JP6837020B2

JP6837020B2 - 切削加工装置および切削加工方法

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Publication number: JP6837020B2
Application number: JP2018026823A
Authority: JP
Inventors: 貴文濱崎
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2038-02-19
Also published as: CN110170660B; CN110170660A; JP2019141941A

Description

本発明は、切削加工装置および切削加工方法に関する。

回転電機のロータシャフトでは、たとえば、ブラシレスの同期回転電機において励磁装置内の各要素間を接続する導体の通過用、あるいは、巻線型の誘導電動機における回転子巻線のリード線の通過用に、ロータシャフト内に軸方向に延びる中心孔を形成する場合がある。あるいは、ガスタービンにおいて、ロータシャフトに冷却用ガスを通過させるための流路として中心孔が形成される場合がある。

さらには、たとえば、孔の中にさらに軸方向に延びた構造物を挿入し、構造物の外面と孔の内面間のクリアランスを所定の範囲の値に収めるような条件が付される場合も考えられる。

以上の例のように、シャフト内部に深穴切削加工（ＢＴＡ：Ｂｏｒｉｎｇ＆ＴｒｅｐｐａｎｉｎｇＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を施すことを必要とする場合が多くある。

特許第５３０５０２２号公報特開２００９−１４８８５３号公報

長尺ドリルで軸方向に延びた穴を形成する場合に、曲がることなく軸に沿って直線的に穴を形成することが重要である。長尺ドリルの振れ止めを抑える技術として、たとえば、ワークの手前に長尺ドリルを挿通可能なスリーブ部材を設ける技術や、中間ブシュを設けワークとの間で前後に移動可能にする技術などが知られている（特許文献１、２）。

一方、ロータシャフトのような軸方向に延びた長尺部材の内部に軸方向に延びた穴を形成するに際しては、たとえば、孔の径が軸方向に変化する場合など、穴開け用のドリルではなく、長尺のバイト等の切削加工用の工具を用いることが必要となる場合がある。このように、特に、孔の径が変化するような場合には、高い寸法精度が必要となる。

深穴切削加工において、たとえば、１ｍの穴長さに対して１ｍｍ程度の真円度が要求される場合、通常の加工方法では、基準点取り、位置決めが難しく、また、内径広げ加工を行う場合にも、再加工時の原点位置の設定が難しいという問題がある。

このように、穴開け用のドリルではなく、切削加工用の工具によって加工対象を切削する際は、当然、加工対象には切削加工用の工具側から長手方向に垂直な方向の荷重が付加される。すなわち加工対象に対して曲げ方向の荷重が付加されることになる。

この結果、切削加工用の工具側にも加工対象からの反力が付加される。このため、長尺の切削工具には、その曲げ剛性に応じた曲げが生ずることになる。特に、長尺の切削工具では、曲げによる変位が、加工精度に対して無視できない場合があるが、このような場合でも精度のよい加工が求められる。

また、たとえば、狭い隙間に面した例えば平面や曲面などの表面の形成のように、長尺の切削工具を使用する必要があるが場合には、同様の課題がある。

そこで、本発明は、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工装置であって、外部から切削に関する情報を受け入れる入力部と、ロッドおよび前記ロッドの長手方向の端部近傍に取り付けられたバイトを有する切削部と、前記切削部を移動駆動する駆動部と、前記ロッドの前記バイトの近傍に取り付けられ、前記ロッドの長手方向に垂直な方向の前記切削対象面までの間隔を測定するギャップ検出器と、前記ギャップ検出器からの信号を伝送するギャップ検出器信号伝送部とを有する測定部と、前記入力部が受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定部からの信号とを受け入れて、前記駆動部に駆動指令信号を発する制御演算部と、前記入力部、前記切削部、前記駆動部、前記測定部および前記制御演算部の状態にもとづいて、これらに進行の指示を出力する進行制御部と、を備え、前記制御演算部は、前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定部と、前記駆動部から前記長手方向に進退可能に突出する前記ロッドの前記駆動部の支持端から前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記目標切削厚さを切削するために必要な接触開始位置からの変位である前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数部と、前記測定部からの信号に基づいて、実際の切削厚さが前記目標切削厚さになる前記駆動部変位が算出されるように前記特性関数部を修正する特性関数修正部と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工方法であって、外部から切削に関する情報を受け入れる入力ステップと、ロッドおよび前記ロッドの長手方向の端部近傍に取り付けられたバイトを有する切削部を移動駆動する駆動部を駆動する駆動ステップと、前記ロッドの前記バイトの近傍に取り付けられたギャップ検出器を用いて、前記ロッドの長手方向に垂直な方向の前記切削対象面までの間隔を測定するギャップ検出ステップと、前記ギャップ検出ステップで測定して得た信号を伝送するギャップ検出信号伝送ステップとを有する測定ステップと、前記入力ステップが受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定ステップで測定して得た信号とを受け入れて、前記駆動ステップに駆動指令信号を発する制御演算ステップと、を含み、前記制御演算ステップは、前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定ステップと、前記駆動部から前記長手方向に進退可能に突出する前記ロッドの前記駆動部の支持端から前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記目標切削厚さを切削するために必要な接触開始位置からの変位である前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数ステップと、前記測定ステップで測定して得た信号に基づいて、実際の切削厚さが前記目標切削厚さになる前記駆動部変位が算出されるように前記特性関数ステップの処理を修正する特性関数修正ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことができる。

本発明の実施形態に係る切削加工装置の構成を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る切削加工装置の操作盤の構成を中心に示すブロック図である。本発明の実施形態に係る切削加工装置の演算部の特性関数部を説明するグラフである。本発明の実施形態に係る切削加工装置の第１の動作状態を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る切削加工装置の第２の動作状態を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る切削加工装置の演算部の特性関数部の変形例を説明するグラフである。本発明の実施形態に係る切削加工装置の演算部の特性関数修正部を説明するグラフである。本発明の実施形態に係る切削加工方法の手順を示すフロー図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る切削加工装置および切削加工方法について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の構成を示す縦断面図である。本実施形態に係る切削加工装置１００は、切削対象１０の切削対象面１１を所定の形状に切削する装置である。

図１では、切削対象１０が円筒状の場合を例にとって示している。切削対象１０は、切削加工装置１００がアクセスする側と反対側のたとえば端面近傍を、対象物把持部１２により把持されている。対象物把持部１２は、静止支持されている。なお、図１では、便宜的に、切削対象１０が、鉛直方向に延びるように配されている場合を表示しているが、方向を限定するものではなく、たとえば、水平方向に延びる場合であってもよい。ここで、円筒の軸方向をｚ方向、円筒の軸中心から径方向をｒ方向、円筒の周方向をθ方向と呼ぶこととする。

切削加工装置１００は、切削部１１０、駆動部１２０、測定部１３０、および操作盤２００を有する。

切削部１１０は、バイト１１１、およびロッド１１５を有する。バイト１１１は、ロッド１１５の端部の近傍に取り付けられて、切削対象面１１に対向した個所に設定されて切削対象面１１を切削する。ロッド１１５は、駆動部１２０に拘束されて、駆動部１２０の動作に従って、移動駆動される。

測定部１３０は、ギャップ検出器１３１、ギャップ検出器信号伝送部１３２、複数の近接センサ１３５、および近接センサ信号伝送部１３６を有する。

ギャップ検出器１３１は、ロッド１１５上のバイト１１１が取り付けられている近傍に取付けられている。ギャップ検出器１３１は、切削対象面１１とのギャップ、すなわち、ギャップ検出器１３１と切削対象面１１との間の間隔を測定する。ギャップ検出器１３１の出力は、ギャップ検出器信号伝送部１３２により操作盤２００に伝送される。

複数の近接センサ１３５は、ロッド１１５の周囲、具体的には、切削対象１０の軸方向の外側であって、切削対象１０と駆動部１２０との間の部分に近接して設けられている。複数の近接センサ１３５は、たとえば３つあり、ロッド１１５まわりに周方向に互いに間隔をおいて配されている。

近接センサ１３５は、たとえば静電容量式で、ロッド１１５の長手方向に垂直な方向（径方向）の変位を測定可能である。複数の近接センサ１３５が、周方向に互いに間隔をあけて配されていることにより、径方向の変位がいずれの周方向の領域に生じても、ロッド１１５の径方向の変位を検出可能である。なお、近接センサ１３５が１つであっても、ロッド１１５の微小振動が確実に検知できるのであれば、近接センサ１３５は、１つであってもよい。近接センサ１３５の出力は、近接センサ信号伝送部１３６により操作盤２００に伝送される。

ギャップ検出器信号伝送部１３２および近接センサ信号伝送部１３６は、たとえば、信号ケーブルであり、たとえば、電気的な信号のほか、レーザを用いた信号伝送手段であってもよい。

駆動部１２０は、ｚ方向駆動部１２１、ｒ方向駆動部１２２、およびθ方向駆動部１２３を有する。ｚ方向駆動部１２１は、ｚ方向に切削部１１０を移動させる。ｒ方向駆動部１２２は、ｒ方向に切削部１１０を移動させる。θ方向駆動部１２３は、切削対象１０の軸中心の周りで、切削部１１０の周方向位置を移動させる。駆動部１２０と操作盤２００の間には、駆動指令伝送部１４５が設けられており、駆動部１２０は、操作盤２００からの駆動指令信号に基づいて切削部１１０を移動駆動する。

なお、図１では、切削対象１０が、対象物把持部１２により把持されている場合を示しているが、対象物把持部１２がたとえば、旋盤（図示しない）の回転部分に固定され、あるいは対象把持部１２がたとえばチャックのように旋盤の一部であって、切削対象１０を、その中心軸１５の回りに回転しながら切削加工を施してもよい。その場合には、θ方向駆動部１２３は、設けなくともよい。

操作盤２００は、制御演算部１４０、記憶部１５０、入力部１６０、出力部１７０、インターフェイス１８０、および進行制御部１９０を有する。操作盤２００には、たとえば、計算機システムを用いることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の操作盤の構成を中心に示すブロック図である。

入力部１６０は、操作員などによる外部からの入力を受け入れて、制御演算部１４０および記憶部１５０に出力する。外部からの入力は、切削に関する情報であり、たとえば、切削対象１０に関する情報、すなわち、切削対象１０の形状、寸法、材質等、現状の形状寸法、および目的とする切削後の最終形状寸法などである。

出力部１７０は、切削対象１０の切削状況、切削状況の異常等を表示する。また、近接センサ信号伝送部１３６からの信号により、バイト１１１が切削対象面１１に接触した旨を、表示あるいは警報等によって操作員に知らせる。

インターフェイス１８０は、測定部１３０からの信号を受け、あるいは、駆動部１２０への信号の出力など、操作盤２００と外部との信号の授受を行う。

進行制御部１９０は、制御のステップの進行の可否の判断、操作盤２００内の各要素の状況の確認、操作盤２００内の各要素への進行の指令の出力等を行う。

制御演算部１４０は、最終形状寸法設定部１４１、切削目標値設定部１４２、特性関数部１４３、および特性関数修正部１４４を有する。

最終形状寸法設定部１４１は、入力部１６０が受け入れた外部入力である切削対象１０に関する情報に基づいて、切削対象１０の最終の寸法形状を実現するために必要とする各部分の切削厚さＤｔを設定する。なお、切削厚さＤｔは、外部入力でもよいが、最終形状寸法設定部１４１で算出してもよい。設定された最終寸法形状、各部の切削厚さＤｔ等の情報は、記憶部１５０に保存される。

切削目標値設定部１４２は、所定の位置における当初寸法から最終寸法との差である切削厚さＤｔに対して、１回の切削動作で切削しようとする目標切削厚さＤｃおよび切削回数Ｎを設定する。したがって、計算上は、切削回数Ｎは、目標切削厚さＤｃが一定の値であるときは、（ＩＮＴ（Ｄｔ／Ｄｃ）＋１）となる。ここで、ＩＮＴ（ｘ）はｘの値の小数点以下を切り捨てた整数の値である。

なお、目標切削厚さＤｃは、経験上の値として一定値を外部入力で入力してもよい。あるいは、軸方向の位置に応じて、算出するか外部入力で指定してもよい。

記憶部１５０は、入力部１６０が受け入れた外部入力、および制御演算部１４０での演算の結果を受け入れて収納する。

図３は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の演算部の特性関数部を説明するグラフである。特性関数部１４３の内容を示すグラフは、横軸が目標切削厚さＤｃ、縦軸が駆動部変位Ｄｄである。

特性関数部１４３は、たとえば、目標切削厚さＤｃの離散的な値に対して、駆動部変位Ｄｄの値を有し、目標切削厚さＤｃが離散的な値の中間にある場合は、内挿により、駆動部変位Ｄｄの値を出力する。また、後述する実効長さＬｓをパラメータとして用いる場合には、目標切削厚さＤｃおよび実効長さＬｓのそれぞれの離散的な値の組合せに対して、駆動部変位Ｄｄの値を有し、目標切削厚さＤｃまたは実効長さＬｓが離散的な値の中間にある場合は、内挿により、駆動部変位Ｄｄの値を出力する。特性関数部１４３は、このような機能を有するのであれば、目標切削厚さＤｃおよび実効長さＬｓを変数とする関数の数式演算によって駆動部変位Ｄｄの値を算出し、出力することでもよい。

目標切削厚さＤｃは、切削厚さの目標値である。ここで、切削厚さとは、前述のように、１回の切削動作で切削される切削対象面１１の厚さの変化である。すなわち、切削対象面１１に垂直な方向への、切削対象面１１の位置の変化量である。

ここで、バイト１１１が切削対象面１１に接触を開始する駆動部１２０の位置を接触開始位置と呼ぶこととする。接触開始位置は、近接センサ信号伝送部１３６を介して送られる近接センサ１３５からの信号に、バイト１１１が切削対象面１１に接触したことにより生ずる切削部１１０の微小振動成分が重畳したことを検知することにより、把握することができる。なお、微小振動成分の重畳は、インターフェイス１８０が、その検知機能部分を有する。

駆動部変位Ｄｄは、目標切削厚さＤｃを切削するためにバイト１１１を押し付けるのに必要な、駆動部１２０が移動すべき接触開始位置からの変位である。ここで、駆動部１２０は、図１に示す場合は、ｒ方向駆動部１２２となる。すなわち、駆動部変位Ｄｄは、当初、バイト１１１を切削対象面１１に近づけるためにｒ方向駆動部１２２が移動する方向に、接触開始位置からさらに移動する幅であるともいえる。

図３に示すグラフは、バイト１１１が切削対象１０の表面に接触した後に、ｒ方向駆動部１２２を切削対象１０の肉厚方向に駆動部変位Ｄｄだけ移動させて、バイト１１１を切削対象１０の表面に押し当てると、切削対象１０の表面は目標切削厚さＤｃだけ切削できるとして作成されたものである。

図３には、破線で示す直線Ｆ、実線で示す特性曲線Ａおよび２点鎖線で示す特性曲線Ｂが示されている。直線Ｆは、Ｄｄ＝Ｄｃの場合、すなわち、切削部１１０の曲げ剛性Ｇが実質的に無限大の場合を示す。一方、特性曲線Ａおよび特性曲線Ｂは、同じ目標切削厚さＤｃに対して、駆動部変位Ｄｄの値が大きくなっている。この点について、以下、図４および図５を用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の第１の動作状態を示す縦断面図である。図４は、図３に示す特性曲線Ａに対応する場合を示している。

ここで、ｚ方向駆動部１２１から突出したロッド１１５のバイト１１１の位置までの長さをロッド１１５の実効長さＬｓと呼ぶと、図４は、実効長さがＬｓ１の場合である。この場合、ｒ方向駆動部１２２の駆動部変位Ｄｄは、Ｄｄ１である。以下、バイト１１１を切削対象１０の表面に押し当てた後のｒ方向駆動部１２２の移動量を、駆動部変位Ｄｄと表わすこととする。

図５は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の第２の動作状態を示す縦断面図である。図５は、図３に示す特性曲線Ｂに対応する場合を示している。図５は、実効長さがＬｓ２の場合である。この場合、駆動部変位Ｄｄの値は、Ｄｄ２である。

今、バイト１１１を切削対象１０の表面に押し付ける力が等しい場合は、実際に切削される厚みが等しいと考えられる。図４に示す場合および図５に示す場合は、互いにバイト１１１を切削対象１０の表面に押し付ける力が等しい。

この場合、実効長さＬｓがＬｓ２＞Ｌｓ１であり、駆動部変位Ｄｄについては、Ｄｄ２＞Ｄｄ１である。これは、実効長さＬｓが長い方が、ロッド１１５を含めた切削部１１０の曲げ剛性Ｇが低くなるためである。このため、図４に示す状態の場合に対応する特性曲線Ａは、それより切削部１１０の曲げ剛性Ｇの低い図５に示す状態の場合に対応する特性曲線Ｂのように、同じ目標切削厚さＤｃについて、駆動部変位Ｄｄの値が大きくなる。なお、直線Ｆは、切削部１１０の曲げ剛性Ｇが無限大の場合であるので、特性曲線Ａおよび特性曲線Ｂは、直線Ｆより駆動部変位Ｄｄが大きくなっている。

なお、図３では、切削部１１０の曲げ剛性Ｇの異なる２つのケースに対応した特性曲線Ａと特性曲線Ｂが示されているが、切削部１１０の曲げ剛性Ｇをパラメータとしたさらに多くの特性曲線が示されていても良い。また、パラメータとして切削部１１０の曲げ剛性Ｇに代えて、実効長さＬｓを用いても良い。現実には、実効長さＬｓで示す方が使用しやすいと考えられる。

図６は、特性関数部１４３の変形例である特性関数１４３ａを説明するグラフである。横軸はロッド１１５の実効長さＬｓ、縦軸は、駆動部１２０の駆動部変位Ｄｄである。

目標切削厚さＤｃは、比較的、大小の範囲が狭いことから、ロッド１１５の実効長さＬｓに対する駆動部変位Ｄｄの関係データが有効であることが考えられる。この場合、目標切削厚さＤｃをパラメータとして、目標切削厚さＤｃごとの特性曲線を複数表示することになる。

特性関数修正部１４４は、切削後の切削対象１０を測定部１３０が測定した結果に基づいて、特性関数部１４３を必要に応じて修正する。

図７は、特性関数修正部を説明するグラフである。当初の特性曲線Ａによれば、切削厚さＤｃ０を確保するには、駆動部変位ＤｄをＤｄ１とすべきとしていた。駆動部変位ＤｄをＤｄ１としてバイト１１１を当てて切削した後にバイト１１１を、切削対象１０の切削対象面１１から離して、測定部１３０により測定する。この結果から、実際の切削幅を測定した結果が、Ｄｃ１であったとする。

すなわち、当初想定した特性上は、特性曲線Ａ上の点Ｐ０であるとしていたが、実際は、特性曲線Ａ上にない点Ｐ１であったとする。この場合は、特性関数修正部１４４は、特性曲線を、特性曲線Ａから、点Ｐ１を通る特性曲線Ａｃに修正する。なお、修正の方法は、元の曲線Ａと相似に、（Ｄｃ１／Ｄｃ０）の割合で、曲線Ａを横軸側に拡大することでよい。

図８は、本発明の実施形態に係る切削加工方法の手順を示すフロー図である。

切削加工装置１００および切削対象１０をセットし、入力部１６０が、切削対象１０の最終形状寸法等の外部入力を受け入れる（ステップＳ０１）。

まず、切削部１１０が切削対象１０の外側にあるときにｒ方向駆動部１２２の動作により、ロッド１１５の中心軸が、切削対象１０の中心軸１５に一致するように、切削部１１０は設定される。なお、この状態では、切削対象１０に挿入される際に、バイト１１１が切削対象１０と干渉するような場合は、切削部１１０が全体として切削対象１０の中心軸１５に合わせるようにしてもよい。

このように設定した後に、バイト１１１が切削対象面１１に対向するように、ｚ方向駆動部１２１により切削部１１０を移動させる。このように設定した状態が、図１に示す状態である。

次に、駆動部１２０が、切削対象面１１に対向する位置にバイト１１１を移動するように切削部１１０を移動駆動する（ステップＳ０２）。

ステップＳ０２の結果、切削対象面１１にバイト１１１が対向する状態で、測定部１３０が切削対象面１１との距離を測定する（ステップＳ０３）。

次に、切削目標値設定部１４２は、バイト１１１に対向する切削対象面１１についての切削回数および１回あたりの目標切削厚さＤｃを決定する（ステップＳ０４）。

次に、特性関数部１４３は、目標切削厚さＤｃを実現するための駆動部変位Ｄｄを決定する（ステップＳ０５）。

駆動部１２０が切削部１１０を移動駆動する。近接センサ１３５からの信号により接触開始が確認された時点の駆動部１２０の位置を記憶部１５０が保存する。駆動部１２０は、その位置から、ステップＳ０５で得られた駆動部変位Ｄｄだけ、更に同じ方向に切削部１１０を移動駆動し、切削対象面１１を切削する（ステップＳ０６）。

切削の後に、駆動部１２０は、切削部１１０を元の位置に復帰するように移動駆動する（ステップＳ０７）。

次に、測定部１３０は、切削対象面１１との距離を測定する（ステップＳ０８）。ステップＳ０３および当該のステップＳ０８で得られた測定値は、記憶部１５０に保存される。また、特性関数修正部１４４は、実際の切削厚さＤｃを算出する。

次に、進行制御部１９０は、当該切削対象面１１についての切削は所定の回数（Ｎ回）を終了したか否かを判定する（ステップＳ０９）。当該切削対象面１１についての切削は終了したと判定した（ステップＳ０９ＹＥＳ）場合、進行制御部１９０は、切削対象１０について全体が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１）。

進行制御部１９０が、当該切削対象面１１についての切削は終了していないと判定した（ステップＳ０９ＮＯ）場合には、特性関数修正部１４４は、特性関数部１４３の修正を行う（ステップＳ１０）。特性関数修正部１４４が特性関数部１４３の修正を行った上で、ステップＳ０４ないしステップＳ０９を繰り返す。

進行制御部１９０が、ステップＳ１１で、切削対象１０について全体が終了したと判定しなかった（ステップＳ１１ＮＯ）場合、ステップＳ０２ないしステップＳ１１を繰り返す。また、進行制御部１９０が、ステップＳ１１で、切削対象１０について全体が終了したと判定した（ステップＳ１１ＹＥＳ）場合、切削対象１０についての切削加工を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

たとえば、実施形態では、切削対象が円筒状で、その孔加工のために長尺の切削工具を使用する場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、狭い隙間に面した例えば平面や曲面などの表面の形成のように、切削対象が円筒状の場合以外であっても、長尺の切削工具を使用する必要があるが場合に、同様に適用可能である。

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…切削対象、１１…切削対象面、１２…対象物把持部、１５…中心軸、１００…切削加工装置、１１０…切削部、１１１…バイト、１１５…ロッド、１２０…駆動部、１２１…ｚ方向駆動部、１２２…ｒ方向駆動部、１２３…θ方向駆動部、１３０…測定部、１３１…ギャップ検出器、１３２…ギャップ検出器信号伝送部、１３５…近接センサ、１３６…近接センサ信号伝送部、１４０…制御演算部、１４１…最終形状寸法設定部、１４２…切削目標値設定部、１４３、１４３ａ…特性関数部、１４４…特性関数修正部、１４５…駆動指令伝送部、１５０…記憶部、１６０…入力部、１７０…出力部、１８０…インターフェイス、１９０…進行制御部、２００…操作盤

Claims

切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工装置であって、
外部から切削に関する情報を受け入れる入力部と、
ロッドおよび前記ロッドの長手方向の端部近傍に取り付けられたバイトを有する切削部と、
前記切削部を移動駆動する駆動部と、
前記ロッドの前記バイトの近傍に取り付けられ、前記ロッドの長手方向に垂直な方向の前記切削対象面までの間隔を測定するギャップ検出器と、前記ギャップ検出器からの信号を伝送するギャップ検出器信号伝送部とを有する測定部と、
前記入力部が受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定部からの信号とを受け入れて、前記駆動部に駆動指令信号を発する制御演算部と、
前記入力部、前記切削部、前記駆動部、前記測定部および前記制御演算部の状態にもとづいて、これらに進行の指示を出力する進行制御部と、
を備え、
前記制御演算部は、
前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定部と、
前記駆動部から前記長手方向に進退可能に突出する前記ロッドの前記駆動部の支持端から前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記目標切削厚さを切削するために必要な接触開始位置からの変位である前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数部と、
前記測定部からの信号に基づいて、実際の切削厚さが前記目標切削厚さになる前記駆動部変位が算出されるように前記特性関数部を修正する特性関数修正部と、
を有することを特徴とする切削加工装置。
前記駆動部は、前記ロッドの前記実効長さを変化させることで、前記切削対象面に対する前記バイトの位置を前記長手方向に変更させることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
前記特性関数部は、前記目標切削厚さを入力として、かつ、前記ロッドの実効長さをパラメータとする請求項２に記載の切削加工装置。
前記特性関数部は、前記ロッドの実効長さを入力として、かつ、前記目標切削厚さをパラメータとする請求項２に記載の切削加工装置。
前記測定部は、前記切削部の近傍に配された近接センサと、前記近接センサの信号を伝送する近接センサ信号伝送部をさらに有し、
前記制御演算部は、前記近接センサの信号が、前記切削部の微小振動による信号を含み始めた前記切削部の位置を、前記切削対象面に前記切削部が接触を開始する位置であると判定する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の切削加工装置。
前記切削対象は、中心軸に沿って延びて前記中心軸の周りに回転対称な前記切削対象面を有し、
前記切削対象と前記切削部とは、互いに前記中心軸の周りに相対的に回転する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の切削加工装置。
前記駆動部は、前記中心軸に垂直方向に前記切削部を移動駆動することを特徴とする請求項６に記載の切削加工装置。
切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工方法であって、
外部から切削に関する情報を受け入れる入力ステップと、
ロッドおよび前記ロッドの長手方向の端部近傍に取り付けられたバイトを有する切削部を移動駆動する駆動部を駆動する駆動ステップと、
前記ロッドの前記バイトの近傍に取り付けられたギャップ検出器を用いて、前記ロッドの長手方向に垂直な方向の前記切削対象面までの間隔を測定するギャップ検出ステップと、前記ギャップ検出ステップで測定して得た信号を伝送するギャップ検出信号伝送ステップとを有する測定ステップと、
前記入力ステップが受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定ステップで測定して得た信号とを受け入れて、前記駆動ステップに駆動指令信号を発する制御演算ステップと、
を含み、
前記制御演算ステップは、
前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定ステップと、
前記駆動部から前記長手方向に進退可能に突出する前記ロッドの前記駆動部の支持端から前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記目標切削厚さを切削するために必要な接触開始位置からの変位である前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数ステップと、
前記測定ステップで測定して得た信号に基づいて、実際の切削厚さが前記目標切削厚さになる前記駆動部変位が算出されるように前記特性関数ステップの処理を修正する特性関数修正ステップと、
を有することを特徴とする切削加工方法。