JP7051635B2 - 加工対象物の加工方法及び固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象物を固定して加工する加工対象物の加工方法及び固定装置に関するものである。

従来、工作機械で加工される加工対象物を保持する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この保持装置は、水平基台上に加工対象物を押圧して固定するクランプ部材と、加工対象物の変形状態を検出する変位検出センサと、変位検出センサにより検出された加工対象物の変形状態を基に、クランプ部材の押圧力を調整する情報処理装置とを備えている。情報処理装置は、加工対象物の弾性変形量が均一な状態となるように、クランプ部材の押圧力を調整することで、クランプ歪みに伴う加工誤差を小さくしている。

特開２０００－３０８９３３号公報

ところで、特許文献１に記載のような保持装置により加工対象物を固定しながら、所定の設計形状となるように、加工対象物に加工を行う。すると、加工によって加工対象物の内部応力のバランスが崩れるため、加工後にクランプを解除すると、加工対象物の形状が、クランプ解除前の設計形状から変形してしまう。この場合、変形した加工対象物の形状が設計形状となるように、再加工を行う等の修正作業が発生することから、作業効率の低下を招いてしまう。また、加工対象物が変形しないように、加工と確認とを繰り返し行う場合、加工対象物の加工に時間がかかってしまう。

そこで、本発明は、加工後に加工対象物の固定を解除した場合であっても、加工対象物の形状の変化を抑制することができる加工対象物の加工方法及び固定装置を提供することを課題とする。

本発明の加工対象物の加工方法は、固定部により加工対象物を固定する固定工程と、前記加工対象物に加工を行う加工工程と、前記固定部の固定箇所における前記加工対象物からの反力を検出する反力検出工程と、前記加工工程を開始した後の前記加工対象物からの反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整する位置調整工程と、を含む。

また、本発明の固定装置は、加工対象物を固定する固定部と、前記固定部の固定箇所における前記加工対象物からの反力を検出する反力検出部と、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整する位置調整部と、を備え、前記位置調整部は、前記固定箇所において検出した前記加工対象物からの反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整する。

これらの構成によれば、加工対象物への加工によって、固定箇所における反力が上昇しても、位置調整部により固定位置を調整することで、固定箇所における反力を所定の基準以下とすることができる。つまり、加工対象物への加工によって、加工対象物の内部応力のバランスが崩れると、固定箇所における反力が上昇するが、固定位置を調整して固定箇所における反力を所定の基準以下とすることで、加工対象物の内部応力を解放し、内部応力をバランスさせることができる。つまり、加工対象物の固定箇所における反力を積極的に逃がすように、固定位置を移動させることができる。このため、加工後において加工対象物の固定を解除しても、加工対象物の形状の変形を抑制することができる。これにより、修正作業等の発生、及び加工時間の増大を抑制することができるため、加工対象物への加工を効率よく行うことができる。なお、加工としては、例えば、切削加工である。また、固定位置の調整は、加工工程において複数の加工段階を経て加工対象物が加工される場合、加工段階毎に行われる。

また、前記所定の基準は、前記加工工程を開始する時点における前記固定箇所の反力である初期反力に基づいて設定されることが、好ましい。

この構成によれば、初期反力に基づいて設定される所定の基準を用いて、加工対象物からの反力が大きいか否かを判定することができる。なお、所定の基準は、初期反力であってもよいし、初期反力に対して調整したものであってもよく、特に限定されない。また、所定の基準が設定されるタイミングは、加工工程を開始する前であってもよいし、加工工程を開始した後であってもよく、特に限定されない。

また、前記固定工程では、前記加工対象物を加工台上に設置しており、前記位置調整工程において前記加工対象物と前記加工台との間に隙間が形成される場合、前記隙間にシム部材を挿入するシム調整工程を、さらに含むことが、好ましい。

また、前記加工対象物が設置される加工台と、前記位置調整部の調整により前記加工対象物が前記加工台から離れることで形成される隙間に挿入されるシム部材と、をさらに備えることが、好ましい。

これらの構成によれば、加工台に対する加工対象物の浮き（加工台と加工対象物との隙間）をシム部材により埋めることができるため、浮きによって加工時に発生するびびり振動等の影響を低減することができ、加工対象物への加工を適切に行うことができる。

また、前記反力検出部は、前記固定部の歪みに基づいて、前記反力を検出することが、好ましい。

この構成によれば、固定箇所における加工対象物からの反力を適切に検出することができる。

また、前記加工対象物の振動を検出する振動検出部を、さらに備えることが、好ましい。

この構成によれば、加工対象物の振動を検出した場合、加工対象物と加工台との隙間へのシム部材の挿入等を行うことで、加工対象物の振動を抑制することができる。このため、加工対象物の振動による加工への影響を低減することができる。なお、振動検出部は、反力検出部と一体となる検出部として構成してもよい。

また、前記固定部は、前記加工対象物を複数の前記固定箇所で固定しており、前記位置調整部は、複数の前記固定箇所において検出した前記加工対象物からの反力の差が、所定範囲内に収まるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整することが、好ましい。

この構成によれば、一部の固定箇所における加工対象物からの反力が大きくなった場合であっても、複数の固定箇所における反力が所定の基準以下で、且つ、複数の固定箇所における反力の差が所定範囲内に収まるように、固定位置を調整することで、加工対象物の内部応力を適切にバランスさせることができる。なお、所定範囲となる反力の差は、０の場合も含んでいる。

また、前記隙間の変位を検出する隙間検出部と、前記隙間の変位に応じて、前記シム部材の前記隙間への挿入量を調整するシム調整部と、をさらに備えることが、好ましい。

この構成によれば、隙間が変位する場合であっても、シム部材により隙間を適切に埋めることができる。

図１は、実施形態１に係る固定装置を模式的に示す図である。 図２は、実施形態１に係る加工対象物の説明図である。 図３は、実施形態１に係る固定装置周りの概略構成図である。 図４は、実施形態１に係る固定装置の制御動作に関する一例のフローチャートである。 図５は、実施形態１に係る固定装置の制御動作に関する一例のフローチャートである。 図６は、実施形態１に係る固定装置の制御動作に関する一例のフローチャートである。 図７は、実施形態２に係る固定装置を模式的に示す図である。 図８は、実施形態２に係る固定装置のクランプ部周りを模式的に示す図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
実施形態１に係る固定装置１０は、切削加工等の加工時において、加工の対象となる加工対象物Ｗを固定する装置である。加工対象物Ｗは、金属材料からなる母材であり、切削加工によって所定の部品が削り出される。なお、実施形態１では、加工として、切削加工に適用して説明するが、切削加工に限定されず、加工対象物Ｗの内部応力が変化する加工であれば、いずれの加工であってもよい。先ず、図１を参照して、固定装置１０について説明する。

図１は、実施形態１に係る固定装置を模式的に示す図である。固定装置１０は、加工対象物Ｗが設置される加工台１１と、クランプ部（固定部及び位置調整部）１２と、反力検出センサ１３と、シム部材１４と、を備えている。図１に示す固定装置１０は、加工台１１上に設置された加工対象物Ｗをクランプ部１２により押圧して固定するものである。なお、図１に示す固定装置１０は、クランプ部１２による固定を手動で調整可能な装置であってもよいし、自動で調整可能な装置であってもよく、特に限定されない。

加工台１１は、加工対象物Ｗを設置する設置面２１を有し、設置面２１は、鉛直方向に直交する水平な平坦面となっている。この設置面２１には、後述するクランプ部１２を締結するための締結孔２２が複数形成されている。

クランプ部１２は、加工対象物Ｗを複数の固定箇所において押圧して固定しており、複数の固定箇所に応じて複数設けられている。クランプ部１２は、加工台１１上に設置された加工対象物Ｗを上方側から押さえ込む押圧部材２４と、加工台１１上に締結されると共に押圧部材２４を鉛直方向に移動させる締結部材２５と、を含んで構成されている。押圧部材２４は、水平方向における一端が加工対象物Ｗに接触し、水平方向における他端が締結部材２５に固定される。押圧部材２４が加工対象物Ｗに接触する箇所が、固定箇所となっており、固定箇所は、点接触、線接触または面接触等のいずれの接触により固定されていてもよい。締結部材２５は、例えば、ボルトが適用され、鉛直方向に進退自在となっており、押圧部材２４の鉛直方向における固定位置を調整している。このため、クランプ部１２は、加工対象物Ｗを固定する固定部として機能すると共に、加工対象物Ｗの固定位置を調整する位置調整部として機能する。

反力検出センサ１３は、クランプ部１２の締結部材２５に取り付けられている。反力検出センサ１３は、例えば、荷重によって変位する歪みゲージが適用され、締結部材２５の荷重経路上に配置されている。この反力検出センサ１３は、クランプ部１２の固定箇所における加工対象物Ｗからの反力を検出している。また、この反力検出センサ１３は、加工対象物Ｗの振動を検出可能となっている。つまり、反力検出センサ１３は、加工対象物Ｗからの反力を検出する機能と、加工対象物Ｗの振動を検出する機能とを兼ねたセンサとなっている。

シム部材１４は、加工対象物Ｗと加工台１１の設置面２１との間に形成される隙間に挿入される、当該隙間を埋める部材である。シム部材１４は、加工対象物Ｗと設置面２１との間に挿入されることで、加工対象物Ｗの浮きによるびびり振動等の影響が発生しないように、加工対象物Ｗを保持している。シム部材１４は、例えば、隙間へ向かって先細りとなる三角のくさび形状となっており、隙間の大きさに応じて挿入量を調整している。つまり、シム部材１４は、隙間の大きさが大きいほど、挿入量が深くなるように挿入する一方で、隙間の大きさが小さいほど、挿入量が浅くなるように挿入する。

この固定装置１０により固定された加工対象物Ｗは、その上面が加工面となっている。この加工面には、切削用の先端工具３１が接触することで、加工対象物Ｗを切削する。

次に、図２を参照して、加工される加工対象物Ｗについて説明する。図２は、実施形態１に係る加工対象物の説明図である。図２には、加工対象物Ｗとして、加工前の加工対象物Ｗ１と、設計形状となる加工対象物Ｗ２（部品）と、加工により変形する加工対象物Ｗ３，Ｗ３’とを図示している。加工対象物Ｗ１は、長方体の塊形状となる金属材料の母材である。加工対象物Ｗ２は、予め設計により規定された設計形状となる部品である。つまり、加工対象物Ｗ１を切削加工することで、加工対象物Ｗ２を製作している。このため、加工対象物Ｗ１は、加工対象物Ｗ２に余肉部分を加えた形状となっている。加工対象物Ｗ３，Ｗ３’は、加工対象物Ｗ１を切削加工することで変形する加工対象物を示している。

図２に示すように、加工対象物Ｗ１を切削加工すると、加工対象物Ｗ３，Ｗ３’の内部応力がアンバランスとなってしまう。このため、加工対象物Ｗ３，Ｗ３’の内部応力をバランスさせるべく、加工対象物Ｗ３，Ｗ３’の変形を許容する。そして、変形した加工対象物Ｗ３，Ｗ３’に対して引き続き切削加工を行って、加工対象物Ｗ２を製作する。このとき、変形した加工対象物Ｗ３，Ｗ３’は、欠損部３５が生じない（図２の実線で示す）加工対象物Ｗ３となる場合、または欠損部３５が生じる（図２の点線で示す）加工対象物Ｗ３’となる場合がある。つまり、加工対象物Ｗ３’が加工対象物Ｗ２の設計形状を超えて変形し過ぎると、加工対象物Ｗ２を製作するにあたって、欠損部３５が生じてしまう可能性がある。欠損部３５が生じる場合、加工対象物Ｗの修正作業等が発生してしまうことから、クランプ部１２は、欠損部３５が生じない加工対象物Ｗ３となるように、クランプ部１２の締結部材２５による上限の固定位置が上限固定位置として設定されている。

次に、上記の固定装置１０を用いて、加工対象物Ｗを固定し、加工する加工方法について説明する。先ず、加工台１１の設置面２１上に加工対象物Ｗを配置する。この後、クランプ部１２の押圧部材２４を、加工対象物Ｗを押圧するように配置すると共に、クランプ部１２の締結部材２５を加工台１１上に締結することで、クランプ部１２により加工対象物Ｗを押圧固定する（固定工程）。このとき、反力検出センサ１３により、固定時における加工対象物Ｗからの反力を初期反力として取得する。なお、固定工程では、複数のクランプ部１２の複数の固定箇所における加工対象物Ｗからの反力の差が、所定範囲内に収まるように、複数のクランプ部１２で加工対象物Ｗを固定する。

続いて、加工対象物Ｗに対して切削加工を実行する（加工工程）。ここで、切削加工は、複数の加工段階（加工パス）によって行われる。加工対象物Ｗに対してワンパスの切削加工が実行された後、反力検出センサ１３によりワンパスの切削加工後の加工対象物Ｗからの反力を計測する（反力検出工程）。そして、計測した計測反力が、閾値（所定の基準）以下であるか否かを判別する。ここで、閾値は、固定工程において取得した初期反力、つまり、加工工程を開始する時点に取得した初期反力に基づいて設定される値となっている。具体的に、閾値は、初期反力に対して調整したものとなっている。なお、閾値は、初期反力であってもよい。また、閾値が設定されるタイミングは、加工工程を開始する前であってもよいし、加工工程を開始した後であってもよい。計測反力が閾値以下である場合、次のパスの切削加工が実行され、切削加工が終了するまで、上記の工程を繰り返し実行する。一方で、計測反力が閾値よりも大きい場合、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定箇所における固定位置を、計測反力が閾値以下となるように調整する（位置調整工程）。

ここで、反力検出工程において複数のクランプ部１２において計測される複数の計測反力のうち、一部の計測反力が閾値よりも大きい場合、位置調整工程では、全ての計測反力が閾値以下となるように、複数のクランプ部１２を調整すると共に、全ての計測反力の差が所定範囲内に収まるように、複数のクランプ部１２を調整する。

また、位置調整工程において加工対象物Ｗと加工台１１との間に隙間が形成される場合、この隙間にシム部材１４を挿入する（シム調整工程）。シム調整工程では、挿入するシム部材１４が加工台１１及び加工対象物Ｗに接触するように配置することで、シム部材１４を介して加工対象物Ｗを加工台１１により支持する。

また、反力検出センサ１３は、加工対象物Ｗの振動を検出可能であることから、加工工程では、反力検出センサ１３により加工対象物Ｗの振動を検出する（振動検出工程）。振動検出工程において加工対象物Ｗの振動が検出されると、シム調整工程においてシム部材１４の挿入量を調整したり、位置調整工程においてクランプ部１２による固定位置を調整したりする。

次に、図３を参照して、加工対象物Ｗの固定を自動で行う固定装置１０について説明する。加工対象物Ｗの固定を自動で行う場合、固定装置１０のクランプ部１２は、駆動源となるアクチュエータ４５を用いて押圧部材２４の鉛直方向における移動が調整される。また、固定装置１０のシム部材１４は、アクチュエータ４５を用いて挿入量が調整される。

固定装置１０は、加工対象物Ｗに切削加工を行うＮＣ装置４１と共に、マシニングセンタ４０に設けられている。マシニングセンタ４０は、データ処理装置４２によって制御されている。ＮＣ装置４１は、上記の先端工具３１を有しており、部品の設計形状に関する切削加工データに基づいて、加工対象物Ｗを切削加工する。データ処理装置４２は、ＮＣ装置４１及び固定装置１０を制御している。データ処理装置４２は、ＮＣ装置４１へ向けて加工対象物Ｗを切削加工するためのプログラム及び上記の切削加工データ等を提供する。また、データ処理装置４２は、ＮＣ装置４１の切削加工の開始及び停止を指示する信号を出力したり、固定装置１０のクランプ部１２及びシム部材１４を制御する信号を出力したりする。さらに、データ処理装置４２は、反力検出センサ１３から出力される荷重及び振動に関する物理データ、後述する加工対象物変位検出センサ４６から出力される変位に関する物理データが、固定装置１０から入力される。そして、データ処理装置４２は、入力された各種データに基づいて、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置を調整したり、シム部材１４の挿入量を調整したりする。

図３に示すように、固定装置１０は、上記した加工台１１、クランプ部１２、反力検出センサ１３及びシム部材１４の他、アクチュエータ４５と、加工対象物変位検出センサ４６と、制御装置４７とを備えている。アクチュエータ４５は、クランプ部１２の締結部材２５を鉛直方向に移動させたり、シム部材１４を隙間の挿入方向に移動させたりする。つまり、アクチュエータ５４は、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置を調整する位置調整部として機能したり、シム部材１４の隙間への挿入量を調整するシム調整部として機能したりする。なお、アクチュエータ４５は、単一の駆動源であってもよいし、クランプ部１２及びシム部材１４に応じて設けられる複数の駆動源であってもよく、特に限定されない。加工対象物変位検出センサ（隙間検出部）４６は、加工対象物Ｗと加工台１１との間の隙間を計測する。反力検出センサ１３及び加工対象物変位検出センサ４６は、データ処理装置４２に接続されており、データ処理装置４２に物理データを出力している。

制御装置４７は、データ処理装置４２に接続されると共に、アクチュエータ４５に接続されており、データ処理装置４２から入力される各種データに基づいて、アクチュエータ４５の駆動を制御している。つまり、制御装置４７及びデータ処理装置４２は、固定装置１０の制御部として機能している。具体的に、制御装置４７は、データ処理装置４２から入力される制御信号として、反力検出センサ１３により検出される反力が所定の反力となるようなアクチュエータ４５の駆動信号を出力する。これにより、クランプ部１２は、クランプ部１２の固定箇所における反力が所定の反力となるように、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置が調整される。また、制御装置４７は、データ処理装置４２から入力される制御信号として、加工対象物変位検出センサ４６により検出される隙間を埋めるシム部材１４の挿入量となるようなアクチュエータ４５の駆動信号を出力する。これにより、シム部材１４は、加工対象物Ｗと加工台１１との隙間を埋めるように、挿入量が調整される。

次に、図４から図６を参照して、図３の固定装置１０による加工対象物Ｗの固定に関する制御動作について説明する。図４から図６は、実施形態１に係る固定装置の制御動作に関するフローチャートである。

図４に示すように、先ず、固定装置１０には、加工台１１の設置面２１上に加工対象物Ｗが配置される（ステップＳ１１）。この後、制御装置４７は、データ処理装置４２から入力されるクランプ部１２の制御信号に基づいて、アクチュエータ４５の駆動信号を出力する。具体的に、制御装置４７は、設置面２１上に配置された加工対象物Ｗを固定すべく、クランプ部１２の締結部材２５を鉛直方向の下方側に移動させるように、アクチュエータ４５を作動させる。これにより、制御装置４７は、クランプ部１２により加工対象物Ｗを固定する（ステップＳ１２：固定工程（クランプＯＮ））。なお、上記したように、固定工程Ｓ１２では、複数のクランプ部１２の複数の固定箇所における加工対象物Ｗからの反力の差が所定範囲内に収まるように、複数のクランプ部１２で加工対象物Ｗを固定する。

続いて、固定装置１０の反力検出センサ１３は、固定時における加工対象物Ｗからの反力を、荷重の物理データとして計測し、計測結果をデータ処理装置４２へ向けて出力する。データ処理装置４２は、入力された計測結果を、初期反力として取得する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３の後、データ処理装置４２は、反力検出センサ１３から入力される計測結果を、計測反力として取得することを開始する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、データ処理装置４２は、ＮＣ装置４１を制御して、加工対象物Ｗに対する切削加工を開始する（ステップＳ１５：加工工程）。加工工程Ｓ１５では、ワンパスの切削加工を実行し、データ処理装置４２は、ワンパスの切削加工後に、反力検出センサ１３により計測した計測反力が、閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。データ処理装置４２は、計測反力が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、全てのパスの切削加工が終了したか否かを判別する（ステップＳ１７）。そして、データ処理装置４２は、全てのパスの切削加工が終了したと判定した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、切削加工を終了する。

ステップＳ１６において、データ処理装置４２は、計測反力が閾値以下でない、つまり、計測反力が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ＮＣ装置４１に対して、切削加工の停止を指示する制御信号を出力する（ステップＳ１８）。この後、データ処理装置４２は、固定装置１０のクランプ部１２を調整する（ステップＳ１９：位置調整工程）。なお、位置調整工程Ｓ１９については、図５に示し、詳細は後述する。また、位置調整工程Ｓ１９の実行後、データ処理装置４２は、固定装置１０のシム部材１４を調整する（ステップＳ２０：シム調整工程）。なお、シム調整工程Ｓ２０については、図６に示し、詳細は後述する。シム調整工程Ｓ２０の実行後、データ処理装置４２は、再びステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、データ処理装置４２は、シム調整後において反力検出センサ１３により検出された反力を、初期反力として取得し、更新する。

ステップＳ１７において、データ処理装置４２は、全てのパスの切削加工が終了していないと判定した場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、次のパスの切削加工を実行した後、ステップＳ１６を再び実行する。そして、データ処理装置４２は、切削加工が終了するまで、ステップＳ１６及びステップＳ１７を繰り返し実行する。

次に、図５を参照して、位置調整工程Ｓ１９について説明する。図５に示すように、データ処理装置４２は、図４のステップＳ１６において、計測反力が閾値よりも大きいと判定すると、アクチュエータ４５を制御して、計測反力が閾値以下となるように、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置を調整する（ステップＳ３１）。具体的に、ステップＳ３１において、データ処理装置４２は、計測反力が閾値よりも大きいことから、鉛直方向において、クランプ部１２の押圧部材２４が加工対象物Ｗから離れる側に移動するように、アクチュエータ４５を制御する。

ステップＳ３１の実行後、データ処理装置４２は、反力検出センサ１３により計測した計測反力が、閾値以下であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。データ処理装置４２は、計測反力が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、クランプ部１２の調整を完了する（ステップＳ３３）。一方で、データ処理装置４２は、計測反力が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置が上限固定位置に達したか否かを判定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４では、加工対象物Ｗに図２に示す欠損部３５が発生しないように上限固定位置が設定されていることから、データ処理装置４２が、固定位置を調整可能な余地があるか否かを判定している。

データ処理装置４２は、固定位置が上限固定位置に達したと判定した場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、固定位置を調整する余地がないとして、ステップＳ３３に進む。一方で、データ処理装置４２は、固定位置が上限固定位置に達していないと判定した場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、固定位置を調整する余地があるとして、ステップＳ３１に進む。

次に、図６を参照して、シム調整工程Ｓ２０について説明する。図６に示すように、データ処理装置４２は、図４の位置調整工程Ｓ１９の実行後、加工対象物変位検出センサ４６により計測された加工対象物Ｗと加工台１１との間の隙間を取得する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の実行後、データ処理装置４２は、現在のシム部材１４の隙間への挿入量が、ステップＳ４１において計測した隙間に応じた挿入量となっているか否かを判定する（ステップＳ４２）。データ処理装置４２は、計測した隙間に応じたシム部材１４の挿入量となっていると判定した場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、シム部材１４の調整を完了する（ステップＳ４３）。一方で、データ処理装置４２は、計測した隙間に応じたシム部材１４の挿入量となっていないと判定した場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、アクチュエータ４５を制御して、計測した隙間に応じたシム部材１４の挿入量となるように、シム部材１４を移動させる（ステップＳ４４）。データ処理装置４２は、ステップＳ４４の実行後、ステップＳ４１に進み、再び、加工対象物変位検出センサ４６により加工対象物Ｗと加工台１１との間の隙間を計測する。

以上のように、実施形態１によれば、加工対象物Ｗへの切削加工によって、クランプ部１２の固定箇所における反力が上昇しても、加工対象物Ｗの固定位置を調整することで、固定箇所における反力を閾値以下とすることができる。このため、切削加工後において加工対象物Ｗの固定を解除しても、加工対象物Ｗの内部応力がバランスしていることから、加工対象物Ｗの形状の変形を抑制することができる。これにより、加工対象物Ｗの修正作業等の発生、及び加工時間の増大を抑制することができるため、加工対象物Ｗへの切削加工を効率よく行うことができる。

また、実施形態１によれば、初期反力に基づいて設定される閾値を用いて、計測反力が大きいか否かを判定することができる。このため、クランプ部１２の固定箇所における加工対象物Ｗからの反力を閾値以下となるように、加工対象物Ｗを固定することができる。

また、実施形態１によれば、加工対象物Ｗと加工台１１との間にシム部材１４を挿入することで、加工台１１に対する加工対象物Ｗの浮きをシム部材１４により埋めることができるため、浮きによって切削加工時に発生するびびり振動等の影響を低減することができ、加工対象物Ｗへの切削加工を適切に行うことができる。

また、実施形態１によれば、反力検出センサ１３をクランプ部１２の荷重経路上に設けることで、加工対象物Ｗからの反力を適切に検出することができる。

また、実施形態１によれば、データ処理装置４２及び制御装置４７により、反力検出センサ１３の検出結果に基づいて、加工対象物Ｗの固定位置を調整することができるため、自動化を図ることができる。

また、実施形態１によれば、加工対象物Ｗの振動を検出した場合、加工対象物Ｗと加工台１１との隙間へのシム部材１４の挿入等を行うことで、加工対象物Ｗの振動を抑制することができる。このため、加工対象物Ｗの振動による切削加工への影響を低減することができる。

また、実施形態１によれば、複数のクランプ部１２による複数の固定箇所における加工対象物Ｗからの反力を、同じ反力となるように、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置を調整することで、加工対象物Ｗの内部応力を適切にバランスさせることができる。

また、実施形態１によれば、加工対象物Ｗと加工台１１との隙間の変位に応じてシム部材の隙間への挿入量を調整することができるため、シム部材１４により隙間を適切に埋めることができる。

なお、実施形態１では、シム部材１４をくさび形状としたが、平板形状または長方体形状としてもよく、シム部材１４の形状は、特に限定されない。また、シム部材１４の挿入方法についても、実施形態１のような加工対象物Ｗの側部から挿入する方法に、特に限定されない。

また、実施形態１では、初期反力に基づいて設定された閾値を用いて、クランプ部１２による加工対象物Ｗの固定位置を調整したが、加工対象物Ｗの内部応力をバランスさせることが可能であれば、いずれの閾値であってもよい。

また、実施形態１では、加工対象物Ｗと加工台１１との隙間を計測した後、シム部材１４を挿入したが、加工対象物Ｗへの切削加工前に、加工対象物Ｗの変形が予め既知である場合、加工対象物Ｗの変形を考慮して、予めシム部材１４を加工対象物Ｗと加工台１１との間に配置し、この後、クランプ部１２による固定を行ってもよい。例えば、図２に示すように、切削加工によって加工対象物Ｗ３，Ｗ３’の幅方向における両端部が、加工台１１から離れる側に変形して、加工対象物Ｗが加工台１１側に凸となる反りとなる場合、予め加工対象物Ｗ１の幅方向における中央部にシム部材１４を配置して、加工対象物Ｗ１を反対側に反らせるように（逆反りとなるように）変形させてもよい。この構成によれば、切削加工された加工対象物Ｗ３，Ｗ３’が沿った場合であっても、加工対象物Ｗ２の設計形状を超えて変形することを抑制できるため、欠損部３５の形成を抑制することができる。

［実施形態２］
次に、図７及び図８を参照して、実施形態２に係る固定装置５０について説明する。図７は、実施形態２に係る固定装置を模式的に示す図である。図８は、実施形態２に係る固定装置のクランプ部周りを模式的に示す図である。実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。

実施形態２に係る固定装置５０は、加工対象物Ｗを複数のクランプ部５１により保持すると共に、実施形態１の加工台１１による加工対象物Ｗの保持を省いた構成となっている。固定装置５０は、複数のクランプ部５１と、各クランプ部５１を鉛直方向に移動自在に支持する複数のガイドレール５２と、を備えている。また、図示は省略するが、固定装置５０は、各ガイドレール５２に対して各クランプ部５１を移動させる移動機構と、加工対象物Ｗからの反力を検出する実施形態１と同様の反力検出センサとを備えている。

複数のクランプ部５１は、加工対象物Ｗの縁部に固定されている。クランプ部５１は、加工対象物Ｗの厚さ方向における両側から挟み込んで、加工対象物Ｗを把持する。また、クランプ部５１には、ガイドレール５２に移動自在に係合するガイド部が設けられると共に、ガイドレール５２上の所定位置に固定するロック部が設けられている。このため、クランプ部５１は、ガイドレール５２の延在方向に沿って移動すると共に、ガイドレール５２上の所定位置に位置決めされる。ガイドレール５２は、その延在する方向が、例えば、鉛直方向となっており、クランプ部５１の鉛直方向における移動を案内している。

次に、上記の固定装置５０を用いて、加工対象物Ｗを固定する固定方法について説明する。なお、実施形態２の固定装置５０による加工対象物Ｗの固定方法は、実施形態１の固定装置１０による加工対象物Ｗの固定方法とほぼ同様であるため、一部を省略して説明する。

先ず、加工対象物Ｗに対してクランプ部５１を、加工対象物Ｗの厚さ方向における両側から挟み込んで加工対象物Ｗを固定する（固定工程）。なお、固定工程では、複数のクランプ部５１の複数の固定点における加工対象物Ｗからの反力の差が所定範囲内に収まるように、複数のクランプ部５１で加工対象物Ｗを固定する。

続いて、加工対象物Ｗに対して複数パスに亘る切削加工を実行する（加工工程）。加工対象物Ｗに対してワンパスの切削加工が実行された後、反力検出センサによりワンパスの切削加工後の加工対象物Ｗからの反力を計測する（反力検出工程）。そして、計測した計測反力が、閾値以下であるか否かを判別する。計測反力が閾値以下である場合、次のパスの切削加工が実行され、切削加工が終了するまで、上記の工程を繰り返し実行する。一方で、計測反力が閾値よりも大きい場合、クランプ部５１による加工対象物Ｗの固定点における固定位置を、計測反力が閾値以下となるように調整する（位置調整工程）。

以上のように、実施形態２においても、加工対象物Ｗへの切削加工によって、クランプ部５１の固定箇所における反力が上昇しても、クランプ部５１をガイドレール５２に沿って移動させて、加工対象物Ｗの固定位置を調整することで、固定箇所における反力を閾値以下とすることができる。このため、切削加工後において加工対象物Ｗの固定を解除しても、加工対象物Ｗの内部応力がバランスしていることから、加工対象物Ｗの形状の変形を抑制することができる。これにより、加工対象物Ｗの修正作業等の発生、及び加工時間の増大を抑制することができるため、加工対象物Ｗへの切削加工を効率よく行うことができる。

１０ 固定装置
１１ 加工台
１２ クランプ部
１３ 反力検出センサ
１４ シム部材
２１ 設置面
２２ 締結孔
２４ 押圧部材
２５ 締結部材
３１ 先端工具
３５ 欠損部
４０ マシニングセンタ
４１ ＮＣ装置
４２ データ処理装置
４５ アクチュエータ
４６ 加工対象物変位検出センサ
４７ 制御装置
５０ 固定装置
５１ クランプ部
５２ ガイドレール
Ｗ 加工対象物

Claims (10)

1. 加工対象物を加工台上に設置して、固定部により前記加工対象物を前記加工台に固定する固定工程と、
   先端工具により前記加工対象物に加工を行う加工工程と、
   前記固定部の固定箇所において、前記先端工具により加工される前記加工対象物の変形によって、前記加工対象物から前記固定箇所に与えられる力と釣り合う力を反力として検出する反力検出工程と、
   前記加工工程を開始した後の前記反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の前記加工台に対する固定位置を調整する位置調整工程と、を含み、
   前記所定の基準は、前記加工工程を開始する時点における前記固定箇所の前記反力である初期反力に基づいて設定される加工対象物の加工方法。
2. 前記位置調整工程において前記加工対象物と前記加工台との間に隙間が形成される場合、前記隙間にシム部材を挿入するシム調整工程を、さらに含む請求項１に記載の加工対象物の加工方法。
3. 加工対象物を加工台上に設置して、固定部により前記加工対象物を前記加工台に固定する固定工程と、
   先端工具により前記加工対象物に加工を行う加工工程と、
   前記固定部の固定箇所において、前記先端工具により加工される前記加工対象物の変形によって、前記加工対象物から前記固定箇所に与えられる力と釣り合う力を反力として検出する反力検出工程と、
   前記加工工程を開始した後の前記反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の前記加工台に対する固定位置を調整する位置調整工程と、
   前記位置調整工程において前記加工対象物と前記加工台との間に隙間が形成される場合、前記隙間にシム部材を挿入するシム調整工程と、を含む加工対象物の加工方法。
4. 加工対象物が設置される加工台と、
   前記加工対象物を前記加工台に固定する固定部と、
   前記固定部の固定箇所において、先端工具により加工される前記加工対象物の変形によって、前記加工対象物から前記固定箇所に与えられる力と釣り合う力を反力として検出する反力検出部と、
   前記固定部による前記加工対象物の前記加工台に対する固定位置を調整する位置調整部と、を備え、
   前記位置調整部は、前記固定箇所において検出した前記反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整し、
   前記所定の基準は、加工を開始する時点における前記固定箇所の前記反力である初期反力に基づいて設定される固定装置。
5. 前記反力検出部は、前記固定部の歪みに基づいて、前記反力を検出する請求項４に記載の固定装置。
6. 前記加工対象物の振動を検出する振動検出部を、さらに備える請求項４または５に記載の固定装置。
7. 前記固定部は、前記加工対象物を複数の前記固定箇所で固定しており、
   前記位置調整部は、複数の前記固定箇所において検出した前記反力の差が、所定範囲内に収まるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整する請求項４から６のいずれか１項に記載の固定装置。
8. 前記位置調整部の調整により前記加工対象物が前記加工台から離れることで形成される隙間に挿入されるシム部材と、をさらに備える請求項４から７のいずれか１項に記載の固定装置。
9. 加工対象物が設置される加工台と、
   前記加工対象物を前記加工台に固定する固定部と、
   前記固定部の固定箇所において、先端工具により加工される前記加工対象物の変形によって、前記加工対象物から前記固定箇所に与えられる力と釣り合う力を反力として検出する反力検出部と、
   前記固定部による前記加工対象物の前記加工台に対する固定位置を調整する位置調整部と、を備え、
   前記位置調整部は、前記固定箇所において検出した前記反力が、所定の基準よりも大きい場合、前記所定の基準以下となるように、前記固定部による前記加工対象物の固定位置を調整し、
   前記位置調整部の調整により前記加工対象物が前記加工台から離れることで形成される隙間に挿入されるシム部材を、さらに備える固定装置。
10. 前記隙間の変位を検出する隙間検出部と、
    前記隙間の変位に応じて、前記シム部材の前記隙間への挿入量を調整するシム調整部と、をさらに備える請求項８または９に記載の固定装置。

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