチセンサ位置情報D4の補正)に利用される。
制御ユニット5が含む種々の機能部(51、53、55、57及び59)は、例えば、既述のように、コンピュータがプログラムを実行することによって構築される。種々の機能部は、互いに異なるハードウェアに構築されていてもよいし、互いに同一のハードウェアに構築されていてもよい。例えば、制御装置51と、画像処理装置53とは、別個のコンピュータに構築されて、有線通信又は無線通信を行ってもよいし、同一のコンピュータに構築されてもよい。また、例えば、画像処理装置53の一部の機能部は、カメラ47に内蔵されていてもよい。
図4に例示した種々の機能部は、制御ユニット5の動作を説明するための便宜的かつ概念的なものである。従って、例えば、プログラム上は、各種の機能部が区別されていなくてもよい。また、例えば、1つの動作が2以上の機能部の動作であってもよい。
(各軸における制御系の構成の一例)
図5は、各軸における制御系の構成の一例を示すブロック図である。別の観点では、加工制御部59の一部の詳細を示す図である。図中、NCプログラム107、駆動源29及びセンサ31を除いた部分が加工制御部59の一部に相当する。
NCプログラム107は、各軸の駆動に関する指令の情報を含んでいる。例えば、NCプログラム107は、テーブル23、サドル13及び主軸頭17の移動に関する指令の情報を含んでいる。移動に関する指令の情報は、例えば、移動軌跡上の複数の位置、及び複数の位置間の速度の情報を含んでいる。
解釈部61は、NCプログラム107を読み出して解釈する。これにより、例えば、テーブル23、サドル13及び主軸頭17のそれぞれについて、順次に通過する複数の位置と、複数の位置間の速度の情報が取得される。
補間部63は、解釈部61が取得した情報に基づいて、所定の制御周期毎の目標位置を算出する。例えば、順次に通過する2つの位置と、その2つの位置の間の速度とに基づいて、制御周期毎に順次に到達すべき複数の目標位置を2つの位置の間に設定する。補間部63は、軸毎に制御周期毎の目標位置を算出し、加算部65に出力する。
加算部65以降の構成は、軸毎に設けられている。すなわち、加工制御部59は、加算部65から紙面右側に示す構成を合計で3つ有している。また、加算部65以降の構成は、例えば、フィードバック制御に係る公知の構成と同様である。そして、上述した補間部63から加算部65への制御周期毎の目標位置の入力、及び下記に説明する動作は、制御周期で繰り返し行われる。
加算部65では、制御周期毎の目標位置と、センサ31によって検出された位置との偏差が算出される。算出された偏差(制御周期毎の目標移動量)は、位置制御部67に入力される。位置制御部67は、入力された偏差に所定のゲインを乗じて制御周期毎の目標速度を算出し、加算部69に出力する。加算部69は、入力された制御周期毎の目標速度と、センサ31の検出位置が微分部77によって微分されて得られた検出速度との偏差を算出し、速度制御部71に出力する。速度制御部71は、入力された偏差に所定のゲインを乗じて制御周期毎の目標電流(目標トルク)を算出し、加算部73に出力する。加算部73は、入力された制御周期毎の目標電流と、不図示の電流検出部からの検出電流との偏差を算出し、電流制御部75に出力する。電流制御部75は、入力された偏差に応じた電力を駆動源29に供給する。
上記はあくまで一例であり、適宜に変形されてよい。例えば、特に図示しないが、フィードフォワード制御が付加されてもよい。電流ループに代えて加速度ループが挿入されてもよい。駆動源が回転式の電動機であり、その回転を検出する回転センサ(例えばエンコーダ又はレゾルバ)が設けられている場合においては、その回転センサの検出値に基づいて速度制御がなされてもよい。
(補正部の構成の一例)
図6は、図4に示した補正部55の構成の一例を示すブロック図である。
補正部55は、既述のように、例えば、コンピュータがプログラムを実行することによって構成される機能部であり、また、種々の機能部(55a~55e)を含んでいる。ここでは、主として、基準ワーク105を利用した計測及び補正、及び基準ゲージ35を利用した計測及び補正に係る機能部が示されており、撮像部37を利用した計測及び補正に係る機能部の図示は省略されている。各機能部の概要は、以下のとおりである。
基準ワーク加工部55aは、基準ワーク105の目標形状の情報D2に基づいて、基準ワーク105が所定の形状になるように駆動源29及び主軸モータ18を制御する。この動作は、例えば、概略、NCプログラム107に基づく加工制御部59の動作と同様とされてよい。
タッチセンサ校正部55bは、タッチセンサ33によって当該タッチセンサ33の基準ゲージ35に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値に基づいて、基準ゲージ35の位置を計測する処理を行う。また、タッチセンサ校正部55bは、計測された基準ゲージ35の位置と、予め記憶されている基準ゲージ情報D3の位置(タッチセンサ33が既述の第2基準位置に位置するときの基準ゲージ35の位置)との差に基づいて、タッチセンサ33のずれ量を特定する。タッチセンサ校正部55bは、特定されたずれ量に基づいて、タッチセンサ33の位置とセンサ31の検出値との対応関係を示すタッチセンサ位置情報D4を補正する。例えば、タッチセンサ校正部55bは、特定されたずれ量で加工機1の機械座標系がシフトされるように機械座標系の原点を設定する。
基準ワーク計測部55cは、タッチセンサ33によって当該タッチセンサ33の加工後の基準ワーク105に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値に基づいて、加工後の基準ワーク105の形状(位置)を計測する。このとき、基準ワーク計測部55cは、例えば、タッチセンサ校正部55bによって補正されたタッチセンサ位置情報D4(例えばシフト後の機械座標系の情報)を用いて計測を行う。従って、計測された基準ワークの形状からは、タッチセンサ33のずれ量に起因する誤差は低減されている。
工具ずれ量特定部55dは、基準ワーク105の目標形状の情報D2と、基準ワーク計測部55cが計測した基準ワーク105の形状の情報とに基づいて(目標形状と計測された形状との差に基づいて)、工具101の位置のずれ量を特定する。
補正処理部55eは、工具ずれ量特定部55dによって特定された工具101の位置のずれ量に基づいて、加工制御部59による制御を補正する。なお、タッチセンサ33の位置のずれ量に基づいてタッチセンサ位置情報D4が補正された状態で工具101の位置のずれ量が計測され、計測された工具101の位置のずれ量に基づいて制御の補正がなされることから、補正処理部55eは、タッチセンサ33の位置のずれ量に基づいて加工制御部59による制御を補正しているともいえる。
(制御の補正方法)
工具101のずれ量に基づく補正方法は、公知の方法又は公知の方法を応用したものとされてよい。また、図5を参照して説明した制御ループにおいて、いずれの段階において補正がなされてもよい。以下に、いくつかの補正方法の例を示す。加工機1では、以下に述べる補正が選択的に採用される。
加工機1は、機械座標系の情報を保持しており、NCプログラム107は、例えば、この機械座標系の座標を用いて加工機1の動作を指定する。従って、既に言及したように、加工機1の補正処理部55eは、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量と同一方向に機械座標系をシフトさせるように機械座標系を補正してよい。又は、補正処理部51eは、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量とは反対方向にNCプログラム107の座標をシフトさせるようにNCプログラム107を補正してよい。換言すれば、補正処理部51eは、補正されたNCプログラムを作成してよい。
解釈部61は、NCプログラム107を解釈して得られた座標を補間部63に入力する。このとき、補正処理部51eは、両者の間に介在して、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量とは反対方向に解釈部61からの座標をシフトさせるように解釈部61からの座標を補正して補間部63に入力してよい。
補間部63は、入力された座標に基づいて制御周期毎の目標位置を算出し、加算部65に入力する。このとき、補正処理部51eは、両者の間に介在して、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量とは反対方向に補間部63からの目標位置(座標)をシフトさせるように目標位置を補正して加算部65に入力してよい。
加算部65にはセンサ31の検出位置がフィードバックされる。このとき、補正処理部51eは、両者の間に介在して、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量と同一方向にセンサ31からの検出位置(座標)をシフトさせるように検出位置を補正して加算部65に入力してよい。
加算部65は、補間部63からの目標位置とセンサ31からの検出位置との偏差を位置制御部67に入力する。このとき、補正処理部51eは、加算部65と位置制御部67との間に介在して、ずれ量の絶対値と同じ量でずれ量と反対方向に偏差をシフトさせるように偏差を補正して加算部65に入力してよい。
X方向のずれ量に基づく補正、Y方向のずれ量に基づく補正及びZ方向のずれ量に基づく補正は、例えば、上述した種々の補正方法のうちの同一の補正方法によって実現される。ただし、互いに異なる方向において互いに異なる補正方法が利用されても構わない。
(タッチセンサの校正及び利用の変形例)
タッチセンサ33の利用態様として、既に、ワーク103の計測された位置と、想定されているワーク103の位置とのずれ量に応じて、機械座標系のシフト(補正)又はNCプログラムの座標のシフト(補正)を行う(別の観点では、加工制御部59による制御の補正を行う)態様について言及した。このワーク103の位置のずれ量は、上記の工具101の位置のずれ量による補正と同様に、機械座標系の補正又はNCプログラム107の補正だけでなく、種々の態様で利用されてよい。例えば、ワーク103の位置のずれ量に基づく補正は、解釈部61からの座標の補正、補間部63からの目標位置の補正、センサ31からの検出位置の補正、又は加算部65からの偏差の補正とされてもよい。上述の工具101のずれ量に基づく補正方法の説明は、矛盾等が生じない限り、ワーク103の位置のずれ量に基づく補正に援用されてよい。ただし、援用の際、「ずれ量と同一方向」と「ずれ量と反対方向」とは相互に置換される。
同様に、タッチセンサ33のずれ量に基づく補正は、機械座標系のシフト(補正)又はNCプログラム107のシフト(補正)だけでなく、種々の態様で利用されてよい。例えば、タッチセンサ33のずれ量に基づく補正は、解釈部61からの座標の補正、補間部63からの目標位置の補正、センサ31からの検出位置の補正、又は加算部65からの偏差の補正とされてもよい。上述の工具101のずれ量に基づく補正方法の説明は、矛盾等が生じない限り、タッチセンサ33の位置のずれ量に基づく補正に援用されてよい。
(加工手順の例)
図7(a)~図9(b)は、加工手順の一例を示す模式図である。各図に示された加工工程は、図7(a)から図9(b)まで、図面の番号順に進行する。そして、図9(b)に示されているように、ワーク103の一例としてのワーク103Aにおいては、同心状の第1凹部103a及び第2凹部103bが形成される。本実施形態では、第1凹部103a及び第2凹部103bの同心度を高くすることができる。例えば、同心度を1μm以下にすることができる。具体的には、以下のとおりである。
図7(a)において、加工機1(基準ワーク加工部55a)は、工具101によって基準ワーク105を切削している。切削は、既述のように、基準ワーク105の形状が情報D2に示される目標形状となるように行われる。図示の例では、目標形状は、X方向に平行な2辺及びY方向に平行な2辺を有する矩形状(ただし、凹部105aが形成されている。)であり、4辺が工具101によって加工される。なお、凹部105aは、当初から形成されていてもよいし、図示の工程において工具101によって形成されてもよい。
図7(b)において、加工機1(タッチセンサ校正部55b)は、タッチセンサ33の校正を行う。具体的には、既述のように、加工機1は、タッチセンサ33によってタッチセンサ33の基準ゲージ35に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値に基づいて、基準ゲージ35の位置を計測する。そして、加工機1は、計測した位置と、基準ゲージ情報D3の位置とのずれ量に基づいて、例えば、機械座標系の補正を行う。
図示の例では、加工機1は、リング状の基準ゲージ35の内周面に対して、XY平面内の3方向以上の方向において、タッチセンサ33を当接させている。これにより、例えば、加工機1は、基準ゲージ35の中心の位置(XY座標系における座標)を特定できる。
図7(c)において、加工機1(基準ワーク計測部55c)は、基準ワーク105の形状(別の観点では位置)を計測する。具体的には、既述のように、加工機1は、タッチセンサ33によってタッチセンサ33の基準ワーク105に対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値に基づいて、基準ワーク105の位置を計測する。そして、加工機1(工具ずれ量特定部55d)は、計測した基準ワーク105の位置と、情報D2によって示される目標位置との差を工具101のずれ量として算出する。
図示の例では、加工機1は、X方向において互いに対向する2辺のX方向の位置と、Y方向において互いに対向する2辺のY方向の位置との合計で4つの位置を順に計測している。これにより、例えば、加工機1は、基準ワーク105の中心の位置(XY座標系における座標)を特定できる。
図7(d)において、加工機1(位置特定部57)は、ワーク103Aの位置を計測する。具体的には、既述のように、加工機1は、タッチセンサ33によってタッチセンサ33のワーク103Aに対する当接が検出されたときのセンサ31の検出値に基づいて、ワーク103Aの位置を計測する。そして、加工機1は、計測したワーク103Aの位置に基づいて、例えば、機械座標系の補正(原点設定)を行う。
図示の例では、加工機1は、ワーク103Aの外周面の位置を計測している。図7(d)は断面図であることから、Y方向の位置のみが計測されているが、X方向の位置(又は他の方向の位置)が計測されてよいことはもちろんである。そして、加工機1は、ワーク103Aの適宜な部位(例えば中心)の位置(XY座標系における座標)を特定する。
図示の例では、径方向に拡張されることによって第1凹部103aとなる凹部(符号省略)が形成されている。ただし、工具101の種類等によっては、図7(d)の時点では、凹部が形成されていなくてもよい。
図8(a)において、加工機1(加工制御部59)は、NCプログラム107に従ってワーク103Aを切削し、第1凹部103aを形成する。このとき、加工機1(補正処理部55e)は、加工制御部59による制御を補正する。補正方法は、既に述べたように、種々のものとされてよい。
以上のようにして、ワーク103Aの元々の形状(例えば外周面の形状)に対して第1凹部103aが精度よく形成される。図8(a)に続く図8(b)~図9(b)は、第2凹部103bを形成する手順を示しており、基本的に、第1凹部103aを形成する手順を示す図7(a)~図8(a)と同様である。ただし、例えば、以下のような相違点があってよい。
図8(b)において、加工機1は、図7(a)とは異なり、基準ワーク105の各辺の一部のみ(凹部105aに対して一方側)のみを切削している。別の観点では、図7(a)において切削した部位の一部のみが切削されている。さらに別の観点では、図7(a)において切削した部位の一部の少なくとも一部は切削されずに残っている。そして、図8(d)では、図8(b)において切削された部位の位置が計測されている。
このようにすることによって、例えば、図8(b)においては切削量を低減できる。その結果、例えば、工具101のずれ量を計測するための時間を短縮できる。また、例えば、図7(a)において切削された部位が残っていることから、再度、この部位の位置を計測することができる。これにより、例えば、基準ワーク105の温度変化等に起因する変形量を計測することができる。この変形量は、例えば、基準ワーク105とワーク103Aとが同一の材料からなる場合に、ワーク103Aの変形量の予測に利用されてよい。
なお、図8(b)において、図7(a)と同様に、各辺の全体が切削されても構わない。逆に、図7(a)において、図8(b)と同様に、各辺の一部のみが切削されても構わない。この場合、図7(a)において切削される部位と、図8(b)において切削される部位とは、一部又は全部が重複していてもよいし、重複していなくてもよい。
図9(a)において、加工機1は、図7(d)とは異なり、ワーク103Aの外周面の位置ではなく、第1凹部103aの内周面の位置を計測している。これにより、例えば、図9(a)においてワーク103Aの外周面の位置を計測した態様(当該態様も本開示に含まれる。)に比較して、第1凹部103aと第2凹部103bとの同心度が向上する。
図9(b)において、加工機1は、図8(a)のように凹部の径を拡張するのではなく、第1凹部103aの底面に、第1凹部103aよりも径が小さい新たな第2凹部103bを形成している。ただし、図8(a)の切削も、凹部の底面に新たな第1凹部103aを形成する加工であっても構わない。
加工機1(制御装置51)は、図7(a)~図9(b)までの一連の動作を自動で行ってよい(一連の動作の開始から終了までオペレータの操作は不要とされてよい。)。ただし、一部の動作がオペレータによる操作をトリガとして行われても構わない。
以上のとおり、本実施形態では、加工機1は、ワーク保持部(テーブル23)と、工具保持部(主軸19)と、第1駆動源(X軸駆動源29X)と、第1センサ(X軸センサ31X)と、タッチセンサ33と、制御装置51と、基準ワーク保持部(本実施形態では、ワーク保持部としてのテーブル23が基準ワーク保持部に兼用されている。)とを有している。テーブル23は、ワーク103を保持する。主軸19は、工具101を保持する。X軸駆動源29Xは、テーブル23と主軸19とを第1方向(X方向)に相対移動させる。X軸センサ31Xは、テーブル23と主軸19とのX方向における相対位置を検出する。タッチセンサ33は、主軸19と一定の位置関係を有する位置に配置され、これにより、X軸駆動源29Xによるテーブル23と主軸19とのX方向における相対移動に伴ってテーブル23とX方向において相対移動する。制御装置51は、X軸センサ31Xの検出値に基づいてX軸駆動源29Xを制御する。基準ワーク保持部(テーブル23)は、工具101の位置のずれを計測するための基準ワーク105を保持している。基準ワーク保持部(テーブル23)は、X軸駆動源29Xによるワーク保持部(テーブル23)と主軸19とのX方向における相対移動に伴って主軸19とX方向において相対移動する。
さらに、本実施形態では、制御装置51は、加工制御部59と、補正部55とを有している。加工制御部59は、X軸センサ31Xの検出値に基づいてX軸駆動源29Xの制御を行い、これにより、工具101によってワーク103を加工する。補正部55は、加工制御部59の制御を補正する。補正部55は、基準ワーク加工部55aと、基準ワーク計測部55cと、工具ずれ量特定部55dと、補正処理部55eとを有している。基準ワーク加工部55aは、基準ワーク105が工具101によってX方向から加工されて所定の目標形状になるように、X軸センサ31Xの検出値に基づいてX軸駆動源29Xを制御する。基準ワーク計測部55cは、基準ワーク105の形状を計測する。このとき、タッチセンサ33の位置とX軸センサ31Xの検出値との対応関係を示す、記憶されているタッチセンサ位置情報D4が利用される。また、加工後の基準ワーク105に対するタッチセンサ33のX方向における当接がタッチセンサ33によって検出されたときのX軸センサ31Xの検出値が利用される。工具ずれ量特定部55dは、上記の目標形状と上記の計測された形状とのX方向におけるずれ量に基づいて工具101のX方向における位置の第1ずれ量を特定する。補正処理部55eは、特定された第1ずれ量に基づいて加工制御部59の制御を補正する。
別の観点では、本実施形態では、被加工物の製造方法は、上記の加工機1を用いて、ワーク103と工具101とを接触させてワーク103を被加工物に加工するステップを有している。
従って、工具101の位置のずれ量を計測することができる。そして、このずれ量に基づいて加工の制御を補正することによって、加工の精度を向上させることができる。
工具101のずれ量の計測は、基準ワーク105、タッチセンサ33及びセンサ31によってなされる。センサ31は、通常、加工の制御のために必須のものである。タッチセンサ33は、一般に、ワーク103の位置を検出するために設けられる蓋然性が高い。従って、本実施形態の工具101の位置のずれ量の計測は、一般的な加工機に基準ワーク105を取り付けるだけで実現される。基準ワーク105は、工具101によって加工されるものであるから、その形状が整えられている必要は無く、安価に作製される。従って、例えば、本実施形態に係る工具101の位置のずれ量の計測方法は、撮像部37によって工具101の位置のずれ量を計測する方法に比較して、安価に実現される。
撮像部37による工具101の位置のずれ量の計測は、一般には、撮像方向(本実施形態ではY方向)に直交する方向(本実施形態ではZ方向及び/又はX方向)における工具101の位置のずれ量しか計測することができない。従って、例えば、3軸方向における工具101の位置のずれ量を計測する場合、2台以上の撮像部37が必要である。しかし、少なくとも1軸方向において基準ワーク105を用いた計測方法によって工具101の位置のずれ量が計測されることによって、撮像部37の台数を低減することができる。例えば、撮像部37の台数を1台としたり、撮像部37を無くしたりすることができる。その結果、加工機1のコストが低減される。
ワーク保持部(テーブル23)は、基準ワーク保持部を兼ねてよく、ワーク103と基準ワーク105とが互いに相対移動不可能になるようにワーク103及び基準ワーク105を保持してよい。
この場合、例えば、ワーク103と工具101との相対位置と、センサ31の検出値との対応関係のずれ量の計測の精度が向上する。例えば、Y方向における工具101の位置のずれ量を基準ワーク105によって計測する場合、基準ワーク105は、テーブル23ではなく、ベッド21に取り付けることも可能である(当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい。)。ただし、この場合、ガイド25及びテーブル23の変形量は、工具101の位置のずれ量に反映されない。しかし、基準ワーク105がワーク103と同様にテーブル23によって保持されることによって、ガイド25及びテーブル23の変形量も工具101の位置のずれ量に反映される。これにより、ワーク103と工具101との相対位置と、センサ31の検出値との対応関係のずれ量(別の観点では工具101の位置のずれ量)の計測の精度が向上する。ひいては、工具101によるワーク103の加工の精度が向上する。
基準ワーク加工部55aは、基準ワーク105が、第1方向(X方向)の一方側(例えば+X側)から加工され、その後、X方向の他方側(例えば-X側)から加工されるようにX軸駆動源29Xを制御してよい。工具ずれ量特定部55dは、X方向の前記一方側から加工される部位(基準ワーク105のY方向に平行な1辺)の位置と、X方向の前記他方側から加工される部位(上記1辺の対辺)の位置と、に基づいて算出される代表位置(例えば上記2辺の中間位置)についての、目標形状と計測された形状との間のずれ量を上記第1ずれ量として特定する。
この場合、例えば、+X側又は-X側からのみ基準ワーク105の形状(位置)を計測する態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれる。)に比較して、基準ワーク105のX方向における熱変形の影響を加味して基準ワーク105の位置を特定することができる。その結果、工具101のずれ量の計測の精度が向上する。
加工機1は、タッチセンサ33の位置ずれを計測するための基準ゲージ35を保持する基準ゲージ保持部(本実施形態では、ワーク保持部としてのテーブル23が基準ゲージ保持部に兼用されている。)を有してよい。基準ゲージ保持部(テーブル23)は、第1軸駆動源(X軸駆動源29X)によるワーク保持部(テーブル23)と工具保持部(主軸19)との第1方向(X方向)における相対移動に伴って主軸19とX方向において相対移動してよい。補正部55は、タッチセンサ33の基準ゲージ35に対するX方向における当接がタッチセンサ33によって検出されたときの第1センサ(X軸センサ31X)の検出値に基づく基準ゲージ35の位置と、予め記憶されている基準ゲージ35の位置(基準ゲージ情報D3によって示される位置)とのずれ量に基づいて、タッチセンサ位置情報D4を校正するタッチセンサ校正部55bと、を更に有してよい。基準ワーク計測部55cは、校正されたタッチセンサ位置情報D4に基づいて基準ワーク105の形状を計測してよい。
この場合、例えば、タッチセンサ33の位置のずれ量が、タッチセンサ33及び基準ワーク105を利用して計測される工具101の位置のずれ量に及ぼす影響が低減される。すなわち、工具101のずれ量の計測の精度が向上する。
ワーク保持部(テーブル23)は、基準ゲージ保持部を兼ねてよく、ワーク103と基準ゲージ35とが互いに相対移動不可能になるようにワーク103及び基準ワーク105を保持してよい。
この場合、例えば、ワーク103とタッチセンサ33との相対位置と、センサ31の検出値との対応関係のずれ量の計測の精度が向上する。例えば、Y方向におけるタッチセンサ33の位置のずれ量を基準ゲージ35によって計測する場合、基準ゲージ35は、テーブル23ではなく、ベッド21に取り付けることも可能である(当該態様も本開示に係る技術に含まれてよい。)。ただし、この場合、ガイド25及びテーブル23の変形量は、タッチセンサ33の位置のずれ量に反映されない。しかし、基準ゲージ35がワーク103と同様にテーブル23によって保持されることによって、ガイド25及びテーブル23の変形量もタッチセンサ33の位置のずれ量に反映される。これにより、ワーク103とタッチセンサ33との相対位置と、センサ31の検出値との対応関係のずれ量(別の観点ではタッチセンサ33の位置のずれ量)の計測の精度が向上する。
制御装置51は、タッチセンサ33のワーク103に対する当接がタッチセンサ33によって検出されたときの第1センサ(X軸センサ31X)の検出値に基づいて、ワーク103と工具101との相対位置と、X軸センサの検出値との対応関係を特定する位置特定部57を更に有してよい。加工制御部59は、特定された前記対応関係と、X軸センサ31Xの検出値とに基づいて、第1駆動源(X軸駆動源29X)の制御を行ってよい。
この場合、例えば、計測されたワーク103の位置に基づいて工具101の位置の制御が行われるから、加工の精度が向上する。また、タッチセンサ33は、ワーク103の位置を検出するためのものが基準ワーク105の位置の計測(すなわち工具101の位置のずれ量の計測)に利用されているといえるから、上述したように、加工機1のコスト増加が低減される。
加工機1は、第1方向(X方向)に加えて、第2方向(Y方向)においても、上記と同様の構成を有してもよい。すなわち、加工機1は、ワーク保持部(テーブル23)と工具保持部(主軸19)とを第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)に相対移動させる第2駆動源(Y軸駆動源29Y)と、テーブル23と主軸19とのY方向における相対位置を検出する第2センサ(Y軸センサ31Y)と、を更に有してよい。基準ワーク保持部(本実施形態ではワーク保持部としてのテーブル23が基準ワーク保持部に兼用されている。)は、Y軸駆動源29Yによるワーク保持部(テーブル23)と主軸19とのY方向における相対移動に伴って主軸19とY方向において相対移動してよい。加工制御部59は、Y軸センサ31Yの検出値に基づいてY軸駆動源29Yの制御を行ってよく、これにより、工具101によってワーク103を加工してよい。基準ワーク加工部55aは、基準ワーク105が工具101によってY方向から加工されて目標形状になるように、Y軸センサ31Yの検出値に基づいてY軸駆動源29Yを制御してよい。基準ワーク計測部55cは、加工後の基準ワーク105に対するタッチセンサ33のY方向における当接がタッチセンサ33によって検出されたときのY軸センサ31Yの検出値と、タッチセンサ33の位置とY軸センサ31Yの検出値との対応関係を示すタッチセンサ位置情報D4と、に基づいて基準ワーク105の形状を計測してよい。工具ずれ量特定部55dは、上記目標形状と計測された形状とのY方向におけるずれ量に基づいて工具101のY方向における位置の第2ずれ量を特定してよい。補正処理部55eは、特定された上記第2ずれ量に基づいて加工制御部59の制御を補正してよい。
この場合、例えば、X方向に加えてY方向における工具101のずれ量が計測され、その計測されたずれ量が加工の制御の補正に用いられるから、加工の精度が向上する。また、例えば、2方向の工具101の位置のずれ量がタッチセンサ33及び基準ワーク105によって計測されることから、更に1方向において工具101の位置のずれ量を計測すれば、3方向における工具101の位置のずれ量を計測できる。その結果、3方向のずれ量を計測するための構成の設計の自由度が向上する。例えば、撮像によって工具101の位置のずれ量を計測する構成としては、撮像方向に直交する2方向においてずれ量を計測できる構成と、撮像方向に直交する1方向のみにおいてずれ量を計測できる構成とがある。本実施形態では、そのいずれも採用することができる。
加工機1は、第3駆動源(Z軸駆動源29Z)、第3センサ(Z軸センサ31Z)及びカメラ47を更に有してよい。Z軸駆動源29Zは、ワーク保持部(テーブル23)と工具保持部(主軸19)とを第1方向(X方向)に直交する第3方向(Z方向)に相対移動させてよい。Z軸センサ31Zは、テーブル23と主軸19とのZ方向における相対位置を検出してよい。カメラ47は、工具101をZ方向に交差(例えば直交)する方向(例えばY方向)から撮像してよい。基準ワーク保持部(本実施形態ではワーク保持部としてのテーブル23が基準ワーク保持部に兼用されている。)は、Z軸駆動源29Zによるワーク保持部(テーブル23)と主軸19とのZ方向における相対移動に伴って主軸19とZ方向において相対移動してよい。加工制御部59は、Z軸センサ31Zの検出値に基づいてZ軸駆動源29Zの制御を行ってよく、これにより、工具101によってワーク103を加工してよい。工具ずれ量特定部55dは、カメラ47によって撮像された画像に基づいて工具101のZ方向における位置の第3ずれ量を特定してよい。補正処理部55eは、特定された上記第3ずれ量に基づいて加工制御部59の制御を補正してよい。
この場合、例えば、X方向(及びY方向)に加えてZ方向における工具101のずれ量が計測され、その計測されたずれ量が加工の制御の補正に用いられるから、加工の精度が向上する。また、例えば、少なくとも1方向における工具101のずれ量がカメラ47によって計測されるから、全ての方向(例えば3方向)のずれ量をタッチセンサ33及び基準ワーク105によって計測する態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれる。)に比較して、汎用性が向上する。例えば、工具101の種類によっては、基準ワーク105を2方向以上において加工することが困難な場合がある。ひいては、全ての方向に対して基準ワーク105を用いたずれ量の計測方法を適用することが困難な場合がある。このような場合においても、複数の方向の工具101のずれ量を計測することができる。
制御装置51は、図7(a)~図9(b)に例示した加工手順のように、工具101、ワーク103及び基準ワーク105が交換されない期間において、基準ワーク加工部55aによる加工(図7(a)及び図8(b))と、基準ワーク計測部55cによる計測(図7(c)及び図8(d))と、補正処理部55eによる補正(別の観点では加工制御部59による加工。図8(a)及び図9(b))と、を繰り返してよい。
この場合、加工中に生じるずれ量の検出感度が向上する。ひいては、加工精度が向上する。
(変形例)
以下では、実施形態の変形例について説明する。以下の説明では、基本的に、実施形態との相違部分についてのみ述べる。特に言及が無い事項は、実施形態と同様とされたり、実施形態から類推されたりしてよい。以下の説明では、実施形態の構成に対応する構成に対して、便宜上、実施形態と差異があっても実施形態の符号を付すことがある。
(基準ワーク及び基準ゲージの変形例)
実施形態では、基準ワーク105及び基準ゲージ35は、互いに別個の部材とされた。ただし、両者は互いに同一の部材によって構成されてもよい。換言すれば、基準ゲージは、基準ワークのうちの、基準ワーク加工部55aの制御による加工(工具101の位置のずれ量の計測のための加工)がなされない部位によって構成されてよい。
図10は、そのような基準ワークの一例としての基準ワーク105Aを示す平面図である。
基準ワーク105Aは、実施形態の基準ワーク105において、中央に貫通孔が形成された構成である。この貫通孔は、実施形態のリング状の基準ゲージ35の貫通孔と同様に利用可能である。すなわち、基準ワーク105Aの貫通孔の周囲部分は、基準ゲージ35Aとなっている。
このように基準ワーク105Aと基準ゲージ35Aとが同一の部材によって構成されている場合、例えば、当該部材を配置するスペースを小さくすることが容易化される。その結果、例えば、ワーク103を配置するスペースを確保しつつ、加工機1が大型化する蓋然性を低減できる。また、例えば、公知の加工機に対する設計変更が低減されたり、既設の加工機に対して本開示に係る技術を適用することが容易化されたりする。
(ガイドの構成の他の例)
図11は、テーブル23、サドル13又は主軸頭17を案内するガイドに関して、図2(b)を参照して説明した構成例とは別の構成例を示す図である。この図は、図2(b)に相当する断面図となっている。説明の便宜上、ガイドに案内される部材としてテーブル23を例に取る。
図11に示すガイド25Aは、いわゆる静圧案内によって構成されている。具体的には、テーブル23の被案内面とベッド21の案内面との間には隙間が構成されている。当該隙間にはポンプ79等によって所定の圧力で流体が供給される。流体は、気体(例えば空気)であってもよいし、液体(例えば油)であってもよい。
このようにガイド25Aが静圧案内によって構成されている場合、例えば、NCプログラム107に従ってテーブル23をその移動方向に移動させるときの摩擦抵抗が小さいから、移動方向の位置決めを高精度に行うことができる。このような構成により、高い加工精度を実現することができる。その結果、工具101の位置のずれ量に基づく補正の有用性が高くなる。
(駆動機構の他の例)
上記の図11は、駆動機構の構成としてリニアモータ以外の構成例を示す図ともなっている。具体的には、図11では、ねじ軸81と、ねじ軸81と螺合しているナット83とが図示されている。すなわち、ねじ機構(例えばボールねじ機構又はすべりねじ機構)が図示されている。ねじ軸81及びナット83の一方(図示の例ではナット83)の回転が規制されている状態で、ねじ軸81及びナット83の他方(図示の例ではねじ軸81)が回転されることによって、両者は軸方向に相対移動する。ねじ軸81及びナット83の一方(図示の例ではねじ軸81)はベッド21に支持されており、ねじ軸81及びナット83の他方(図示の例ではナット83)はテーブル23に支持されている。ねじ軸81(又はナット83)を回転させる駆動力は、例えば、回転式の電動機(不図示)によって生成される。
(主軸の軸受の構成例)
図12は、主軸19の軸受の構成の一例を示す断面図である。
実施形態の説明で述べたように、主軸19の軸受は、例えば、転がり軸受、静圧軸受、すべり軸受又はこれらの2以上の組み合わせとされてよい。図12では、静圧軸受が例示されている。具体的には、主軸19の外周面と、主軸頭17の内周面との間には隙間が構成されている。当該隙間にはポンプ79等によって所定の圧力で流体が供給される。流体は、気体(例えば空気)であってもよいし、液体(例えば油)であってもよい。
このように主軸19が静圧軸受によって支持されている場合、例えば、NCプログラム107に従って主軸19を軸回りに回転させるときの摩擦抵抗が小さいから、主軸19の回転数を高精度に制御することができ、ひいては、高い加工精度を実現することができる。その結果、工具101の位置のずれ量に基づく補正の有用性が高くなる。
なお、以上の実施形態及び変形例において、テーブル23は、ワーク保持部、基準ワーク保持部及び基準ゲージ保持部それぞれの一例である。主軸19は工具保持部の一例である。X方向は第1方向の一例である。Y方向は第2方向の一例である。Z方向は第3方向の一例である。X軸駆動源29Xは第1駆動源の一例である。Y軸駆動源29Yは第2駆動源の一例である。Z軸駆動源29Zは第3駆動源の一例である。X軸センサ31Xは第1センサの一例である。Y軸センサ31Yは第2センサの一例である。Z軸センサ31Zは第3センサの一例である。
本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
実施形態の説明でも述べたように、加工機は、図1に例示した構成のものに限定されない。例えば、加工機は、一般的な工作機械に限定されず、超精密非球面加工機のような特殊なものであってもよい。また、加工機は、工作機械に限定されず、例えば、ロボットであってもよい。別の観点では、移動に関する指令の情報を含むプログラムは、NCプログラムに限定されず、ティーチングによって生成されたものであってもよい。また、例えば、加工機は、半導体製造装置であってもよい。
また、加工機は、切削、研削及び/又は研磨を行うものに限定されず、例えば、放電加工を行うものであってもよい。加工は、実施形態のように回転していないワーク(及び基準ワーク。以下、同様。)に回転している工具を接触させるもの(例えば転削)であってもよいし、実施形態とは異なり、回転しているワークに回転していない工具を接触させるもの(例えば旋削)であってもよいし、ワーク及び工具のいずれも回転しているもの(例えば研削及び/又は研磨)であってもよいし、ワーク及び工具のいずれも回転していないものであってもよい。
基準ワークは、ワークの一部によって構成されていてもよい。例えば、ワークは、最終的な製品において不要な部分であって、加工機1(加工制御部59)によって除去されない部分を有していることがある。そのような部分が基準ワークとして利用されてもよい。
加工機は、ワーク及び/又は工具を平行移動させる軸として、少なくとも第1方向に平行な1つの軸を有している。換言すれば、加工機は、平行移動に関して3つの軸を有していなくてもよい。例えば、加工機は、1つの軸又は2つの軸のみを有していてもよいし、逆に、4つ以上の軸を有していてもよい。また、加工機は、回転方向にワークと工具とを位置決め可能な構成を含んでいてもよい。
1…加工機、19…主軸(工具保持部)、23…テーブル(ワーク保持部、基準ワーク保持部)、29X…X軸駆動源(第1駆動源)、31X…X軸センサ(第1センサ)、33…タッチセンサ、51…制御装置、55…補正部、55a…基準ワーク加工部、55c…基準ワーク計測部、55d…工具ずれ量特定部、55e…補正処理部、59…加工制御部、101…工具、103…ワーク。

Claims (11)

  1. ワークを保持するワーク保持部と、
    工具を保持する工具保持部と、
    前記ワーク保持部と前記工具保持部とを第1方向に相対移動させる第1駆動源と、
    前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対位置を検出する第1センサと、
    前記工具保持部と一定の位置関係を有する位置に配置され、これにより、前記第1駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対移動に伴って前記ワーク保持部と前記第1方向において相対移動するタッチセンサと、
    前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源を制御する制御装置と、
    前記工具の位置のずれを計測するための基準ワークを保持しており、前記第1駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対移動に伴って前記工具保持部と前記第1方向において相対移動する基準ワーク保持部と、
    を有しており、
    前記制御装置は、
    前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源の制御を行い、これにより、前記工具によって前記ワークを加工する加工制御部と、
    前記加工制御部の制御を補正する補正部と、を有しており、
    前記補正部は、
    前記基準ワークが前記工具によって前記第1方向から加工されて所定の目標形状になるように、前記第1センサの検出値に基づいて前記第1駆動源を制御する基準ワーク加工部と、
    前記タッチセンサの位置と前記第1センサの検出値との対応関係を示す、記憶されているタッチセンサ位置情報と、加工後の前記基準ワークに対する前記タッチセンサの前記第1方向における当接が前記タッチセンサによって検出されたときの前記第1センサの検出値と、に基づいて前記基準ワークの形状を計測する基準ワーク計測部と、
    前記目標形状と計測された形状との前記第1方向におけるずれ量に基づいて前記工具の前記第1方向における位置の第1ずれ量を特定する工具ずれ量特定部と、
    特定された前記第1ずれ量に基づいて前記加工制御部の制御を補正する補正処理部と、を有している
    加工機。
  2. 前記ワーク保持部は、前記基準ワーク保持部を兼ねており、前記ワークと前記基準ワークとが互いに相対移動不可能になるように前記ワーク及び前記基準ワークを保持している
    請求項1に記載の加工機。
  3. 前記基準ワーク加工部は、前記基準ワークが、前記第1方向の一方側から加工され、その後、前記第1方向の他方側から加工されるように前記第1駆動源を制御し、
    前記工具ずれ量特定部は、前記第1方向の前記一方側から加工される部位の位置と、前記第1方向の前記他方側から加工される部位の位置と、に基づいて算出される代表位置についての、前記目標形状と前記計測された形状との間のずれ量を前記第1ずれ量として特定する
    請求項1又は2に記載の加工機。
  4. 前記タッチセンサの位置ずれを計測するための基準ゲージを保持しており、前記第1駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第1方向における相対移動に伴って前記工具保持部と前記第1方向において相対移動する基準ゲージ保持部を更に有しており、
    前記補正部は、前記タッチセンサの前記基準ゲージに対する前記第1方向における当接が前記タッチセンサによって検出されたときの第1センサの検出値に基づく前記基準ゲージの位置と、予め記憶されている前記基準ゲージの位置とのずれ量に基づいて、前記タッチセンサ位置情報を校正するタッチセンサ校正部と、を更に有しており、
    前記基準ワーク計測部は、校正された前記タッチセンサ位置情報に基づいて前記基準ワークの形状を計測する
    請求項1~3のいずれか1項に記載の加工機。
  5. 前記ワーク保持部は、前記基準ゲージ保持部を兼ねており、前記ワークと前記基準ゲージとが互いに相対移動不可能になるように前記ワーク及び前記基準ワークを保持している
    請求項4に記載の加工機。
  6. 前記基準ゲージは、前記基準ワークのうちの、前記基準ワーク加工部の制御による加工がなされない部位によって構成されている
    請求項4又は5に記載の加工機。
  7. 前記制御装置は、前記タッチセンサの前記ワークに対する当接が前記タッチセンサによって検出されたときの前記第1センサの検出値に基づいて、前記ワークと前記工具との相対位置と、前記第1センサの検出値との対応関係を特定する位置特定部を更に有し、
    前記加工制御部は、特定された前記対応関係と、前記第1センサの検出値とに基づいて、前記第1駆動源の制御を行う
    請求項1~6のいずれか1項に記載の加工機。
  8. 前記ワーク保持部と前記工具保持部とを前記第1方向に直交する第2方向に相対移動させる第2駆動源と、
    前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第2方向における相対位置を検出する第2センサと、
    を更に有しており、
    前記基準ワーク保持部は、前記第2駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第2方向における相対移動に伴って前記工具保持部と前記第2方向において相対移動し、
    前記加工制御部は、前記第2センサの検出値に基づいて前記第2駆動源の制御を行い、これにより、前記工具によって前記ワークを加工し、
    前記基準ワーク加工部は、前記基準ワークが前記工具によって前記第2方向から加工されて前記目標形状になるように、前記第2センサの検出値に基づいて前記第2駆動源を制御し、
    前記基準ワーク計測部は、加工後の前記基準ワークに対する前記タッチセンサの前記第2方向における当接が前記タッチセンサによって検出されたときの前記第2センサの検出値と、前記タッチセンサの位置と前記第2センサの検出値との対応関係を示す前記タッチセンサ位置情報と、に基づいて前記基準ワークの形状を計測し、
    前記工具ずれ量特定部は、前記目標形状と計測された形状との前記第2方向におけるずれ量に基づいて前記工具の前記第2方向における位置の第2ずれ量を特定し、
    前記補正処理部は、特定された前記第2ずれ量に基づいて前記加工制御部の制御を補正する
    請求項1~7のいずれか1項に記載の加工機。
  9. 前記ワーク保持部と前記工具保持部とを前記第1方向に直交する第3方向に相対移動させる第3駆動源と、
    前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第3方向における相対位置を検出する第3センサと、
    前記工具を前記第3方向に交差する方向から撮像するカメラと、
    を更に有しており、
    前記基準ワーク保持部は、前記第3駆動源による前記ワーク保持部と前記工具保持部との前記第3方向における相対移動に伴って前記工具保持部と前記第3方向において相対移動し、
    前記加工制御部は、前記第3センサの検出値に基づいて前記第3駆動源の制御を行い、これにより、前記工具によって前記ワークを加工し、
    前記工具ずれ量特定部は、前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記工具の前記第3方向における位置の第3ずれ量を特定し、
    前記補正処理部は、特定された前記第3ずれ量に基づいて前記加工制御部の制御を補正する
    請求項1~8のいずれか1項に記載の加工機。
  10. 前記制御装置は、前記工具、前記ワーク及び前記基準ワークが交換されない期間において、前記基準ワーク加工部による加工と、前記基準ワーク計測部による計測と、前記補正処理部による補正とを繰り返す
    請求項1~9のいずれか1項に記載の加工機。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載の加工機を用いて、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
    被加工物の製造方法。
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