JPH11123634A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により、設備コスト及び設備スペ
ースが削減されるようにした、高精度の機械加工を行な
うための加工装置を提供すること。 【解決手段】 工具部１２と、加工すべき被加工物Ｗが
取り付けられる加工テーブル１１ｂと、上記工具部を所
定の工具経路に沿って上記加工テーブルに対して相対的
に水平移動させる数値制御部１５と、上記数値制御部に
より駆動制御されて、加工テーブル上に取り付けられた
被加工物の寸法分布を測定する計測手段１２と、上記計
測手段により計測された計測値を送出する通信手段１３
ａと、を備えており、上記計測手段が、加工座標系に関
して、工具の切込み方向には、高精度で被加工物の寸法
分布の計測を行ない、工具の移動方向に関しては、工具
部の相対送り駆動速度に基づいて、当該方向の座標値を
換算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工を行なう
ための加工装置に関し、特にプリプロセス計測またはイ
ンプロセス計測に基づいて、工具経路を設定しまたは補
正することにより、高精度の加工を行なう加工装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】大量生産される精密機械部品や精密電子
部品の製造工程における機械加工では、加工精度と同時
に量産性や低生産コストが要求される。このため、被加
工物の寸法精度や、複数の被加工物を同時に加工する際
の被加工物間の寸法バラツキに対応して、被加工物に対
する工具の相対経路を変化させる方法が知られている。
これは、被加工物の加工前の寸法分布や寸法バラツキを
抑制するのに比較して、量産性や低生産コストの点で
も、あるいは精度の点でも、良好な結果が得られること
があるからである。

【０００３】例えば、溝加工においては、被加工物Ｗに
対して、図７に示すようにブレード砥石１を使用し、ま
たは図８に示すようにエンドミル２を使用し、あるいは
図９に示すようにフライスカッター３を使用して、溝加
工を行なうようにしている。しかしながら、これらの溝
加工においては、例えば図１０に示すように、作業効率
を高めるために、複数個の被加工物Ｗを加工テーブルＴ
上に並べて、ブレード砥石１を被加工物Ｗの並んだ方向
に沿って矢印で示すように移動させることにより、溝加
工を行なうようにしている。このため、各被加工物Ｗに
高さのバラツキがあると、この高さのバラツキに対応し
て、各被加工物Ｗの溝深さにバラツキが生ずることにな
る。

【０００４】また、個々の被加工物Ｗに関して、図１１
に示すように、被加工物Ｗの表面うねりＡ及びこの表面
うねりＡの仮想中心線Ｂに対して、溝加工された溝底面
Ｃは、仮想中心線Ｂに平行になっている。このため、要
求されている溝深さ精度よりも加工前の被加工物Ｗの高
さ精度を十分に高くすることが、技術的またはコストの
点から困難である場合には、プリプロセス計測またはイ
ンプロセス計測により被加工物Ｗの高さ分布を測定し
て、この高さ分布を工具にフィードバックさせ、工具を
被加工物Ｗの高さ分布に追従させながら、工具による加
工を行なう方法が知られている。この方法によれば、溝
加工によって、図１２に示すように、被加工物Ｗの表面
うねりＡに追従した溝底面Ｄが得られ、容易に所望の溝
深さ精度が得られることになる。この方法は、例えば図
１３に示すように、円筒形の被加工物Ｗ１の側面への切
削バイト４による溝加工の際にも、採用されるものであ
る。

【０００５】また、図１４に示すように、被加工物Ｗに
対して加工すべき溝が方形の断面でないとき、表面の溝
幅ｗが規定される場合に、被加工物Ｗの寸法分布や寸法
バラツキが、溝幅ｗの寸法精度に直接に影響を与えるこ
とになる。従って、同様に被加工物Ｗの表面うねりに沿
って工具を追従させることにより、溝幅ｗの精度が向上
することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被加工
物ＷまたはＷ１の寸法分布をプリプロセス計測して、そ
の計測結果に基づいて工具経路を導出するためには、要
求されている方向以外の加工軸に対しても、座標計測が
必要になる場合が多い。例えば図７乃至図９に示すよう
な溝加工においては、被加工物Ｗの加工対象面と平行な
平面を含む二軸の座標とそれに対応した被加工物Ｗの高
さ情報が必要になる。このため、座標計測系を所定の軸
と同数だけ加工装置に組み込む必要が生ずるので、設備
コスト及び設備スペースの増大を招くことになってしま
うという問題があった。

【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成に
より、設備コスト及び設備スペースが削減されるように
した、高精度の機械加工を行なうための加工装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、加工用工具部と、加工すべき少なくとも一つの被
加工物が取り付けられる保持手段と、前記工具部を所定
の工具経路に沿って移動させる数値制御部と、前記数値
制御部により駆動制御されて、前記被加工物の寸法分布
を測定する計測手段と、前記計測手段により計測された
計測値を送出する通信手段とを備えており、前記計測手
段が、加工座標系に関して、工具の切込み方向には、被
加工物の寸法分布の計測を行なうと共に、工具の移動方
向に関しては、工具部の相対送り駆動速度に基づいて、
当該方向の座標値を換算する構成とした加工装置によ
り、達成される。

【０００９】上記構成によれば、機械加工前に、計測手
段が、数値制御部によって移動されることにより、その
移動方向に沿って、被加工物の高さ分布を測定する。そ
して、溝加工時に、数値制御部が、溝加工用工具部を、
移動させると共に、計測手段による高さ分布の測定結果
に基づいて、移動させることにより、被加工物は、その
高さに対応して、一定の溝深さとなるように、溝加工さ
れることになる。

【００１０】従って、被加工物の高さが一様でない場
合、即ち、一つの被加工物の上面に凹凸がある場合や、
複数個の高さにバラツキのある被加工物が並んでいる場
合であっても、当該被加工物は、高精度で均一な溝深さ
となるように、溝加工される。この場合、上記計測手段
は、高精度が要求される工具の切込み方向の座標のみに
関して、高精度の計測を行なうと共に、その他のあまり
精度を必要としない座標に関しては、例えば工具の移動
方向では、加工機の送り駆動速度，通信手段の通信速度
及び通信データ数に基づいて、座標値を換算するように
なっている。従って、その他の座標に関しては座標計測
系が不要であることから、計測手段に関して簡単な構成
となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図６を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１２】図１は、本発明による加工装置の第一の実
施形態の構成を示している。図１において、加工装置１
０は、数値制御式の加工機本体１１と、計測手段１２
と、この計測手段１２に対して通信手段１３ａにより接
続された工具経路導出手段１３と、数値制御プログラム
生成手段１４と、加工機本体１１に内蔵された数値制御
装置１５とを備えている。

【００１３】上記数値制御式の加工機本体１１は、公知
の構成のものが利用でき、例えば旋盤，フライス盤また
はターニングセンタやマシニングセンタ等を含む旋削加
工機や、内周刃または外周刃のブレード砥石等の工具を
使用する研削溝加工機、あるいは超音波加工機等の特に
溝加工を行なうための加工機である。そして、加工機本
体１１は、工具部１１ａと、被加工物Ｗ及び高さ基準と
なる既知の高さを有する基準物Ｐが取り付けられる保持
手段としての加工テーブル１１ｂと、を備えており、さ
らに加工テーブル１１ｂに対して工具１１ａを相対的に
移動させる駆動手段（図示せず）を備えている。尚、基
準物Ｐは図１においては被加工物Ｗの陰になっている。

【００１４】工具部１１ａは、例えば外周刃ブレード砥
石等の研削工具や、切削バイト，エンドミル，フライス
カッター等の切削工具を備えていて、これらの工具によ
って、被加工物Ｗに対して溝加工を行なうようになって
いる。上記加工テーブル１１ｂは、被加工物Ｗ及び基準
物Ｐをクランプ等により取り付けるように構成されてい
る。そして、上記数値制御装置１５が駆動手段（図示せ
ず）を介して工具部１１ａの工具を駆動制御することに
より、加工テーブル１３上に取り付けられた被加工物Ｗ
の溝加工が行なわれるようになっている。

【００１５】計測手段１２は、上述した加工機本体１１
の駆動手段のうち、一つの送り駆動系によって駆動され
ることにより、加工テーブル１１ｂ上に取り付けられた
被加工物Ｗを走査し、その高さを計測するものである。

【００１６】工具経路導出手段１３は、上記計測手段１
２に対して、通信手段１３ａにより接続されていて、上
記計測手段１２により計測された被加工物Ｗの高さの測
定値を、被加工物Ｗの形状の情報に変換するものであ
る。数値制御プログラム生成手段１４は、上記工具経路
導出手段１３で得られた被加工物Ｗの形状の情報に基づ
いて、機械加工のための上記工具部１１ａの経路情報を
数値制御プログラムに変換するものである。尚、上述し
た工具経路導出手段１３及び数値制御プログラム生成手
段１４は、例えばコンピュータを使用することにより、
ソフトウェアにより実現される。

【００１７】数値制御装置１５は、数値制御プログラム
を実行することにより、加工機本体１１の工具部１１ａ
を加工テーブル１１ｂに対して相対移動制御し、加工テ
ーブル１１ｂ上に取り付けられた被加工物Ｗの機械加工
を行なわせるようになっている。

【００１８】本実施形態による加工装置１０は、以上の
ように構成されており、先づ機械加工前に、数値制御装
置１５が、前以て登録された被加工物Ｗの高さを走査計
測するための数値制御プログラムを実行することによ
り、計測手段１２が、基準物Ｐ上を最初に通過する時点
における計測値を相対測定の原点として、被加工物Ｗの
高さを計測する。これにより、加工テーブル１１ｂ上に
取り付けられた基準物Ｐ及び被加工物Ｗの高さ分布が、
計測手段１２によって測定される。その際、計測手段１
２は、加工機本体１１の加工座標系に関して、工具１１
ａの切込み方向と一致する座標軸に対して直交する他の
軸を動作させながら、加工方向と一致する座標軸方向に
おける被加工物Ｗの加工対象面の位置の基準物Ｐを相対
測定基準として走査し、被加工物Ｗの高さを計測する。

【００１９】そして、工具経路導出手段１３は、計測手
段１２により測定された高さ分布に基づいて、その高さ
情報を基準物Ｐ及び被加工物Ｗの形状の情報に変換す
る。これにより、工具経路導出手段１３は、例えば各被
加工物Ｗの高さ情報を、基準物Ｐに対する相対高さ情報
として算出し、溝深さの基準となるべき位置を認識す
る。さらに、工具経路導出手段１３は、これらの高さ情
報及び溝深さ基準位置に基づいて、各被加工物Ｗの溝深
さが一定になるように、工具部１２の工具の経路を導出
する。かくして、上記数値制御プログラム生成手段１４
は、工具経路導出手段１３により導出された工具経路か
ら、この工具経路を示す数値制御プログラムに変換す
る。

【００２０】ところで、溝加工の場合には、溝幅方向に
関しては、加工開始時の工具部１１ａの工具と被加工物
Ｗとの相対位置を調整して加工を開始することにより、
数値制御プログラムにて絶対座標を指定せずに加工を行
なうことが可能であるが、工具の切込み方向を溝の長手
方向に一致させる必要がある。このため、この数値制御
プログラムは、計測対象方向即ち高さ以外に、切込み方
向に関して絶対座標を把握している必要があるが、この
方向の絶対座標値Ｘｉ（ｍｍ）は、加工機本体１１によ
る送り速度Ｖｉ（ｍｍ／秒），計測手段１２から工具経
路導出手段１３へのサンプリング速度Ｓｉ（／秒），工
具経路導出手段１３が基準点通過以降に受信した座標デ
ータ数Ｎｉ（単位なし）から、

【数１】 により得られる。

【００２１】さらに、加工機本体１１の送り駆動速度
は、駆動開始から速度が一定になるまで、あるいは速度
一定の状態から速度が低下して停止するまでに、時間が
かかることから、例えば計測手段１２が基準物Ｐを通過
する時点で十分に速度が一定になるように、制御系の各
種パラメータや送り駆動開始位置等の条件が選定され
る。

【００２２】また、上記通信手段１３ａは、通信データ
数を座標値計算に使用することから、工具経路導出手段
１３の受信部の受信処理が十分高速に設定される。これ
により、計測手段１２が計測データをすべて一定速度で
送出し、工具経路導出手段１３が、計測手段１２からの
計測データを取りこぼしなく、すべて受信できるように
構成されている。尚、工具経路導出手段１３が通信エラ
ーを認識した場合には、工具経路導出手段は、好ましく
は、受信したデータを捨てたり、再送要求を出すことな
く、そのまま受信データとしてカウントする。そして、
それがエラー値であることを識別して、リアルタイムあ
るいはポストプロセスにて前後のデータから補間値を求
めたり、エラー値としてそのデータを利用せずに情報処
理することにより、通信エラーに起因する問題を回避す
ることができるようになっている。

【００２３】かくして、溝加工時には、数値制御式加工
機の数値制御装置１５が、数値制御プログラム生成手段
１４により生成された数値制御プログラムを実行するこ
とにより、工具部１１ａ及び加工テーブル１１ｂを相対
的に駆動制御する。これにより、工具部１１ａの工具
が、加工テーブル１１ｂ上の被加工物Ｗの上面に対し
て、溝加工を行なうことになる。その際、工具部１１ａ
の工具は、前以て測定された被加工物Ｗの高さ分布に対
応して、垂直方向に移動されることにより、常に一定の
深さの溝加工が高精度で行われることになる。

【００２４】その際、高い精度が必要である溝加工方向
の座標に関してのみ、計測手段１２による高精度の計測
が行なわれると共に、その他の方向、例えば溝長手方向
の座標に関しては、加工機本体１１の送り駆動速度，通
信速度及び通信データ数から、座標値を換算することに
より、絶対座標値を得るようにしている。従って、溝長
手方向に関する座標値計測が不要となり、計測手段１
２，工具経路導出手段１３及び数値制御プログラム生成
手段１４そして数値制御装置１５におけるデータ処理が
容易になり、また加工装置１０の構成が簡略化され、設
備コストが低減されると共に、設備スペースが削減され
る。さらに、従来の数値制御式加工機を改造して、プリ
プロセスまたはインプロセス計測に基づいて、工具経路
を決定する加工装置の場合、改造が容易に行われること
になる。

【００２５】つまり、本実施形態では、計測手段は、高
精度が要求される工具の切込み方向の座標のみに関し
て、高精度の計測を行なうと共に、その他のあまり精度
を必要としない座標に関しては、例えば工具の移動方向
では、加工機の送り駆動速度，通信手段の通信速度及び
通信データ数に基づいて、座標値を換算するようになっ
ている。従って、その他の座標に関しては座標計測系が
不要であることから、計測手段に関して簡単な構成とな
る。これにより、計測手段により計測された被加工物に
関する計測データが少なくて済み、工具経路導出手段及
び数値制御プログラム生成手段そして数値制御装置にお
けるデータ処理が簡単に且つ迅速に行われることにな
る。

【００２６】図３は、本発明による加工装置の第二の実
施形態を示している。図３において、加工装置２０は、
ＶＴＲ用磁気ヘッドを製造する際に複数の磁気ギャップ
を形成したブロックを切断して所望のヘッドチップを得
る前に、磁気記録媒体との当たり幅を規制するための当
たり幅規制溝を加工するためのものであり、数値制御式
加工機２１と、高さ分布計測装置３０と、工具経路導出
装置４０とを備えている。

【００２７】上記数値制御式加工機２１は、公知の構成
のものであって、工具として外周刃ブレード２２ａを使
用した工具部２２と、被加工物Ｗ及び高さ基準となる既
知の高さを有する基準物Ｐが取り付けられる加工テーブ
ル２３と、数値制御装置２４と、を備えている。上記工
具部２２は、その外周刃ブレード２２ａによって、加工
テーブル２３上に取り付けられた被加工物Ｗに対して溝
加工を行なうようになっている。上記加工テーブル２３
は、被加工物Ｗ及び基準物Ｐをクランプ等により取り付
けるように構成されている。上記数値制御装置２４は、
工具部２２を制御することにより、その外周刃ブレード
２２ａにより、加工テーブル２３上に取り付けられた被
加工物Ｗの溝加工を行なうようになっている。

【００２８】上記高さ分布計測装置３０は、例えば被加
工物Ｗの高さ分布を測定するための高精度レーザ変位計
であって、計測ヘッド３１と、この計測ヘッド３１を制
御するためのコントローラ３２とを備えている。分布計
測装置３０は、加工テーブル１３上を水平方向に移動し
ながら、被加工物Ｗの高さを計測することにより、被加
工物Ｗの高さ分布を測定するものである。尚、上記計測
ヘッド３１は、コントローラ３２により制御されること
により、被加工物Ｗの上面即ち高さを非接触式に測定す
るものである。

【００２９】上記工具経路導出装置４０は、導出部及び
数値制御プログラム生成部を含んでおり、図示の場合、
汎用コンピュータにより構成されている。上記導出部
は、上記高さ分布計測装置３０で計測された被加工物Ｗ
の高さ分布を、被加工物Ｗの高さ情報に変換するもので
ある。上記数値制御プログラム生成部は、上記導出部で
得られた被加工物Ｗの高さ情報に基づいて、溝加工のた
めの上記工具部２２の経路情報を数値制御プログラムに
変換するものである。

【００３０】ここで、被加工物Ｗは、具体的には、図３
に示すように、実際の被加工物であるブロック５０が、
作業性を良好にするため、ブロック用定盤５１上に貼り
付けられると共に、生産性を高めるために、さらに複数
個が並んで定盤５２上に位置決めされ貼り付けられる。
このため、ブロック用定盤５１，定盤５２の高さ精度
と、被加工物であるブロック５０自体の高さ精度、そし
てブロック５０をブロック用定盤５１に貼付ける際の傾
き等の貼付け精度、さらに各ブロック５０を定盤５２に
貼付ける作業によって生ずる傾き等の貼付け精度等によ
って、定盤５２を加工テーブル上に固定したとき、各ブ
ロック５０の傾きやブロック間の高さのバラツキが大き
くなり、例えば高さのバラツキを±５μｍ以下に維持す
ることは、生産コストの増大を招くと共に、生産管理
上、実質的に困難である。また、被加工物であるブロッ
ク５０は、図４に示すように、その当たり幅規制溝を加
工するための加工対象面５０ａ即ち上面が、曲面として
形成されており、溝深さは、曲面の最高位置を基準とし
て規定されている。これに対して、ブロック５０の加工
対象面５０ａの最高位置は、ブロック５０の定盤５２へ
の貼付けの際の貼付け精度により僅かに誤差が生ずるも
のの、加工すべき溝深さ精度に比較して十分に小さいこ
とから、無視することが可能である。

【００３１】本実施形態による加工装置２０は、以上の
ように構成されており、例えば図５に示すフローチャー
トに従って、以下のように動作する。即ち、先づステッ
プＳＴ１にて、高さ分布計測装置３０の計測ヘッド３１
が、コントローラ３２によって制御されることにより、
加工テーブル２３上に取り付けられた被加工物Ｗ及び基
準物Ｐの高さ分布を測定する。この場合、図６に示すよ
うに、計測ヘッド３１は、数値制御装置２４に前以て用
意された溝加工用の数値制御プログラムによって、複数
個のブロック５０がそれぞれブロック定盤５１を介して
定盤５２に貼り付けられている被加工物Ｗと、基準ブロ
ック５３が定盤５２に貼り付けられている基準物Ｐに対
して、矢印Ｘ方向に水平移動して走査され、これら被加
工物Ｗのブロック５０の上面及び基準物Ｐの基準ブロッ
ク５３の上面の相対変位を計測することにより、既知の
高さを有する基準物Ｐの計測高さを基準として、各ブロ
ック５０の相対高さの測定が行なわれる。

【００３２】そして、走査方向Ｘの座標に関しては、基
準物Ｐの基準ブロック５３のエッジを計測ヘッド３１か
らのレーザスポットが通過した時点から各被加工物Ｗの
最も高い位置に達するまでのデータ数Ｎがコントローラ
３２によりカウントされ、基準物Ｐを基準とした座標値
Ｘが、走査速度Ｖとデータのサンプリング速度Ｓから換
算される。例えば走査速度が１２０ｍｍ／分，１データ
当たりの通信バイト数が２４バイトで、通信速度が９６
００ｂｐｓでストップビットが１ビット（即ち、１バイ
ト当たりの通信ビット数１０ビット），基準位置から被
加工物Ｗまでの走査計測データ数Ｎが４０００データで
あった場合、１データ当たりのサンプリング速度Ｓは、

【数２】 であるから、基準位置から被加工物Ｗの最も高い位置ま
での距離Ｘは、

【数３】 となる。

【００３３】次に、ステップＳＴ２にて、高さ分布計測
装置３０から、各被加工物Ｗのブロック５０の溝長手方
向の座標に関する高さ分布情報が、コンピュータである
工具経路導出装置４０に入力される。そして、工具経路
導出装置４０は、その導出部により、各ブロック５０及
び基準ブロック５３の高さを算出し、前以てソフトウェ
アにより構築された工具経路分析機能によって、所望の
溝深さを得るための工具経路を導出する。

【００３４】さらに、ステップＳＴ３にて、工具経路導
出装置４０は、その数値制御プログラム生成部にて、前
以てソフトウェアにより構築された数値制御プログラム
生成機能により、上記工具経路から、この工具経路を実
現するための数値制御プログラムを自動生成する。

【００３５】その後、ステップＳＴ４にて、生成された
数値制御プログラムが、工具経路導出装置４０と数値制
御装置２４との間の通信機能により、この数値制御装置
２４に登録される。

【００３６】かくして、ステップＳＴ５にて、数値制御
装置２４が、登録された数値制御プログラムを手動で、
または外部制御により自動的に実行することにより、工
具部２２を駆動制御する。これにより、工具部２２の外
周刃ブレード２２ａは、前記工具経路に沿って加工テー
ブル２３上の被加工物Ｗに対して相対的に移動して、被
加工物Ｗの各ブロック５０を、所定の溝深さで高精度に
溝加工することになる。ここで、被加工物Ｗの各ブロッ
ク５０が、前述したように例えば±５μｍ以上の高さの
バラツキを有している場合であっても、この高さのバラ
ツキに基づいて得られた工具経路に従って、加工機２１
の工具部２２が制御されることにより、ブロック定盤５
１や定盤５２の寸法誤差あるいは取付誤差の影響を受け
ない溝深さで、より高精度の溝加工が行われることにな
る。

【００３７】尚、上述した実施形態においては、工具部
２２の工具として外周刃ブレード２２ａが使用されてい
るが、これに限らず、溝加工を行なう工具であれば、内
周刃ブレード等の研削工具や、切削バイト，エンドミ
ル，フライスカッター等の切削工具も使用されることは
明らかである。また、上述した実施形態においては、被
加工物Ｗの溝加工を行なう溝加工機の場合について説明
したが、これに限らず、他の機械加工を行なう加工装置
について本発明を適用できることは明らかである。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な構成により、設備コスト及び設備スペースが削減さ
れるようにした、高精度の機械加工に適した、加工装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加工装置の第一の実施形態を示す
概略ブロック図である。

【図２】本発明による加工装置の第二の実施形態を示す
概略ブロック図である。

【図３】図２の精密溝加工装置により加工される被加工
物の拡大斜視図である。

【図４】図３の被加工物における各加工ブロックの部分
拡大斜視図である。

【図５】図２の加工装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】図２の加工装置における高さ分布計測の際の計
測ヘッドの移動を示す要部拡大斜視図である。

【図７】従来のブレード砥石による溝加工を示す斜視図
である。

【図８】従来のエンドミルによる溝加工を示す斜視図で
ある。

【図９】従来のフライスカッターによる溝加工を示す斜
視図である。

【図１０】図７の溝加工による被加工物の高さのバラツ
キによる溝深さのバラツキを示す概略断面図である。

【図１１】被加工物の表面うねりに追従しない溝加工を
示す概略図である。

【図１２】被加工物の表面うねりに追従した溝加工を示
す概略図である。

【図１３】従来の円筒状被加工物に対する溝加工を示す
斜視図である。

【図１４】従来のＶ字溝加工を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，２０・・・加工装置、１１・・・加工機本体、１
２・・・計測手段、１３・・・工具経路導出手段、１４
・・・数値制御プログラム生成手段、１５・・・数値制
御装置、２１・・・数値制御式加工機、２２・・・工具
部、２３・・・加工テーブル、２４・・・数値制御装
置、３０・・・高さ分布計測装置、３１・・・計測ヘッ
ド、３２・・・コントローラ、４０・・・工具経路導出
装置（コンピュータ）、Ｗ・・・被加工物、Ｐ・・・基
準高さを有する基準物。

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】図１は、本発明による加工装置の第一の実
施形態の構成を示している。図１において、加工装置１
０は、旋盤の例であり、円筒形の工作物の外周を加工す
る装置である。この加工装置１０は、数値制御式の加工
機本体１１と、計測手段１２と、この計測手段１２に対
して通信手段１３ａにより接続された工具経路導出手段
１３と、数値制御プログラム生成手段１４と、加工機本
体１１に内蔵された数値制御装置１５とを備えている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】上記数値制御式の加工機本体１１は、公知
の構成のものが利用でき、例えば旋盤，フライス盤また
はターニングセンタやマシニングセンタ等を含む旋削加
工機や、内周刃または外周刃のブレード砥石等の工具を
使用する研削溝加工機、あるいは超音波加工機等の特に
溝加工を行なうための加工機である。そして、加工機本
体１１は、工具部１１ａと、被加工物Ｗ及び高さ基準と
なる既知外径寸法を有する基準物Ｐと、加工テーブル１
１ｂと、を備えており、さらに加工テーブル１１ｂに対
して工具１１ａを相対的に移動させる駆動手段（図示せ
ず）を備えている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】工具部１１ａは、切削バイトを備えてい
て、これらの工具によって、被加工物Ｗに対して溝加工
を行なうようになっている。上記加工テーブル１１ｂ
は、被加工物Ｗ及び基準物Ｐをクランプ等により取り付
けるように構成されている。そして、上記数値制御装置
１５が駆動手段（図示せず）を介して工具部１１ａの工
具を駆動制御することにより、加工テーブル１３上に取
り付けられた被加工物Ｗの溝加工が行なわれるようにな
っている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】計測手段１２は、上述した加工機本体１１
の駆動手段のうち、一つの送り駆動系によって駆動され
ることにより、被加工物Ｗを走査し、その外径寸法を計
測するものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】工具経路導出手段１３は、上記計測手段１
２に対して、通信手段１３ａにより接続されていて、上
記計測手段１２により計測された被加工物Ｗの所望の寸
法測定値を、被加工物Ｗの形状の情報に変換するもので
ある。数値制御プログラム生成手段１４は、上記工具経
路導出手段１３で得られた被加工物Ｗの形状の情報に基
づいて、機械加工のための上記工具部１１ａの経路情報
を数値制御プログラムに変換するものである。尚、上述
した工具経路導出手段１３及び数値制御プログラム生成
手段１４は、例えばコンピュータを使用することによ
り、ソフトウェアにより実現される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】本実施形態による加工装置１０は、以上の
ように構成されており、先づ機械加工前に、数値制御装
置１５が、前以て登録された被加工物Ｗの外径寸法を走
査計測するための数値制御プログラムを実行することに
より、計測手段１２が、基準物Ｐ上をのある決められた
時点における計測値を相対測定の原点として、被加工物
Ｗの外径寸法を計測する。これにより、基準物Ｐを基準
とした被加工物Ｗの外径寸法分布が、計測手段１２によ
って測定される。その際、計測手段１２は、加工機本体
１１の加工座標系に関して、工具１１ａの切込み方向と
一致する座標軸に対して直交する他の軸を動作させなが
ら、加工方向と一致する座標軸方向における被加工物Ｗ
の加工対象面の位置の基準物Ｐを相対測定基準として走
査し、被加工物Ｗの外径寸法を計測する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】そして、工具経路導出手段１３は、計測手
段１２により測定された外径寸法分布に基づいて、その
情報を基準物Ｐ及び被加工物Ｗの形状の情報に変換す
る。これにより、工具経路導出手段１３は、例えば各被
加工物Ｗの高さ情報を、基準物Ｐに対する相対外径寸法
情報として算出し、溝深さの基準となるべき位置を認識
する。さらに、工具経路導出手段１３は、これらの外径
寸法情報及び溝深さ基準位置に基づいて、各被加工物Ｗ
の溝深さが一定になるように、工具部１２の工具の経路
を導出する。かくして、上記数値制御プログラム生成手
段１４は、工具経路導出手段１３により導出された工具
経路から、この工具経路を示す数値制御プログラムに変
換する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】ところで、溝加工の場合には、溝幅方向に
関しては、加工開始時の工具部１１ａの工具と被加工物
Ｗとの相対位置を調整して加工を開始することにより、
数値制御プログラムにて絶対座標を指定せずに加工を行
なうことが可能であるが、工具の切込み方向を溝の長手
方向に一致させる必要がある。このため、この数値制御
プログラムは、計測対象方向即ち寸法外径以外に、切込
み方向に関して絶対座標を把握している必要があるが、
この方向の絶対座標値Ｘｉ（ｍｍ）は、加工機本体１１
による送り速度Ｖｉ（ｍｍ／秒），計測手段１２から工
具経路導出手段１３へのサンプリング速度Ｓｉ（／
秒），工具経路導出手段１３が基準点通過以降に受信し
た座標データ数Ｎｉ（単位なし）から、

【数１】Ｘｉ＝Ｖｉ×Ｎｉ／Ｓｉ により得られる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】かくして、溝加工時には、数値制御式加工
機の数値制御装置１５が、数値制御プログラム生成手段
１４により生成された数値制御プログラムを実行するこ
とにより、工具部１１ａ及び加工テーブル１１ｂを相対
的に駆動制御する。これにより、工具部１１ａの工具
が、被加工物Ｗの上面に対して、溝加工を行なうことに
なる。その際、工具部１１ａの工具は、前以て測定され
た被加工物Ｗの外径寸法分布に対応して、垂直方向に移
動されることにより、常に一定の深さの溝加工が高精度
で行われることになる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工用工具部と、 加工すべき少なくとも一つの被加工物が取り付けられる
   保持手段と、 前記工具部を所定の工具経路に沿って移動させる数値制
   御部と、 前記数値制御部により駆動制御されて、前記被加工物の
   寸法分布を測定する計測手段と、 前記計測手段により計測された計測値を送出する通信手
   段とを備えており、 前記計測手段が、加工座標系に関して、工具の切込み方
   向には、被加工物の寸法分布の計測を行なうと共に、工
   具の移動方向に関しては、工具部の相対送り駆動速度に
   基づいて、当該方向の座標値を換算する構成としたこと
   を特徴とする加工装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段の計測結果に基づいて、工
   具経路を導出する工具経路導出手段を備えていて、 前記数値制御部が、溝加工時に、前記工具経路導出手段
   により導出された工具経路に従って、工具部を前記保持
   手段に対して相対移動させることを特徴とする請求項１
   に記載の加工装置。
3. 【請求項３】 前記工具経路導出手段により導出された
   工具経路に基づいて、数値制御プログラムを生成する数
   値制御プログラム生成手段を備えていて、 前記数値制御部が、溝加工時に、前記数値制御プログラ
   ム生成手段により生成された数値制御プログラムによ
   り、工具部を前記保持手段に対して相対移動させること
   を特徴とする請求項２に記載の加工装置。