1270434 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於加工裝置，詳細而言是關於可一邊進 工件和工具的接觸狀態的監視•控制一邊進行加工的加 裝置。 【先前技術】 以往，例如專利文獻··特開平1 0-2 1 7069號公報（第 、5、8頁、第1、2圖）所表示的加工裝置爲人所熟知。 該加工裝置是具備機械本體；載放安裝在機械本體 工件的工作台；裝置有工件加工用的工具的主軸；間設 機械本體和主軸之間可以轉動地支撐主軸的接觸式軸承 相對於主軸間隔微小間隙而呈同心狀相對配置的供電電 :及導電連接機械本體和供電電極的導線所構成。機械 體、工作台、主軸、供電電極都具有導電性，並且工件 工件皆是選擇具有導線性物件。因此，加工時工件和工 接近或接觸時，依照工件-工具-主軸-供電電極-導線-機 本體-工作台-工件的順序構成閉迴路。該閉迴路中藉著 流電源使交流電流動。並且，該交流電是藉著含有電阻 的電流檢測手段來檢測。 加工時，從工件和工具充分離開的位置緩緩接近進 以至接觸爲止的期間，隨著藉工件和工具所構成的電容 的靜電容量CL的變化，使上述閉迴路的阻抗變化，並 的電流檢測手段的檢測電流變化。因此，通過該檢測電 行 工 4 的 在 j 極 本 及 具 械 交 器 行 器 使 流 (2) 1270434 可以檢測出工件和工具的接近·接觸。 根據該加工裝置，雖然可以檢測出工件和工 •接觸，但是工件和工具一旦接觸之後，不能檢 狀態的變化。例如，第1 0圖表示的工件面W上 具T的狀態進行硏磨時，工具T在第10圖中向 而接觸工件面W上的凸部P時，工件面W(凸部 T之間的硏磨負載（力學負載）會急劇的增大。即 上接觸狀態的變化仍可根據上述文獻的加工裝置 以校正，形成在硏磨負載顯著增大的狀態下進行 磨，而會發生工具T的破損或加工精度的惡化等 【發明內容】 本發明的主要目的是提供藉著進行對工件和 觸狀態的監視•控制，可以適當的加工，防止工 或加工精度惡化的加工裝置。 本發明的加工裝置，其特徵爲，具備：工件 ，該構件用以保持具有導電性的工件；可轉動， 性的工具保持構件，該構件用以保持對上述工件 而具有導電性的工具；具導電性的第一外圍構件 覆蓋該工具保持構件外圍面的至少一部份所形成 接觸軸承，該軸承是藉著使上述工具保持構件從 外圍構件的內周圍面浮起所構成；導線，該導線 連接上述第一外圍構件和上述工件，閉迴路，於 上述工件和上述工具一旦接觸時，依照上述工件 具的接近 測其接觸 以接觸工 右方前進 P)和工具 使產生以 ，不須加 過度的硏 問題。 工具的接 具的破損 保持構件 且具導電 進行加工 ，該構件 ;第一非 上述第一 用以導電 加工時， 、上述工 -6 - (3) 1270434 具、上述工具保持構件、上述第一外圍構件及上述導線的 •順序所構成；交流電流供給手段，該手段用以將交流電流 _ 供給到該閉迴路；檢測手段，該手段用以檢測在上述閉迴 路中流動的交流電流；及監視控制手段，該手段是藉著預 定的監視條件來監視根據該檢測手段所檢測之交流電流的 訊號輸出値，上述監視條件是包含判別上述工件和上述工 具的接觸狀態爲輕接觸/重接觸的任意之一用的輕接觸/ φ 重接觸判別臨界値所構成，上述監視控制手段是控制上述 工件和工具的接觸狀態，使上述訊號的輸出値相對於上述 輕接觸/重接觸判別臨界値經常地收斂在輕接觸側的區域 內。 該發明是藉著使轉動的工具接觸工件來進行工件的加 工。 加工時工具和工件彼此接觸時，依照工件-工具-工具 保持構件-上述第一外圍構件-導線-工件的順序構成閉迴路 φ 。在此，由於構成第一接觸軸承，因此工具保持構件和第 一外圍構件雖是在非接觸的狀態，但是由於電磁性構成電 容器（以下，稱第一電容器），因此只要是交流電流即可以 流動。 閉迴路中藉著交流電流供給手段使交流電流流動。工 具和工件的接觸狀態（加工狀態）變化時，藉著工具和工件 之間的接觸阻力（電阻）等的變化，使閉迴路的阻抗變化， 並使得在閉迴路內流動的交流電流變化。如此一來，使檢 測手段的檢測電流變化來感測接觸狀態的變化。 (4) (4)1270434 監視控制手段是藉著監視條件來監視根據檢測電流所 檢測訊號的輸出値。訊號的輸出値相對於輕接觸/重接觸 判別臨界値形成重接觸側的區域內的數値（以下，稱爲超 過輕接觸/重接觸判別臨界値）時，判定爲脫離監視條件， 監視控制手段是調整工件和工具的接觸狀態以符合監視條 件。因此，使工件和工具經常地維持在輕接觸狀態。因此 ，可以在切削負載（力學負載）輕的狀態下進行加工，可以 防止工具的破損或加工精度的惡化。 例如，第1 〇圖的場合，從左右以一定的傳送速度進 行工件面W硏磨的工具T接觸凸部P時，工具和工件面 W(凸部P)之間的硏磨阻力會急劇地增大形成重接觸狀態 ，而脫離監視條件。因此，監視控制手段減緩工具T的傳 送速度，或者減少工具T對於工件面W的進刀量等，藉 此減輕硏磨阻力，恢復到輕接觸狀態。因此，可以防止凸 部P造成工具T的破損或加工精度的惡化。 再者，如上述，輕接觸狀態即爲輕的工件和工具之間 的切削負載不會有造成工具破損或加工精度惡化之虞的接 觸狀態，而重接觸狀態則爲重的工件和工具之間的切削負 載而有造成工具破損或加工精度惡化之虞的接觸狀態。其 中，可從其定義得知，輕/重的邊界上的數値並非嚴謹， 或者根據工件或工具的種類有所不同，因此可以輕接觸/ 重接觸兼具程度的柔軟性來適當設定。 又，本發明的第一非接觸軸承可以採用空氣軸承（尤 其是靜壓軸承）、磁性軸承、氣磁複合軸承等。形成非接 -8- (5) 1270434 觸軸承可以顯著降低工具保持構件和第一外圍構件 摩擦阻力，因此可以使工具保持構件及工具轉動的 並且正確地提高加工精度，可提供作爲超精密加工 加工裝置。 另外，本發明的加工裝置，也可以具備：可轉 具導電性的工件保持構件，該構件用以保持具有導 工件；工具保持構件，該構件用以保持對上述工件 _ 工而具有導電性的工具；具導電性的第二外圍構件 件是覆蓋上述工件保持構件外圍面的至少一部份所 第二非接觸軸承，該軸承是藉著使上述工件保持構 述第二外圍構件的內周圍面浮起所構成；導線，該 以導電連接上述第二外圍構件和上述工具；閉迴路 工時，上述工件和上述工具一旦接觸時，依照上述 上述工件、上述工件保持構件、上述第二外圍構件 導線的順序所構成；交流電流供給手段，該手段用 φ 流電流供給到該閉迴路；檢測手段，該手段用以檢 述閉迴路中流動的交流電流；及監視控制手段，該 藉著預定的監視條件來監視根據該檢測手段所檢測 流的訊號輸出値，上述監視條件是包含判別上述工 述工具的接觸狀態爲輕接觸/重接觸的任意之一用 觸/重接觸判別臨界値所構成，上述監視控制手段 上述工件和工具的接觸狀態，使上述訊號的輸出値 上述輕接觸/重接觸判別臨界値經常地收斂在輕接 區域內，等特徵的構成。 之間的 順暢， 的適當 動，且 電性的 進行加 ，該構 形成； 件從上 導線用 ，於加 工具、 及上述 以將交 測在上 手段是 交流電 件和上 的輕接 是控制 相對於 觸側的 -9- (6) 1270434 本發明是藉著轉動的工件接觸工具來進行工件的加工 〇 加工時，使工具和工件彼此接觸時，依照工具-工件-工件保持構件-第二外圍構件-導線-工具的順序構成閉迴路 。在此，由於構成第二非接觸軸承，因此工件保持構件和 第二外圍構件雖是形成非接觸狀態，但是由於電磁性構成 電容器（以下，稱第二電容器），只要是交流電流即可以流 _ 動。 藉著交流電流供給手段使交流電流流動於閉迴路。使 工具和工件的接觸狀態（加工狀態）變化時，根據工具和工 件之間的接觸阻力（電阻）等的變化，使閉迴路的阻抗變化 而使得閉迴路中流動的交流電流產生變化。如此即可以藉 者檢測手段對檢測電流的變化來感測接觸狀態的變化。 監視控制手段是藉著監視條件來監視根據檢測電流的 訊號輸出値。訊號的輸出値一旦超過輕接觸/重接觸判別 φ臨界値時，判定脫離監視條件，監視控制手段是調整工件 和工具的接觸條件以符合監視條件。因此，工件和工具的 接觸狀態經常地維持著輕接觸狀態，可以切削負載在輕的 狀態下進行加工，並可防止工具的破損和加工精度的惡化 〇 此外’本發明的第二非接觸軸承可以採用空氣軸承、 磁性軸承、氣磁複合軸承等。形成非接觸軸承，藉此可以 顯著地降低工件保持構件和第二外圍構件之間的摩擦阻力 ’可順利地，且正確地進行工件保持構件及工件的轉動提 -10- (7) 1270434 高加工精度’可針對超精密加工提供適當的加工裝置。 -又’本發明的加工裝置，也可以具備：可轉動，且具 導電性的工件保持構件，該構件用以保持具有導電性的工 件；可轉動’且具導電性的工具保持構件，該構件用以保 持對上述工件進行加工而具有導電性的工具；具導電性的 第一外圍構件’該構件覆蓋該工具保持構件外圍面的至少 J份所形成，具導電性的第二外圍構件，該構件覆蓋上 φ 述工具保持構件外圍面的至少一部份所形成；第一非接觸 軸承’該軸承是藉著使上述工具保持構件從上述第一外圍 構件的內周圍面浮起所構成；第二非接觸軸承，該軸承是 藉著使上述工件保持構件從上述第二外圍構件的內周圍面 浮起所構成；導線，該導線用以導電連接上述第一外圍構 件和上述第二外圍構件；閉迴路，於加工時，上述工件和 上述工具一旦接觸時，依照上述工件、上述工具、上述工 具保持構件、上述第一外圍構件、上述導線、上述外圍構 φ件及上述工件保持構件的順序所構成；交流電流供給手段 ，該手段用以將交流電流供給到該閉迴路；檢測手段，該 手段用以檢測在上述閉迴路中流動的交流電流；及監視控 制手段’該手段是藉著預定的監視條件來監視根據該檢測 手段所檢測之交流電流的訊號輸出値，上述監視條件是包 含判別上述工件和上述工具的接觸狀態爲輕接觸/重接觸 的任意之一用的輕接觸/重接觸判別臨界値所構成，上述 監視控制手段是控制上述工件和工具的接觸狀態，使上述 訊號的輸出値相對於上述輕接觸/重接觸判別臨界値經常 -11 - (8) (8)1270434 地收斂在輕接觸側的區域內，等特徵的構成。 本發明中，在工具及工件的至少任意之一轉動的狀態 下使兩者接觸，藉此根據工具進行對工件的加工。 其中，在工具保持構件和第一外圍構件之間構成第一 非接觸軸承及上述第一電容器，並且在工件保持構件和第 二外圍構件之間構成第二非接觸軸承及上述第二電容器。 閉迴路是包含第一及第二電容器所構成。使交流電流流動 於該閉迴路中，通過檢測手段的檢測電流使監視控制手段 可監視•控制工件和工具的接觸狀態。藉以將接觸狀態維 持著輕接觸狀態，工具不致破損可以優良精度進行穩定的 加工。 並且，本發明中，上述監視控制手段以具備上述訊號 的輸出値超過上述輕接觸/重接觸判別臨界値而形成重接 觸側區域內的値時，喚起使用者注意的注意喚起手段爲佳 〇 根據該發明，工件和工具形成重接觸狀態，藉此在不 符合監視條件時，喚起使用者的注意，使用者可立即察覺 切削負載已超過容許範圍而變重。因此可迅速採取減輕切 削負載用的對策，可以防止工具的破損或加工精度的惡化 〇 本發明的注意喚起手段，可舉例如鳴響警鈴（警報）、 點亮警示燈、在顯示器顯示警告資訊、印刷出印有警告資 訊的紙而輸出（列印）等種種的手段。 並且，本發明中，上述監視控制手段是以具備記憶上 -12- (9) 1270434 述監視條件的記憶手段， 設有將預定的監視條件輸入該記憶手段內記憶的輸入 手段爲佳。 根據本發明，除了配合加工目的或工具及工件的選擇 適當輸入最佳的監視條件之外，並同時可容易防止工具的 破損或加工精度的惡化。 又，本發明中，上述監視控制手段是以具備顯示上述 | 工件和上述工具的接觸狀態的相關資訊的顯示手段爲佳。 根據本發明，使用者藉著對顯示手段所顯示的資訊進 行監視，可獲知工件和工具現在的接觸狀態。 接觸狀態的相關資訊可以採用例如直接顯示檢測手段 的檢測電流的數値、波形、絕對値等的資訊。並且也可以 藉著適當的運算手段對於檢測電流加以運算而以最佳量進 行接觸狀態的顯示。又，檢測手段具備後述的檢測電路的 構成時，也可以採用直接顯示檢測電路中所產生的感應電 φ流的數値、波形、絕對値等的資訊，或者對於該等施以適 當運算的資訊等。並且也可以根據檢測手段的檢測電流解 析接觸狀態之外，也可以將其解析結果以文字表示。例如 ’顯示對應非接觸/輕接觸/重接觸中的現在接觸狀態之 一的文字。並且，在輕接觸/重接觸的判定上，可利用上 述的輕接觸/重接觸判定臨界値。 另外’作爲顯示手段不僅限於具有顯示器等的顯示畫 面的手段，也可以具備接觸狀態爲輕接觸時點亮的一方的 燈（例如，藍色）及接觸狀態爲重接觸時點亮的另一方的燈（ -13- (10) (10)1270434 例如，紅色）的至少其中之一所構成。此時，燈的點亮是 構成接觸狀態的相關資訊。 本發明中，上述檢測手段是具備和上述閉迴路所產生 磁束鎖交的檢測電路所構成，上述監視控制手段是以上述 監視條件來監視根據上述檢測電路中所產生感應電流的上 述訊號的輸出値爲佳。 工件和工具的接觸狀態一旦變化時，如上述會使得流 動在閉迴路的電流變化。如此一來，從閉迴路產生而鎖交 於檢測電路的磁束的變化，在檢測電路產生感應電流。因 此，可以利用該感應電流來監視接觸狀態。 並且，本發明中，上述交流電流供給手段是以具備產 生一定頻率的交流電流的交流電流產生裝置，和該交流電 流所流動的激磁電路所構成，上述閉迴路和上述激磁電路 中所產生的磁束形成鎖交爲佳。 該發明中，從交流電流鎖流動的激磁電路，以一定頻 率產生週期變動的磁束。並且，在和該變動磁束鎖交的上 述閉迴路藉著電磁感應來感應一定頻率的交流電流。工件 和工具的接觸狀態一旦產生變化時，藉著閉迴路的阻抗的 變化使交流電流產生變化，可以通過檢測手段的檢測電流 的利用來監視接觸狀態。 【實施方式】 根據圖示說明本發明的實施型態如下。 -14- (11) 1270434 <第一實施型態> ’第1圖表示有本發明第一實施型態所涉及的加工裝置 〇 該加工裝置是旋轉工具T及工件W，藉工具T進行工 件W的切削加工的裝置。工具T爲具有導電性的金屬材 料所構成。工具T也可以形成包含尖端或切刀的形狀的端 銑刀，或者也可以如使用於被加工面的精加工等的砂輪。 φ 工具T是預先準備彼此形狀不同的複數種類的工具，使用 者可以配合加工目的選擇最適當工具使用於加工。並且， 工件W是選擇具有導電性的例如鋼系統材料製。 工具T被可自由拆裝地安裝在轉動驅動工具T用的工 具轉動驅動機構1上。工具轉動驅動機構1，具備：大致 呈圓柱形並以軸線爲中心軸，設置形成可轉動作爲工具保 持構件的主軸1 1和覆蓋主軸1 1的外圍側面所形成作爲第 一外圍構件的主軸外罩12。主軸11及主軸外罩12是以金 φ 屬材料所構成，同時具有導電性。主軸1 1的外圍側面突 出形成有突緣部13A，主軸外罩12的內周圍面呈環狀形 成和該突緣部1 3 A大致同形狀的溝槽1 3 B，構成有止推軸 承部1 3。主軸1 1的外圍面和主軸外罩1 2的內周圍面之間 以未圖式的壓縮機等來供給加壓空氣，構成作爲第一非接 觸軸承的主軸空氣軸承1 4。因此，主軸1 1從主軸外罩！ 2 的內周圍面浮起，兩者爲非接觸狀態。將此以電性顯示時 ’主軸1 1和主軸外罩1 2是形成彼此絕緣狀態，兩者之間 形成有電容器。以下，將此電容器以電容器Ct標示。 -15- (12) 1270434 主軸11的前端部安裝有可自由拆裝的工具τ， 是藉著未圖示的電動機（馬達）、空氣渦輪等的轉動驅 段，以其軸線爲中心形成一體轉動。超精密加工時的 形成每一分鐘3萬轉數以上。此時，藉著主軸空氣軸; 可顯著地降低主軸1 1和主軸外罩1 2之間的摩擦阻力 以順利地轉動主軸1 1及工具Τ。並藉著止推軸承部] 承主軸1 1的軸線方向的載重，使主軸1 1不會在軸線 移動。又，由於構成主軸空氣軸承14而從上述壓縮 供給的加壓空氣的量及壓力是藉著未圖示的調節器以 設定，可嚴密地決定從主軸1 1的主軸外罩1 2的內周 的浮起狀態，進行精密的主軸11之軸線的定位（即， 心）。因此，根據本實施型態，可以顯著地提昇工具 加工精度，對於超精密加工可提供適當的加工裝置。 ，該加壓空氣的量及壓力也可以藉著後述的NC裝置 數値控制來構成。 工件W被可拆裝地安裝在轉動驅動工件W用的 轉動驅動機構2上。工件轉動驅動機構2，具備：大 圓柱形並以軸線爲中心軸，設置形成可轉動作爲工具 構件的工件軸2 1和覆蓋工件軸2 1的外圍側面所形成 第二外圍構件的工件軸外罩22。工件軸2 1的軸線方 相對於主軸1 1的軸線方向以預定角度傾斜所構成， 度是使用者配合加工目的可適當地調整。 此外，第1圖中，將主軸1 1和工件軸21圖是於 平面內是爲了簡化之用，實際的主軸1 1和工件軸2 1 兩者 動手 轉數 承1 4 ，可 .3支 方向 機所 手動 圍面 定中 Τ的 此外 4的 工件 致呈 保持 作爲 向是 該角 同一 的相 -16- (13) (13)1270434 對配置是使用者可以自由地調整，並且藉著後述的NC裝 置4加以數値控制。 工件軸21的外圍側面上突出形成有突緣部23A，工 件軸外罩22的內周圍面上環狀形成有和該突緣部23A大 致同一形狀的溝槽23B，構成有止推軸承部23。工件軸 2 1的外圍面和工件軸外罩22的內周圍面之間以未圖式的 壓縮機等來供給加壓空氣，構成作爲第二非接觸軸承的工 件軸空氣軸承24。因此，工件軸21從工件軸外罩22的內 周圍面浮起，兩者爲非接觸狀態。 工件軸21的前端部是通過絕緣材25，將工件W安裝 在同軸上。工件軸21和工件W是藉著未圖示的電動機（馬 達）、空氣渦輪等的轉動驅動手段，以其軸線爲中心形成 一體轉動。此時，藉著工件軸空氣軸承24可顯著地降低 工件軸2 1和工件軸外罩22之間的摩擦阻力，可以順利地 轉動工件軸2 1及工件W。並藉著止推軸承部23支承工件 軸21的軸線方向的載重，使工件軸2 1不會在軸線方向移 動。又，由於構成工件軸空氣軸承24而從上述壓縮機所 供給的加壓空氣的量及壓力是藉著未圖示的調節器以手動 設定，可嚴密地決定從工件軸21的工件軸外罩2 2的內周 圍面的浮起狀態，進行精密的工件軸2 1之軸線的定位（即 ，定中心）。因此，根據本實施型態，可以顯著地提昇工 具T對於工件W的加工精度，對於超精密加工可提供適 當的加工裝置。此外，該加壓空氣的量及壓力也可以藉著 後述的NC裝置4的數値控制來構成。 -17- (14) (14)1270434 工具轉動驅動機構1及工件轉動驅動機構2是安裝在 加工裝置的裝置本體（未圖示）上。工具轉動驅動機構1及 工件轉動驅動機構2的至少其中之一是藉著設置在裝置本 體的未圖示的驅動機構所移動的構成，兩者形成可彼此相 對移動。因此，使工具T可對於工件W —邊相對移動一 邊進行加工。此時的工具T及工件W的傳送速度、進刀 量是藉著後述的NC裝置4予以數値控制，形成可進行適 當的加工。 本實施型態的加工裝置具有檢測工具T和工件W的 接觸狀態（加工狀態），並根據其狀態進行監視•控制的接 觸狀態檢測•監視•控制系統3。接觸狀態檢測•監視· 控制系統3是具備：利用根據電磁感應現象的感應電流取 得接觸狀態相關資訊的資訊取得手段3 1和根據該取得資 訊進行接觸狀態的監視·控制的監視控制系統32所構成 〇 資訊取得手段3 1是具備：一端安裝在主軸外罩1 2， 另一端安裝在工件W上的導線3 1 1 ;環設在導線3 1 1周圍 的激磁線圏3 1 2及檢測線圏3 1 3 ;及作爲一定頻率流動於 激磁線圈3 1 2內的交流電流產生裝置的高頻產生裝置 (OSC)314所構成。導線31 1的另一端是經由具備導電性 的電刷（刷子）3 15可滑動地安裝在工件W上。因此，加工 時即使轉動工件W，仍然可以維持導線3 1 1的另一端和工 件W之間的導電連接。在此，激磁線圈3 1 2是購成本發 明的激磁電路，檢測線圈3 1 3是構成本發明的檢測電路， -18- (15) (15)1270434 從高頻產生裝置3 1 4所產生交流電流的頻率可配合加工目 的或工具T及工件W的選擇等適當地設定。 加工時工具T和工件W —旦接觸時，沿著第1圖的 逆時鐘轉動的方向依照工具T-工件W-電刷3 15-導線311-主軸外罩12-主軸1 1-工具T的順序構成閉迴路。並且， 如上述構成靜電容量Ct的電容器。以下，將此閉迴路稱 爲閉迴路C。 藉著高頻產生裝置3 1 4使一定頻率的高頻流動於激磁 線圏3 1 2時，藉著電磁感應從激磁線圈3 1 2產生以同一頻 率週期變動的磁束。該磁束是鎖交於閉迴路C，藉電磁感 應使同一頻率的交流電流感應在閉迴路C上，並且從閉迴 路C產生磁束。該磁束是鎖交於檢測線圈3 1 3，在檢測線 圏3 1 3產生感應電流。此外，高頻產生裝置3 1 4和激磁線 圈3 1 2由於在閉迴路C可實現供給交流電流的作用，可構 成本發明的交流電流供給手段。 工具T和工件W的接觸狀態（加工狀態）一旦產生變化 時，由於使得工具T和工件W之間的接觸阻力變化等， 而使得閉迴路C的阻抗變化。如此一來，使閉迴路C內流 動的交流電流變化，其結果，從檢測線圏3 1 3的感應電流 同時變化而感測接觸狀態的變化。 再者，檢測線圈3 1 3是構成檢測閉迴路C內流動之交 流電流的本發明的檢測手段。 監視控制系統32是具備：放大來自檢測線圈3 1 3的 訊號（根據感應電流的訊號）的放大單元（AMP)321 ;根據該 -19- (16) 1270434 放大訊號監視控制接觸狀態的控制器（控制裝置）3 22 ;及以 實時顯示上述放大訊號的數位示波器3 23所構成。 放大單元3 2 1是具備放大器、檢波器、熱電轉換模組 等（皆未圖示）所構成。 控制器3 22是將來自放大單元321的放大訊號（模擬 訊號）藉著模擬數位轉換器（AD)322 1轉換成數位訊號，該 數位訊號是通過輸出入介面（IOF)3 222輸入到匯流排3 223 p 。匯流排3223在根據CPU3224的運算控制下，傳送該數 位訊號。CPU3224是根據記憶在ROM3 225的控制程式或 記億在RAM3 226的種種數據、標記，進行該等數位訊號 的運算控制。 作爲本發明記憶手段的RAM3226記憶有決定上述數 位訊號的容許輸出範圍（單位：mV)的監視條件。該監視條 件是包含限定容許輸出範圍的上限的輕接觸/重接觸判別 臨界値S 1和限定下限的輕接觸/重接觸判別臨界値S2所 φ構成。其中，工具T和工件W的接觸狀態是判別爲輕接 觸/重接觸的其中之一用的臨界値，臨界値S 2是判別爲 非接觸/輕接觸的其中之一用的臨界値。亦即，上述數位 訊號的輸出値S爲（I) S>S1時，可得知工具τ和工件w 是形成重接觸狀態，（Π ) S 1 - S 2 S2時，可得是形成輕接 觸狀態，（m ) s 2 > s時，可得知是形成非接觸狀態。符合 監視條件是上述數位訊號的輸出値在容許輸出範圍內的輕 接觸狀態（Π )時。相反地，重接觸狀態（I )、非接觸狀態（ m )時，不符合監視條件。 -20- (17) (17)1270434 各臨界値S 1、S2是對應工具τ及工件W的選擇或加 工目的，使用者藉著未圖示的人力手段輸入適當設定的値 ，可藉此記憶在RAM3226。 在此，使用第2A圖〜第2D圖，針對工具T和工件W 的接觸狀態說明如下。該圖的工具T是表示在表面多數配 置有微小金屬粒G，藉著該金屬粒G硏磨工件W的形式 。圖中的箭頭是表示工具T的轉動。 第2A圖是表示非接觸狀態（不符合監視條件）。由於 工具T和工件W並未接觸而形成不進行硏磨的狀態。此 時，工具T呈空轉。爲了迅速進行硏磨提高硏磨加工的功 效性，必須要儘可能地縮短在非接觸狀態的時間。 第2B圖是表示輕接觸狀態（符合監視條件）。工具T 和工件 W在輕的硏磨負載的前提下進行硏磨。不會造成 對工具T及工件W產生過度的負載，可順利地進行硏磨 ，因此有較少的工具T破損之虞，並可以實現高硏磨精度 。因此，沿模是以此輕接觸狀態進行爲佳。 第2C圖及第2D圖是表示重接觸狀態（不符合監視條 件）。對於工具T和工件W產生大的硏磨負載。（C)雖然未 造成工具T的破損，但是工具T對於工件W會形成過度 按壓的方式，因此對於加工精度可能造成不良影響。並且 ，（D)是工具T對於工件W更過度按壓的結果，使工具T 破損。 另外，回到第1圖接著說明如下。具有液晶顯示器的 L C D監視器3 2 2 7中並排顯示有上述監視條件臨界値S 1及 -21 - (18) 1270434 S2和實際的數位訊號的輸出値。使用者藉著該數値比 ，可即時判斷是否符合監視條件，在不符合監視條件時 迅速採取對應措施，即將工具T和工件W調整到輕接 狀態以符合監視條件用的措施，可以使工具T和工件 經常地維持著輕接觸狀態。因此，可以避免重接觸狀態 止工具T的破損或加工精度的惡化，並可避免非接觸狀 而可以防止空切削時間的產生，迅速且正確地進行加工 g 此外，LCD監視器3227是構成顯示工具T和工件 的接觸狀態（加工狀態）的相關資訊的本發明的顯示手段 其中，接觸狀態的相關資訊是指上述數位訊號的輸出値 並且，可以適當的檢測手段檢測出工具T的進刀速 、切削量、轉數、工件W的傳送速度、轉數、主軸1 1 主軸外罩1 2之間藉壓縮機所供給加壓空氣的量、壓力 工件軸21和工件軸外罩22的間隔、電容器Ct的靜電 量、工件軸2 1和工件軸外罩22的間隔等種種的量， φ LCD監視器3227顯示進行接觸狀態的監視用的輔助資 。另外’將限制相對於該等各量的容許範圍的臨界値一 在LCD監視器3227上顯示時，使用者可針對各量正確 迅速地進行數値是否正確的判斷，接觸狀態形成重接觸 態或輕接觸狀態時，可以迅速採取恢復到輕接觸用的措 。並且’限定該等的各容許範圍的臨界値是藉未圖示的 入手段輸入到RAM3226加以記憶，作爲進行階處狀態 監視用的輔助條件來使用。 數位示波器3 23以採取來自放大單元321的放大訊
較 ， 觸 W 防 態 〇 W 度 和 容 在 訊 倂 且 狀 施 輸 的 Orfe -22- (19) (19)1270434 的狀態進行波形顯示的同時，接收以來自控制器3 22的警 告訊號作爲USB(Universal Serial Bus)訊號，而作爲警告 資訊顯示。 在此，當警告訊號不能符合記憶在RAM3226的上述 記憶監視條件（來自模擬數位轉換器3 22 1的數位訊號輸出 軸的相關條件）及上述各輔助條件的至少其中之一時，通 過USB介面（USB IF )3228，可向數位示波器323發出警告 訊號。 數位示波器3 23的顯示畫面是對應監視條件及各輔助 條件複數個設置顯示警告資訊用的警告燈，僅點亮對應不 符合的條件的警告燈。藉此，使用者可得知接觸狀態的異 常（重接觸或非接觸），喚起使用者的注意。使用者看見點 亮的警告燈，可立即察覺不符合哪一個條件，因此可迅速 且正確地採取使接觸狀態恢復至正常（輕接觸）用的措施。 如上述，數位示波器3 23構成本發明的注意喚起手段 〇 並且，來自控制器3 22的警告訊號是通過高速匯流排 介面（COM) 3229，進行對NC裝置4的高速序列傳送。NC 裝置4可根據收訊的警告訊號，適當自動修正加工控制用 的各種數値資料，迅速地移到符合記憶在RAM3 226的所 有條件（監視條件及各輔助條件）的加工狀態，即輕接觸狀 態。 其中，加工控制用的各種數値資料可以例示如工具T 的進刀速度、切削量、轉數、工件W的傳送速度、轉數 -23- (20) (20)1270434 、主軸1 1和主軸外罩1 2之間藉壓縮機所供給加壓空氣的 量、壓力、工件軸2 1和工件軸外罩2 2之間藉壓縮機所供 給加壓空氣的量、壓力、主軸1 1和主軸1 2的間隔、電容 器Ct的靜電容量、工件軸21和工件軸外罩22的間隔， 等種種的量。 如上述，即使當工具T和工件W的接觸狀態因異常（ 重接觸或非接觸）而導致不能符合記憶在RAM3 226的各種 條件中至少其中之一時，NC裝置4可立即將此修正，符 合所有的條件而可以使接觸狀態恢復正常（輕接觸）。因此 ，避免重接觸狀態而可以防止工具T的破損或加工精度的 惡化，並可避免非接觸狀態而可以防止空切削時間的產生 ，可迅速且正確地進行加工。 此外，以上的構成中，監視控制系統32及NC裝置4 是在作爲檢測手段的檢測線圈3 1 3中藉著監視條件來監視 根據所產生的感應電流的訊號輸出値，以構成控制工具T 和工件W的接觸狀態的本發明的監視控制手段。 第1圖中，輸出入介面（I〇F)3 23 0是設置作爲進行高 頻產生裝置314的電源開/關之用。切換設置在控制器322 的未圖示的開/關之開關裝置時，通過輸出入介面3 23 0朝 著高頻產生裝置3 1 4發出開/關切換訊號，以切換高頻產 生裝置3 1 4電源的開/關。開啓高頻產生裝置3丨4的電源 時，產生高頻進行接觸狀態（加工狀態）的監視•控制，並 且在關閉時，不產生高頻而不能進行接觸狀態的監視•控 制0 -24 - (21) (21)1270434 <第二實施型態> 接著針對本發明的第二實施型態說明如下。針對和上 述第一實施型態中所說明的構成要素相同或對應的構成要 素’賦予和上述第一實施型態的符號相同的符號，省略或 簡化其說明（後述的第三、第四、第五、第六實施型態同 樣地）。 如第3圖表示，本發明的第二實施型態涉及的加工裝 置是在上述第一實施型態中除去隔設在工件W和工件軸 2 1之間的絕緣材2 5，直接導電連接工件w和工件軸2 1。 導線3 1 1的另一端是直接安裝在工件軸外罩2 2上。工件 * 軸2 1及工件軸外罩22具有導電性。 以上的構成中，加工時工具T和工件W —旦接觸時 ，沿著第3圖的逆時鐘轉動方向，依照工具τ -工件W -工 件軸21-工件軸外罩22-導線311_主軸外罩12-主軸11-工 具T的順序構成閉迴路C。其中，工件軸2 1 -工件軸外罩 22之間爲容量結合，構成有電容器Cw。 以隨著工具T和工件W的接觸狀態（加工狀態）的變化 所產生之閉迴路C中流動的交流電流的變化作爲檢測線圈 3 1 3的感應電流進行檢測，進行接觸狀態的監視·控制是 和第一實施型態相同。 此外，電容器C w的靜電容量的數値也可以作爲監視 接觸狀態用的輔助資訊顯示於LCD監視器3227，或者也 可以作爲NC裝置4的數値控制用的數値資料予以採用。 又，適當設定限制正確靜電容量Cw的數値範圍的輔助條 -25- (22) (22)1270434 件記憶在RAM3 226，構成不符合時在數位示波器323的顯 示畫面上顯示警告資訊。 <第三實施型態> 接著’針對本發明的第三實施型態說明如下。 如第4圖表示，本實施型態涉及的加工裝置是設置個 人電腦（PC)5來取代第一實施型態的LCD監視器3227。個 人電腦5是藉著USB的訊號進行和控制器3 22之間數據 的傳遞。個人電腦5的顯示畫面（顯示器）是和第一實施型 態同樣地，一倂顯示有來自模擬數位轉換器3 22 1的數位 訊號的容許輸出範圍的臨界値S 1及S 2和實際數位訊號的 輸出値。並且，也可以顯示進行接觸狀態的監視用的上述 各種輔助資訊及上述各種輔助條件。 <第四實施型態> 接著，針對本發明的第四實施型態說明如下。 如第5圖表示，本實施型態涉及的加工裝置並未設有 第一實施型態的數位示波器3 23，其取代上是在LCD監視 器3227上波形顯示來自模擬數位轉換器3221中AD (模擬 數位）轉換後放大單元321的放大訊號。再者，LCD監視 器3227上可以和波形顯示一倂顯示上述各種的數値資訊 •條件等。又，作爲監視器3227也可以採用存儲式的顯 示器，藉電子束將以上的波形顯示、數値資訊•條件描繪 在畫面上。 -26- (23) 1270434 <第五實施型態> 接著，針對本發明的第五實施型態說明如下。 如第6圖表示，本實施型態涉及的加工裝置並未設有 和第一實施型態的數位示波器3 2 3及L C D監視器3 2 2 7， 其取代上是設置個人電腦（PC) 5。 個人電腦5是和控制器3 22之間進行數據的傳遞，在 其顯示畫面（顯示器）波形顯示從模擬數位轉換器322 1中 H AD轉換後的放大單元321的放大訊號，同時顯示上述各 種的數値資訊•條件。其中，個人電腦5的顯示畫面也可 以是存儲式的顯示器。 <第六實施型態> 接著，針對本發明的第六實施型態說明如下。 第7圖是表示作爲本發明的加工裝置的NC加工機械 的透視圖。如同圖表示，本實施型態涉及的NC加工機械 φ是藉NC裝置所控制的工具機，具備：機台61;設置在該 機台6 1上的機械本體6 1 1 ;及控制該機械本體6 1 1的驅動 用的NC裝置4。
上述機械本體611爲藉由矯直機等安裝在上述機台61 上面的機床612;可前後方向（Y軸方向）移動地設置在該 機床6 1 2上面的機座6 1 3 ;豎立設置在該機床6 1 2兩側的 一對柱體6 1 4、6 1 5 ;跨設在該兩柱體6 1 4、6 1 5上部間的 正交軌6 1 6 ;沿著該正交軌6 1 6設置可朝著左右方向（X軸 方向）移動的滑塊617;設置可在該滑塊617上下方向（Z -27- (24) 1270434 軸方向）升降的主軸箱6 1 8 ;及設置覆 6 1 5間的前面部，內部可透視並且以上 向自由開關的檔板6 1 9所構成。 作爲本發明的工件保持構件的機座 。工件W及機座613同時是以導電性 被電性導通。 上述機床612和引導上述機座613 p 同時設有使機座613朝著Y軸方向移I 621。Y軸驅動機構621是使用馬達和 進給螺桿軸所構成的進給螺桿機構。 上述各柱體614、615其側面形狀 下部擴開的大致三角形狀。藉此，由於 ’即使高速轉動主軸箱6 1 8仍可以降低 上述正交軌616上設有可移動引導 條導軌623，同時設有使滑塊617朝著 ϋ 驅動機構624。 上述滑塊617設有將上述主軸箱6 的導件（省略圖示），同時使主軸箱618 Ζ軸驅動機構625。針對該等驅動機構 軸驅動機構62 1同樣地，使用馬達和藉 給螺桿軸所構成的進給螺桿機構。 上述主軸箱6 1 8是具備主軸1 1 (圖 此外圍面所形成的主軸外罩1 2所構成 安裝有可自由拆裝的工具Τ。 蓋上述柱體6 1 4、 端爲支點可上下方 6 1 3載置有工件W 材料所構成，兩者 的導件（省略圖示） 訪的Υ軸驅動機構 藉著該馬達轉動的 是相對於上部形成 下部呈穩定的構造 振動的產生。 上述滑塊6 1 7的2 X方向移動的X軸 18朝Ζ軸方向引導 在Ζ軸方向升降的 624、625和上述γ 著該馬達轉動的進 7中未圖示）和覆蓋 ，主軸1 1的前端部 -28- (25) 1270434 在主軸1 1和主軸外罩1 2之間構成有空氣軸承，因此 兩者爲非接觸，電性構成電容器（Ct)。並藉著未圖示的導 線3 1 1連結主軸外罩1 2和機座6 1 3。 根據工具T進行工件W的加工時，兩者一旦接觸時 ，依照工具T·工件W-機座613-導線311-主軸外罩12-主 軸11-工具T的順序構成閉迴路C(未圖示）。該閉迴路C 是藉著未圖示的高頻產生裝置3 1 4及機磁線圈3 1 2使交流 | 電流流動。隨著工具T和工件W的接觸狀態（加工狀態）的 變化使該交流電流產生變化時在未圖示的檢測線圈3 1 3產 生感應電流，感測接觸狀態的變化。未圖示的控制器3 22 是根據該感應電流進行接觸狀態的監視•控制。控制器 3 22 —旦感測接觸狀態的異常（重接觸或未接觸）時，對NC 裝置4發出警告訊號，NC裝置4可適當自動修正加工控 制用的各種數値資料，恢復到正常（輕接觸）的接觸狀態。 另外，在進行工件W的加工時，根據來自N C裝置4 φ 的指令使機座613和主軸箱61 8 —邊朝X、Y、Z軸方向 相對移動，一邊藉著安裝在主軸11的旋轉工具T進行工 件W的加工。亦即，一邊使機座613經由Y軸驅動機構 621朝Y軸方向，主軸箱618經由X軸驅動機構624及Z 軸驅動機構625朝著X及Z軸方向一邊移動，一邊藉著安 裝在主軸1 1的旋轉工具T進行工件W的加工。 此外，本發明不僅限於上述的實施型態，只要可以達 成本發明的目的範圍內的變形、改良等皆包含在本發明中 -29- (26) 1270434 例如，上述各實施型態中，作爲本發明的第一非接觸 軸承是設置主軸空氣軸承1 4，作爲本發明的第二非接觸軸 承是設置工件軸空氣軸承24，但是本發明中，第一及第二 非接觸軸承不一定是空氣軸承，例如也可以是磁性軸承、 氣磁複合式軸承。 並且，上述第一實施型態中，導線3 1 1的一端被安裝 在主軸外罩1 2上，另一端是經由電刷3 1 5被安裝在工件 | W上，藉此構成閉迴路C，但是本發明是將導線3 1 1的一 端經由導電性的電刷安裝在工具T上，將另一端安裝在導 電性工具軸外罩22藉以構成閉迴路C。其中，可以將第1 圖的絕緣材2 5除去，工件W和工件軸21是直接被電性 導通。並且，工件軸2 1及工件軸外罩22同時具備導電性 。此時，閉迴路C是依照工具T-工件W-工件軸21-工件 軸外罩22-導線31 1-電刷-工具T的順序所構成，藉著交流 電流在其中流動來進行工具T和工件W的接觸狀態的監 φ 視。此外，工件軸21-工件軸外罩22間形成電容器Cw的 容量結合。該閉迴路C中，主軸11及主軸外罩12沒有交 流電流流動的必要，因此在工具T和主軸1 1之間以隔設 絕緣材使兩者電性絕緣爲佳。 又’上述第一實施型態中，雖是通過檢測線圈3 1 3所 產生的導電電流的檢測，進行閉迴路C中流動之交流電流 的檢測’但是本發明也可以直接進行閉迴路C中流動之交 流電流的檢測。或者，也可以將電阻串聯連接在閉迴路c 上’通過作用在該電阻的電壓的檢測來進行交流電流的檢 -30· (27) (27)1270434 測。 並且，上述第一實施型態，雖是藉著高頻產生裝置 3 1 4和激磁線圈3 1 2使交流電流流動於閉迴路C中，但是 本發明也可以將交流電源串聯連接在閉迴路C以直接構成 交流電流的流動。此時，來自該等交流電源所產生的交流 電流是形成一定頻率爲佳。 〔實施例〕 其次，針對本發明的實施例說明如下。 <第一實施例> 第8圖是表示在第1圖構成的加工裝置中，使工具T 對於工件W的進刀量（橫軸）變化時的輸出訊號（縱軸）的値 的變化。其中，輸出訊號是指模擬數位轉換器3 22 1中來 自AD轉換後的放大單元3 2 1的放大訊號。 第8圖中，進刀量以負號表示的區域中，工具T和工 件W爲非接觸狀態（參照第2A圖），並未構成閉迴路C， 因此輸出訊號爲OmV。從該狀態使工具T和工件W彼此 逐漸接近，當兩者接觸（進刀量=0 // m)時，構成閉迴路c ，立即產生6〜7mV的輸出訊號。因此，藉著輸出訊號値 的監視，可正確獲取工具T和工件W接觸的瞬間。其中 ，將非接觸/輕接觸判別臨界値S2例如設定在3mV左右 時，藉此臨界値S2可適當地判別非接觸狀態和輕接觸狀 態（參照第2B圖）。 -31 - (28) 1270434 並且，進刀量從〇//m逐漸增大時，隨著使輸出訊號 的値也增大，而在進刀量和輸出訊號値之間具有正的相關 關係。因此，使用輸出訊號値，可以監視隨著進刀量增大 的輕接觸狀態到重接觸狀態（參照第2C圖、第2D圖）的變 化。輕接觸狀態和重接觸狀態的邊界並不一定明確的事實 已如上述，但是，如設定邊界爲輸出訊號値20mV時，藉 著將輕接觸/重接觸判別臨界値S 1設定在此値時，可以此 _ 臨界値S 1適當地判定輕接觸狀態/重接觸狀態。 加工時，進行控制使訊號輸出値形成以上所設定的兩 個臨界値Sl( = 20mV)及S2( = 3mV)之間（容許輸出範圍內）的 値，因此可以使工具T和工件W的接觸狀態經常地爲持 著輕接觸狀態。 <第二實施例> 該散佈圖中的各數據是描繪在不設定上述各實施型態 φ的輕接觸/重接觸判別臨界値S 1而進行加工時之加工時 的輸出訊號値和加工後的加工表面的表面粗糙度（PV値： 單位// m)的圖。並且，加工表面的表面粗糙度是在加工後 以三維測定機來測定。 首先，從描繪的方式可以容易理解，輸出訊號値和加 工後的表面粗糙度之間爲正的相關關係。因此，可獲知輸 出訊號値具有作爲加工後表面粗糙度指標的功能。因此， 藉著輕接觸/重接觸判別臨界値S 1的設定來限定輸出訊 號的容許範圍時，可以將表面粗糙度（PV値）抑制在預定的 -32- (29) 1270434 範圍內，維持一定且高精度的加工精度。 例如，利用第9圖的數據針對所設定方法說明進行 PV値必需在0.03// m以下之加工精度加工時的輕接觸/ 重接觸判別臨界値S 1。第9圖中，是以白圓圈（〇）表示 PV値在0.03//m以下的適當數據，以黑圓圈（·）表示 PV値在0.03//m以上的不適當數據。以此爲輸出値顯示 時，可獲知白圓圈（〇）和黑圓圈（·）的邊界存在於HmV | 附近，因而在此位置設定輕接觸/重接觸判別臨界値S 1 。因此，加工時的輸出訊號値可經常地維持在S 1以下， 同時也可以將加工後的表面粗糙度（PV値）維持在期待的範 圍內（PV 値 $ 0.03 // m)。 另外，從輕接觸/重接觸判別臨界値S 1的設定方法 可得知，本實施例是將加工後的PV値形成0.03 // m以下 之工具T和工件W的接觸狀態定義爲輕接觸狀態，PV値 形成0 · 0 3 # m以上之工具T和工件W的接觸狀態定義爲 φ重接觸狀態。這僅是輕接觸/重接觸的一個定義而已，除 上述定義之外所設定的輕接觸/重接觸判別臨界値S 1是 形成加工精度惡化防止用的最佳臨界値以如上說明。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明第一實施型態涉及之加工裝置的 圖。 第2A圖〜第2D圖是針對上述實施型態涉及的工具和 工件的接觸狀態的說明圖。 -33- (30) (30)1270434 第3圖是表示本發明第二實施型態涉及之加工裝置的 圖。 第4圖是表示本發明第三實施型態涉及之加工裝置的 圖。 第5圖是表示本發明第四實施型態涉及之加工裝置的 圖。 第6圖是表示本發明第五實施型態涉及之加工裝置的 圖。 第7圖是表示本發明第六實施型態涉及之N C加工機 械的透視圖。 第8圖是表示本發明第一實施例涉及之工具對於工件 的進刀量和輸出訊號値之間的關係的圖表。 第9圖是表示本發明第二實施例涉及在加工時的輸出 訊號値和加工後的加工表面的表面粗糙度之間的關係的散 佈圖。 第1〇圖是針對藉著工具硏磨具有凸部的工件面時所 引起的習知技術之問題點的說明圖。 【主要元件符號說明】 1 工具轉動機構 2 工件轉動驅動機構 3 接觸狀態檢測•監視•控制系統 4 NC裝置 11 主軸 34- (31) 1270434
12 主 13 止 1 3 A 突 13B 溝 14 主 21 工 22 X 23 止 23 A 突 23B 溝 24 工 25 絕 3 1 資 32 監 3 1 1 導 3 12 激 3 13 檢 3 14 局 3 15 電 322 控 323 數 322 1 模 3222 輸 3223 匯 軸外罩 推軸部 緣部 槽 軸空氣軸承 件軸 件軸外罩 推軸承部 緣部 槽 件軸空氣軸承 緣材 訊取得手段 視控制系統 線 磁線圏 測線圏 頻產生裝置 刷 制器 位示波器 擬數位轉換器 出入介面 流排 (32) 1270434 3 224 CPU 3225 ROM 3226 RAM 3227 LCD監視器 3 228 USB介面 3229 高速匯流排介面 3 23 0 輸出入介面 C 閉迴路 SI、S2 臨界値 T 工具 W 工件 -36-