KR20230066076A - 가공기 및 피가공물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

가공기의 제어 장치는, 워크와는 다른 기준 워크가 공구에 의해 제1 방향으로부터 가공되어 소정의 목표 형상으로 되도록, 제1 센서의 검출값에 기초하여 제1 구동원을 제어한다. 제어 장치는, 가공 후의 기준 워크에 대한 터치 센서의 제1 방향에 있어서의 맞닿음이 터치 센서에 의해 검출된 때의 제1 센서의 검출값에 기초하여 기준 워크의 형상을 계측한다. 제어 장치는, 상기 목표 형상과 상기 계측된 형상의 제1 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 공구의 X 방향에 있어서의 위치의 제1 어긋남양을 특정하고, 특정한 제1 어긋남양에 기초하여 워크를 가공하기 위한 제어를 보정한다.

Description

가공기 및 피가공물의 제조 방법

본 개시는, 가공기 및 피가공물의 제조 방법에 관한 것이다.

공구에 의해 워크를 가공하는 가공기가 알려져 있다. 이와 같은 가공기는, 예를 들어 공구를 보유 지지하는 공구 보유 지지부(예를 들어 주축)와 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지부(예를 들어 테이블)의 3차원 좌표계에 있어서의 상대 위치를 검출하는 위치 센서를 갖고 있다. 그리고, 가공기는, 위치 센서의 검출값에 기초하여 공구와 워크를 위치 결정하여 가공을 행한다.

상기와 같은 가공기에 있어서, 터치 센서를 갖는 것이 알려져 있다(예를 들어 하기 특허문헌 1 및 2). 터치 센서는, 일반적으로, 워크의 위치(다른 관점에서는 워크의 형상)의 계측에 이용되고 있다. 예를 들어, 터치 센서는, 공구 대신 주축에 설치되거나, 또는 주축을 보유 지지하고 있는 주축 헤드에 고정된다. 이것에 의해, 터치 센서는, 공구와 마찬가지로, 워크에 대해 상대 이동하고, 이 상대 이동은, 위치 센서에 의해 검출된다. 터치 센서는, 당해 터치 센서가 워크에 맞닿은 것을 검출한다. 따라서, 터치 센서에 의해 워크에 대한 맞닿음이 검출된 때에 위치 센서의 검출값을 취득함으로써, 워크의 위치를 계측할 수 있다.

일본 특허 공개 제2017-117282호 공보 일본 특허 공개 제2018-30195호 공보

가공기는, 예를 들어 공구의 위치와 위치 센서의 검출값 사이에 일정한 대응 관계가 있음을 전제로 하여, 위치 센서의 검출값에 기초하여 공구의 위치를 제어하고 있다. 그러나, 가공기의 온도 변화 등에 기인하여 공구의 위치와 위치 센서의 검출값의 대응 관계가 상기 일정한 대응 관계로부터 어긋나는 경우가 있다. 그 결과, 가공기의 가공 정밀도가 저하된다.

따라서, 공구의 위치의 어긋남양(상기 일정한 대응 관계로부터의 어긋남양)을 계측할 수 있는 가공기 및 피가공물의 제조 방법이 요망된다.

본 개시의 일 양태에 관한 가공기는, 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지부와, 공구를 보유 지지하는 공구 보유 지지부와, 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부를 제1 방향으로 상대 이동시키는 제1 구동원과, 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하는 제1 센서와, 상기 공구 보유 지지부와 일정한 위치 관계를 갖는 위치에 배치되고, 이것에 의해, 상기 제1 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 워크 보유 지지부와 상기 제1 방향에 있어서 상대 이동하는 터치 센서와, 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원을 제어하는 제어 장치와, 상기 공구의 위치의 어긋남을 계측하기 위한 기준 워크를 보유 지지하고 있고, 상기 제1 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 공구 보유 지지부와 상기 제1 방향에 있어서 상대 이동하는 기준 워크 보유 지지부를 갖고 있고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원의 제어를 행하고, 이것에 의해, 상기 공구에 의해 상기 워크를 가공하는 가공 제어부와, 상기 가공 제어부의 제어를 보정하는 보정부를 갖고 있고, 상기 보정부는, 상기 기준 워크가 상기 공구에 의해 상기 제1 방향으로부터 가공되어 소정의 목표 형상으로 되도록, 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원을 제어하는 기준 워크 가공부와, 상기 터치 센서의 위치와 상기 제1 센서의 검출값의 대응 관계를 나타내는, 기억되어 있는 터치 센서 위치 정보와, 가공 후의 상기 기준 워크에 대한 상기 터치 센서의 상기 제1 방향에 있어서의 맞닿음이 상기 터치 센서에 의해 검출된 때의 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 기준 워크의 형상을 계측하는 기준 워크 계측부와, 상기 목표 형상과 계측된 형상의 상기 제1 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 상기 공구의 상기 제1 방향에 있어서의 위치의 제1 어긋남양을 특정하는 공구 어긋남양 특정부와, 특정된 상기 제1 어긋남양에 기초하여 상기 가공 제어부의 제어를 보정하는 보정 처리부를 갖고 있다.

본 개시의 일 양태에 관한 피가공물의 제조 방법은, 상기 가공기를 사용하여, 상기 워크와 상기 공구를 접촉시켜 상기 워크를 피가공물로 가공하는 스텝을 갖는다.

상기 구성 또는 수순에 의하면, 공구의 위치의 어긋남양을 계측할 수 있다.

도 1은, 실시 형태에 관한 가공기의 구성을 나타내는 모식적인 사시도.
도 2는, 도 2의 (a)는, 도 1의 가공기의 테이블을 직선 이동시키는 구성의 일 예를 도시하는 사시도, 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)의 Ⅱ-Ⅱ 선에 있어서의 단면도.
도 3은, 도 1의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 4는, 도 1의 가공기에 있어서의 제어계의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는, 도 4에 도시한 제어계 중의 가공 제어부의 상세를 도시하는 도면.
도 6은, 도 4에 도시한 제어계 중의 보정부의 상세를 도시하는 도면.
도 7은, 도 7의 (a), 도 7의 (b), 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)는, 도 1의 가공기에 의한 가공 수순의 일 예를 도시하는 도면.
도 8은, 도 8의 (a), 도 8의 (b), 도 8의 (c) 및 도 8의 (d)는, 도 7의 (d)의 계속을 도시하는 도면.
도 9는, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 도 8의 (d)의 계속을 도시하는 도면.
도 10은, 변형예에 관한 기준 워크를 도시하는 평면도.
도 11은, 가이드에 관해 도 2의 (b)를 참조하여 설명한 구성예와는 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 12는, 도 1의 가공기의 주축의 베어링의 구성의 일 예를 도시하는 단면도.

이하의 설명에서는, 공구의 위치라는 용어는, 편의상, 워크와의 상대적인 위치를 가리키는 경우가 있고, 또한 절대 좌표계에 있어서의 위치를 가리키는 경우가 있다. 특별히 정함이 없는 한, 또한 모순 등이 생기지 않는 한, 공구의 위치는, 상대적인 위치 및 절대적인 위치 중 어느 것으로 파악되어도 된다. 터치 센서 등의 다른 구성 요소에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 편의상, 화상과 화상 데이터의 엄밀한 구별을 하지 않는 경우가 있다. 화상이라는 용어 및 화상 데이터라는 용어는, 특별히 정함이 없는 한, 또한, 모순 등이 생기지 않는 한, 상호 간에 치환되어도 된다.

도 1은, 실시 형태에 관한 가공기(1)의 구성을 도시하는 모식적인 사시도이다. 도면에는, 편의상, 직교 좌표계 XYZ를 부여하고 있다. +Z 방향은, 예를 들어 연직 상방이다.

가공기(1)는, 공구(101)에 의해 워크(103)의 가공을 행한다. 가공기(1)는, 터치 센서(33) 등을 이용하여, 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측한다. 또한, 가공기(1)는, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양도 계측한다. 그리고, 가공기(1)는, 계측된 어긋남양에 기초하여, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공하는 제어를 보정한다.

가공기(1)의 구조는, 예를 들어 공구(101)의 위치의 어긋남양 및/또는 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양을 계측하기 위한 구성 요소(예를 들어, 기준 워크(105), 기준 게이지(35) 및 촬상부(37))를 제외하고는, 공지된 구조 또는 공지된 구조를 응용한 것으로 되어도 된다. 또한, 가공기(1)의 제어는, 예를 들어 어긋남양의 정보에 관한 처리를 제외하고는, 공지된 제어 또는 공지된 제어를 응용한 것으로 되어도 된다.

이하에서는, 먼저, 가공기(1) 중, 터치 센서(33) 및 그 외의 어긋남양의 계측에 관한 구성 요소를 제외하고, 가공기(1)의 전체 구성을 예시한다. 다음으로, 터치 센서(33) 및 그 외의 어긋남의 계측에 관한 구성 요소를 예시한다. 다음으로, 가공기(1)의 제어계에 관한 구성에 대해 예시한다. 그 후, 계측된 어긋남양에 기초하여, 가공의 제어를 보정하는 수순을 예시한다.

(가공기의 전체 구성)

본 개시에 관한 기술은, 다양한 가공기에 적용 가능하고, 도시되어 있는 가공기(1)는, 그 일 예에 불과하다. 단, 이하의 설명에서는, 편의상, 가공기(1)의 구성을 전제로 한 설명을 하는 경우가 있다.

가공기(1)는, 이미 설명한 바와 같이, 공구(101)에 의해 워크(103)의 가공을 행한다. 가공의 종류(다른 관점에서는 공구의 종류)는, 적절한 것으로 되어도 된다. 예를 들어, 가공의 종류는, 절삭, 연삭 또는 연마이다. 도시된 예에서는, 공구(101)는, 엔드 밀 등의 전삭 공구에 의해 구성되어 있고, Z축에 평행인 축 주위로 회전된다. 또한, 공구(101)와 워크(103)는, X축, Y축 및 Z축의 각각에 있어서 상대 이동 가능하다. 그리고, 회전하고 있는 공구(101)가 워크(103)에 맞닿음으로써, 워크(103)의 절삭, 연삭 또는 연마가 행해진다.

가공기(1)는, 예를 들어 공구(101) 및 워크(103)를 보유 지지하는 기계 본체(3)와, 기계 본체(3)를 제어하는 제어 유닛(5)을 갖고 있다.

기계 본체(3)는, 예를 들어 상술한 바와 같이 공구(101)를 회전시킴과 함께, 공구(101)와 워크(103)를 3개의 축 방향에 있어서 상대 이동시킨다. 이와 같은 회전 및 상대 이동을 실현하는 구성은, 예를 들어 공지된 다양한 구성과 마찬가지로 되거나, 공지된 구성을 응용한 것으로 되거나 해도 된다. 도시된 예에서는, 이하와 같다.

기계 본체(3)는, 베이스(7)와, 베이스(7)에 지지되어 있는 2개의 컬럼(9)과, 컬럼(9)에 가설되어 있는 크로스 레일(11)과, 크로스 레일(11)에 지지되어 있는 새들(13)과, 새들(13)에 고정되어 있는 Y축 베드(15)와, Y축 베드(15)에 지지되어 있는 주축 헤드(17)와, 주축 헤드(17)에 지지되어 있는 주축(19)을 갖고 있다.

공구(101)는, 주축(19)에 보유 지지된다. 주축(19)은, 주축 헤드(17)에 의해 Z축에 평행인 축 주위로 회전 가능하게 지지되어 있고, 주축 헤드(17) 내의 주축 모터(18)에 의해 회전 구동된다. 이것에 의해, 공구(101)가 회전한다. 주축 헤드(17)는, Y축 베드(15)(새들(13))에 대해 Z 방향으로 직선 이동 가능하고, 이것에 의해, 공구(101)가 Z 방향으로 구동된다. 새들(13)은, 크로스 레일(11)에 대해 Y 방향으로 직선 이동 가능하고, 이것에 의해, 공구(101)가 Y 방향으로 구동된다.

또한, 기계 본체(3)는, 베이스(7)에 지지되어 있는 X축 베드(21X)와, X축 베드(21X)에 지지되어 있는 테이블(23)을 갖고 있다.

워크(103)는, 테이블(23)에 보유 지지된다. 테이블(23)은, X축 베드(21X)에 대해 X 방향으로 직선 이동 가능하고, 이것에 의해, 워크(103)가 X 방향으로 구동된다.

새들(13)의 이동, 주축 헤드(17)의 이동, 테이블(23)의 이동, 및 주축(19)의 회전을 실현하기 위한 기구의 구성은, 공지된 구성 또는 공지된 구성을 응용한 것으로 되어도 된다. 예를 들어, 구동원은, 전동기, 유압 기기 또는 공압 기기로 되어도 된다. 또한, 전동기는, 회전식 전동기 또는 리니어 모터로 되어도 된다. 새들(13), 주축 헤드(17) 또는 테이블(23)을 안내하는(다른 관점에서는 구동 방향 이외의 방향에 있어서의 이동을 규제하는) 리니어 가이드는, 가동부와 고정부가 미끄럼 이동하는 미끄럼 안내여도 되고, 가동부와 고정부 사이에서 전동체가 구르는 구름 안내여도 되고, 가동부와 고정부 사이에 공기 또는 오일을 개재시키는 정압 안내여도 되고, 이들 중 2 이상의 조합이어도 된다. 마찬가지로, 주축(19)의 베어링은, 미끄럼 베어링, 구름 베어링, 정압 베어링, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 되어도 된다.

제어 유닛(5)은, 예를 들어, 특별히 도시되지는 않지만, 컴퓨터 및 드라이버(예를 들어 서보 드라이버)를 포함하여 구성되어 있다. 컴퓨터는, NC(numerical control) 장치를 구성해도 된다. 컴퓨터는, 예를 들어, 특별히 도시되지는 않지만, CPU(central processing unit), ROM(read only memory), RAM(random access memory) 및 외부 기억 장치를 포함하여 구성되어 있다. CPU가 ROM 및/또는 외부 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 제어 등을 행하는 각종 기능부가 구축된다. 제어 유닛(5)은, 일정한 동작만을 행하는 논리 회로를 포함하고 있어도 된다.

제어 유닛(5)은, 예를 들어, 주축(19)의 회전수를 제어함과 함께, 새들(13), 주축 헤드(17) 및 테이블(23)의 위치 및 속도를 제어한다. 위치 제어는, 소위 완전 폐루프 제어로 되어도 된다. 즉, 새들(13), 주축 헤드(17) 및 테이블(23)의 검출 위치가 피드백되어도 된다. 단, 위치 제어는, 전동기의 회전 위치가 피드백되는 반폐루프 제어로 되거나, 피드백이 이루어지지 않는 개루프 제어로 되거나 해도 된다. 속도 제어에 대해서도 마찬가지로, 완전 폐루프 제어, 반폐루프 제어, 또는 개루프 제어로 되어도 된다.

상기와 같이 완전 폐 피드백 제어가 이루어지는 경우에 있어서, 최종적인 제어 대상으로 되는 부재(13, 17 및 23)의 위치 및/또는 속도를 검출하는 센서의 구성은, 공지된 구성 또는 공지된 구성을 응용한 것으로 되어도 된다. 예를 들어, 센서는, 리니어 인코더 또는 레이저 측장기로 되어도 된다. 또한, 반폐루프 제어가 행해지는 경우에 있어서, 전동기의 회전 위치 및/또는 회전 속도를 검출하는 센서는, 공지된 구성 또는 공지된 구성을 응용한 것으로 되어도 된다. 예를 들어, 센서는, 인코더 또는 리졸버로 되어도 된다.

가공기(1)의 가공 정밀도는 적절히 설정되어도 된다. 예를 들어, 가공기(1)는, 서브마이크론미터 오더의 정밀도(1㎛ 미만의 오차), 또는 나노미터 오더의 정밀도(10㎚ 미만의 오차)로 가공을 실현 가능한 것이어도 된다. 그와 같은 공작 기계는, 본원 출원인에 의해 이미 실용화되어 있다(예를 들어 UVM 시리즈, ULG 시리즈 및 ULC 시리즈). 더 상세하게는, 예를 들어, 새들(13)의 Y 방향에 있어서의 위치 결정 정밀도, 주축 헤드(17)의 Z 방향에 있어서의 위치 결정 정밀도, 및/또는 테이블(23)의 X 방향에 있어서의 위치 결정 정밀도는, 1㎛ 이하, 0.1㎛ 이하, 10㎚ 이하, 또는 1㎚ 이하로 되어도 된다. 물론, 가공기(1)의 가공 정밀도는, 상기보다도 낮아도 된다.

(이동 기구)

이미 설명한 바와 같이, 새들(13), 주축 헤드(17) 및 테이블(23)을 직선 상에서 이동시키기 위한 구성은, 적절한 구성으로 되어도 된다. 이하에 일 예를 나타낸다.

도 2의 (a)는, 테이블(23)을 직선 이동시키는 구성의 일 예를 도시하는 사시도이다. 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)의 Ⅱ-Ⅱ 선에 있어서의 단면도이다.

도시된 예에서는, 테이블(23)을 가이드하는 가이드(25)는, V-V 구름 안내에 의해 구성되어 있다. 예를 들어, 가이드(25)는, 테이블(23)을 지지하는 X축 베드(21X)의 상면에 형성된 단면 V자형의 2개의 홈(21a)과, 테이블(23)의 하면에 형성된 단면 삼각 형상의 2개의 돌조(23a)와, 홈(21a)과 돌조(23a) 사이에 개재되어 있는 복수의 굴림대(27)(전동체)를 갖고 있다. 홈(21a) 및 돌조(23a)는, X 방향으로 직선 형상으로 연장되어 있고, 돌조(23a)는 굴림대(27)를 통해 홈(21a)에 끼워 맞춰져 있다. 이것에 의해, 테이블(23)은, Y 방향에 있어서의 이동이 규제된다. 또한, 굴림대(27)는, 홈(21a)의 내면 및 돌조(23a)의 외면에 대해 굴러, 양자의 X 방향에 있어서의 상대 이동을 허용한다. 이것에 의해, 테이블(23)은, 비교적 작은 저항으로 X 방향으로 이동한다. 테이블(23)의 +Z측으로의 이동은, 예를 들어 자중에 의해 규제된다. 테이블(23)의 -Z측으로의 이동은, 예를 들어 X축 베드(21X)로부터의 반력에 의해 규제된다.

또한, 도시된 예에서는, 테이블(23)을 구동하는 X축 구동원(29X)은, 리니어 모터에 의해 구성되어 있다. 예를 들어, X축 구동원(29X)은, X축 베드(21X)의 상면에서 X 방향으로 배열되어 있는 복수의 자석(29c)으로 이루어지는 자석 열(29a)과, 테이블(23)의 하면에 고정되어 있고, 자석 열(29a)과 대향하는 코일(29b)를 갖고 있다. 그리고, 코일(29b)에 교류 전력이 공급됨으로써, 자석 열(29a)과 코일(29b)이 X 방향으로 구동력을 발생시킨다. 나아가, 테이블(23)이 X 방향으로 이동한다.

테이블(23)을 X 방향으로 직선 이동시키는 구성(달리 말하면 공구(101)와 워크(103)를 X 방향으로 상대 이동시키는 구성)에 대해 설명하였다. 상기 설명은, 새들(13)을 Y 방향으로 직선 이동시키는 구성(달리 말하면 공구(101)와 워크(103)를 Y 방향으로 상대 이동시키는 구성), 및 주축 헤드(17)를 Z 방향으로 직선 이동시키는 구성(달리 말하면 공구(101)와 워크(103)를 Z 방향으로 상대 이동시키는 구성)에 원용되어도 된다. 예를 들어, 새들(13) 및 주축 헤드(17)를 안내하는 가이드는, V-V 구름 안내로 되어도 된다. 돌조(23a)의 홈(21a)으로부터의 이반은, 걸림 결합 부재를 마련하는 것 등에 의해 적절히 규제되어도 된다. 또한, 새들(13)을 구동하는 Y축 구동원(29Y)(도 4), 및 주축 헤드(17)를 구동하는 Z축 구동원(29Z)(도 4)은, 리니어 모터에 의해 구성되어도 된다. 또한, 이하의 설명에서는, X축 구동원(29X), Y축 구동원(29Y) 및 Z축 구동원(29Z)를 구별하지 않고, 구동원(29)이라 하는 경우가 있다.

(센서)

이미 설명한 바와 같이, 새들(13), 주축 헤드(17) 및 테이블(23)의 위치를 검출하는 센서는, 적절한 구성으로 되어도 된다. 도 2의 (a)는, 그 일 예로서의 리니어 인코더를 도시하는 도면으로도 되어 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.

가공기(1)는, 테이블(23)의 X 방향에 있어서의 위치를 검출하는 X축 센서(31X)를 갖고 있다. X축 센서(31X)는, 예를 들어 X 방향으로 연장되어 있는 스케일부(31a)와, 스케일부(31a)에 대향하고 있는 검출부(31b)를 갖고 있다. 스케일부(31a)에 있어서는, 예를 들어 광학적 또는 자기적으로 형성된 복수의 패턴이 X 방향으로 일정한 피치로 배열되어 있다. 검출부(31b)는, 각 패턴과의 상대 위치에 따른 신호를 생성한다. 따라서, 스케일부(31a) 및 검출부(31b)의 상대 이동에 수반하여 생성되는 신호의 계수(즉 패턴의 계수)에 의해, 변위(위치)를 검출할 수 있다.

스케일부(31a) 및 검출부(31b) 중 한쪽(도시된 예에서는 스케일부(31a))은, 테이블(23)에 고정되어 있다. 스케일부(31a) 및 검출부(31b) 중 다른 쪽(도시된 예에서는 검출부(31b))은, X축 베드(21X)에 대해 직접적으로 또는 간접적으로 고정되어 있다. 따라서, 테이블(23)이 이동하면, 스케일부(31a) 및 검출부(31b)는 상대 이동한다. 이것에 의해, 테이블(23)의 변위(위치)가 검출된다.

스케일부(31a) 및 검출부(31b)의 구체적인 설치 위치는 적절히 설정되어도 된다. 또한, X축 센서(31X)는, 스케일부(31a)의 패턴에 기초하여 스케일부(31a)에 대한 검출부(31b)의 위치(절대 위치)를 특정 가능한 앱설루트식의 것이어도 되고, 그와 같은 특정이 불가능한 인크리멘털식의 것이어도 된다. 공지된 것과 같이, 인크리멘털식의 스케일이더라도, 검출부(31b)를 스케일부(31a)에 대해 소정 위치(예를 들어 이동 한계)로 이동시켜 캘리브레이션을 행함으로써 절대 위치를 특정할 수 있다.

테이블(23)의 X 방향에 있어서의 위치를 검출하는 X축 센서(31X)에 대해 설명하였다. 상기 설명은, 새들(13)의 Y 방향에 있어서의 위치를 검출하는 Y축 센서(31Y)(도 4), 주축 헤드(17)의 Z 방향에 있어서의 위치를 검출하는 Z축 센서(31Z)(도 4)에 원용되어도 된다. 또한, 이하의 설명에서는, X축 센서(31X), Y축 센서(31Y) 및 Z축 센서(31Z)를 구별하지 않고, 이들을 센서(31)라고 하는 경우가 있다.

X축 센서(31X)는, 테이블(23)의 X 방향에 있어서의 위치(절대 위치)를 검출한다. 단, X축 센서(31X)는, 워크(103)(또는 테이블(23))와 공구(101)(또는 주축(19) 혹은 주축 헤드(17))의 X 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하고 있다고 파악되어도 된다. 마찬가지로, Y축 센서(31Y)는, 공구(101)와 워크(103)의 Y 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하고 있다고 파악되어도 된다. Z축 센서(31Z)는, 공구(101)와 워크(103)의 Z 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하고 있다고 파악되어도 된다.

(터치 센서의 구성)

도 3은, 도 1의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.

터치 센서(33)는, 예를 들어 당해 터치 센서(33)의 소정의 대상물(예를 들어, 워크(103) 또는 후술하는 기준 워크(105))에 대한 맞닿음을 검출한다. 터치 센서(33)의 구성은, 공지된 것으로 되거나, 공지된 것을 응용한 것으로 되거나 해도 된다. 이하에, 터치 센서(33)의 구성예에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 편의상, 워크(103)에 대한 맞닿음을 예로 드는 경우가 있다.

터치 센서(33)는, 예를 들어 워크(103)에 접촉하는 스타일러스(39)와, 스타일러스(39)를 보유 지지하고 있는 센서 본체(41)를 갖고 있다. 스타일러스(39)는, 예를 들어 개략 봉상의 형상을 갖고 있다. 그 선단은, 구상으로 되거나 함으로써, 다른 부분보다도 직경이 크게 되어 있어도 된다. 센서 본체(41)는, 예를 들어 스타일러스(39)가 워크(103)에 접촉하면, 터치 신호를 제어 유닛(5)에 출력한다.

터치 센서(33)에 의한 접촉의 검출 원리는, 적절한 것으로 되어도 된다. 검출 원리로서는, 예를 들어, 워크(103)로부터 받는 힘에 의해 스타일러스(39)가 센서 본체(41)에 대해 이동하고, 그 결과, 가동 접점과 고정 접점이 접촉하는 것을 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 스타일러스(39)의 상기와 같은 이동을 광학 센서에서 검출하는 것을 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 워크(103)로부터 스타일러스(39)가 받는 힘을 압력 센서에 의해 검출하는 것을 들 수 있다. 또한, 예를 들어 도전성을 갖는 워크(103)에 스타일러스(39)가 접촉함으로써 워크(103) 및 스타일러스(39)를 포함하는 폐회로가 구성되는 것을 들 수 있다.

도시된 설치 양태에 있어서는, 터치 센서(33)는, 주축(19)으로부터 떨어진 위치에서, 주축(19)을 이동 가능하게 보유 지지하고 있는 부재(본 실시 형태에서는 주축 헤드(17))에 대해 고정되어 있다. 터치 센서(33)를 보유 지지하고 있는 터치 센서 보유 지지부(43)는, 예를 들어 주축 헤드(17)에 대해 이동 불가능하게 터치 센서(33)를 보유 지지해도 된다. 단, 터치 센서 보유 지지부(43)는, 터치 센서(33)가 사용되지 않을 때의 위치와, 터치 센서(33)가 사용될 때의 위치(예를 들어 전자의 위치보다도 -Z측의 위치) 사이에서 이동 가능하게 터치 센서(33)를 보유 지지하고 있어도 된다.

터치 센서(33)는, 주축(19)과 함께 이동 가능하다. 따라서, 터치 센서(33)는, 공구(101)와 마찬가지로, 테이블(23)(다른 관점에서는 워크(103))과 상대 이동 가능하다. 또한, 이 상대 이동은 센서(31)에 의해 검출된다.

또한, 특별히 도시하지는 않지만, 터치 센서(33)는, 공구(101) 대신, 주축(19)에 보유 지지되어도 된다. 이 경우도, 도시된 예와 마찬가지로, 터치 센서(33)는, 공구(101)가 배치되는 위치와 일정한 위치 관계를 갖는 위치에 배치되어 있다고 할 수 있다. 또한, 도시된 예에서는, 상기 일정한 위치 관계는, 2개의 위치가 소정 방향에 있어서 소정 거리로 떨어져 있는 관계이다. 공구(101) 대신 터치 센서(33)가 주축(19)에 보유 지지되는 양태에서는, 상기 일정한 위치 관계는, 2개의 위치가 동일한 위치로 되는 관계이다.

가공기(1)(제어 유닛(5))는, 예를 들어 3방향(X, Y 및 Z 방향) 중 적어도 1방향에 있어서 터치 센서(33)와 워크(103)를 상대 이동시키도록 3축의 구동원(29)을 제어한다. 그리고, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 워크(103)에 대한 접촉이 검출되면, 상대 이동을 정지함과 함께, 그때의 상기 적어도 1방향에 있어서의 센서(31)의 검출값을 취득한다.

가공기(1)는, 예를 들어 터치 센서(33)의 위치와, 센서(31)의 검출값(다른 관점에서는 센서(31)의 검출값이 대응지어져 있는 기계 좌표계의 좌표)의 대응 관계의 정보(도 6의 터치 센서 위치 정보 D4)를 미리 기억하고 있다. 따라서, 이 터치 센서 위치 정보 D4와, 상기 동작에 의해 취득된 센서(31)의 검출값에 의해, 상기 적어도 1방향에 있어서, 워크(103)의 위치와, 상기 적어도 1방향에 있어서의 센서(31)의 검출값의 대응 관계(다른 관점에서는 기계 좌표계에 있어서의 워크(103)의 위치)가 특정된다. 또한, 예를 들어 상기 동작을 다른 방향에 있어서도 행함으로써, 모든 방향에 있어서, 워크(103)의 위치가 특정된다. 또한, 예를 들어, 상기 동작을 다양한 방향 및 위치에 있어서 행함으로써, 워크(103)의 상세 형상이 특정된다.

(터치 센서의 이용 양태)

터치 센서(33)는, 후술하는 기준 워크(105)를 사용한 공구(101)의 어긋남양의 특정에만 사용되어도 된다. 달리 말하면, 기준 워크(105)의 형상(다른 관점에서는 기준 워크(105)의 소정 부위의 위치)의 계측에만 사용되어도 된다. 또한, 터치 센서(33)는, 기준 워크(105)의 형상의 계측에 더해, 워크(103)의 형상(위치)의 계측에 사용되어도 된다.

본 실시 형태의 설명에서는, 터치 센서(33)가, 기준 워크(105)의 형상의 계측에 더해, 워크(103)의 형상의 계측에도 사용되는 양태를 예로 든다. 또한, 이하의 설명에서는, 당해 양태를 전제로 한 설명을 하는 경우가 있다.

터치 센서(33)에 의해 워크(103)의 위치를 계측할 때의 가공기(1)의 동작은, 공지된 동작 또는 공지된 동작을 응용한 것으로 되어도 된다. 예를 들어, 이하와 같다.

가공기(1)(제어 유닛(5))는, 가공기(1)의 부동 부분(예를 들어 베이스(7))에 대해 고정적으로 정의된 기계 좌표계의 정보를 보유(기억)하고 있다. 기계 좌표계는, 다른 관점에서는, 절대 좌표계이고, 또한, 센서(31)의 검출값과 대응지어져 있다. NC 프로그램(107)은, 예를 들어, 이 기계 좌표계에 따른 수치에 의해 공구(101)의 위치(좌표) 및 이동량을 지정한다. 가공기(1)는, NC 프로그램에 의해 지정된 위치 및 이동량을 실현하도록, 센서(31)의 검출값에 기초하는 피드백 제어를 행한다. 이때, NC 프로그램에 있어서는, 예를 들어 워크(103)가 기계 좌표계의 소정의 좌표에 위치할 것이 상정되어 있다. 따라서, 워크(103)의 위치가, 상정되어 있는 위치로부터 어긋나 있으면, 가공 정밀도가 저하된다.

따라서, 가공기(1)는, 터치 센서(33)를 사용하여 워크(103)의 위치를 계측한다. 이미 설명한 바와 같이, 이 위치는, 센서(31)의 검출값(다른 관점에서는 기계 좌표계의 좌표)으로서 얻어진다. 그리고, 가공기(1)는, 터치 센서(33)를 사용하여 계측한 워크(103)의 위치에 기초하여, NC 프로그램에 기초하는 구동원(29)의 제어를 보정한다. 예를 들어, 계측된 실제의 워크(103)의 위치와, NC 프로그램에 있어서 상정되어 있는 워크(103)의 좌표가 일치하도록, 가공기(1)가 보유하고 있는 기계 좌표계를 시프트시킨다. 반대로, NC 프로그램이 지정하는 다양한 좌표를 시프트시켜도 된다. 이것에 의해, 가공 정밀도가 향상된다.

또한, 상기 설명에서는, 터치 센서(33)를 이용하는 동작은, 계측된 워크(103)의 위치에 기초하는 보정의 개념에 의해 설명되었다. 단, 상기 동작은, 검출된 워크(103)의 위치에 의해, NC 프로그램에서 지정되어 있는 좌표의 좌표계 또는 가공기(1)의 기계 좌표계의 원점이 정의되는 동작으로서 파악되어도 된다. 따라서, 이하의 설명에서는, 보정이라는 용어와 원점 설정이라는 용어가 혼재하는 경우가 있다.

(기준 워크, 기준 게이지 및 촬상부의 개요)

상기 터치 센서(33)의 이용 양태의 설명에서 설명한 바와 같이, 가공기(1)는, 예를 들어, 센서(31)의 검출값이 대응지어져 있는 기계 좌표계의 정보를 보유하고 있다. 그리고, 가공기(1)는, 센서(31)의 검출값에 기초하여, NC 프로그램에 의해 지정된 좌표로 공구(101)를 이동시킨다. 이것에 의해, 공구(101)에 의해 워크(103)가 원하는 형상으로 가공된다.

상기 동작에 있어서는, 공구(101)의 위치와 센서(31)의 검출값이 일정한 대응 관계를 갖고 있을 것이 전제로 되어 있다. 따라서, 가공기의 온도 변화 등에 기인하여 공구의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계가 상기 일정한 대응 관계로부터 어긋나면, 가공기(1)의 가공 정밀도가 저하된다. 따라서, 가공기(1)는, 이 어긋남양을 검출하고, 검출한 어긋남양에 기초하여, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공하는 제어를 보정한다. 공구(101)의 어긋남양에 대해 설명하였는데, 터치 센서(33)에 대해서도 마찬가지라 할 수 있다.

또한, 이하의 설명에서는, 편의상, 공구(101)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계가, NC 프로그램 및/또는 가공기(1)에 있어서 상정되어 있는 일정한 대응 관계일 때의 공구(101)의 위치를 제1 기준 위치라 하는 경우가 있다. 이때, 공구(101)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계의, 상기 일정한 대응 관계로부터의 어긋남양은, 공구(101)의 위치의 제1 기준 위치로부터의 어긋남양과 동의이다. 단, 어긋남양의 계측 방법에 따라서는, 계측된 상기 일정한 대응 관계의 어긋남양 및/또는 공구(101)의 위치의 어긋남양은, 다른 어긋남양을 포함하는 경우가 있다.

마찬가지로, 터치 센서(33)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계가, NC 프로그램 및/또는 가공기(1)에 있어서 상정되어 있는 일정한 대응 관계에 있을 때의 터치 센서(33)의 위치를 제2 기준 위치라 하는 경우가 있다. 이때, 터치 센서(33)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계의, 상기 일정한 대응 관계로부터의 어긋남양은, 터치 센서(33)의 위치의 제2 기준 위치로부터의 어긋남양과 동의이다. 단, 어긋남양의 계측 방법에 따라서는, 계측된 상기 일정한 대응 관계의 어긋남양 및/또는 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양은, 다른 어긋남양을 포함하는 경우가 있다.

제1 및 제2 기준 위치는, 임의로 설정되어도 된다. 예를 들어, 제1 및 제2 기준 위치는, 온도 변화 등에 기인하는 변형이 가공기(1)에 발생하고 있지 않을 때의 위치로 되어도 된다. 단, 제1 및 제2 기준 위치는, 온도 변화 등에 기인하는 변형이 가공기(1)에 발생하고 있을 때의 위치로 하는 것도 가능하다. 달리 말하면, NC 프로그램 및/또는 가공기(1)에 있어서 상정되어 있는 일정한 위치 관계는, 온도 변화 등에 기인하는 가공기(1)의 변형이 발생하고 있지 않을 때의 관계여도 되고, 발생하고 있을 때의 관계여도 되고, 임의로 설정되어도 된다.

가공기(1)는, 어긋남양의 계측을 위해, 예를 들어, 기준 워크(105)와, 기준 게이지(35)와, 촬상부(37)를 갖고 있다. 또한, 후술하는 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 기준 워크(105)는 소모품이다. 따라서, 기준 워크(105)는, 워크(103)와 마찬가지로, 가공기(1) 자체의 구성 요소가 아닌 것으로서 파악되어도 된다.

기준 워크(105)는, 공구(101)의 위치의, 상기 제1 기준 위치로부터의 어긋남양을 계측하기 위한 것이다. 기준 게이지(35)는, 터치 센서(33)의 위치의, 상기 제2 기준 위치로부터의 어긋남양을 계측하기 위한 것이다. 촬상부(37)는, 공구(101)의 위치의 상기 제1 기준 위치로부터의 어긋남양, 및/또는 터치 센서(33)의 위치의 상기 제2 기준 위치로부터의 어긋남양을 계측하기 위한 것이다. 또한, 촬상부(37)는, 예를 들어 기준 워크(105)를 이용하여 특정되는 공구(101)의 어긋남양의 방향과는 다른 방향에 있어서의 어긋남양의 계측, 및/또는 기준 게이지(35)를 이용하여 특정되는 터치 센서(33)의 어긋남양의 방향과는 다른 방향에 있어서의 어긋남양의 계측에 기여한다.

(기준 워크의 이용 방법)

기준 워크(105)의 이용 방법은, 예를 들어 이하와 같다.

기준 워크(105)는, 예를 들어 워크(103)에 대해 이동 불가능하게 테이블(23)에 보유 지지되어 있다. 따라서, 기준 워크(105)는, 워크(103)와 마찬가지로, 공구(101)에 의해 가공되는 것이 가능하다.

가공기(1)는, 센서(31)의 검출값에 기초하여, 공구(101)에 의해 기준 워크(105)의 형상이 소정의 목표 형상으로 되도록 가공한다. 다른 관점에서는, 가공기(1)는, 기준 워크(105)의 소정 부위(예를 들어 기준 워크(105)의 외연의 일부)가 소정의 목표 위치에 위치하도록 기준 워크(105)를 가공한다. 이 목표 위치(목표 형상)는, 예를 들어 워크(103)를 가공하기 위한 NC 프로그램과 마찬가지의 프로그램에 있어서 기계 좌표계의 좌표(다른 관점에서는 센서(31)의 검출값)에 의해 지정되어 있다.

다음으로, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 기준 워크(105)의 실제의 형상을 계측한다. 다른 관점에서는, 가공기(1)는, 기준 워크(105)의 소정 부위의 실제의 위치를 계측한다. 이 계측 방법은, 기본적으로는, 상술한, 워크(103)의 위치(다른 관점에서는 형상)의 계측 방법과 마찬가지이다. 즉, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 기준 워크(105)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값(다른 관점에서는 기계 좌표계에 있어서의 좌표)을 취득한다.

다음으로, 가공기(1)는, 목표 형상(소정 부위의 목표 위치)과, 계측된 형상(소정 부위의 계측 위치)의 차에 기초하여, 공구(101)의 위치의 어긋남양을 특정한다. 또한, 차 자체가 어긋남양으로 되어도 되고, 차에 대해 어떠한 보정을 실시한 것이 어긋남양으로 되어도 된다. 차에 대한 보정 시에는, 예를 들어 워크(103)의 가공과, 기준 워크(105)의 가공 사이의 가공 조건의 상위가 고려되어도 된다.

그 후, 가공기(1)는, 계측한 공구(101)의 위치의 어긋남양에 기초하여, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공할 때의 구동원(29)의 제어를 보정한다. 예를 들어, 계측한 어긋남양으로, NC 프로그램의 좌표계의 시프트 또는 가공기(1)의 기계 좌표계의 시프트(다른 관점에서는 좌표계의 원점 설정)를 행한다. 이와 같이 하여, 공구(101)의 어긋남양의 계측 및 그 이용이 행해진다.

또한, 상기로부터 이해되는 바와 같이, 터치 센서(33) 및 센서(31)를 사용한 계측에 있어서, 기준 워크(105)(또는 워크(103))의 형상의 계측과, 기준 워크(105)의 소정 부위의 위치의 계측은 동일하다고 간주할 수 있다. 또한, 어긋남양을 산출할 때의 기준 워크(105)의 위치는, 터치 센서(33)가 맞닿는 부위의 위치가 아니라, 터치 센서(33)가 맞닿는 복수의 부위의 위치를 대표하는 위치(예를 들어 중심점)로 되어도 된다. 따라서, 본 개시의 설명에 있어서, 어긋남양의 계측에 관해, 기준 워크(105)의 형상이라는 용어와, 기준 워크(105)의 위치라는 용어는, 모순 등이 생기지 않는 한, 동의로 파악되어도 된다.

기준 워크(105)를 이용한 어긋남양의 계측은, 직교 좌표계 XYZ의 임의의 방향에 있어서 행해져도 된다. 예를 들어, 당해 계측은, XYZ의 3축 방향 중의 1방향만, 2방향만, 또는 3방향 모두에 관해 행해져도 된다. 또한, 계측은, XYZ의 3축에 경사지는 방향에 있어서 행해지더라도 상관없다. 단, 예를 들어 XY 평면에 따라, 또한 X축 및 Y축에 경사지는 방향에 있어서의 계측은, X 방향에 있어서의 어긋남양(어긋남양의 X 방향 성분)의 계측과, Y 방향에 있어서의 어긋남양(어긋남양의 Y 방향 성분)의 계측이 행해지고 있다고 파악되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 주로, X 방향 및 Y 방향의 2 방향에 대해, 기준 워크(105)를 이용하여 공구(101)의 위치의 어긋남양이 계측되는 양태를 예로 든다. 즉, 공구(101)에 의해, X 방향으로부터의 가공과, Y 방향으로부터의 가공이 행해지고, 터치 센서(33)에 의해, X 방향으로부터 가공된 부위의 X 방향의 위치와, Y 방향으로부터 가공된 부위의 Y 방향의 위치가 계측된다. 이하의 설명에서는, 이와 같은 2방향에 있어서 계측이 행해지는 양태를 전제로 한 설명을 하는 경우가 있다.

일 방향에 있어서의 공구(101)의 어긋남양을 계측할 때, 기준 워크(105)의 가공은, 상기 일 방향의 일방측으로부터만 행해져도 되고, 상기 일 방향의 일방측 및 타방측의 양쪽으로부터 행해져도 된다(후술하는 도 7의 (a) 및 도 8의 (b) 참조). 후자의 경우, 예를 들어 일방측으로부터 가공된 부위와, 타방측으로부터 가공된 부위의 각각의 위치가 터치 센서(33)에 의해 계측된다. 그리고, 2개의 위치에 기초하여 기준 워크(105)의 위치(대표 위치)가 특정되어도 된다. 예를 들어, 상기 일 방향에 있어서, 2개의 위치의 중간(중심, 중점)이 기준 워크(105)의 위치로 되어도 된다. 물론, 터치 센서(33)가 접하는 하나의 부위의 위치가 기준 워크(105)의 위치로 되어도 된다.

하나의 기준 워크(105)는, 하나의 워크(103)의 가공에만 이용되어도 되고, 복수의 워크(103)의 가공에 이용되어도 된다. 다른 관점에서는, 기준 워크(105)는, 워크(103)의 교환에 수반하여, 교환되어도 되고, 교환되지 않아도 된다. 후자의 경우, 복수의 워크(103)의 가공에 걸쳐, 하나의 기준 워크(105)의 가공과 계측이 반복된다.

또한, 하나의 기준 워크(105)는, 하나의 공구(101)에 의한 가공에만 이용되어도 되고, 복수의 공구(101)에 의한 가공에 이용되어도 된다. 다른 관점에서는, 기준 워크(105)는, 공구(101)의 교환에 수반하여, 교환되어도 되고, 교환되지 않아도 된다. 후자의 경우, 복수의 공구(101)에 의해 하나의 기준 워크(105)가 반복하여 가공되고, 그때마다, 계측이 행해진다.

하나의 공구(101)에 의해, 복수의 가공 공정이 순차 행해지는 경우에 있어서, 하나의 기준 워크(105)를 이용한 어긋남양의 계측은, 1회만(예를 들어 최초의 가공 공정의 직전에) 행해져도 되고, 복수 회(어느 2 이상의 가공 공정 각각의 전에) 행해져도 된다. 후자의 경우에 있어서는, 하나의 기준 워크(105)는, 예를 들어, 상기 복수 회의 어긋남양의 계측에 이용된다. 다른 관점에서는, 하나의 기준 워크(105)는, 가공 공정마다 교환되지는 않는다. 단, 가공 공정마다 기준 워크(105)를 교환하는 것도 불가능하지는 않다.

(기준 워크의 구성)

이상과 같이 이용되는 기준 워크(105)의 형상, 치수 및 재료는, 적절한 것으로 되어도 된다. 또한, 도 3에서는, 가공 전(및/또는 최초의 계측을 위한 가공이 이루어진 후)의 기준 워크(105)의 형상이 도시되어 있다.

예를 들어, 기준 워크(105)의 형상은, 판상(도시된 예)이어도 되고, 판상으로 개념할 수는 없는 형상이어도 된다. 또한, 기준 워크(105)의 형상은, 소정 방향(예를 들어 Z 방향. 어긋남양이 계측되는 방향에 직교하는 방향)으로 보아, 개략, 다각형(예를 들어 직사각형)이어도 되고, 원형 또는 타원형이어도 된다. 달리 말하면, 소정 방향으로 보아, 기준 워크(105)의 외연의 전부 또는 절반 이상은, 직선에 의해 구성되어 있어도 되고, 곡선에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 기준 워크(105)의 형상은, 가공 전과 가공 후가 상사형이어도 되고, 상사형이 아니어도 된다. 또한, 소정 방향(상술)으로 본 때에, 가공되는 부위의 곡률(직선의 경우에는 0)은, 가공 전후에 있어서, 유지되어도 되고, 유지되지 않아도 된다.

도시된 예에서는, 기준 워크(105)의 형상은, 개략 판상으로 되어 있다. 판상은, 예를 들어 일 방향(도시된 예에서는 Z 방향. 계측 방향에 직교하는 방향)의 길이가, 상기 일 방향에 직교하는 2방향(X 방향 및 Y 방향)에 있어서의 길이보다도 짧은 형상이다. 또한, 도시된 예에서는, 상기 일 방향으로 본 때(판을 평면으로 본 때), 기준 워크(105)의 형상(가공 전 및/또는 최초의 가공 후)은, 직사각형의 4변 각각에 오목부(105a)(노치)가 형성된 형상으로 되어 있다. 오목부(105a)의 형상 및 크기는 적절히 설정되어도 된다.

또한, 예를 들어 기준 워크(105)의 크기는, 워크(103)의 크기에 비해 작아도 되고(도 1에 도시한 예), 동등해도 되고, 커도 된다. 기준 워크(105) 및/또는 워크(103)의 가공에 수반하여, 양자의 대소 관계는 변화해도 된다. 또한, 예를 들어, 기준 워크(105)의 두께(Z 방향의 길이)는, 공구(101)의 길이, 또는 공구(101)를 Z 방향으로 움직이고 있지 않을 때에 공구(101)에 의해 가공 가능한 Z 방향의 길이에 비해, 짧아도 되고(도시된 예), 동등해도 되고, 길어도 된다.

기준 워크(105)의 재료는, 워크(103)의 재료에 대해, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 후자의 경우에 있어서, 기준 워크(105)의 재료는, 워크(103)의 재료와 비교하여, 가공의 부하가 작은 것(예를 들어 경도가 낮은 재료)이어도 되고, 가공의 부하가 큰 것이어도 된다. 또한, 기준 워크(105)의 재료의 열팽창 계수(예를 들어 선팽창 계수)는, 워크(103)의 재료의 열팽창 계수와 비교하여, 작아도 되고, 동등해도 되고, 커도 된다. 또한, 기준 워크(105)의 재료는, 예를 들어 금속, 목재, 수지, 유리, 또는 세라믹으로 되어도 된다.

(기준 게이지의 이용 방법)

기준 게이지(35)의 이용 방법은, 예를 들어 이하와 같다.

기준 게이지(35)는, 예를 들어, 워크(103)에 대해 이동 불가능하게 테이블(23)에 보유 지지되어 있다. 따라서, 기준 게이지(35)는, 워크(103)와 마찬가지로, 터치 센서(33)에 대해 상대 이동 가능하다.

가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 기준 게이지(35)의 위치를 계측한다. 이 계측 방법은, 기본적으로는, 상술한, 워크(103)의 위치의 계측 방법과 마찬가지이다. 즉, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 기준 게이지(35)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값(다른 관점에서는 기계 좌표계에 있어서의 좌표)을 취득한다.

한편, 가공기(1)는, 터치 센서(33)의 위치가 상술한 제2 기준 위치에 있는 경우(터치 센서(33)의 위치의 어긋남이 발생하고 있지 않는 경우)에 터치 센서(33)에 의해 계측되어야 할 기준 게이지(35)의 위치의 정보(도 6의 기준 게이지 정보 D3)를 보유하고 있다. 이 기준 게이지 정보 D3은, 예를 들어, 소정의 기준 시기에 있어서 터치 센서(33)에 의해 기준 게이지(35)의 위치가 계측됨으로써 취득되어도 된다. 기준 시기는, 터치 센서(33)가 제2 기준 위치에 있다고 간주할 수 있는 시기이다. 예를 들어, 기준 시기는, 온도 변화 등에 기인하는 가공기(1)의 변형량이 비교적 작은 시기로 되어도 되고, 더 상세하게는, 예를 들어 가공기(1)에 의한 가공을 개시하기 전으로 되어도 된다.

그리고, 가공기(1)는, 기준 게이지 정보 D3이 나타내는 위치와, 터치 센서(33)에 의해 계측된 기준 게이지(35)의 위치의 차에 기초하여, 터치 센서(33)의 어긋남양을 특정한다. 또한, 차 자체가 어긋남양으로 되어도 되고, 차에 대해 어떠한 보정을 실시한 것이 어긋남양으로 되어도 된다.

그 후, 가공기(1)는, 계측한 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 기초하여, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공할 때의 구동원(29)의 제어를 보정한다. 예를 들어, 계측한 어긋남양으로, 상술한 터치 센서 위치 정보 D4(터치 센서(33)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계의 정보)를 보정한다. 이 보정은, 다른 관점에서는, 터치 센서 위치 정보 D4에 기초하는 다양한 계측(예를 들어 터치 센서(33)에 의한 워크(103)의 위치의 계측, 및 기준 워크(105)에 의한 공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측)의 보정이고, 또한 그 계측 결과에 기초하는 가공의 제어의 보정이다.

기준 게이지(35)를 이용한 어긋남양의 계측은, 직교 좌표계 XYZ의 임의의 방향에 있어서 행해져도 된다. 예를 들어, 당해 계측은, XYZ의 3축 방향 중 1방향만, 2방향만, 또는 3방향 모두에 관해 행해져도 된다. 또한, 계측은, XYZ의 3축에 경사지는 방향에 있어서 행해지더라도 상관없다. 또한, 예를 들어 기준 게이지(35)를 이용한 계측은, 기준 워크(105)를 이용한 계측이 행해지는 방향(본 실시 형태에서는 X 방향 및 Y 방향)에 있어서만 행해져도 되고, 당해 방향에 더해, 다른 방향(Z 방향)에 있어서 행해져도 된다.

본 실시 형태에서는, 주로, X 방향 및 Y 방향의 2방향(다른 관점에서는 기준 워크(105)를 이용한 계측이 행해지는 2방향)에 대해, 기준 게이지(35)를 이용하여 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양이 계측되는 양태를 예로 든다. 이하의 설명에서는, 당해 양태를 전제로 한 설명을 하는 경우가 있다.

(기준 게이지의 구성)

이상과 같이 이용되는 기준 게이지(35)의 형상, 치수 및 재료는, 적절한 것으로 되어도 된다.

도시된 예에서는, 기준 게이지(35)의 형상은, Z 방향에 개구되는 링상이다. Z 방향으로 본 때의 기준 게이지(35)의 내주면(내연)의 형상은, 원형이다. 그리고, 터치 센서(33)는, 기준 게이지(35)의 내주면에 맞닿음으로써 기준 게이지(35)의 위치를 검출한다. 이때, 예를 들어 2 이상의 방향 각각의 양측에 터치 센서(33)를 맞닿게 하여 기준 게이지(35)의 내주면의 복수의 위치가 계측되어도 된다. 그리고, 이 복수의 위치에 기초하여 기준 게이지(35)의 중심의 위치가 구해지고, 이 중심의 위치가 기준 게이지(35)의 계측 위치로 되어도 된다. 이 경우, 당연하게도, 미리 취득되어 있는 기준 게이지(35)의 위치의 정보(기준 게이지 정보 D3)도, 계측 위치와 비교 가능하게, 기준 게이지(35)의 중심의 위치를 나타내는 정보이다.

도시된 예와는 달리, 기준 게이지(35)는, 외주면(외연)에 터치 센서(33)가 맞닿는 형상이더라도 상관없다. 또한, 기준 게이지(35)는, Z 방향으로 보아, 터치 센서(33)가 접하는 면이, 오목형이어도 되고(도시된 예), 볼록형이어도 되고, 곡선형(도시된 예)이어도 되고, 직선 형상이어도 된다. 기준 게이지(35)를 평면으로 본 형상은, 원형에 한정되지는 않고, 직사각형 등의 다각형이어도 되고, 곡선을 갖는 원형 이외의 형상이어도 되고, 십자와 같은 외주에 볼록부를 갖는 형상이어도 된다.

또한, 기준 게이지(35)의 크기는, 워크(103) 및/또는 기준 워크(105)의 크기에 비해 작아도 되고, 동등해도 되고, 커도 된다. 기준 워크(105)의 재료는, 워크(103)의 재료 및/또는 기준 워크(105)의 재료에 대해 동일해도 되고, 상이해도 된다. 기준 게이지(35)의 재료의 열팽창 계수(예를 들어 선팽창 계수)는, 워크(103)의 재료의 열팽창 계수 및/또는 기준 워크(105)의 재료의 선팽창 계수와 비교하여, 작아도 되고, 동등해도 되고, 커도 된다. 또한, 기준 게이지(35)의 재료는, 예를 들어 세라믹, 유리, 금속, 목재, 또는 수지로 되어도 된다.

(촬상부의 이용 방법)

촬상부(37)의 이용 방법은, 예를 들어 이하와 같다.

촬상부(37)는, 예를 들어 워크(103)에 대해 이동 불가능하게 테이블(23)에 보유 지지되어 있다. 따라서, 촬상부(37)는, 워크(103)와 마찬가지로, 공구(101)에 대해 상대 이동 가능하다.

가공기(1)는, 센서(31)의 검출값에 기초하여 공구(101)와 촬상부(37)를 소정의 위치 관계로 위치 결정하고, 촬상부(37)에 의해 공구(101)를 촬상한다. 촬상은, 예를 들어 기준 시기와, 그 후의 1 이상의 계측 시기에 있어서 행해진다. 기준 시기는, 이미 설명한 바와 같이, 공구(101)가 이미 설명한 제1 기준 위치에 있다고 간주할 수 있는 시기이다. 계측 시기는, 공구(101)의 어긋남양을 계측하는 시기이다.

그리고, 예를 들어 기준 시기에 촬상된 화상 내에 있어서의 공구(101)의 위치와, 계측 시기에 촬상된 화상 내에 있어서의 공구(101)의 위치를 비교함으로써, 촬상 방향(달리 말하면 촬상부(37)의 광축에 따른 방향)에 직교하는 방향에 있어서의 공구(101)의 위치의 어긋남양이 특정된다. 또한, 공구(101)의 촬상 방향에 있어서의 위치에 대해서도, 공구(101)의 화상 내에 있어서의 크기 등에 기초하여 특정하는 것이 가능하다. 즉, 공구(101)의 위치의 계측 방향은, 촬상 방향에 대해 임의의 방향으로 하는 것이 가능하다. 단, 본 실시 형태의 설명에서는, 계측 방향이 촬상 방향에 직교하는 방향인 양태를 예로 든다.

그 후, 가공기(1)는, 계측한 공구(101)의 어긋남양에 기초하여, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공할 때의 구동원(29)의 제어를 보정한다. 예를 들어, 계측한 어긋남양으로, NC 프로그램의 좌표계의 시프트 또는 가공기(1)의 기계 좌표계의 시프트(다른 관점에서는 좌표계의 원점 설정)를 행한다.

촬상 시에 있어서, 공구(101)는, 회전이 정지되어 있어도 되고, 회전되고 있어도 된다. 또한, 공구(101)의 회전이 정지된 상태에서 촬상을 행하는 양태에 있어서, 주축(19)은, 회전 방향의 위치 결정이 이루어져도 되고, 이루어지지 않아도 된다. 이들 조건은, 공구(101)의 흔들림 및 형상 등에 따라 적절히 설정되어도 된다.

어긋남양의 특정 시에는, 공지된 다양한 화상 처리가 행해져도 된다. 예를 들어, 공구(101)의 윤곽의 특정 시에는, 공지된 에지 검출이 행해져도 된다. 어긋남양의 검출 정밀도는 적절히 설정되어도 된다. 예를 들어, 화상 내에 있어서, 1픽셀 단위로 공구(101)의 위치가 특정되어도 된다. 즉, 어긋남양의 검출 정밀도는, 1픽셀에 상당하는 길이로 되어도 된다. 또한, 예를 들어 화상 내의 공구(101)의 주변 정보로부터 공구(101)의 에지 위치를 추정하는 처리(서브 픽셀 처리)를 행함으로써, 1픽셀에 상당하는 길이보다도 짧은 길이의 검출 정밀도를 실현해도 된다. 예를 들어, 어긋남양의 검출 정밀도는, 1/1000 픽셀, 1/100 픽셀, 또는 1/10 픽셀에 상당하는 길이로 되어도 된다.

1픽셀과, 1픽셀에 상당하는 실제의 길이의 대응 관계의 정보는, 가공기(1)의 제조자에 의해 입력되어도 되고, 오퍼레이터에 의해 입력되어도 되고, 가공기(1)가 소정의 동작을 행하여 취득해도 된다. 가공기(1)가 취득하는 경우에는, 예를 들어 가공기(1)는, 구동원(29)에 의해 공구(101)와 촬상부(37)를 촬상 방향에 직교하는 방향으로 상대 이동시켜, 적어도 2개의 촬상 위치에서 화상을 취득한다. 이때의 센서(31)에 의해 검출되는 2개의 촬상 위치 사이의 거리와, 2개의 화상 사이에 있어서의 공구(101)의 위치의 차(픽셀 수)를 비교함으로써, 1픽셀과, 실제의 길이의 대응 관계가 특정된다.

이상의 설명에서는, 공구(101)의 위치의 어긋남양의 특정에 대해 설명하였다. 단, 공구(101)와 마찬가지로, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양도, 공구(101)의 위치의 어긋남양과 마찬가지로 특정 가능하다. 상기 설명은, 모순 등이 생기지 않는 한, 공구(101)라는 용어를 터치 센서(33)라는 용어로 치환하여, 터치 센서(33)에 원용되어도 된다. 터치 센서(33)의 어긋남양은, 예를 들어 터치 센서 위치 정보 D4의 보정에 이용된다.

촬상부(37)를 이용한 어긋남양의 계측은, 직교 좌표계 XYZ의 임의의 방향에 있어서 행해져도 된다. 예를 들어, 당해 계측은, XYZ의 3축 방향 중 1방향만, 2 방향만, 또는 3 방향 모두에 관해 행해져도 된다. 또한, 계측은, XYZ의 3축에 경사지는 방향에 있어서 행해지더라도 상관없다.

촬상부(37)를 이용한 공구(101)의 어긋남양의 계측은, 예를 들어 기준 워크(105)를 이용한 공구(101)의 어긋남양의 계측이 행해지지 않는 방향(본 실시 형태에서는 Z 방향)에 있어서 행해져도 된다. 마찬가지로, 촬상부(37)를 이용한 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측은, 기준 게이지(35)를 이용한 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측이 행해지지 않는 방향(본 실시 형태에서는 Z 방향)에 있어서 행해져도 된다. 이하의 설명에서는, 이와 같은 양태를 전제로 한 설명을 행하는 경우가 있다.

또한, 상기와는 달리, 촬상부(37)를 이용한 공구(101)의 어긋남양의 계측과, 기준 워크(105)를 이용한 공구(101)의 어긋남양의 계측이 동일한 방향(1방향이어도 되고, 2방향 이상이어도 됨)에 있어서 행해져도 된다. 그리고, 상기 2종의 어긋남양에 기초하여, 상기 동일한 방향에 있어서의 어긋남양이 특정되어도 된다. 촬상부(37)를 이용한 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측과, 기준 게이지(35)를 이용한 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 동일한 방향의 어긋남양에 관해, 공구(101)와 터치 센서(33)에 의해, 촬상부(37)의 이용의 유무가 달라도 된다. 예를 들어, 공구(101)의 Z 방향의 어긋남양은 촬상부(37)를 이용한 방법만에 의해 계측되고, 터치 센서(33)의 Z 방향의 어긋남양은 기준 게이지(35)를 이용한 방법만에 의해 계측되어도 된다.

(촬상부의 구성)

촬상부(37)의 구성은, 공지된 구성, 또는 공지된 구성을 응용한 것으로 되어도 된다. 이하에서는, 그 일 예에 대해 설명한다.

촬상부(37)는, 예를 들어 지지 부재(45)와, 지지 부재(45) 상에 고정되어 있는 카메라(47)와, 지지 부재(45) 상에 고정되어, 카메라(47)와 대향하고 있는 조명 장치(49)를 갖고 있다. 그리고, 조명 장치(49)와 카메라(47) 사이로 위치 결정된 촬상 대상이 카메라(47)에 의해 촬상된다. 촬상 대상은, 공구(101) 또는 터치 센서(33)이다. 단, 이하의 설명에서는, 편의상, 촬상 대상으로서, 공구(101)에 대해서만 언급하는 경우가 있다.

촬상부(37)(카메라(47))에 의해 공구(101)를 촬상하는 방향(촬상 방향)은, 임의의 방향으로 되어도 된다. 도시된 예에서는, 촬상 방향이 Y 방향인 양태가 예시되어 있다. Y 방향은, 본 실시 형태에서는, 공구(101)(다른 관점에서는 주축(19))의 축 방향에 대해 직교하는 방향, 공구(101)와 워크(103)가 상대 이동 가능한 방향, 및 공구(101)(워크(103)여도 됨)가 가이드되는 방향이다.

촬상 방향은, 상기 Y 방향의 설명을 마찬가지로 적용할 수 있는 X 방향이어도 된다. 또한, 촬상 방향은, Z 방향이더라도 상관없다. 단, 촬상 방향이 Z 방향인 경우, 본 실시 형태에서는, 공구(101)에 대해 카메라(47)의 반대 측에 조명 장치(49)를 배치하는 것이 어렵다. 또한, 촬상 방향은, X 방향, Y 방향 및/또는 Z 방향으로 경사지는 방향이더라도 상관없다. 단, 이 경우, 공구의 위치를 계측하기 위한 다양한 제어 및 연산이 복잡화된다.

상기와 같이 촬상 방향은, 임의의 방향으로 되어도 된다. 단, 본 실시 형태의 설명에서는, 편의상, 촬상 방향이 Y 방향인 것을 전제로 한 설명을 하는 경우가 있다.

지지 부재(45)는, 카메라(47) 및 조명 장치(49)의 테이블(23)에 대한 고정에 기여하고, 또한 카메라(47)와 조명 장치(49)의 상대 위치를 규정하는 것에 기여하고 있다. 지지 부재(45)의 형상, 치수 및 재료는 적절히 설정되어도 된다. 또한, 지지 부재(45)는, 생략되더라도 상관없다. 즉, 카메라(47) 및 조명 장치(49)는, 직접 테이블(23)에 고정되더라도 상관없다.

카메라(47)는, 예를 들어, 특별히 도시하지는 않지만, 렌즈와, 촬상 소자와, 이들을 수용하고 있는 하우징을 갖고 있다. 카메라(47)는, 촬상 소자를 구동하는 드라이버, 및/또는 촬상한 화상의 데이터를 처리하는 화상 처리부를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 기능부는, 예를 들어 IC(Integrated Circuit)에 의해 실현되어도 된다. 카메라(47)는, 예를 들어, 그레이스케일 화상을 취득한다. 단, 카메라(47)는, 컬러 화상을 취득해도 된다. 달리 말하면, 카메라(47)는, 컬러 필터를 갖고 있어도 된다.

카메라(47)의 렌즈는, 단체 렌즈여도 되고, 복합 렌즈여도 된다. 렌즈의 재료로서는, 유리 및 수지를 들 수 있다. 촬상 소자는, 예를 들어 고체 촬상 소자이다. 고체 촬상 소자로서는, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 및 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 들 수 있다. 촬상 소자는, 예를 들어 가시광에 대한 감도가 높은 것이다. 단, 촬상 소자는, 적외선, 자외선 또는 X선 등에 대한 감도가 높은 것이어도 된다.

조명 장치(49)는, 예를 들어 카메라(47)에 의해 촬상되는 화상 내에 있어서, 공구(101)의 윤곽을 명확히 하는 것에 기여한다. 구체적으로는, 조명 장치(49)로부터의 광은, 일부가 공구(101)에 의해 차단되고, 나머지가 공구(101)의 주위를 통과하여 카메라(47)에 입사된다. 그 결과, 카메라(47)에 의해 촬상된 화상 내에 있어서, 공구(101)의 영역의 명도에 비해, 공구(101)의 외측의 영역의 명도가 높아진다. 나아가, 공구(101)의 윤곽이 명확해진다.

조명 장치(49)는, 특별히 도시하지는 않지만, 광을 생성하는 광원을 갖고 있다. 광은, 예를 들어 가시광이다. 단, 광은, 적외선, 자외선 또는 X선 등이어도 된다. 또한, 광은, 지향성이 높은 것(예를 들어 레이저광)이어도 되고, 지향성이 높지 않은 것이어도 된다. 광원은, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode), 레이저, 형광등, 또는 백열 전구로 되어도 된다. 조명 장치(49)는, 광원으로부터의 광을 집속시키는 렌즈를 포함하고 있어도 된다. 조명 장치(49)는, 생략되더라도 상관없다. 예를 들어, 공장 내의 통상의 조명 장치로부터의 광에 의한 공구(101)의 상이 카메라(47)의 촬상 소자에 맺어져도 된다.

(기준 워크, 기준 게이지 및 촬상부의 배치 위치)

기준 워크(105), 기준 게이지(35) 및 촬상부(37)는, 예를 들어 지금까지 설명한 바와 같이, 테이블(23)에 대해 직접 또는 간접적으로 고정된다. 이들 구성 요소(105, 35 및 37)의 테이블(23)에 대한 구체적인 배치 위치는 임의이다. 달리 말하면, 기준 워크(105)는, 공구(101)에 의해 가공되는 것이 가능한 임의의 위치에 배치되어도 된다. 기준 게이지(35)는, 터치 센서(33)가 맞닿음 가능한 임의의 위치에 배치되어도 된다. 촬상부(37)는, 공구(101) 및/또는 터치 센서(33)를 촬상 가능한 임의의 위치에 배치되어도 된다.

예를 들어, 각 구성 요소(105, 35 또는 37)는, 테이블(23)의 외주부에 위치하고 있어도 되고, 테이블(23)에 고정된, 도시되지 않은 추가 테이블에 위치하고 있어도 된다. 단, 추가 테이블은, 테이블(23)의 일부로 파악되어도 된다. 또한, 각 구성 요소는, 개략 직사각 형상의 테이블(23)의 4변 중, +X측, -X측, +Y측 및 +Y측의 임의의 변에 위치해도 된다. 또한, 하나의 구성 요소는, 당해 하나의 구성 요소가 위치하는 1변에 있어서, 당해 1변의 단부측(테이블의 코너부측)에 위치해도 되고, 1변의 중앙에 위치해도 된다. 2 이상의 구성 요소는, 테이블(23)에 위치하는지의 여부, 테이블(23)의 어느 변에 위치하는지 등에 관해, 서로 마찬가지여도 되고, 서로 달라도 된다.

(어긋남양의 계측 시기)

공구(101)의 어긋남양의 계측 시기 및 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측 시기(다른 관점에서는 계측 결과에 기초하여 제어를 보정하는 시기. 이하, 마찬가지임)는, 적절히 설정되어도 된다. 예를 들어, 계측 시기는, 가공기(1)의 난기 운전 후이며, 공구(101)에 의한 워크(103)의 가공 전으로 되어도 된다. 또한, 예를 들어 계측 시기는, 상기 시기에 더해, 또는 대신, 공구(101)에 의한 가공 개시부터 가공 종료까지의 1 이상의 시기로 되어도 된다.

가공 중에 있어서의 계측 시기는, 워크(103)를 가공하는 다양한 공정에 대해, 적절히 설정되어도 된다. 예를 들어, 공구(101)는, 워크(103)에 대해 맞닿은 상태에서의 이동과, 그 후에 워크(103)로부터 떨어지는 이동을 반복하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 공구(101)가 워크(103)로부터 떨어지는 복수의 공정 중 어느 하나 이상에 대해, 계측 시기가 설정되어도 된다. 또한, 예를 들어, 본래는 공구(101)가 워크(103)에 맞닿은 상태가 유지되는 공정이더라도, 공구(101)의 이동 방향이 변경되는 타이밍에 공구(101)를 워크(103)로부터 떨어뜨리는 공정을 삽입하고, 이 공정에 계측 시기를 설정해도 된다.

계측 시기는, 워크(103)의 가공에 관한 지령을 포함하는 NC 프로그램에 의해 규정되어도 되고, 소정의 계측 조건이 만족된 때에 자동으로 계측이 행해지도록 NC 프로그램과는 다른 프로그램에 의해 규정되어도 된다. 또한, 계측 시기는, 그와 같이 미리 설정되지 않아도 된다. 예를 들어, 오퍼레이터가, 가공기(1)의 도시되지 않은 조작부에 대해 소정의 조작을 행한 것을 트리거로 하여, 계측이 행해져도 된다. 즉, 상기 소정의 조작을 행한 시기가 계측 시기로 되어도 된다.

상기와 같이 소정의 계측 조건이 만족된 때에 자동으로 계측이 행해지는 양태에 있어서, 상기 계측 조건은 적절히 설정되어도 된다. 예를 들어, 계측 조건은, NC 프로그램에 의해 규정되어 있는 가공이 진행되어, 공구(101)가 워크(103)로부터 일시적으로 떨어지는 공정으로 되었다는 조건을 포함해도 된다. 및/또는, 계측 조건은, 도시되지 않은 온도 센서가 검출하는 온도가 소정의 역치를 초과하였다는 조건을 포함해도 된다. 또한, 예를 들어 NC 프로그램에서 규정되어 있는 복수의 공정 중의 어느 하나 이상이 지정되고, 가공의 진행 단계가 상기 지정된 공정에 이른 것이 계측 조건으로 되어도 된다.

계측 시기는, 오퍼레이터에 의해 설정되어도 되고, 가공기(1)의 제조자에 의해 설정되어도 된다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, NC 프로그램에 의해 계측 시기가 규정되는 양태, 및 소정의 조작이 행해진 시기가 계측 시기로 되는 양태는, 오퍼레이터에 의해 계측 시기가 설정되는 양태의 예이다. 또한, 예를 들어, 소정의 계측 조건이 만족된 때에 계측이 행해지는 경우에 있어서, 상기 계측 조건은, 오퍼레이터에 의해 설정되어도 되고, 가공기(1)의 제조자에 의해 설정되어도 된다.

공구(101)의 어긋남양의 계측 시기와, 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측 시기는, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 어느 계측도 터치 센서(33)가 이용되는 점에서 밝혀지는 바와 같이, 여기서 말하는 계측 시기가 동일하다는 것은, 동시를 의미하지 않는다. 예를 들어, 계측 시기가 동일하다는 것은, 공구(101)의 어긋남양의 계측과, 터치 센서(33)의 어긋남양의 계측이, 워크(103)의 가공을 사이에 두지 않고, 순차 행해지는 양태를 포함한다.

(가공기에 있어서의 제어계의 구성)

도 4는, 가공기(1)에 있어서의 제어계의 구성의 개요를 도시하는 블록도이다. 또한, 이 도면에서는, 도시의 사정상, 일부의 신호 경로에 대해서는 생략되어 있다.

도 4에서는, 지면 좌측에 있어서, 지금까지 설명한, 카메라(47), 터치 센서(33), 구동원(29), 센서(31), 및 주축 모터(18)가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 4에서는, 제어 유닛(5)에 구축되는 다양한 기능부를 도시하는 블록도가 도시되어 있다.

제어 유닛(5)은, 예를 들어 가공기(1)의 기계 본체(3)의 제어를 행하는 제어 장치(51)와, 카메라(47)가 촬상한 화상에 기초하는 처리를 행하는 화상 처리 장치(53)를 갖고 있다.

제어 장치(51)는, 예를 들어 정보 D1을 기억하고 있다. 정보 D1은, 제어 장치(51)가 기억하고 있는 다양한 정보를 포괄적으로 개념한 것이다. 정보 D1이 포함하는 정보는, 예를 들어 센서(31)와 기계 좌표계의 대응 관계에 관한 정보, 기준 워크(105)의 목표 형상의 정보 D2(도 6), 터치 센서(33)의 위치에 어긋남이 발생하고 있지 않을 때의 기준 게이지(35)의 위치를 나타내는 기준 게이지 정보 D3(도 6), 및 기계 좌표계와 터치 센서(33)의 위치의 대응 관계를 나타내는 터치 센서 위치 정보 D4(도 6)이다. 정보 D1에 포함되는 정보는, 가공기(1)의 제조자에 의해 입력되어도 되고, 오퍼레이터에 의해 입력되어도 되고, 가공기(1)에 의해 취득되어도 된다. 또한, 정보 D1에 포함되는 정보는, 어긋남양의 계측 결과에 기초하여 가공기(1)에 의해 적절히 보정(갱신)되어도 된다.

또한, 제어 장치(51)는, 상기 정보 D1에 기초하는 처리를 행하는, 보정부(55), 위치 특정부(57), 및 가공 제어부(59)를 갖고 있다. 가공 제어부(59)는, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공하기 위해 각종 구동원(29 및 18)의 제어를 행한다. 보정부(55) 및 위치 특정부(57)는, 그 제어의 보정을 행한다. 구체적으로는, 이하와 같다.

보정부(55)는, 상술한 바와 같이 공구(101)의 위치의 어긋남양 및 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양을 계측하고, 계측한 어긋남양에 기초하여, 가공 제어부(59)에 의한 제어를 보정하는 처리를 행한다. 보정부(55)의 처리는, 예를 들어 각종 센서(31, 33 및 47)로부터의 정보의 취득, 및 구동원(29) 및 카메라(47)로의 제어 지령의 출력을 포함한다.

위치 특정부(57)는, 터치 센서(33)에 의해 워크(103)의 위치를 계측하고, 계측한 위치에 기초하여, 워크(103)와 공구(101)의 상대 위치와, 센서(31)의 검출값의 대응 관계를 특정하는 처리를 행한다. 다른 관점에서는, 위치 특정부(57)는, 계측한 워크(103)의 위치의 어긋남양에 기초하여, 가공 제어부(59)에 의한 제어를 보정한다(다른 관점에서는 기계 좌표계의 원점 설정을 행한다). 위치 특정부(57)의 처리는, 예를 들어 각종 센서(31 및 33)로부터의 정보의 취득 및 구동원(29)으로의 제어 지령의 출력을 포함한다.

도시된 예에서는, 위치 특정부(57)에 의한 워크(103)의 위치의 계측 전에, 보정부(55)에 의해, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양이 계측되고, 계측된 어긋남양에 기초하는 터치 센서 위치 정보 D4의 보정(다른 관점에서는 기계 좌표계의 원점 설정)이 행해진다. 따라서, 위치 특정부(57)에 의해 계측된 워크(103)의 위치는, 계측된 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 의해 보정된 후의 것이다. 달리 말하면, 보정부(55)는, 위치 특정부(57)를 통해 간접적으로 가공 제어부(59)의 제어를 보정한다. 또한, 위치 특정부(57)에 의한 워크(103)의 계측은, 터치 센서 위치 정보 D4의 보정을 행하지 않고 행해져도 된다. 그리고, 계측된 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정은, 가공 제어부(59)에 대해 직접 행해져도 된다.

가공 제어부(59)는, 예를 들어 공구(101)의 구동에 관한 지령을 포함하는 NC 프로그램에 따라 각종 구동원(29 및 18)을 제어한다. 예를 들어, 가공 제어부(59)는, NC 프로그램에 의해 지정된 좌표로 공구(101)가 이동하도록, 센서(31)의 검출값에 기초하여 구동원(29)을 제어한다. 이때, 예를 들어, NC 프로그램의 좌표 또는 가공기(1)의 기계 좌표계는, 보정부(55)에 의해, 공구(101)의 어긋남양으로 시프트되어 있다. 이것에 의해, 어긋남양에 기초하는 제어의 보정이 이루어진다. 또한, 가공 제어부(59)는, 예를 들어, NC 프로그램에 의해 지정된 회전수로 공구(101)가 회전하도록, 회전 센서(20)(예를 들어 인코더 또는 리졸버)에 의해 검출되는 주축 모터(18)의 회전수에 기초하여 주축 모터(18)를 제어한다.

화상 처리 장치(53)는, 예를 들어 카메라(47)를 제어하여 공구(101)의 화상(엄밀하게는 화상 데이터)을 취득하고, 취득한 화상에 기초하여 공구(101)의 위치의 어긋남양을 산출한다. 이 어긋남양은, 보정부(55)에 의해, 가공 제어부(59)의 제어의 보정에 이용된다. 또한, 화상 처리 장치(53)는, 예를 들어 카메라(47)를 제어하여 터치 센서(33)의 화상(엄밀하게는 화상 데이터)을 취득하고, 취득한 화상에 기초하여 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양을 산출한다. 이 어긋남양은, 보정부(55)에 의해, 가공 제어부(59)의 제어의 보정(예를 들어 터치 센서 위치 정보 D4의 보정)에 이용된다.

제어 유닛(5)이 포함하는 다양한 기능부(51, 53, 55, 57 및 59)는, 예를 들어, 이미 설명한 바와 같이, 컴퓨터가 프로그램을 실행함으로써 구축된다. 다양한 기능부는, 서로 상이한 하드웨어에 구축되어 있어도 되고, 서로 동일한 하드웨어에 구축되어 있어도 된다. 예를 들어, 제어 장치(51)와, 화상 처리 장치(53)는, 별개의 컴퓨터에 구축되어, 유선 통신 또는 무선 통신을 행해도 되고, 동일한 컴퓨터에 구축되어도 된다. 또한, 예를 들어, 화상 처리 장치(53)의 일부의 기능부는, 카메라(47)에 내장되어 있어도 된다.

도 4에 예시한 다양한 기능부는, 제어 유닛(5)의 동작을 설명하기 위한 편의적 또한 개념적인 것이다. 따라서, 예를 들어 프로그램상에서는, 각종 기능부가 구별되어 있지 않아도 된다. 또한, 예를 들어, 하나의 동작이 2 이상의 기능부의 동작이어도 된다.

(각 축에 있어서의 제어계의 구성의 일 예)

도 5는, 각 축에 있어서의 제어계의 구성의 일 예를 도시하는 블록도이다. 다른 관점에서는, 가공 제어부(59)의 일부의 상세를 도시하는 도면이다. 도면 중, NC 프로그램(107), 구동원(29) 및 센서(31)를 제외한 부분이 가공 제어부(59)의 일부에 상당한다.

NC 프로그램(107)은, 각 축의 구동에 관한 지령의 정보를 포함하고 있다. 예를 들어, NC 프로그램(107)은, 테이블(23), 새들(13) 및 주축 헤드(17)의 이동에 관한 지령의 정보를 포함하고 있다. 이동에 관한 지령의 정보는, 예를 들어, 이동 궤적 상의 복수의 위치, 및 복수의 위치 사이의 속도의 정보를 포함하고 있다.

해석부(61)는, NC 프로그램(107)을 읽어내고 해석한다. 이것에 의해, 예를 들어 테이블(23), 새들(13) 및 주축 헤드(17)의 각각에 대해, 순차적으로 통과하는 복수의 위치와, 복수의 위치 사이의 속도의 정보가 취득된다.

보간부(63)는, 해석부(61)가 취득한 정보에 기초하여, 소정의 제어 주기마다의 목표 위치를 산출한다. 예를 들어, 순차적으로 통과하는 2개의 위치와, 그 2개의 위치 사이의 속도에 기초하여, 제어 주기마다 순차적으로 도달해야 할 복수의 목표 위치를 2개의 위치 사이에 설정한다. 보간부(63)는, 축마다 제어 주기마다의 목표 위치를 산출하여, 가산부(65)에 출력한다.

가산부(65) 이후의 구성은, 축마다 마련되어 있다. 즉, 가공 제어부(59)는, 가산부(65)로부터 지면 우측에 도시하는 구성을 합계 3개 갖고 있다. 또한, 가산부(65) 이후의 구성은, 예를 들어 피드백 제어에 관한 공지된 구성과 마찬가지이다. 그리고, 상술한 보간부(63)로부터 가산부(65)로의 제어 주기마다의 목표 위치의 입력, 및 하기에 설명하는 동작은, 제어 주기로 반복하여 행해진다.

가산부(65)에서는, 제어 주기마다의 목표 위치와, 센서(31)에 의해 검출된 위치의 편차가 산출된다. 산출된 편차(제어 주기마다의 목표 이동량)는, 위치 제어부(67)에 입력된다. 위치 제어부(67)는, 입력된 편차에 소정의 게인을 곱하여 제어 주기마다의 목표 속도를 산출하여, 가산부(69)에 출력한다. 가산부(69)는, 입력된 제어 주기마다의 목표 속도와, 센서(31)의 검출 위치가 미분부(77)에 의해 미분되어 얻어진 검출 속도의 편차를 산출하여, 속도 제어부(71)에 출력한다. 속도 제어부(71)는, 입력된 편차에 소정의 게인을 곱하여 제어 주기마다의 목표 전류(목표 토크)를 산출하여, 가산부(73)에 출력한다. 가산부(73)는, 입력된 제어 주기마다의 목표 전류와, 도시되지 않은 전류 검출부로부터의 검출 전류의 편차를 산출하여, 전류 제어부(75)에 출력한다. 전류 제어부(75)는, 입력된 편차에 따른 전력을 구동원(29)에 공급한다.

상기는 어디까지나 일 예이고, 적절히 변형되어도 된다. 예를 들어, 특별히 도시하지는 않지만, 피드 포워드 제어가 부가되어도 된다. 전류 루프 대신 가속도 루프가 삽입되어도 된다. 구동원이 회전식의 전동기이고, 그 회전을 검출하는 회전 센서(예를 들어 인코더 또는 리졸버)가 마련되어 있는 경우에 있어서는, 그 회전 센서의 검출값에 기초하여 속도 제어가 이루어져도 된다.

(보정부의 구성의 일 예)

도 6은, 도 4에 도시한 보정부(55)의 구성의 일 예를 도시하는 블록도이다.

보정부(55)는, 이미 설명한 바와 같이, 예를 들어, 컴퓨터가 프로그램을 실행함으로써 구성되는 기능부이고, 또한, 다양한 기능부(55a 내지 55e)를 포함하고 있다. 여기서는, 주로, 기준 워크(105)를 이용한 계측 및 보정, 그리고 기준 게이지(35)를 이용한 계측 및 보정에 관한 기능부가 도시되어 있고, 촬상부(37)를 이용한 계측 및 보정에 관한 기능부의 도시는 생략되어 있다. 각 기능부의 개요는, 이하와 같다.

기준 워크 가공부(55a)는, 기준 워크(105)의 목표 형상의 정보 D2에 기초하여, 기준 워크(105)가 소정의 형상으로 되도록 구동원(29) 및 주축 모터(18)를 제어한다. 이 동작은, 예를 들어 개략, NC 프로그램(107)에 기초하는 가공 제어부(59)의 동작과 마찬가지로 되어도 된다.

터치 센서 교정부(55b)는, 터치 센서(33)에 의해 당해 터치 센서(33)의 기준 게이지(35)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값에 기초하여, 기준 게이지(35)의 위치를 계측하는 처리를 행한다. 또한, 터치 센서 교정부(55b)는, 계측된 기준 게이지(35)의 위치와, 미리 기억되어 있는 기준 게이지 정보 D3의 위치(터치 센서(33)가 이미 설명한 제2 기준 위치에 위치할 때의 기준 게이지(35)의 위치)의 차에 기초하여, 터치 센서(33)의 어긋남양을 특정한다. 터치 센서 교정부(55b)는, 특정된 어긋남양에 기초하여, 터치 센서(33)의 위치와 센서(31)의 검출값의 대응 관계를 나타내는 터치 센서 위치 정보 D4를 보정한다. 예를 들어, 터치 센서 교정부(55b)는, 특정된 어긋남양으로 가공기(1)의 기계 좌표계가 시프트되도록 기계 좌표계의 원점을 설정한다.

기준 워크 계측부(55c)는, 터치 센서(33)에 의해 당해 터치 센서(33)의 가공 후의 기준 워크(105)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값에 기초하여, 가공 후의 기준 워크(105)의 형상(위치)을 계측한다. 이때, 기준 워크 계측부(55c)는, 예를 들어, 터치 센서 교정부(55b)에 의해 보정된 터치 센서 위치 정보 D4(예를 들어 시프트 후의 기계 좌표계의 정보)를 사용하여 계측을 행한다. 따라서, 계측된 기준 워크의 형상으로부터는, 터치 센서(33)의 어긋남양에 기인하는 오차는 저감되어 있다.

공구 어긋남양 특정부(55d)는, 기준 워크(105)의 목표 형상의 정보 D2와, 기준 워크 계측부(55c)가 계측한 기준 워크(105)의 형상의 정보에 기초하여(목표 형상과 계측된 형상의 차에 기초하여), 공구(101)의 위치의 어긋남양을 특정한다.

보정 처리부(55e)는, 공구 어긋남양 특정부(55d)에 의해 특정된 공구(101)의 위치의 어긋남양에 기초하여, 가공 제어부(59)에 의한 제어를 보정한다. 또한, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 기초하여 터치 센서 위치 정보 D4가 보정된 상태에서 공구(101)의 위치의 어긋남양이 계측되고, 계측된 공구(101)의 위치의 어긋남양에 기초하여 제어의 보정이 이루어지는 점에서, 보정 처리부(55e)는, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 기초하여 가공 제어부(59)에 의한 제어를 보정하고 있다고 할 수도 있다.

(제어의 보정 방법)

공구(101)의 어긋남양에 기초하는 보정 방법은, 공지된 방법 또는 공지된 방법을 응용한 것으로 되어도 된다. 또한, 도 5를 참조하여 설명한 제어 루프에 있어서, 어느 단계에 있어서 보정이 이루어져도 된다. 이하에, 몇 가지 보정 방법의 예를 나타낸다. 가공기(1)에서는, 이하에 설명하는 보정이 선택적으로 채용된다.

가공기(1)는, 기계 좌표계의 정보를 보유하고 있고, NC 프로그램(107)은, 예를 들어, 이 기계 좌표계의 좌표를 사용하여 가공기(1)의 동작을 지정한다. 따라서, 이미 언급한 바와 같이, 가공기(1)의 보정 처리부(55e)는, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과 동일한 방향으로 기계 좌표계를 시프트시키도록 기계 좌표계를 보정해도 된다. 또는, 보정 처리부(51e)는, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과는 반대 방향으로 NC 프로그램(107)의 좌표를 시프트시키도록 NC 프로그램(107)을 보정해도 된다. 달리 말하면, 보정 처리부(51e)는, 보정된 NC 프로그램을 작성해도 된다.

해석부(61)는, NC 프로그램(107)을 해석하여 얻어진 좌표를 보간부(63)에 입력한다. 이때, 보정 처리부(51e)는, 양자 사이에 개재되어, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과는 반대 방향으로 해석부(61)로부터의 좌표를 시프트시키도록 해석부(61)로부터의 좌표를 보정하여 보간부(63)에 입력해도 된다.

보간부(63)는, 입력된 좌표에 기초하여 제어 주기마다의 목표 위치를 산출하여, 가산부(65)에 입력한다. 이때, 보정 처리부(51e)는, 양자 사이에 개재되어, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과는 반대 방향으로 보간부(63)로부터의 목표 위치(좌표)를 시프트시키도록 목표 위치를 보정하여 가산부(65)에 입력해도 된다.

가산부(65)에는 센서(31)의 검출 위치가 피드백된다. 이때, 보정 처리부(51e)는, 양자 사이에 개재되어, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과 동일한 방향에 센서(31)로부터의 검출 위치(좌표)를 시프트시키도록 검출 위치를 보정하여 가산부(65)에 입력해도 된다.

가산부(65)는, 보간부(63)로부터의 목표 위치와 센서(31)로부터의 검출 위치의 편차를 위치 제어부(67)에 입력한다. 이때, 보정 처리부(51e)는, 가산부(65)와 위치 제어부(67) 사이에 개재되어, 어긋남양의 절댓값과 동일한 양으로 어긋남양과 반대 방향으로 편차를 시프트시키도록 편차를 보정하여 가산부(65)에 입력해도 된다.

X 방향의 어긋남양에 기초하는 보정, Y 방향의 어긋남양에 기초하는 보정 및 Z 방향의 어긋남양에 기초하는 보정은, 예를 들어, 상술한 다양한 보정 방법 중의 동일한 보정 방법에 의해 실현된다. 단, 서로 다른 방향에 있어서 서로 다른 보정 방법이 이용되더라도 상관없다.

(터치 센서의 교정 및 이용의 변형예)

터치 센서(33)의 이용 양태로서, 이미, 워크(103)가 계측된 위치와, 상정되어 있는 워크(103)의 위치의 어긋남양에 따라, 기계 좌표계의 시프트(보정) 또는 NC 프로그램의 좌표의 시프트(보정)를 행하는(다른 관점에서는, 가공 제어부(59)에 의한 제어의 보정을 행하는) 양태에 대해 언급하였다. 이 워크(103)의 위치의 어긋남양은, 상기 공구(101)의 위치의 어긋남양에 의한 보정과 마찬가지로, 기계 좌표계의 보정 또는 NC 프로그램(107)의 보정뿐 아니라, 다양한 양태로 이용되어도 된다. 예를 들어, 워크(103)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정은, 해석부(61)로부터의 좌표의 보정, 보간부(63)로부터의 목표 위치의 보정, 센서(31)로부터의 검출 위치의 보정, 또는 가산부(65)로부터의 편차의 보정으로 되어도 된다. 상술한 공구(101)의 어긋남양에 기초하는 보정 방법의 설명은, 모순 등이 생기지 않는 한, 워크(103)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정에 원용되어도 된다. 단, 원용 시, 「어긋남양과 동일한 방향」과 「어긋남양과 반대 방향」은 상호 간에 치환된다.

마찬가지로, 터치 센서(33)의 어긋남양에 기초하는 보정은, 기계 좌표계의 시프트(보정) 또는 NC 프로그램(107)의 시프트(보정)뿐 아니라, 다양한 양태로 이용되어도 된다. 예를 들어, 터치 센서(33)의 어긋남양에 기초하는 보정은, 해석부(61)로부터의 좌표의 보정, 보간부(63)로부터의 목표 위치의 보정, 센서(31)로부터의 검출 위치의 보정, 또는 가산부(65)로부터의 편차의 보정으로 되어도 된다. 상술한 공구(101)의 어긋남양에 기초하는 보정 방법의 설명은, 모순 등이 생기지 않는 한, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정에 원용되어도 된다.

(가공 수순의 예)

도 7의 (a) 내지 도 9의 (b)는, 가공 수순의 일 예를 도시하는 모식도이다. 각 도면에 도시된 가공 공정은, 도 7의 (a) 내지 도 9의 (b)까지, 도면의 번호 순으로 진행된다. 그리고, 도 9의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 워크(103)의 일 예로서의 워크(103A)에 있어서는, 동심형의 제1 오목부(103a) 및 제2 오목부(103b)가 형성된다. 본 실시 형태에서는, 제1 오목부(103a) 및 제2 오목부(103b)의 동심도를 높게 할 수 있다. 예를 들어, 동심도를 1㎛ 이하로 할 수 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.

도 7의 (a)에 있어서, 가공기(1)(기준 워크 가공부(55a))는, 공구(101)에 의해 기준 워크(105)를 절삭하고 있다. 절삭은, 이미 설명한 바와 같이, 기준 워크(105)의 형상이 정보 D2에 나타나는 목표 형상으로 되도록 행해진다. 도시된 예에서는, 목표 형상은, X 방향에 평행인 2변 및 Y 방향에 평행인 2변을 갖는 직사각 형상(단, 오목부(105a)가 형성되어 있음)이고, 4변이 공구(101)에 의해 가공된다. 또한, 오목부(105a)는, 당초부터 형성되어 있어도 되고, 도시된 공정에 있어서 공구(101)에 의해 형성되어도 된다.

도 7의 (b)에 있어서, 가공기(1)(터치 센서 교정부(55b))는, 터치 센서(33)의 교정을 행한다. 구체적으로는, 이미 설명한 바와 같이, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 터치 센서(33)의 기준 게이지(35)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값에 기초하여, 기준 게이지(35)의 위치를 계측한다. 그리고, 가공기(1)는, 계측한 위치와, 기준 게이지 정보 D3의 위치의 어긋남양에 기초하여, 예를 들어 기계 좌표계의 보정을 행한다.

도시된 예에서는, 가공기(1)는, 링상의 기준 게이지(35)의 내주면에 대해, XY 평면 내의 3방향 이상의 방향에 있어서, 터치 센서(33)를 맞닿게 하고 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 가공기(1)는, 기준 게이지(35)의 중심의 위치(XY 좌표계에 있어서의 좌표)를 특정할 수 있다.

도 7의 (c)에 있어서, 가공기(1)(기준 워크 계측부(55c))는, 기준 워크(105)의 형상(다른 관점에서는 위치)을 계측한다. 구체적으로는, 이미 설명한 바와 같이, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 터치 센서(33)의 기준 워크(105)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값에 기초하여, 기준 워크(105)의 위치를 계측한다. 그리고, 가공기(1)(공구 어긋남양 특정부(55d))는, 계측한 기준 워크(105)의 위치와, 정보 D2에 의해 나타나는 목표 위치의 차를 공구(101)의 어긋남양으로서 산출한다.

도시된 예에서는, 가공기(1)는, X 방향에 있어서 서로 대향하는 2변의 X 방향의 위치와, Y 방향에 있어서 서로 대향하는 2변의 Y 방향의 위치의 합계 4개의 위치를 순서대로 계측하고 있다. 이것에 의해, 예를 들어 가공기(1)는, 기준 워크(105)의 중심의 위치(XY 좌표계에 있어서의 좌표)를 특정할 수 있다.

도 7의 (d)에 있어서, 가공기(1)(위치 특정부(57))는, 워크(103A)의 위치를 계측한다. 구체적으로는, 이미 설명한 바와 같이, 가공기(1)는, 터치 센서(33)에 의해 터치 센서(33)의 워크(103A)에 대한 맞닿음이 검출된 때의 센서(31)의 검출값에 기초하여, 워크(103A)의 위치를 계측한다. 그리고, 가공기(1)는, 계측한 워크(103A)의 위치에 기초하여, 예를 들어 기계 좌표계의 보정(원점 설정)을 행한다.

도시된 예에서는, 가공기(1)는, 워크(103A)의 외주면의 위치를 계측하고 있다. 도 7의 (d)는 단면도인 점에서, Y 방향의 위치만이 계측되어 있지만, X 방향의 위치(또는 다른 방향의 위치)가 계측되어도 됨은 물론이다. 그리고, 가공기(1)는, 워크(103A)의 적절한 부위(예를 들어 중심)의 위치(XY 좌표계에 있어서의 좌표)를 특정한다.

도시된 예에서는, 직경 방향으로 확장됨으로써 제1 오목부(103a)로 되는 오목부(부호 생략)가 형성되어 있다. 단, 공구(101)의 종류 등에 따라서는, 도 7의 (d)의 시점에서는, 오목부가 형성되어 있지 않아도 된다.

도 8의 (a)에 있어서, 가공기(1)(가공 제어부(59))는, NC 프로그램(107)에 따라 워크(103A)를 절삭하여, 제1 오목부(103a)를 형성한다. 이때, 가공기(1)(보정 처리부(55e))는, 가공 제어부(59)에 의한 제어를 보정한다. 보정 방법은, 이미 설명한 바와 같이, 다양한 것으로 되어도 된다.

이상과 같이 하여, 워크(103A)의 원래의 형상(예를 들어 외주면의 형상)에 대해 제1 오목부(103a)가 고정밀도로 형성된다. 도 8의 (a)에서 이어지는 도 8의 (b) 내지 도 9의 (b)는, 제2 오목부(103b)를 형성하는 수순을 도시하고 있고, 기본적으로, 제1 오목부(103a)를 형성하는 수순을 도시하는 도 7의 (a) 내지 도 8의 (a)와 마찬가지이다. 단, 예를 들어 이하와 같은 상위점이 있어도 된다.

도 8의 (b)에 있어서, 가공기(1)는, 도 7의 (a)와는 달리, 기준 워크(105)의 각 변의 일부(오목부(105a)에 대해 일방측)만을 절삭하고 있다. 다른 관점에서는, 도 7의 (a)에 있어서 절삭한 부위의 일부만이 절삭되어 있다. 또 다른 관점에서는, 도 7의 (a)에 있어서 절삭한 부위의 일부의 적어도 일부는 절삭되지 않고 남아있다. 그리고, 도 8의 (d)에서는, 도 8의 (b)에 있어서 절삭된 부위의 위치가 계측되어 있다.

이와 같이 함으로써, 예를 들어, 도 8의 (b)에 있어서는 절삭량을 저감할 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 공구(101)의 어긋남양을 계측하기 위한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 7의 (a)에 있어서 절삭된 부위가 남아있는 점에서, 다시, 이 부위의 위치를 계측할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 기준 워크(105)의 온도 변화 등에 기인하는 변형량을 계측할 수 있다. 이 변형량은, 예를 들어 기준 워크(105)와 워크(103A)가 동일한 재료로 이루어지는 경우에, 워크(103A)의 변형량의 예측에 이용되어도 된다.

또한, 도 8의 (b)에 있어서, 도 7의 (a)와 마찬가지로, 각 변의 전체가 절삭되더라도 상관없다. 반대로, 도 7의 (a)에 있어서, 도 8의 (b)와 마찬가지로, 각 변의 일부만이 절삭되더라도 상관없다. 이 경우, 도 7의 (a)에 있어서 절삭되는 부위와, 도 8의 (b)에 있어서 절삭되는 부위는, 일부 또는 전부가 중복되어 있어도 되고, 중복되어 있지 않아도 된다.

도 9의 (a)에 있어서, 가공기(1)는, 도 7의 (d)와는 달리, 워크(103A)의 외주면의 위치가 아니라, 제1 오목부(103a)의 내주면의 위치를 계측하고 있다. 이것에 의해, 예를 들어, 도 9의 (a)에 있어서 워크(103A)의 외주면의 위치를 계측한 양태(당해 양태도 본 개시에 포함됨)와 비교하여, 제1 오목부(103a)와 제2 오목부(103b)의 동심도가 향상된다.

도 9의 (b)에 있어서, 가공기(1)는, 도 8의 (a)와 같이 오목부의 직경을 확장하는 것이 아니라, 제1 오목부(103a)의 저면에, 제1 오목부(103a)보다도 직경이 작은 새로운 제2 오목부(103b)를 형성하고 있다. 단, 도 8의 (a)의 절삭도, 오목부의 저면에 새로운 제1 오목부(103a)를 형성하는 가공이더라도 상관없다.

가공기(1)(제어 장치(51))는, 도 7의 (a) 내지 도 9의 (b)까지의 일련의 동작을 자동으로 행해도 된다(일련의 동작의 개시부터 종료까지 오퍼레이터의 조작은 불요로 되어도 된다). 단, 일부의 동작이 오퍼레이터에 의한 조작을 트리거로 하여 행해지더라도 상관없다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 가공기(1)는, 워크 보유 지지부(테이블(23))와, 공구 보유 지지부(주축(19))와, 제1 구동원(X축 구동원(29X))과, 제1 센서(X축 센서(31X))와, 터치 센서(33)와, 제어 장치(51)와, 기준 워크 보유 지지부(본 실시 형태에서는, 워크 보유 지지부로서의 테이블(23)이 기준 워크 보유 지지부로 겸용되고 있음)를 갖고 있다. 테이블(23)은, 워크(103)를 보유 지지한다. 주축(19)은, 공구(101)를 보유 지지한다. X축 구동원(29X)은, 테이블(23)과 주축(19)을 제1 방향(X 방향)으로 상대 이동시킨다. X축 센서(31X)는, 테이블(23)과 주축(19)의 X 방향에 있어서의 상대 위치를 검출한다. 터치 센서(33)는, 주축(19)과 일정한 위치 관계를 갖는 위치에 배치되고, 이것에 의해, X축 구동원(29X)에 의한 테이블(23)과 주축(19)의 X 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 테이블(23)과 X 방향에 있어서 상대 이동한다. 제어 장치(51)는, X축 센서(31X)의 검출값에 기초하여 X축 구동원(29X)을 제어한다. 기준 워크 보유 지지부(테이블(23))는, 공구(101)의 위치의 어긋남을 계측하기 위한 기준 워크(105)를 보유 지지하고 있다. 기준 워크 보유 지지부(테이블(23))는, X축 구동원(29X)에 의한 워크 보유 지지부(테이블(23))와 주축(19)의 X 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 주축(19)과 X 방향에 있어서 상대 이동한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제어 장치(51)는, 가공 제어부(59)와, 보정부(55)를 갖고 있다. 가공 제어부(59)는, X축 센서(31X)의 검출값에 기초하여 X축 구동원(29X)의 제어를 행하고, 이것에 의해, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공한다. 보정부(55)는, 가공 제어부(59)의 제어를 보정한다. 보정부(55)는, 기준 워크 가공부(55a)와, 기준 워크 계측부(55c)와, 공구 어긋남양 특정부(55d)와, 보정 처리부(55e)를 갖고 있다. 기준 워크 가공부(55a)는, 기준 워크(105)가 공구(101)에 의해 X 방향으로부터 가공되어 소정의 목표 형상으로 되도록, X축 센서(31X)의 검출값에 기초하여 X축 구동원(29X)을 제어한다. 기준 워크 계측부(55c)는, 기준 워크(105)의 형상을 계측한다. 이때, 터치 센서(33)의 위치와 X축 센서(31X)의 검출값의 대응 관계를 나타내는, 기억되어 있는 터치 센서 위치 정보 D4가 이용된다. 또한, 가공 후의 기준 워크(105)에 대한 터치 센서(33)의 X 방향에 있어서의 맞닿음이 터치 센서(33)에 의해 검출된 때의 X축 센서(31X)의 검출값이 이용된다. 공구 어긋남양 특정부(55d)는, 상기 목표 형상과 상기 계측된 형상의 X 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 공구(101)의 X 방향에 있어서의 위치의 제1 어긋남양을 특정한다. 보정 처리부(55e)는, 특정된 제1 어긋남양에 기초하여 가공 제어부(59)의 제어를 보정한다.

다른 관점에서는, 본 실시 형태에서는, 피가공물의 제조 방법은, 상기 가공기(1)를 사용하여, 워크(103)와 공구(101)를 접촉시켜 워크(103)를 피가공물로 가공하는 스텝을 갖고 있다.

따라서, 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측할 수 있다. 그리고, 이 어긋남양에 기초하여 가공의 제어를 보정함으로써, 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

공구(101)의 어긋남양의 계측은, 기준 워크(105), 터치 센서(33) 및 센서(31)에 의해 이루어진다. 센서(31)는, 통상, 가공의 제어를 위해 필수적인 것이다. 터치 센서(33)는, 일반적으로, 워크(103)의 위치를 검출하기 위해 마련될 개연성이 높다. 따라서, 본 실시 형태의 공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측은, 일반적인 가공기에 기준 워크(105)를 설치하는 것만으로 실현된다. 기준 워크(105)는, 공구(101)에 의해 가공되는 것이므로, 그 형상이 고르게 되어 있을 필요는 없어, 저렴하게 제작된다. 따라서, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측 방법은, 촬상부(37)에 의해 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측하는 방법과 비교하여, 저렴하게 실현된다.

촬상부(37)에 의한 공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측은, 일반적으로는, 촬상 방향(본 실시 형태에서는 Y 방향)에 직교하는 방향(본 실시 형태에서는 Z 방향 및/또는 X 방향)에 있어서의 공구(101)의 위치의 어긋남양밖에 계측할 수 없다. 따라서, 예를 들어, 3축 방향에 있어서의 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측하는 경우, 2대 이상의 촬상부(37)가 필요하다. 그러나, 적어도 1축 방향에 있어서 기준 워크(105)를 사용한 계측 방법에 의해 공구(101)의 위치의 어긋남양이 계측됨으로써, 촬상부(37)의 대수를 저감할 수 있다. 예를 들어, 촬상부(37)의 대수를 1대로 하거나, 촬상부(37)를 없애거나 할 수 있다. 그 결과, 가공기(1)의 비용이 저감된다.

워크 보유 지지부(테이블(23))는, 기준 워크 보유 지지부를 겸해도 되고, 워크(103)와 기준 워크(105)가 서로 상대 이동 불가능해지도록 워크(103) 및 기준 워크(105)를 보유 지지해도 된다.

이 경우, 예를 들어 워크(103)와 공구(101)의 상대 위치와, 센서(31)의 검출값의 대응 관계의 어긋남양의 계측의 정밀도가 향상된다. 예를 들어, Y 방향에 있어서의 공구(101)의 위치의 어긋남양을 기준 워크(105)에 의해 계측하는 경우, 기준 워크(105)는, 테이블(23)이 아니라, 베드(21)에 설치하는 것도 가능하다(당해 양태도 본 개시에 관한 기술에 포함되어도 된다). 단, 이 경우, 가이드(25) 및 테이블(23)의 변형량은, 공구(101)의 위치의 어긋남양에 반영되지 않는다. 그러나, 기준 워크(105)가 워크(103)와 마찬가지로 테이블(23)에 의해 보유 지지됨으로써, 가이드(25) 및 테이블(23)의 변형량도 공구(101)의 위치의 어긋남양에 반영된다. 이것에 의해, 워크(103)와 공구(101)의 상대 위치와, 센서(31)의 검출값의 대응 관계의 어긋남양(다른 관점에서는 공구(101)의 위치의 어긋남양)의 계측의 정밀도가 향상된다. 나아가, 공구(101)에 의한 워크(103)의 가공의 정밀도가 향상된다.

기준 워크 가공부(55a)는, 기준 워크(105)가, 제1 방향(X 방향)의 일방측(예를 들어 +X측)으로부터 가공되고, 그 후, X 방향의 타방측(예를 들어 -X측)으로부터 가공되도록 X축 구동원(29X)을 제어해도 된다. 공구 어긋남양 특정부(55d)는, X 방향의 상기 일방측으로부터 가공되는 부위(기준 워크(105)의 Y 방향에 평행인 1변)의 위치와, X 방향의 상기 타방측으로부터 가공되는 부위(상기 1변의 대변)의 위치에 기초하여 산출되는 대표 위치(예를 들어 상기 2변의 중간 위치)에 관한, 목표 형상과 계측된 형상 사이의 어긋남양을 상기 제1 어긋남양으로서 특정한다.

이 경우, 예를 들어, +X측 또는 -X측으로부터만 기준 워크(105)의 형상(위치)을 계측하는 양태(당해 양태도 본 개시에 관한 기술에 포함됨)와 비교하여, 기준 워크(105)의 X 방향에 있어서의 열변형의 영향을 가미하여 기준 워크(105)의 위치를 특정할 수 있다. 그 결과, 공구(101)의 어긋남양의 계측의 정밀도가 향상된다.

가공기(1)는, 터치 센서(33)의 위치 어긋남을 계측하기 위한 기준 게이지(35)를 보유 지지하는 기준 게이지 보유 지지부(본 실시 형태에서는, 워크 보유 지지부로서의 테이블(23)이 기준 게이지 보유 지지부로 겸용되고 있음)를 가져도 된다. 기준 게이지 보유 지지부(테이블(23))는, 제1 축 구동원(X축 구동원(29X))에 의한 워크 보유 지지부(테이블(23))와 공구 보유 지지부(주축(19))의 제1 방향(X 방향)에 있어서의 상대 이동에 수반하여 주축(19)과 X 방향에 있어서 상대 이동해도 된다. 보정부(55)는, 터치 센서(33)의 기준 게이지(35)에 대한 X 방향에 있어서의 맞닿음이 터치 센서(33)에 의해 검출된 때의 제1 센서(X축 센서(31X))의 검출값에 기초하는 기준 게이지(35)의 위치와, 미리 기억되어 있는 기준 게이지(35)의 위치(기준 게이지 정보 D3에 의해 나타나는 위치)의 어긋남양에 기초하여, 터치 센서 위치 정보 D4를 교정하는 터치 센서 교정부(55b)를 더 가져도 된다. 기준 워크 계측부(55c)는, 교정된 터치 센서 위치 정보 D4에 기초하여 기준 워크(105)의 형상을 계측해도 된다.

이 경우, 예를 들어 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양이, 터치 센서(33) 및 기준 워크(105)를 이용하여 계측되는 공구(101)의 위치의 어긋남양에 미치는 영향이 저감된다. 즉, 공구(101)의 어긋남양의 계측의 정밀도가 향상된다.

워크 보유 지지부(테이블(23))는, 기준 게이지 보유 지지부를 겸해도 되고, 워크(103)와 기준 게이지(35)가 서로 상대 이동 불가능해지도록 워크(103) 및 기준 워크(105)를 보유 지지해도 된다.

이 경우, 예를 들어, 워크(103)와 터치 센서(33)의 상대 위치와, 센서(31)의 검출값의 대응 관계의 어긋남양의 계측의 정밀도가 향상된다. 예를 들어, Y 방향에 있어서의 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양을 기준 게이지(35)에 의해 계측하는 경우, 기준 게이지(35)는, 테이블(23)이 아니라, 베드(21)에 설치하는 것도 가능하다(당해 양태도 본 개시에 관한 기술에 포함되어도 된다). 단, 이 경우, 가이드(25) 및 테이블(23)의 변형량은, 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 반영되지 않는다. 그러나, 기준 게이지(35)가 워크(103)와 마찬가지로 테이블(23)에 의해 보유 지지됨으로써, 가이드(25) 및 테이블(23)의 변형량도 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양에 반영된다. 이것에 의해, 워크(103)와 터치 센서(33)의 상대 위치와, 센서(31)의 검출값의 대응 관계의 어긋남양(다른 관점에서는 터치 센서(33)의 위치의 어긋남양)의 계측의 정밀도가 향상된다.

제어 장치(51)는, 터치 센서(33)의 워크(103)에 대한 맞닿음이 터치 센서(33)에 의해 검출된 때의 제1 센서(X축 센서(31X))의 검출값에 기초하여, 워크(103)와 공구(101)의 상대 위치와, X축 센서의 검출값의 대응 관계를 특정하는 위치 특정부(57)를 더 가져도 된다. 가공 제어부(59)는, 특정된 상기 대응 관계와, X축 센서(31X)의 검출값에 기초하여, 제1 구동원(X축 구동원(29X))의 제어를 행해도 된다.

이 경우, 예를 들어 계측된 워크(103)의 위치에 기초하여 공구(101)의 위치의 제어가 행해지므로, 가공의 정밀도가 향상된다. 또한, 터치 센서(33)는, 워크(103)의 위치를 검출하기 위한 것이 기준 워크(105)의 위치의 계측(즉 공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측)에 이용되고 있다고 할 수 있으므로, 상술한 바와 같이, 가공기(1)의 비용 증가가 저감된다.

가공기(1)는, 제1 방향(X 방향)에 더해, 제2 방향(Y 방향)에 있어서도, 상기와 마찬가지의 구성을 가져도 된다. 즉, 가공기(1)는, 워크 보유 지지부(테이블(23))와 공구 보유 지지부(주축(19))를 제1 방향(X 방향)에 직교하는 제2 방향(Y 방향)으로 상대 이동시키는 제2 구동원(Y축 구동원(29Y))과, 테이블(23)과 주축(19)의 Y 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하는 제2 센서(Y축 센서(31Y))를 더 가져도 된다. 기준 워크 보유 지지부(본 실시 형태에서는 워크 보유 지지부로서의 테이블(23)이 기준 워크 보유 지지부로 겸용되고 있음)는, Y축 구동원(29Y)에 의한 워크 보유 지지부(테이블(23))와 주축(19)의 Y 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 주축(19)과 Y 방향에 있어서 상대 이동해도 된다. 가공 제어부(59)는, Y축 센서(31Y)의 검출값에 기초하여 Y축 구동원(29Y)의 제어를 행해도 되고, 이것에 의해, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공해도 된다. 기준 워크 가공부(55a)는, 기준 워크(105)가 공구(101)에 의해 Y 방향으로부터 가공되어 목표 형상으로 되도록, Y축 센서(31Y)의 검출값에 기초하여 Y축 구동원(29Y)을 제어해도 된다. 기준 워크 계측부(55c)는, 가공 후의 기준 워크(105)에 대한 터치 센서(33)의 Y 방향에 있어서의 맞닿음이 터치 센서(33)에 의해 검출된 때의 Y축 센서(31Y)의 검출값과, 터치 센서(33)의 위치와 Y축 센서(31Y)의 검출값의 대응 관계를 나타내는 터치 센서 위치 정보 D4에 기초하여 기준 워크(105)의 형상을 계측해도 된다. 공구 어긋남양 특정부(55d)는, 상기 목표 형상과 계측된 형상의 Y 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 공구(101)의 Y 방향에 있어서의 위치의 제2 어긋남양을 특정해도 된다. 보정 처리부(55e)는, 특정된 상기 제2 어긋남양에 기초하여 가공 제어부(59)의 제어를 보정해도 된다.

이 경우, 예를 들어 X 방향에 더해 Y 방향에 있어서의 공구(101)의 어긋남양이 계측되고, 그 계측된 어긋남양이 가공의 제어의 보정에 사용되므로, 가공의 정밀도가 향상된다. 또한, 예를 들어, 2방향의 공구(101)의 위치의 어긋남양이 터치 센서(33) 및 기준 워크(105)에 의해 계측되는 점에서, 1방향에 있어서 공구(101)의 위치의 어긋남양을 더 계측하면, 3방향에 있어서의 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측할 수 있다. 그 결과, 3방향의 어긋남양을 계측하기 위한 구성의 설계의 자유도가 향상된다. 예를 들어, 촬상에 의해 공구(101)의 위치의 어긋남양을 계측하는 구성으로서는, 촬상 방향에 직교하는 2방향에 있어서 어긋남양을 계측할 수 있는 구성과, 촬상 방향에 직교하는 1방향만에 있어서 어긋남양을 계측할 수 있는 구성이 있다. 본 실시 형태에서는, 그 중 어느 것도 채용할 수 있다.

가공기(1)는, 제3 구동원(Z축 구동원(29Z)), 제3 센서(Z축 센서(31Z)) 및 카메라(47)를 더 가져도 된다. Z축 구동원(29Z)은, 워크 보유 지지부(테이블(23))와 공구 보유 지지부(주축(19))를 제1 방향(X 방향)에 직교하는 제3 방향(Z 방향)으로 상대 이동시켜도 된다. Z축 센서(31Z)는, 테이블(23)과 주축(19)의 Z 방향에 있어서의 상대 위치를 검출해도 된다. 카메라(47)는, 공구(101)를 Z 방향에 교차(예를 들어 직교)하는 방향(예를 들어 Y 방향)으로부터 촬상해도 된다. 기준 워크 보유 지지부(본 실시 형태에서는 워크 보유 지지부로서의 테이블(23)이 기준 워크 보유 지지부로 겸용되고 있음)는, Z축 구동원(29Z)에 의한 워크 보유 지지부(테이블(23))와 주축(19)의 Z 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 주축(19)과 Z 방향에 있어서 상대 이동해도 된다. 가공 제어부(59)는, Z축 센서(31Z)의 검출값에 기초하여 Z축 구동원(29Z)의 제어를 행해도 되고, 이것에 의해, 공구(101)에 의해 워크(103)를 가공해도 된다. 공구 어긋남양 특정부(55d)는, 카메라(47)에 의해 촬상된 화상에 기초하여 공구(101)의 Z 방향에 있어서의 위치의 제3 어긋남양을 특정해도 된다. 보정 처리부(55e)는, 특정된 상기 제3 어긋남양에 기초하여 가공 제어부(59)의 제어를 보정해도 된다.

이 경우, 예를 들어, X 방향(및 Y 방향)에 더해 Z 방향에 있어서의 공구(101)의 어긋남양이 계측되고, 그 계측된 어긋남양이 가공의 제어의 보정에 사용되므로, 가공의 정밀도가 향상된다. 또한, 예를 들어 적어도 1방향에 있어서의 공구(101)의 어긋남양이 카메라(47)에 의해 계측되므로, 모든 방향(예를 들어 3방향)의 어긋남양을 터치 센서(33) 및 기준 워크(105)에 의해 계측하는 양태(당해 양태도 본 개시에 관한 기술에 포함됨)와 비교하여, 범용성이 향상된다. 예를 들어, 공구(101)의 종류에 따라서는, 기준 워크(105)를 2방향 이상에 있어서 가공하는 것이 곤란한 경우가 있다. 나아가, 모든 방향에 대해 기준 워크(105)를 사용한 어긋남양의 계측 방법을 적용하는 것이 곤란한 경우가 있다. 이와 같은 경우에 있어서도, 복수의 방향의 공구(101)의 어긋남양을 계측할 수 있다.

제어 장치(51)는, 도 7의 (a)부터 도 9의 (b)에 예시한 가공 수순과 같이, 공구(101), 워크(103) 및 기준 워크(105)가 교환되지 않는 기간에 있어서, 기준 워크 가공부(55a)에 의한 가공(도 7의 (a) 및 도 8의 (b))과, 기준 워크 계측부(55c)에 의한 계측(도 7의 (c) 및 도 8의 (d))과, 보정 처리부(55e)에 의한 보정(다른 관점에서는 가공 제어부(59)에 의한 가공. 도 8의 (a) 및 도 9의 (b))을 반복해도 된다.

이 경우, 가공 중에 발생하는 어긋남양의 검출 감도가 향상된다. 나아가, 가공 정밀도가 향상된다.

(변형예)

이하에서는, 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는, 기본적으로, 실시 형태와의 상위 부분에 대해서만 설명한다. 특별히 언급이 없는 사항은, 실시 형태와 마찬가지로 되거나, 실시 형태로부터 유추되거나 해도 된다. 이하의 설명에서는, 실시 형태의 구성에 대응하는 구성에 대해, 편의상, 실시 형태와 차이가 있더라도 실시 형태의 부호를 붙이는 경우가 있다.

(기준 워크 및 기준 게이지의 변형예)

실시 형태에서는, 기준 워크(105) 및 기준 게이지(35)는, 서로 별개의 부재로 되었다. 단, 양자는 서로 동일한 부재에 의해 구성되어도 된다. 달리 말하면, 기준 게이지는, 기준 워크 중의, 기준 워크 가공부(55a)의 제어에 의한 가공(공구(101)의 위치의 어긋남양의 계측을 위한 가공)이 이루어지지 않는 부위에 의해 구성되어도 된다.

도 10은, 그와 같은 기준 워크의 일 예로서의 기준 워크(105A)를 도시하는 평면도이다.

기준 워크(105A)는, 실시 형태의 기준 워크(105)에 있어서, 중앙에 관통 구멍이 형성된 구성이다. 이 관통 구멍은, 실시 형태의 링상의 기준 게이지(35)의 관통 구멍과 마찬가지로 이용 가능하다. 즉, 기준 워크(105A)의 관통 구멍의 주위 부분은, 기준 게이지(35A)로 되어 있다.

이와 같이 기준 워크(105A)와 기준 게이지(35A)가 동일한 부재에 의해 구성되어 있는 경우, 예를 들어, 당해 부재를 배치하는 스페이스를 작게 하는 것이 용이화된다. 그 결과, 예를 들어, 워크(103)를 배치하는 스페이스를 확보하면서, 가공기(1)가 대형화될 개연성을 저감할 수 있다. 또한, 예를 들어, 공지된 가공기에 대한 설계 변경이 저감되거나, 이미 설치된 가공기에 대해 본 개시에 관한 기술을 적용하는 것이 용이화되거나 한다.

(가이드의 구성의 다른 예)

도 11은, 테이블(23), 새들(13) 또는 주축 헤드(17)를 안내하는 가이드에 관해, 도 2의 (b)를 참조하여 설명한 구성예와는 다른 구성예를 도시하는 도면이다. 이 도면은, 도 2의 (b)에 상당하는 단면도로 되어 있다. 설명의 편의상, 가이드에 의해 안내되는 부재로서 테이블(23)을 예로 든다.

도 11에 도시하는 가이드(25A)는, 소위 정압 안내에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 테이블(23)의 피안내면과 베드(21)의 안내면 사이에는 간극이 구성되어 있다. 당해 간극에는 펌프(79) 등에 의해 소정의 압력으로 유체가 공급된다. 유체는, 기체(예를 들어 공기)여도 되고, 액체(예를 들어 오일)여도 된다.

이와 같이 가이드(25A)가 정압 안내에 의해 구성되어 있는 경우, 예를 들어 NC 프로그램(107)에 따라 테이블(23)을 그 이동 방향으로 이동시킬 때의 마찰 저항이 작으므로, 이동 방향의 위치 결정을 고정밀도로 행할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 그 결과, 공구(101)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정의 유용성이 높아진다.

(구동 기구의 다른 예)

상기 도 11은, 구동 기구의 구성으로서 리니어 모터 이외의 구성예를 도시하는 도면으로도 되어 있다. 구체적으로는, 도 11에서는, 나사축(81)과, 나사축(81)과 나사 결합하고 있는 너트(83)가 도시되어 있다. 즉, 나사 기구(예를 들어 볼 나사 기구 또는 미끄럼 나사 기구)가 도시되어 있다. 나사축(81) 및 너트(83) 중 한쪽(도시된 예에서는 너트(83))의 회전이 규제되어 있는 상태에서, 나사축(81) 및 너트(83) 중 다른 쪽(도시된 예에서는 나사축(81))이 회전됨으로써, 양자는 축 방향으로 상대 이동한다. 나사축(81) 및 너트(83) 중 한쪽(도시된 예에서는 나사축(81))은 베드(21)에 지지되어 있고, 나사축(81) 및 너트(83) 중 다른 쪽(도시된 예에서는 너트(83))은 테이블(23)에 지지되어 있다. 나사축(81)(또는 너트(83))을 회전시키는 구동력은, 예를 들어, 회전식의 전동기(도시되지 않음)에 의해 생성된다.

(주축의 베어링의 구성예)

도 12는, 주축(19)의 베어링의 구성의 일 예를 도시하는 단면도이다.

실시 형태의 설명에서 설명한 바와 같이, 주축(19)의 베어링은, 예를 들어 구름 베어링, 정압 베어링, 미끄럼 베어링, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 되어도 된다. 도 12에서는, 정압 베어링이 예시되어 있다. 구체적으로는, 주축(19)의 외주면과, 주축 헤드(17)의 내주면 사이에는 간극이 구성되어 있다. 당해 간극에는 펌프(79) 등에 의해 소정의 압력으로 유체가 공급된다. 유체는, 기체(예를 들어 공기)여도 되고, 액체(예를 들어 오일)여도 된다.

이와 같이 주축(19)이 정압 베어링에 의해 지지되어 있는 경우, 예를 들어 NC 프로그램(107)에 따라 주축(19)을 축 주위로 회전시킬 때의 마찰 저항이 작으므로, 주축(19)의 회전수를 고정밀도로 제어할 수 있고, 나아가, 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 그 결과, 공구(101)의 위치의 어긋남양에 기초하는 보정의 유용성이 높아진다.

또한, 이상의 실시 형태 및 변형예에 있어서, 테이블(23)은, 워크 보유 지지부, 기준 워크 보유 지지부 및 기준 게이지 보유 지지부 각각의 일 예이다. 주축(19)은 공구 보유 지지부의 일 예이다. X 방향은 제1 방향의 일 예이다. Y 방향은 제2 방향의 일 예이다. Z 방향은 제3 방향의 일 예이다. X축 구동원(29X)은 제1 구동원의 일 예이다. Y축 구동원(29Y)은 제2 구동원의 일 예이다. Z축 구동원(29Z)은 제3 구동원의 일 예이다. X축 센서(31X)는 제1 센서의 일 예이다. Y축 센서(31Y)는 제2 센서의 일 예이다. Z축 센서(31Z)는 제3 센서의 일 예이다.

본 개시에 관한 기술은, 이상의 실시 형태 및 변형예에 한정되지는 않고, 다양한 양태로 실시되어도 된다.

실시 형태의 설명에서도 설명한 바와 같이, 가공기는, 도 1에 예시한 구성의 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 가공기는, 일반적인 공작 기계에 한정되지는 않고, 초정밀 비구면 가공기와 같은 특수한 것이어도 된다. 또한, 가공기는, 공작 기계에 한정되지는 않고, 예를 들어, 로봇이어도 된다. 다른 관점에서는, 이동에 관한 지령의 정보를 포함하는 프로그램은, NC 프로그램에 한정되지는 않고, 티칭에 의해 생성된 것이어도 된다. 또한, 예를 들어 가공기는, 반도체 제조 장치여도 된다.

또한, 가공기는, 절삭, 연삭 및/또는 연마를 행하는 것에 한정되지는 않고, 예를 들어 방전 가공을 행하는 것이어도 된다. 가공은, 실시 형태와 같이 회전하고 있지 않은 워크(및 기준 워크. 이하, 마찬가지)에 회전하고 있는 공구를 접촉시키는 것(예를 들어 전삭)이어도 되고, 실시 형태와는 달리, 회전하고 있는 워크에 회전하고 있지 않은 공구를 접촉시키는 것(예를 들어 선삭)이어도 되고, 워크 및 공구 중 어느 것이나 모두 회전하고 있는 것(예를 들어 연삭 및/또는 연마)이어도 되고, 워크 및 공구 중 어느 것도 회전하고 있지 않은 것이어도 된다.

기준 워크는, 워크의 일부에 의해 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 워크는, 최종적인 제품에 있어서 불요한 부분으로서, 가공기(1)(가공 제어부(59))에 의해 제거되지 않는 부분을 갖고 있는 경우가 있다. 그와 같은 부분이 기준 워크로서 이용되어도 된다.

가공기는, 워크 및/또는 공구를 평행 이동시키는 축으로서, 적어도 제1 방향에 평행인 하나의 축을 갖고 있다. 달리 말하면, 가공기는, 평행 이동에 관해 3개의 축을 갖고 있지 않아도 된다. 예를 들어, 가공기는, 하나의 축 또는 2개의 축만을 갖고 있어도 되고, 반대로, 4개 이상의 축을 갖고 있어도 된다. 또한, 가공기는, 회전 방향으로 워크와 공구를 위치 결정 가능한 구성을 포함하고 있어도 된다.

1: 가공기
19: 주축(공구 보유 지지부)
23: 테이블(워크 보유 지지부, 기준 워크 보유 지지부)
29X: X축 구동원(제1 구동원)
31X: X축 센서(제1 센서)
33: 터치 센서
51: 제어 장치
55: 보정부
55a: 기준 워크 가공부
55c: 기준 워크 계측부
55d: 공구 어긋남양 특정부
55e: 보정 처리부
59: 가공 제어부
101: 공구
103: 워크

Claims (11)

1. 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지부와,
   공구를 보유 지지하는 공구 보유 지지부와,
   상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부를 제1 방향으로 상대 이동시키는 제1 구동원과,
   상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하는 제1 센서와,
   상기 공구 보유 지지부와 일정한 위치 관계를 갖는 위치에 배치되고, 이것에 의해, 상기 제1 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 워크 보유 지지부와 상기 제1 방향에 있어서 상대 이동하는 터치 센서와,
   상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원을 제어하는 제어 장치와,
   상기 공구의 위치의 어긋남을 계측하기 위한 기준 워크를 보유 지지하고 있고, 상기 제1 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 공구 보유 지지부와 상기 제1 방향에 있어서 상대 이동하는 기준 워크 보유 지지부를
   갖고 있고,
   상기 제어 장치는,
   상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원의 제어를 행하고, 이것에 의해, 상기 공구에 의해 상기 워크를 가공하는 가공 제어부와,
   상기 가공 제어부의 제어를 보정하는 보정부를 갖고 있고,
   상기 보정부는,
   상기 기준 워크가 상기 공구에 의해 상기 제1 방향으로부터 가공되어 소정의 목표 형상으로 되도록, 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 제1 구동원을 제어하는 기준 워크 가공부와,
   상기 터치 센서의 위치와 상기 제1 센서의 검출값의 대응 관계를 나타내는, 기억되어 있는 터치 센서 위치 정보와, 가공 후의 상기 기준 워크에 대한 상기 터치 센서의 상기 제1 방향에 있어서의 맞닿음이 상기 터치 센서에 의해 검출된 때의 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여 상기 기준 워크의 형상을 계측하는 기준 워크 계측부와,
   상기 목표 형상과 계측된 형상의 상기 제1 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 상기 공구의 상기 제1 방향에 있어서의 위치의 제1 어긋남양을 특정하는 공구 어긋남양 특정부와,
   특정된 상기 제1 어긋남양에 기초하여 상기 가공 제어부의 제어를 보정하는 보정 처리부를 갖고 있는
   가공기.
2. 제1항에 있어서, 상기 워크 보유 지지부는, 상기 기준 워크 보유 지지부를 겸하고 있고, 상기 워크와 상기 기준 워크가 서로 상대 이동 불가능해지도록 상기 워크 및 상기 기준 워크를 보유 지지하고 있는
   가공기.
3. 제1항에 있어서, 상기 기준 워크 가공부는, 상기 기준 워크가, 상기 제1 방향의 일방측으로부터 가공되고, 그 후, 상기 제1 방향의 타방측으로부터 가공되도록 상기 제1 구동원을 제어하고,
   상기 공구 어긋남양 특정부는, 상기 제1 방향의 상기 일방측으로부터 가공되는 부위의 위치와, 상기 제1 방향의 상기 타방측으로부터 가공되는 부위의 위치에 기초하여 산출되는 대표 위치에 대한, 상기 목표 형상과 상기 계측된 형상 사이의 어긋남양을 상기 제1 어긋남양으로서 특정하는
   가공기.
4. 제1항에 있어서, 상기 터치 센서의 위치 어긋남을 계측하기 위한 기준 게이지를 보유 지지하고 있고, 상기 제1 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제1 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 공구 보유 지지부와 상기 제1 방향에 있어서 상대 이동하는 기준 게이지 보유 지지부를 더 갖고 있고,
   상기 보정부는, 상기 터치 센서의 상기 기준 게이지에 대한 상기 제1 방향에 있어서의 맞닿음이 상기 터치 센서에 의해 검출된 때의 제1 센서의 검출값에 기초하는 상기 기준 게이지의 위치와, 미리 기억되어 있는 상기 기준 게이지의 위치의 어긋남양에 기초하여, 상기 터치 센서 위치 정보를 교정하는 터치 센서 교정부를 더 갖고 있고,
   상기 기준 워크 계측부는, 교정된 상기 터치 센서 위치 정보에 기초하여 상기 기준 워크의 형상을 계측하는
   가공기.
5. 제4항에 있어서, 상기 워크 보유 지지부는, 상기 기준 게이지 보유 지지부를 겸하고 있고, 상기 워크와 상기 기준 게이지가 서로 상대 이동 불가능해지도록 상기 워크 및 상기 기준 워크를 보유 지지하고 있는
   가공기.
6. 제4항에 있어서, 상기 기준 게이지는, 상기 기준 워크 중의, 상기 기준 워크 가공부의 제어에 의한 가공이 이루어지지 않는 부위에 의해 구성되어 있는
   가공기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 터치 센서의 상기 워크에 대한 맞닿음이 상기 터치 센서에 의해 검출된 때의 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여, 상기 워크와 상기 공구의 상대 위치와, 상기 제1 센서의 검출값의 대응 관계를 특정하는 위치 특정부를 더 갖고,
   상기 가공 제어부는, 특정된 상기 대응 관계와, 상기 제1 센서의 검출값에 기초하여, 상기 제1 구동원의 제어를 행하는
   가공기.
8. 제1항에 있어서, 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부를 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 상대 이동시키는 제2 구동원과,
   상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제2 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하는 제2 센서를
   더 갖고 있고,
   상기 기준 워크 보유 지지부는, 상기 제2 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제2 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 공구 보유 지지부와 상기 제2 방향에 있어서 상대 이동하고,
   상기 가공 제어부는, 상기 제2 센서의 검출값에 기초하여 상기 제2 구동원의 제어를 행하고, 이것에 의해, 상기 공구에 의해 상기 워크를 가공하고,
   상기 기준 워크 가공부는, 상기 기준 워크가 상기 공구에 의해 상기 제2 방향으로부터 가공되어 상기 목표 형상으로 되도록, 상기 제2 센서의 검출값에 기초하여 상기 제2 구동원을 제어하고,
   상기 기준 워크 계측부는, 가공 후의 상기 기준 워크에 대한 상기 터치 센서의 상기 제2 방향에 있어서의 맞닿음이 상기 터치 센서에 의해 검출된 때의 상기 제2 센서의 검출값과, 상기 터치 센서의 위치와 상기 제2 센서의 검출값의 대응 관계를 나타내는 상기 터치 센서 위치 정보에 기초하여 상기 기준 워크의 형상을 계측하고,
   상기 공구 어긋남양 특정부는, 상기 목표 형상과 계측된 형상의 상기 제2 방향에 있어서의 어긋남양에 기초하여 상기 공구의 상기 제2 방향에 있어서의 위치의 제2 어긋남양을 특정하고,
   상기 보정 처리부는, 특정된 상기 제2 어긋남양에 기초하여 상기 가공 제어부의 제어를 보정하는
   가공기.
9. 제1항에 있어서, 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부를 상기 제1 방향에 직교하는 제3 방향으로 상대 이동시키는 제3 구동원과,
   상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제3 방향에 있어서의 상대 위치를 검출하는 제3 센서와,
   상기 공구를 상기 제3 방향에 교차하는 방향으로부터 촬상하는 카메라를
   더 갖고 있고,
   상기 기준 워크 보유 지지부는, 상기 제3 구동원에 의한 상기 워크 보유 지지부와 상기 공구 보유 지지부의 상기 제3 방향에 있어서의 상대 이동에 수반하여 상기 공구 보유 지지부와 상기 제3 방향에 있어서 상대 이동하고,
   상기 가공 제어부는, 상기 제3 센서의 검출값에 기초하여 상기 제3 구동원의 제어를 행하고, 이것에 의해, 상기 공구에 의해 상기 워크를 가공하고,
   상기 공구 어긋남양 특정부는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에 기초하여 상기 공구의 상기 제3 방향에 있어서의 위치의 제3 어긋남양을 특정하고,
   상기 보정 처리부는, 특정된 상기 제3 어긋남양에 기초하여 상기 가공 제어부의 제어를 보정하는
   가공기.
10. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 공구, 상기 워크 및 상기 기준 워크가 교환되지 않는 기간에 있어서, 상기 기준 워크 가공부에 의한 가공과, 상기 기준 워크 계측부에 의한 계측과, 상기 보정 처리부에 의한 보정을 반복하는
    가공기.
11. 제1항에 기재된 가공기를 사용하여, 상기 워크와 상기 공구를 접촉시켜 상기 워크를 피가공물로 가공하는 스텝을 갖는
    피가공물의 제조 방법.

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