JP2023519689A - 高精度加工能力を備えた加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ワークの機械加工を行うための加工機（１）であって、被駆動シャンク（２０）を備えた主軸（２）と、そのシャンク（２０）にクランプ可能な工具ホルダ（３）と、工具ホルダ（３）に配置された切削工具（４）と、主軸（２）のシャンク（２０）の基準点までの距離（Ｌ）を測定する距離センサ（５）と、シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）と、切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）とに基づいて、ワーク加工の際の工具経路の補正を行なうよう構成された制御部（１０）とを備え、シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）は、距離センサ（５）で測定された距離（Ｌ）に基づいて測定され、切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、シャンク（２０）の回転速度に基づいて測定されることを特徴とする加工機に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークの機械加工を行うための高精度加工機能を備え、熱および／または回転速度によって生じる加工機部品の伸びを検出し、加工制御に組み込むことが可能な加工機に関する。さらに、本発明は、加工機の操作方法に関する。

機械加工用の加工機は、従来から様々な実施形態のものが知られている。フライス加工や研削加工では、通常、切削工具は主軸に固定される。このため、切削工具は、通常、工具ホルダに取り付けられている。切削工具を備えた工具ホルダは、標準インターフェース、例えば、中空シャンクテーパーや急テーパーによって主軸のシャンクに固定される。この主軸は、工具ホルダと切削工具がクランプされた状態でシャンクを駆動し、加工機内のワークを機械的に加工し、それを回転させる。シャンクは、玉軸受けによって主軸に支持されている。しかしながら、他の形式の軸受、例えば、静圧軸受や気体静力軸受も知られている。

新たに取り付けられた切削工具付きの工具ホルダで加工を開始する前に、通常、切削工具の長さが主軸上で決められる。このために、例えば、測定レーザーが従来から知られている。工具ホルダを主軸のシャンクにクランプした後、主軸はシャンクと切削工具を保持した工具ホルダを公称回転速度まで加速し、その後回転する切削加工具を測定レーザーへと移動して実際の長さを測定する。その後、ワークの加工が開始される。

特に、加工が高速で行われる場合、主軸のシャンクは数分間にわたって加熱される。その結果、シャンクが長手方向に熱膨張し、切削工具をクランプされた回転工具ホルダが長手方向に変位する。また、速度や熱に起因して、シャンクがその支持点に対して軸方向に変位する。これにより、処理は測定レーザーでの測定の後、長時間にわたって行われるため、加工中に望ましくない誤差が生じることとなる。また、主軸シャンクからの熱がクランプ点から工具ホルダに入り、工具ホルダも加熱されて熱伸長が生じる。これにより、切削工具がさらに変位し、加工中に誤差が増大してしまう。この処理には数分かかり、切削工具の長さの測定は、工具ホルダを主軸のシャンクにクランプした直後に行われるため、切削工具は熱や速度に起因してワークの加工中に変位し、それが誤差につながる。

実際には、高精度加工では、切削工具を交換するたびに、主軸、工具ホルダ、切削工具が熱平衡状態になるまで、予熱待機時間が設けられている。それが経過してようやく測定レーザーで長さが測定され、初めて加工が開始される。このような熱平衡に達するまでの待機時間は数分かかることがあるため、特に該当する切削工具を使用した加工時間が短い場合は望ましくない。

そこで、本発明は、簡単な構造で安価に製造可能であり、ワークの予熱時間を待たずに高精度な加工を行うことができる加工機と、その加工機の操作方法を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する加工機と、請求項１３に記載の特徴を有する方法によって達成される。本発明の好ましいさらなる実施形態は、従属請求項に示されている。

請求項１に記載の特徴を有する本発明による加工機は、ワークの高精度加工のために予熱期間を追加する必要がなく、加工機の起動直後または交換の直後にワークの加工が可能であるという利点を有する。このことは、本発明によれば、熱や回転速度に起因した主軸の被駆動シャンクおよび切削工具を備えた工具ホルダの変位を補正し、ワーク加工時に工具経路を事前設定するよう構成された制御部に組み込むことができるということによって達成される。ここで、加工機は、被駆動シャンクを有する主軸と、シャンクにクランプ可能で切削工具が配置される工具ホルダとを備える。さらに、基準点までの主軸のシャンクの距離を測定する距離センサが設けられる。制御部は、シャンクの伸びと変位、ならびに切削工具を保持する工具ホルダの伸びに基づいて、ワーク加工中に工具経路の補正を行うよう構成されている。従って、シャンクの伸びと変位は、距離センサで測定された距離に基づいて求められ、切削工具を保持した工具ホルダの伸びは、シャンクの回転速度に基づいて求められる。これにより、制御部は、シャンクの回転速度と、距離センサで測定された距離の２つの入力変数に基づいて、ワーク加工中に切削工具の工具経路を補正することが可能となる。切削工具の工具経路を連続的に適合させられるよう、回転速度や距離の値が連続的に記録され、制御部へと送られることが好ましい。距離センサは、高精度の距離センサであり、特に非接触測定用の距離センサ、例えば、渦電流センサであることが好ましい。

切削工具を保持した工具ホルダの伸びは、シャンクの回転速度に基づいて測定される。これは、切削工具を保持した工具ホルダの伸びは、主軸のシャンクの温度変化によって引き起こされ、軸受の摩擦および/またはシャンクを駆動するためにその近くに配置されることが多いスピンドルモータの温度上昇に起因して、回転速度に依存するためである。この速度に依存した主軸シャンクの温度上昇により、主軸シャンクにクランプされた工具ホルダも熱伝導によって加熱され、軸方向に膨張する。これにより、
a）回転速度に基づく熱負荷および伸びと、距離センサにより求められた距離に基づくシャンクの変位と、
ｂ）シャンクの速度に基づく、切削工具を保持した工具ホルダの速度依存の伸びと、
を合計することで、切削工具の変位を検出し、利用することが可能となる。

さらに、主軸シャンクの回転速度を検出することにより、工具ホルダと切削工具を保持した状態でシャンクが回転し、主軸シャンクからの熱伝導により加熱された工具ホルダを対流によって冷却することも利用し得る。回転数を上げると対流による冷却能力が高まる。従って、特に、シャンクの伸びと変位を好ましくは周期的なものに決定し、切削工具を保持する工具ホルダの伸びを利用することで、ワークの加工を高精度に行えるようにする。

上記距離センサは、工具ホルダのクランプとのインターフェース付近の主軸内、もしくは、別個のホルダによって主軸の外側に配置することが好ましい。

また、距離センサによって距離を測定するのに用いられる主軸シャンクの測定面は、その主軸シャンクの中心軸Ｘ―Ｘに対して垂直であることが好ましい。しかしながら、例えば、傾斜面で測定を行い、それに応じてシャンクの軸方向変位を求めることも可能である。

特に、主軸のシャンクと工具ホルダの境界部の変位をできるだけ正確に検出するために、好ましくは、工具ホルダのクランプ点に近いシャンクの一端で距離の測定が行われるよう距離センサが配置されることが好ましい。

また、加工機は、加工開始前に切削工具を保持した工具ホルダの長さを測定する測定装置、特に、測定レーザーを備えることが好ましい。上記制御部は、基準点としての測定装置による測定値に基づいて、シャンクの伸びと変位、ならびに切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成されている。よって、測定装置による測定値は、シャンクと切削工具を保持した工具ホルダの伸びと変位を測定するゼロ点となる。

主軸のシャンクと切削工具を保持した工具ホルダの伸びと変位は、制御部が、切削工具を保持した工具ホルダのクランプ点で、距離センサの距離値とシャンクの回転速度に基づいてシャンクの温度を測定するよう構成されている場合に、さらに正確な測定が可能となる。その後、切削工具を保持した工具ホルダの伸びは、シャンクの回転速度だけでなく、それらからも測定される。

または、もしくは、さらに、工具ホルダのクランプ界面におけるシャンクの温度、およびこれから切削工具を保持した工具ホルダの伸びも、シャンクの回転速度の経時曲線および/または距離センサにより記録された距離値の経時曲線に基づいて測定することができる。

さらに、制御部は、加工開始前の第１の工具ホルダ温度に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成されていることが好ましい。加工開始前に工具ホルダの第１の温度を測定することにより、工具経路補正の精度をさらに向上させることができる。

上記制御部は、主軸のシャンクに最後にクランプしてからの工具交換部における工具ホルダの保持時間から、加工開始前に切削工具を保持した工具ホルダの第１の温度を測定するよう構成されていることが好ましい。こうすることで、工具交換部内の工具ホルダのさまざまな温度を簡単かつ容易に検出することができる。さらに、もしくは加えて、加工開始前に工具ホルダの第１の温度を測定する第１の温度センサが設けられ、上記制御部は、加工の開始前の第１の温度に基づいて切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成されていることが好ましい。第１の温度の測定は、非接触方式で、または接触プローブなどを使用して工具ホルダで直接行うことが可能である。

このため、温度センサは、工具交換部内に配置されることが好ましい。この温度の測定は、赤外線センサなどにより非接触で行うことが可能である。この場合、工具ホルダを主軸にクランプした直後に工具ホルダの温度を測定することも可能であり、その結果、工具交換部内の温度センサが省略される場合もある。

またさらに、第１の温度センサは、シャンク内の工具ホルダのクランプ点に隣接した主軸の下方に配置される。

第１の温度センサは、クランプされた状態で主軸の工具ホルダのクランプ点付近での第１の温度を測定するために、トラバースユニットによって移動可能であることが好ましい。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、上記加工機は、シャンクの第２の温度を測定する第２の温度センサをさらに備える。上記制御部は、検出された第２の温度に基づいて、および／または、検出された第２の温度の経時変化に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成されている。これにより、シャンクの正確な温度検出が可能になり、シャンクの温度上昇が熱伝導を介して工具ホルダに伝達されることで、切削工具を保持した工具ホルダが軸方向に伸長することとなる。

さらに、上記加工機は、シャンクの軸受部に配置される第３の温度センサを備えることが好ましい。この第３の温度センサは、軸受部の第３の温度を測定し、上記制御部は、この軸受部の第３の温度および／または軸受部の第３の温度の経時的推移に基づいて、シャンクの温度を測定し、そこから切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成されている。このように、軸受温度を別の入力変数としてさらに検出可能であり、そこからシャンクの温度を導き出すことができる。これにより、切削工具を保持した工具ホルダの軸方向の伸びを測定することが可能となる。

さらに、上記加工機は、加工機の作業空間の第４の温度を測定する第４の温度センサを備えることが好ましい。上記制御部は、この作業空間の第４の温度および／または作業空間の第４の温度の経時変化に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成される。作業空間の温度を測定することで、より正確な工具経路の補正が可能となる。これは、例えば、工具交換部が作業空間から比較的大きく離れた場所に配置されている場合、または必要に応じて、作業空間とは温度が異なる作業空間外にある別のキャビネットなどに配置されている場合に特に重要である。

このような工具経路の補正については、工具ホルダの形状に基づいて、および／または、切削工具の形状に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう上記制御部を構成することでさらに正確な補正を行うことが可能である。基本的には、加工中の熱定常状態では、工具ホルダの温度は、主軸シャンクのクランプ点で最も高くなる。クランプ点からの距離が長くなると、回転による対流冷却によって工具ホルダの温度は低下する。この効果は、工具ホルダの形状によっても異なり、工具ホルダおよび/または切削工具の形状の入力変数が追加されることにより、加工精度をさらに向上させることができる。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、上記加工機は、距離センサの第５の温度および／または距離センサの第５の温度の時間履歴を検出する第５の温度センサをさらに備える。上記制御部は、この距離センサの第５の温度センサに基づいてシャンクの温度を測定し、そこから切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するよう構成される。距離センサが主軸のシャンクのすぐ近くに配置されているため、主軸のシャンクの正確な温度の検出と処理を制御部で行うことが可能である。

上記制御部は、特に、シャンクの伸びや変位および／または切削工具を保持した工具ホルダの伸びをデータ履歴からも測定可能にする学習システムとして構成されることが好ましい。

この制御部は、工具ホルダおよび／または切削工具の標準形状が保存されたメモリを有することが好ましい。そして、加工機のオペレータは、適切な標準形状を選択するだけで、シャフトの伸びと変位、および/または切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するこのさらなる入力変数を制御部に入力することができる。

さらに、本発明は、請求項１３に記載の特徴を有する加工機の操作方法に関する。この方法は、シャンクの伸びと変位および切削工具を保持した工具ホルダの伸びを用いて、ワークを加工する際の加工機の操作中に工具経路を調整するためのものである。シャンクの伸びと変位は、距離センサの距離値に基づいて求められ、切削工具を保持した工具ホルダの伸びは、シャンクの回転速度に基づいて求められる。そのため、本発明による加工機に関する上記利点を得ることが可能である。

本発明による上記方法は、
主軸のシャンクに最後にクランプしてからの工具交換部における工具ホルダの保持時間から、加工開始前に工具ホルダの第１の温度を測定し、および／または、
加工開始前に、第１の温度センサで工具ホルダの第１の温度を測定し、加工開始前にその工具ホルダの第１の温度に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
第２の温度センサによりシャンクの第２の温度を測定し、その測定した第２の温度に基づいて、および／または、第２の温度の経時変化から、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
シャンクが装着された軸受部の第３の温度を第３の温度センサで測定してシャンクの温度を求め、そこから軸受部の第３の温度に基づいて、および／または、軸受部の第３の温度の経時的な温度プロファイルに基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
距離センサの値とシャフトの回転速度に基づいて、シャフトの温度を測定し、このように測定されたシャフトの温度と回転速度に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
距離センサの距離値の経時変化に基づき、シャフトの温度と、そこから切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
シャフトの経時的な回転速度プロファイルから、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
加工機の作業空間の第４の温度に基づいて、および／または、作業空間の第４の温度の経時変化に基づいて、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定し、および／または、
距離センサの第５の温度に基づいて、シャフトの温度と、そこから切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定する、
ように行われる。

シャンクの伸びと変位、および／または、切削工具を保持した工具ホルダの伸びを測定するための本発明による方法では、２つの伸びと、切削工具を保持した工具ホルダとシャンクの変位が測定された過去の加工操作のデータ履歴が利用されることが好ましい。

また、本発明による方法は、ワークの加工中に工具経路を連続的に適応させることができるように、ワークの加工作業中に連続的に実行されることがさらに好ましい。また、制御部は、加工機を加工に使用していない期間にトレーニング動作を実行し、シャンクの伸びと変位の測定、切削工具を保持した工具ホルダの伸長を連続的に繰り返し、伸びと変位の値の微調整や補正を行なうことも可能である。これは、主軸の軸受部が加工機の耐用年数にわたって挙動が変化する場合、制御部の追加トレーニング、および/または、シャンクの伸びと変位を測定するための個々のパラメータ、および/または、切削工具を保持した工具ホルダの伸長が行われるという利点を有する。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

本発明の好ましい実施形態による加工機の概略斜視図である。 温度センサが第１の位置にある場合の、図１の加工機の工具交換部の概略斜視図である。 温度センサが第２の位置にある場合の、図２の工具交換部の概略斜視図である。 図１の加工機のシャンクの伸びと変位、及び切削工具を保持した工具ホルダの伸びを概略的に示す比較図である。 測定装置での測定動作時における図１の加工機の主軸の概略側面図である。 図１の加工機の工具ホルダを有する主軸の概略図である。

以下、本発明の好ましい実施例について、図１～図６を参照しながら詳細に説明する。

図１から分かるように、ワークを加工するための加工機１は、主軸２と、その主軸２の被駆動シャンク２０（図６参照）にクランプされる工具ホルダ３とを備える。この工具ホルダ３は、加工テーブル上でワーク（図示せず）を加工するのに用いられる切削工具４、例えば、フライスカッターを取り付けるために使用される。

上記加工機１は、作業空間９に、切削工具４を保持した複数の工具ホルダ３が配置され、各種工具を回転自在に設けることができる工具交換部１５をさらに備えている。工具交換部は、図２および図３から詳細に見ることができる。

さらに、図５、図６に示すように、上記加工機１は、主軸２のシャンク２０の基準点までの距離Ｌを測定する距離センサ５をさらに備える。本実施形態では、この基準点は、距離センサ５の表面上に直接位置している。

加工機１は、制御部１０をさらに備えている。この制御部１０は、シャンク２０の第１の伸びと変位ΔＬ１と、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２とに基づいて、ワークの加工中に工具経路の補正を行うよう構成されている。これにより、伸びと変位ΔＬ１、ΔＬ２の両方を利用することで、ワークの高精度な加工を実現することができる。

シャンク２０の第１の伸びと変位ΔＬ１は、距離センサ５で測定された距離Ｌに基づくものである。切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２は、シャンク２０の回転速度に基づくものである。シャンク２０の回転速度は、従来から知られている方法、例えば、回転速度センサによって測定可能であり、もしくは、回転速度は、制御部１０にとって既知の値である。基本的に、制御部１０は別個の制御部であってもよいし、加工機の主制御部に統合されていてもよいことに留意されたい。

このように、主軸２のシャンク２０の熱や速度に起因する伸びと変位の測定は、距離センサ５により非接触に行うことが可能である。図６に示すように、距離センサ５は、シャンク端２１からのシャンク２０の距離Ｌが測定できるよう配置されている。このシャンク端２１は、シャンク２０の中心軸Ｘ－Ｘに対して垂直である。

上記距離センサ５は、シャンク２０内の工具ホルダ３のクランプ点６に隣接して、主軸２の下方のホルダ７を用いて配置される。

切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２は、シャンク２０の回転速度に基づいて測定される。これにより、シャンク２０の第１の伸びと変位ΔＬ１に加えて、切削工具４を保持した工具ホルダ３のさらなる第２の伸びを検出することができる。切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２は、シャンク２０から工具ホルダ３への熱伝導によって発生し、工具ホルダ３と切削工具４が軸方向に伸長する。この結果、切削工具４の先端がさらに変位するが、距離センサ５は主軸２のシャンク２０の軸方向の伸びと変位を検出するだけなので、これを検出することはできない。切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２は、基本的にはシャンク２０の回転速度に依存し、この回転によって、切削工具４を保持した工具ホルダ３では対流による冷却効果も生じる。

シャンク２０の距離値Ｌと回転速度に基づいて、制御部１０は、第１、第２の伸びと変位ΔＬ１、ΔＬ２を測定することができ、切削工具４の工具経路の補正を適切に行うことが可能となる。

加工中の工具経路の補正精度を高めるために、加工機１は、図６に示すように、シャンク２０の工具ホルダ３のクランプ点６に隣接した主軸２の下方に配置される第１の温度センサ１１Ａをさらに備える。この第１の温度センサ１１Ａは、加工開始前の工具ホルダ３の第１の温度Ｔ１を測定する。制御部は、この第１の温度Ｔ１に基づいて、切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２をさらに測定するよう構成されている。もちろん、第１の温度センサ１１Ａは、加工中に工具ホルダ３の第１の温度Ｔ１を連続的に測定してもよく、制御部１０は、測定された温度値により、切削工具４の工具経路を適切に補正することができる。

なお、第１の温度センサ１１Ａは、図示しない移動ユニット上で第１の温度Ｔ１を測定するために、主軸２内の工具ホルダ３のクランプ点６付近で主軸２の下方に移動可能に配置されてもよい。

または、もしくは、さらに、加工機１は、工具ホルダ３をシャンク２０にクランプする前に、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第１の温度Ｔ１を測定する別の第１の温度センサ１１Ｃを工具交換部１５に備えている（図２、図３参照）。

切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２の測定精度は、温度をさらに検出することでさらに改善することができる。図６に示すように、シャンク２０の第２の温度Ｔ２を測定する第２の温度センサ１２が設けられ、制御部１０は、検出された第２の温度Ｔ２に基づいて、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２を追加的または代替的に測定するよう構成されている。このように、切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２は、回転速度と第２の温度Ｔ２に基づいて、より正確に測定することが可能である。

図６に示すように、シャンク２０を支持する軸受部２２に第３の温度センサ１３が配置されている。この第３の温度センサ１３は、軸受部２２の第３の温度Ｔ３を検出し、制御ユニット１０は、追加的または代替的に、第３の温度Ｔ３に基づいて、シャンク２０の温度と、そこから切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２とを測定するよう構成されている。これにより、切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びの精度をさらに向上させることができる。

図１に示すように、加工機１の作業空間９の第４の温度Ｔ４を検出する第４の温度センサ１４が設けられている。制御部１０は、この作業空間９の第４の温度Ｔ４に基づいて、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２を追加的または代替的に測定するよう構成されている。これにより、工具経路の補正を行う際の精度をさらに改善することができる。

第５の温度センサ１５は、距離センサ５に一体的に設けられている。第５の温度センサ１５は、距離センサ５の第５の温度Ｔ５を検出し、制御部１０は、追加的または代替的に、この第５の温度Ｔ５に基づいて、切削工具４を保持した工具ホルダ３の伸びΔＬ２を測定するよう構成されている。

なお、検出された第１～第５の温度に関して、制御部１０は、検出された温度の絶対値と、追加的または代替的に、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２を測定するための経時的な温度曲線との両方を測定するよう構成されている。

さらに、制御部１０は、データ履歴の入力変数を処理し、シャンク２０と切削工具４を保持した工具ホルダ３の第１、第２の伸びと変位を測定するよう構成されている。

このように、シャンク２０の第１の伸びと変位ΔＬ１は、距離センサ５の距離値Ｌに基づいて測定することができ、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２は、シャンク２０の回転速度に基づいて、本実施形態では、追加的または代替的に、第１～第５の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５に基づいて測定することができる。このように、特に、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２を高精度で測定し、加工プロセスに利用することが可能である。

図４は、シャンク２０と切削工具４を保持した工具ホルダ３の第１、第２の伸びと変位ΔＬ１、ΔＬ２を概略的に示す。左側の図は、工具ホルダ３と切削工具４を保持した主軸２を示し、熱や速度の影響による伸びや変位はまだ発生していない。右側の図は、シャンク２０の第１の伸びと変位ΔＬ１、切削工具４を保持した工具ホルダ３の第２の伸びΔＬ２を概略的に示している。この第１、第２の伸びと変位ΔＬ１＋ΔＬ２の合計が、シャンク２０と切削工具４を保持した工具ホルダ３の軸方向Ｘ－Ｘにおける伸びと変位の合計となる。

１ 加工機
２ 主軸
３ 工具ホルダ
４ 切削工具
５ 距離センサ
６ 主軸の工具ホルダのクランプ点
７ ホルダ
８ 測定装置
９ 作業空間
１０ 制御部
１１ 第１の温度センサ
１１Ａ 主軸下方の第１の温度センサ
１１Ｃ 工具交換部の第１の温度センサ
１２ 第２の温度センサ
１３ 第３の温度センサ
１４ 第４の温度センサ
１５ 第５の温度センサ
１６ 工具交換部
２０ シャンク
２１ シャンク端部
２２ 軸受部
Ｌ シャンクと基準測定点の距離
ΔＬ１ シャンクの伸びと変位
ΔＬ２ 切削工具を保持した工具ホルダの伸び
Ｔ１～Ｔ５ 第１～第５の温度
Ｘ-Ｘ 回転軸
Ｚ 垂直方向

Claims (15)

1. ワークの機械加工を行うための加工機（１）であって、
   被駆動シャンク（２０）を備えた主軸（２）と、
   前記シャンク（２０）にクランプ可能な工具ホルダ（３）と、
   前記工具ホルダ（３）に配置された切削工具（４）と、
   前記主軸（２）のシャンク（２０）から基準点までの距離（Ｌ）を測定する距離センサ（５）と、
   前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）および前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）に基づいて、前記ワークの加工時に工具経路の補正を行なうよう構成された制御部（１０）と、
   を備え、
   前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）は、距離センサ（５）で測定された距離（Ｌ）に基づいて測定され、
   前記切削工具（４）による工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、前記シャンク（２０）の回転速度に基づいて測定されることを特徴とする加工機。
2. 加工開始前に前記切削工具（４）により工具ホルダ（３）の長さを測定する測定装置（８）、特に、測定レーザーをさらに備え、
   前記制御部（１０）は、前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）と、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）とを、測定装置（８）によって測定された値に基づいて測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工機。
3. 前記制御部（１０）は、前記距離センサ（５）の距離値と前記シャンク（２０）の回転速度に基づいて、前記主軸（２）の工具ホルダ（３）のクランプ点（６）における前記シャンク（２０）の温度を測定し、それから前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成され、および／または、
   前記制御部（１０）は、前記シャンク（２０）の経時的な速度曲線および／または前記距離センサ（５）の距離値（Ｌ）の経時曲線に基づいてシャンク（２０）の温度を測定し、それから前記切削工具(４)により工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加工機。
4. 前記制御部（１０）は、加工開始前に、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）に基づいて、切削工具（４）により工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の加工機。
5. 前記制御部（１０）は、前記主軸（２）のシャンク（２０）に最後にクランプしてからの工具交換部（１６）における切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の保持時間から、加工開始前に切削工具(４)を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の加工機。
6. 加工開始前に切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）を測定する第１の温度センサ（１１Ａ、１１Ｃ）をさらに備え、前記制御部（１０）は、加工開始前の第１の温度（Ｔ１）に基づいて前記切削工具(４)を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の加工機。
7. 前記第１の温度センサ（１１Ａ）が、前記シャンク（２０）における前記工具ホルダ（３）のクランプ点（６）に隣接した前記主軸（２）の下方に配置され、および／または、
   前記第１の温度センサ（１１Ａ）が、移動装置を用いて前記シャンク（２０）にクランプされた工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）を測定するために、主軸（２）内の工具ホルダ（３）のクランプ点（６）付近の主軸（２）の下方で移動可能であり、および／または、
   前記工具ホルダ（３）をシャンク（２０）にクランプする前に、前記切削工具（４）によって工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）を測定する第１の温度センサ（１１Ｃ）が前記加工機（１）の工具交換部（１６）に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の加工機。
8. 前記シャンク（２０）の第２の温度（Ｔ２）を測定する第２の温度センサ（１２）をさらに備え、
   前記制御部（１０）は、検出された第２の温度（Ｔ２）に基づいて、および／または、検出された第２の温度（Ｔ２）の経時変化に基づいて、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の加工機。
9. 前記シャンク（２０）の軸受部（２２）上に配置され、この軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）を測定する第３の温度センサ（１３）をさらに備え、
   前記制御部（１０）は、前記軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）および／または前記軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）の経時変化に基づいて前記シャンク（２０）の温度を測定し、そこから前記切削工具(４)を保持した前記工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の加工機。
10. 前記加工機（１）の作業空間（９）の第４の温度（Ｔ４）を検出する第４の温度センサ（１４）をさらに備え、
    前記制御部（１０）は、前記作業空間（９）の第４の温度（Ｔ４）および／または前記作業空間（９）の第４の温度（Ｔ４）の経時変化に基づいて、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の加工機。
11. 前記制御部（１０）は、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を、工具ホルダ（３）の形状に基づいて測定するよう構成され、および／または、
    前記制御部（１０）は、前記切削工具（４）の形状に基づいて、切削工具（４）を保持した前記工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の加工機。
12. 前記距離センサ（５）の第５の温度（Ｔ５）および／または前記距離センサ（５）の第５の温度（Ｔ５）の経時変化を検出する第５の温度センサ（１５）をさらに備え、
    前記制御部（１０）は、前記距離センサ（５）の第５の温度（Ｔ５）に基づいて、前記シャンク（２０）の温度と、そこから前記切削工具(４)を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の加工機。
13. シャンク（２０）を備えた主軸（２）と、前記主軸（２）にクランプ可能な工具ホルダ（３）と、前記工具ホルダ（３）に配置された切削工具（４）と、前記主軸（２）の前記シャンク（２０）の基準点からの距離（Ｌ）を測定する距離センサ（５）とを備えた加工機（１）の操作方法であって、
    前記加工機（１）の動作中、前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）および前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を利用して、ワーク加工中の工具経路の補正を行い、
    前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）は、前記距離センサ（５）の距離値（Ｌ）に基づいて測定され、
    前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、前記シャンク（２０）の回転速度に基づいて測定される、
    ことを特徴とする方法。
14. 加工開始前の前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）は、前記主軸（２）のシャンク（２０）に最後にクランプしてからの工具交換部における切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の保持時間により測定され、および／または、加工開始前の前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）は、第１の温度センサ（１１）によって測定され、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、加工開始前の前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の第１の温度（Ｔ１）に基づいて測定され、および／または、
    前記シャンク（２０）の第２の温度（Ｔ２）は、第２の温度センサ（１２）で測定され、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、検出された第２の温度（Ｔ２）に基づいて測定され、および/または、第２の温度（Ｔ２）の経時変化から測定され、および／または、
    前記シャンク（２０）を支持する軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）は、第３の温度センサと前記シャンク（２０）の温度によって経時的に測定され、それにより前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）が前記軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）および/または軸受部（２２）の第３の温度（Ｔ３）の温度変化に基づいて測定され、および／または、
    前記距離センサ（５）の値（Ｌ）と前記シャンク（２０）の回転速度に基づいて、シャンク（２０）の温度が測定され、その測定されたシャンク（２０）の温度に基づいて、切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）が測定され、および／または、
    前記距離センサ（５）の距離値（Ｌ）の経時変化に基づいて、前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）が測定され、および／または
    前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、前記シャンク（２０）の回転速度曲線に基づいて経時的に測定され、および／または、
    前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）は、前記加工機（１）の作業空間（９）の第４の温度（Ｔ４）に基づいて、および／または、作業空間（９）の第４の温度（Ｔ４）の経時変化に基づいて測定され、および／または、
    前記距離センサ（５）の第５の温度（Ｔ５）に基づいて、前記シャンク（２０）の温度が測定され、それにより前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）が測定されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）および/または前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）を測定するため、前記シャンク（２０）の伸びと変位（ΔＬ１）および／または前記切削工具（４）を保持した工具ホルダ（３）の伸び（ΔＬ２）が測定された過去の加工操作のデータ履歴が利用されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。

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