JP6489889B2 - 表面加工装置 - Google Patents

Description

この発明は、被加工材の表面を切削又は研削により加工する表面加工装置に関する。

自動旋盤や自動フライス盤、マシニングセンタ等の工作機械を表面加工装置として使用し、被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工して製品を製造することが、部品製造業では広く行なわれている。
このような表面加工を連続して行う際、工具の刃の磨耗や損傷、あるいは切り屑の溶着などによって加工不良が発生し、被加工材の加工された表面に不規則な凹凸のスジが発生するなどの問題が起こる。

そこで、例えば切削加工中に工具にかかる切削抵抗を監視し、何らかの外乱によって切削抵抗値が目標切削抵抗値を超えた場合には、切削状態が不良であると判断してアラームを鳴らして、作業員に報知することが知られている（例えば、特許文献１）。
作業員はこの報知によって加工装置を停止して、加工状態をチェックし、工具の切込量、送り量、切削速度等の加工条件を変更したり、工具を交換する等の処置をとることになる。

特開２０１２−９１２７７号公報（段落００２７、図１）

しかしながら、このような従来の加工装置では、正常な範囲内の工具磨耗であっても、工具の僅かな損傷や装置の振動などによって切削抵抗値が大きくなって、アラームが鳴ることがあり、その都度加工装置を停止していると作業効率が低下するいという問題があった。
特に、小さい部品等を連続して製造するような場合に、上記のような処置を行うために安易に加工装置を止めることは、作業効率を著しく損なうことになる。

この発明はこのような問題を解消するためになされたものであり、表面加工装置において、工具の僅かな磨耗や損傷、振動等で加工表面に異常が発生しても、可能な限り装置を停止せずに加工を継続できるようにして、作業効率の低下を防ぐことを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、図１に機能ブロック図で示すように、被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段Ａを備えた表面加工装置において、
上記表面加工手段Ａによる被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又はその加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段Ｂと、
その異常チェック手段Ｂによって異常がないと判断された場合は、上記全加工領域の加工後にその１製品の加工工程を終了して上記被加工材の次の製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、上記全加工領域の加工後に上記加工工具の切込量を所定量増加して上記全加工領域を追加工するように、上記表面加工手段Ａを制御する加工制御手段Ｃとを設ける。

さらに、上記被加工材の追加工中又はその追加工直後にも、その追加工された表面に異常が有るか否かを上記異常チェック手段Ｂにチェックさせ、その異常チェック手段Ｂによって異常がないと判断された場合は、上記全加工領域の追加工後にその１製品の加工工程を終了して上記被加工材の次の製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、上記全加工領域の追加工後に上記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、上記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、上記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに上記異常チェック手段Ｂによって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、上記表面加工手段Ａを制御する追加工制御手段Ｄを設け、追加工制御手段Ｄは、追加工の回数が所定回数未満であっても、製品の寸法の指定公差内で加工工具の切込量を所定量増加できなくなった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御することを特徴とする。
また、上記被加工材の追加工中に測定された情報に基づいて、その追加工された表面に異常が有るか否かを上記異常チェック手段Ｂにチェックさせてもよい。

上記追加工制御手段Ｄは、上記追加工の回数が上記所定回数未満であっても、上記製品の寸法の指定公差内で上記加工工具の切込量を上記所定量増加できなくなった場合は装置を停止するように、上記表面加工手段Ａを制御するのが望ましい。
上記異常チェック手段Ｂは、上記被加工材の１製品分の表面を加工中又は追加工中における上記加工工具の切削抵抗又は研削抵抗の値を測定し、その測定値の時間微分値の大きさによって加工された表面に異常が有るか否かをチェックする手段であるとよい。

あるいは、上記異常チェック手段Ｂは、上記被加工材の１製品分の全加工領域の加工又は追加工直後に、上記全加工領域を撮像し、その撮像した画像データから加工された表面に異常が有るか否かをチェックする手段であってもよい。
あるいはまた、上記異常チェック手段Ｂは、上記被加工材の１製品分の全加工領域の加工又は追加工の開始から終了直後までの間に、上記全加工領域における加工された表面の表面粗さを測定し、その測定した表面粗さの値と分布状態によって、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする手段であってもよい。

上記異常チェック手段Ｂがチェックする上記加工された表面の異常は、その表面に許容値以上の非周期的な凹又は凸が存在する状態であってもよい。
これらの表面加工装置において、上記最初の加工で異常がないと判断された製品と、上追加工で異常がないと判断された製品とを自動的に分別して収納する分別手段を設けるのが望ましい。

この発明による表面加工装置によれば、加工表面に加工不良が発生しても、追加工が可能な場合は装置を停止することなく、自動的に追加工を行なって次の表面加工を継続できるので、作業効率の低下を防ぐことができる。

この発明による表面加工装置の基本的な機能構成例を示すブロック図である。 この発明による表面加工装置の一実施形態の概略構成図である。 被加工材の加工表面に異常と認められるスジが発生した一例を示す図である。 切削抵抗の三分力を説明するための説明図である。 図３に示した被加工材の１製品分の全加工領域の加工中における切削抵抗の三分力の測定値の例を示す線図である。 加工回数と切削動力との関係の一例を示す線図である。 図２に示した表面加工装置の制御ユニットのハード構成と各部との関係を示すブロック図である。 図２及び図７に示した実施形態の制御ユニットによるこの発明に係る処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態の制御ユニットによる図８と同様なフローチャートである。 この発明のさらに他の実施形態の制御ユニットによる図８と同様なフローチャートである。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明による表面加工装置の一実施形態の概略構成を図２によって説明する。この表面加工装置１は自動旋盤を想定しており、その装置本体である加工部１０には、図示を省略したベッドに設置された主軸台に、主軸１０ａが回転自在に支持されている。その主軸１０ａは、主軸モータを含む回転駆動機構１１によって回転駆動される。

主軸１０ａの先端部には、ワーク支持手段であるチャック１２が設けられている。そして、被加工材であるワーク２が図２で右方から主軸１０ａを貫通して挿入されると、チャック１２はそのワークの先端部を先端面から突出させて、主軸１０ａと一体に矢示Ｇ方向に回転可能に把持する。そのチャック１２は、ワーク２を軸線方向には相対移動可能に把持しており、図示していないワーク送り機構によって、ワーク２を軸線方向に送り出したり、引き戻したりすることができる。

一方、加工工具（刃物）１４は工具ホルダ１３に取り付けられ、その工具ホルダ１３は、上記ベッド上に支持されて直交する２軸方向に移動可能な図示していない送り台に装着される。それによって、加工工具１４の刃先を矢示Ｇ方向に回転するワーク２の表面に押し当てて、ワーク２を図２で左方へ移動させるか、加工工具１４を右方へ移動させながら、ワーク２の表面を切削して、指定された径に加工することができる。
このような加工部１０の機構は、公知の自動旋盤の機構と同様であるから、詳細な図示は省略し、説明も簡単にした。
被加工材であるワーク２は、この例では金属の丸棒材である。

本体である加工部１０上には、この表面加工装置１を操作するための操作盤１６が設けられているが、これも一般的な自動旋盤と同様である。
この表面加工装置１に特有の構成としては、工具ホルダ１３に装着された動力計１５と、分別部１７とその良品かご１８及び要検査品かご１９、およびこの発明による制御機能を有する制御ユニット２０を設けている。制御ユニット２０は表示器２１を備えており、加工部１０内の各駆動回路及び動力計１５、操作盤１６、および分別部１７と信号線で接続されている。

制御ユニット２０は、操作盤１６からの入力に応じて、工具の切込量、送り量、切削速度等の切削条件を設定したり、加工部１０を起動又は停止し、設定加工条件による通常の加工制御並びにこの発明による異常チェックや追加工制御などを行い、この表面加工装置１の全体を制御する。その詳細は後述する。
動力計１５は市販されているものであり、複数の圧電センサを内蔵し、工具ホルダ１３を介して、加工工具１４が表面加工中に受ける切削抵抗（切削動力に対応する）の３分力を測定する。その測定値を制御ユニット２０が取り込み、その値を表示器２１に表示する。切削抵抗の３分力については後述する。

分別部１７は矢示Ｋ方向に往復移動可能な製品受けを有し、１製品分のワークの全加工領域の表面加工が終了し、突っ切り加工によって切断された製品を受け取る。そして、追加工することなく１回の加工工程で加工を完了した製品３ａは良品かご１８へ投入し、追加工工程を行なって加工を完了した製品３ｂは要検査品かご１９へ投入して、製品を自動的に分別して収納する。

図３は、被加工材であるワーク２の加工表面に異常と認められるスジが発生した一例を
示す図（写真）である。
加工工具が寿命に達する前の正常な範囲内の磨耗であっても、ワーク２の加工表面２ａに、図３に矢示Ｐで示すように目視できるスジ２ｂが発生することがある。このスジ２ｂは「非周期的な凹凸であり、工具刃先に溶着物の生成や脱落が生じたり、それがワーク２側へ付着することなどの原因によって発生する。

この発明による表面加工装置では、このような加工表面の異常を検出し、その場合も安易に加工装置を止めることなく、追加工が可能な限り自動的に追加工を行なって、加工表面の異常を解消する。それによって、作業効率の低下を防ぐことができる。

ここで、図２に示した動力計１５によって測定する切削抵抗の３分力について、図４によって説明する。
図４に示すように、矢示Ｇ方向に回転する被加工材である丸棒材のワーク２の表面に、加工工具１４の刃先を押し当てて、その表面を切削加工する場合、切削動力に対応する切削抵抗Ｒが発生する。この切削抵抗Ｒを、ワーク２の表面の接線方向の分力である主分力Ｆｖと、送り方向（ワーク２の軸線方向）の分力である送り分力Ｆｆと、径方向の分力である背分力Ｆｙとに分けて、動力計１５によって測定する。その背分力Ｆｙは、主軸回転方向の法線方向の分力であり、加工工具１４をワーク２に押し付けている力に相当する。

図３に示した被加工材の１製品分の全加工領域の加工中における切削抵抗の三分力の測定値の例を図５に示す。
この図５において、主分力Ｆｖを点線で、送り分力Ｆｆを一点鎖線で、背分力Ｆｙを実線でそれぞれ示している。その主分力Ｆｖを正側に、送り分力Ｆｆと背分力Ｆｙを負側に示しているが、これは力の作用方向が相違することを意味する程度であり、各分力の絶対値がその大きさを示している。なお、これらの各波形は、動力計１５によって測定された各分力の大きさを示す信号を、ローパスフィルタを通して、機械振動などによる高い周波数のノイズ成分を除去した信号によるものである。

加工表面の異常を検出するために、切削抵抗のこれらの各分力の測定値のいずれを利用してもよいが、特に背分力Ｆｙに、図３で目視されたスジ２ｂに対応する波形の変化が顕著に認められた。
図５における背分力Ｆｙの波形において、矢示Ｐで示す部分に比較的大きな非周期的な凹凸が発生しており、それがワーク２の加工表面２ａにおけるスジ２ｂの軸線方向に沿った断面の凹凸形状に対応していることが判った。

なお、図５における背分力Ｆｙの波形において、矢示Ｑで示す部分にも小さな凹凸があるが、図３に示したワーク２の加工表面２ａのそれに対応する位置には、目視できるようなスジ２ａが発生していなかった。
そこで、この実施形態の表面加工装置では、切削抵抗の背分力Ｆｙをモニタすることによって、スジの発生を加工時にリアルタイムで把握することができ、加工直後に切削面を測定する手法に比べて、作業時間を短縮することができる。

図６は、加工回数に相当する切削パス数［回］と切削動力［Ｎ］（切削抵抗値に対応する）との関係の一例を示す線図である。この切削動力曲線は加工工具の種類やコーティングの種類によって異なるが、切削パス数の増加に伴って非直線的に増加し、ある程度の値で飽和する。その飽和する値の少し手前の値を、寿命を判断する上限値Ｆｅとする。

加工工具を、なるべく切削動力の値がその上限値Ｆｅに達する寿命まで使いきるのが望ましいが、その寿命に達する途中で加工表面に上述したスジのような異常が発生する。
この発明は、そのような加工表面の異常が発生した場合でも、可能な限り装置を停止さ
せることなく、連続して多数の製品を製造するためにワークの表面加工を継続できるようにする。

そのための図２に示した表面加工装置１における制御ユニット２０のハード構成と、前述した各部との関係を、図７のブロック図によって説明する。
図７に示す制御ユニット２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２２と、その動作プログラム及び固定データを格納したリードオンリメモリであるＲＯＭ２３と、ＣＰＵ２２のワーキングメモリとして使用されるとともに一時的なデータを記憶するランダムアクセスメモリであるＲＡＭ２４とが、システムバス３０によって接続され、マイクロコンピュータを構成している。他に、ＮＶ−ＲＡＭやハードディスクドライブ等の不揮発性記憶装置を備えてもよい。

さらに、図２で前述した加工部１０、操作盤１６、動力計１５、および分別部１７とそれぞれ接続するためのインタフェース（以下「Ｉ／Ｆ」と略称する）として、加工部Ｉ／Ｆ２７、操作盤Ｉ／Ｆ２６、センサＩ／Ｆ２８、および分別部Ｉ／Ｆ２９を備えている。また、内部の表示器２１と接続する表示部Ｉ／Ｆ２５も備えている。
これらの各Ｉ／Ｆ２５〜２９も、それぞれシステムバス３０に接続されており、ＣＰＵ２２等とデータの遣り取りが可能である。センサＩ／Ｆ２８に、ローパスフィルタ及び微分回路を有してもよい。

次に、図２及び図７に示した実施形態の制御ユニット２０によるこの発明に係る処理の流れを、図８に示すフローチャートによって説明する。
この処理は、制御ユニット２０内の主としてＣＰＵ２２が各部を制御して実行する。
制御ユニット２０が図７に示す処理を開始すると、ステップＳ１１で加工部１０を起動させてワークの加工を開始する。

そして、ステップＳ１２で動力計１５によって切削抵抗値（背分力Ｆｙ）の測定を行ない、その測定値を逐次入力する。ステップＳ１３では、入力した背分力Ｆｙにローパスフィルタを設定してそれを通過させ、機械振動などによる高い周波数のノイズ成分を除去する。それによって、スジの発生に起因するピークをより強調することができる。そのローパスフィルタは、被切削材であるワークの種類や切削条件に応じて適正な値を設定する。

次いでステップＳ１４で、その背分力Ｆｙの時間微分値ΔＦｙ／ΔＴ（設定時間Ｔ秒あたりの背分力Ｆｙの変化）を算出し、それをステッップＳ１５でメモリ（ＲＡＭ２４）に記憶する。
その後、ステップＳ１６でワーク２の１製品分の全加工領域の加工が済んだと判断するまで、ステップＳ１２へ戻ってステップＳ１２〜Ｓ１６の処理を繰り返し、全加工領域の加工中における背分力Ｆｙの時間微分値ΔＦｙ／ΔＴをメモリ（ＲＡＭ２３）に記憶する。

制御ユニット２０は、ステップＳ１６で全加工領域の加工が済んだと判断すると、ステップＳ１７で、メモリに記憶した全加工領域における時間微分値ΔＦｙ／ΔＴの最大値（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘを検出する。
そして、ステップＳ１８で、（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘが予め決めた判別基準の設定値Ｆｙｓ以上か否かを判断する。その結果、（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘが設定値Ｆｙｓ以上でなければ、すなわち（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘ＜ＦｙｓであればステップＳ１９へ進む。（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘが設定値以上、すなわち（ΔＦｙ／ΔＴ）ｍａｘ≧Ｆｙｓであれば、加工表面にスジのような異常があると判断して、ステップＳ２６へ進む。

制御ユニット２０は、ステップＳ１９で加工部１０を制御して突っ切り加工を行わせ、
ワークから製品を切り離して１製品の加工工程を終了する。
次いで、ステップＳ２０で追加工回数Ｎ（メモリに記憶されている）をチェックする。その結果、Ｎ＝０であれば、その製品は追加工することなく最初の加工で完成しものであると判断して、ステップ２１で図２に示した分別部１７を制御して、その製品を良品かご１８に分別して収納させる。Ｎ≧１であれば、その製品は追加工によって完成したものであると判断して、ステップ２２で図２に示した分別部１７を制御して、その製品を要検査品かご１９に分別して収納させる。

このように、表面加工が完了した製品を、１回の加工で完成した確実な良品と、追加工によって完成した検査が必要な製品とを自動的に分別するため、分別・検査工程を短縮することができる。

その後、制御ユニット２０は、ステップＳ２３で加工終了か否かを判断する。予定個数の製品の加工を完了した場合、あるいはワークの残量が１個の製品分に満たなくなった場合には加工終了と判断し、ステップＳ２４でこの装置を停止させて処理を終了する。
加工終了でない場合は、ステップＳ２５で工具の切込量を初期値とし、メモリにおける背分力の時間微分値ΔＦｙ／ΔＴ及び追加工回数Ｎの記憶をリセットして、加工部１０による次の製品の加工に移行する。そして、ステップＳ１２へ戻って上述した処理を繰り返して、次の製品の加工を実行する。

制御ユニット２０は、その処理がステップＳ１８からステップＳ２６へ進んだ場合は、加工表面に異常があるので追加工を行う必要があるが、まず追加工回数Ｎが設定された所定回数Ｎｓ未満（Ｎ＜Ｎｓ）であるか否かを判断する。その結果、追加工回数Ｎが所定回数Ｎｓ以上と判断した場合は、工具の欠損など何らかの異常が発生している可能性があるため、さらなる追加工は行わず、ステップＳ２４へ進んで装置を停止して処理を終了する。

追加工回数Ｎが設定された所定回数Ｎｓ未満であると判断した場合は、次にステップＳ２７で、加工寸法の指定公差（許容される誤差）内で工具の切込量を所定量だけ増加可能か否かを判断する。増加可能でない場合はそれ以上の追加工はできないので、追加工回数Ｎが所定回数Ｎｓ以上と判断した場合と同様に、ステップＳ２４へ進んで装置を停止して処理を終了する。

ステップＳ２７で工具の切込量を所定量だけ増加可能と判断した場合は、ステップＳ２８で追加工回数Ｎを１増加してメモリに記憶し、ステップＳ２９で加工部１０を制御して工具の切込量を所定量だけ増加して追加工を開始する。そして、ステップＳ１２へ戻って上述した処理を繰り返し、追加工を実行する。
加工表面のスジの部分では、前述したように非周期的な凹凸が発生しているため、追加工することによって、その凹凸をなくすことが可能である。
その追加工工程中にも切削抵抗の背分力をモニタし、１製品分の全領域の加工が済んだときに、その時間微分値の最大値が設定値Ｆｙｓ未満か否かによって、加工表面の異常がなくなったか否かを判断する。

なお、ステップＳ２７の指定公差内で切込量を増加可能か否かの判断を省略してもよい。その場合は、ステップＳ２６における加工回数の設定値Ｎｓを１回あるいは２回程度にするのが望ましい。
また、ステップＳ２７に代えてあるいはその前に、直前の全領域の加工における背分力の平均値Ｆｙｍが予め設定した設定値ＦｙｍＳ以上になった場合は工具寿命と判断する処理を追加してもよい。そして、工具寿命と判断した場合も追加工を行わず、ステップＳ２４へ進んで装置を停止して処理を終了する。

そのようにすれば、工具本来の寿命まで、装置を停止することなく連続的に加工を行うことができ、作業効率を一層高めることが可能になる。
一般的に、切削加工中に工具の刃先は摩耗によって変形していくため、図６によって前述したように、工具の刃先にかかる切削抵抗（切削動力）が摩耗によって増大することが知られている。上記設定値ＦｙｍＳは図６における上限値Ｆｅに相当し、製品の表面粗さ、外観品質、寸法公差などにより、経験的に適正な値を設定する。

この実施形態では、図２及び図７に示した動力計１５と制御ユニット２０が図１に示した異常チェック手段Ｂの機能を果たし、加工部１０が表面加工手段Ａの機能を、制御ユニット２０が加工制御手段Ｃ及び追加工制御手段Ｄの機能をそれぞれ果している。
なお、被加工材に対して研削加工を行う装置にこの発明を適用する場合には、加工領域の研削加工中に研削工具にかかる研削抵抗を測定し、の研削抵抗の時間微分値の最大値によって、研削表面における異常の有無を判断する。

図９は、この発明の他の実施形態の制御ユニットによる図８と同様なフローチャートである。
この実施形態では加工表面の異常判断を、ＣＣＤカメラ等の撮像装置によって加工表面を撮像した画像データによって行うようにしたものである。
この実施形態の制御ユニットが図９の処理を開始すると、ステップＳ３１で加工を開始し、ステップＳ３３で全領域加工済と判断するまでステップＳ３２で加工を続行する。

被加工材であるワークの１製品分の全領域の加工が済むと、その直後にステップＳ３４でその全加工領域を撮像装置によって撮像させ、その画像データをメモリ（ＲＡＭ２３）に記憶する。
そして、ステップＳ３５で、その記憶した画像データを解析し、加工された表面にスジのような非周期的な凹凸模様などの異常があるか否かをステップＳ３６で判断する。その結果、異常がないと判断すればステップＳ１９へ進み、異常があると判断すればステップＳ２６へ進む。
以後の、ステップＳ１９〜Ｓ２５の処理及びステップＳ２６〜Ｓ２９の処理は、図８によって説明した前述の実施形態の場合と同じである。

図１０は、この発明のさらに他の実施形態の制御ユニットによる図８と同様なフローチャートである。
この実施形態では加工表面の異常判断を、接触式又は非接触式の測定器によって加工表面の表面粗さを測定して、その表面粗さの測定値によって行うようにしたものである。
接触式表面粗さ測定器としては、ダイアモンド触針を被測定面に接触させて測定するものがよく知られている。非接触式表面粗さ測定器としては、例えば半導体レーザを使用した追従形光触針ピックアップが知られている。

この実施形態の制御ユニットが図１０の処理を開始すると、ステップＳ４１で加工を開始し、ステップＳ４３で全領域加工済と判断するまでステップＳ４２で加工を続行する。
被加工材であるワークの１製品分の全領域の加工が済むと、その直後にステップＳ４４でその全加工領域の表面粗さを上記のような測定器によって測定させ、その表面粗さの値と分布をメモリに記憶する。

そして、ステップＳ４５で、記憶した表面粗さの値とその分布を解析し、例えば切削面の最大断面高さが設定値以上であるか否かによって、加工された表面にスジのような目視可能な異常があるか否かをステップＳ４６で判断する。その結果、異常がないと判断すればステップＳ１９へ進み、異常があると判断すればステップＳ２６へ進む。
以後の、ステップＳ１９〜Ｓ２５の処理及びステップＳ２６〜Ｓ２９の処理は、図８によって説明した前述の実施形態の場合と同じである。

上述した各実施形態は、この発明を自動旋盤に適用した表面加工装置について説明したが、この発明は表面加工が可能な工作機械であれば適用可能であり、フライス盤、中ぐり盤、マシニングセンタなどにも同様に適用できる。したがって、被加工材の表面加工は切削に限らず研削による加工でもよい。
被加工材（ワーク）も、使用する装置によって丸棒状に限らず、四角柱や多角柱状の棒材、パイプ状、平板状、曲面板状など種々形状及び材質のものを使用できる。しかし、小型の製品を連続的に多数製造する場合に特に有効である。

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、その実施形態の各部の具体的な構成や処理の内容等は、そこに記載したものに限るものではない。
また、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された技術的特徴を有する以外は、何ら限定されるものではないことは言うまでもない。
さらに、以上説明してきた実施形態の構成例、動作例及び変形例等は、適宜変更又は追加したり一部を削除してもよく、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施することも可能であることは勿論である。

この発明による表面加工装置は、被加工材を切削又は研削による表面加工して製品を連続的に製造可能な各種の工作機械で幅広く利用することが出来る。

Ａ：表面加工手段 Ｂ：異常チェック手段 Ｃ：加工制御手段
Ｄ：追加工制御手段
１：表面加工装置 ２：ワーク（被加工材） ２ａ：加工表面 ２ｂ：スジ
１０：加工部（装置本体） １０ａ：主軸 １１：主軸モータ １２：チャック
１３：工具ホルダ １４：加工工具 １５：動力計 １６：操作盤
１７：分別部 １８：良品かご 19：要検査品かご ２０：制御ユニット
２１：表示器 ２２：ＣＰＵ ２３：ＲＯＭ ２４：ＲＡＭ
２５：表示部Ｉ／Ｆ ２６：操作盤Ｉ／Ｆ ２７：加工部Ｉ／Ｆ
２８：センサＩ／Ｆ ２９：分別部Ｉ／Ｆ ３０：システムバス

Claims (8)

1. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又は該加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中又は該追加工直後にも、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、を設け、
   該追加工制御手段は、前記追加工の回数が前記所定回数未満であっても、前記製品の寸法の指定公差内で前記加工工具の切込量を前記所定量増加できなくなった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御することを特徴とする表面加工装置。
2. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又は該加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段は、前記被加工材の１製品分の表面を加工中又は追加工中における前記加工工具の切削抵抗又は研削抵抗の値を測定し、その測定値の時間微分値の大きさによって加工された表面に異常が有るか否かをチェックする手段であり、
   前記異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中又は該追加工直後にも、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、
   を設けたことを特徴とする表面加工装置。
3. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又は該加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段は、前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工又は追加工直後に、前記全加工領域を撮像し、その撮像した画像データから加工された表面に異常が有るか否かをチェックする手段であり、
   前記異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中又は該追加工直後にも、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、
   を設けたことを特徴とする表面加工装置。
4. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又は該加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段は、前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工又は追加工の開始から終了直後までの間に、前記全加工領域における加工された表面の表面粗さを測定し、該測定した表面粗さの値と分布状態によって、加工された表面に異常が有るか否かをチェックし、
   前記異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中又は該追加工直後にも、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、
   を設けたことを特徴とする表面加工装置。
5. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中又は該加工直後に、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段がチェックする前記加工された表面の異常は、該表面に許容値以上の非周期的な凹又は凸が存在する状態であり、
   前記異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中又は該追加工直後にも、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、
   を設けたことを特徴とする表面加工装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の表面加工装置において、前記最初の加工で異常がないと判断された製品と、前追加工で異常がないと判断された製品とを自動的に分別して収納する分別手段を設けたことを特徴とする表面加工装置。
7. 被加工材の表面を加工工具によって切削又は研削により加工する表面加工手段を備えた表面加工装置において、
   前記表面加工手段による前記被加工材の１製品分の全加工領域の加工中に測定された情報に基づいて、加工された表面に異常が有るか否かをチェックする異常チェック手段と、
   該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の加工後に前記加工工具の切込量を所定量増加して前記全加工領域を追加工するように、前記表面加工手段を制御する加工制御手段と、
   前記被加工材の追加工中に測定された情報に基づいて、該追加工された表面に異常が有るか否かを前記異常チェック手段にチェックさせ、該異常チェック手段によって異常がないと判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に該１製品の加工工程を終了して前記被加工材の次の１製品分の加工を開始し、異常があると判断された場合は、前記全加工領域の追加工後に前記加工工具の切込量をさらに所定量増加して、前記全加工領域を再度追加工することを繰り返し、前記追加工の回数が予め設定した所定回数未満のうちに前記異常チェック手段によって異常がないと判断されなかった場合は装置を停止するように、前記表面加工手段を制御する追加工制御手段と、
   を設けたことを特徴とする表面加工装置。
8. 請求項７に記載の表面加工装置において、前記最初の加工で異常がないと判断された製品と、前追加工で異常がないと判断された製品とを自動的に分別して収納する分別手段を設けたことを特徴とする表面加工装置。

Images