WO2023190215A1 - 自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、加工指示データの生成方法、および加工指示データ生成プログラム - Google Patents

自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、加工指示データの生成方法、および加工指示データ生成プログラム Download PDF

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WO2023190215A1
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processing
area
machining
cutting
processed
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港 町田
正 三ツ橋
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シチズン時計株式会社
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    • B23D79/02Machines or devices for scraping
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    • B23Q17/20Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine

Definitions

  • the present invention relates to a technique for automatically performing scraping processing.
  • a scraping process (also called “scraping process”) is performed on the sliding surface of a machine tool or the like that has a moving part in order to increase its flatness and reduce the coefficient of sliding friction.
  • Scraping is a type of metal processing.
  • Komeitan (lead red) or pigment is applied to the surface to be processed (processed surface) of the workpiece (workpiece), and the tip is wide and chisel-shaped (spatula-shaped). Workers used a scraper to remove the convex parts by hand, observing the difference in color.
  • the original purpose of scraping is to finish the sliding surface into a highly accurate flat surface, but the minute dents in microns formed on the sliding surface by this scraping process cause lubricating oil to accumulate during sliding. As a result, the lubricity of the sliding surface is improved and ringing during sliding is prevented.
  • the scraping process performed manually by an operator requires skill and is also very hard work.
  • Patent Documents 1 to 4 an automatic scraping device has also been proposed that performs scraping on the surface of the workpiece by automatically controlling the operation of the scraper (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
  • Patent Documents 5 and 6 are examples of documents that disclose a technique of performing cutting on a surface to be machined of a workpiece.
  • an automatic scraping processing apparatus is an automatic scraping processing apparatus that automatically scrapes a surface to be machined of a workpiece, and includes a cutting tool having a cutting blade. a processing robot that holds and operates the processing robot; and a control device that controls the processing robot according to processing instruction data, and the control device is configured to planarize the surface to cut a convex portion of the surface to be processed using the cutting tool.
  • the convex portion is divided into multiple layers in the height direction and cut in stages, and the planar processing path of the cutting tool is performed when cutting successive layers in the height direction. mutually shift their positions.
  • An information processing apparatus is an information processing apparatus that generates machining instruction data for controlling the machining robot described in the aspect 1, wherein surface height information of the surface to be machined is obtaining the convex portions of the surface to be machined based on the processing target surface, and setting a plurality of machining area layers by dividing the convex portions in the height direction, and determining a machining path of the cutting tool for each of the plurality of machining area layers.
  • a processor that executes processing instruction data generation processing including setting a Set the positions of the machining paths so that they are shifted from each other.
  • the processor may acquire the convex portion as a differential shape between the initial shape of the surface to be processed and a target plane of the surface to be processed to be formed after planarization processing.
  • the processor divides a plane area of the surface to be processed into a plurality of divided areas corresponding to a cutting range of one stroke by the cutting tool, and divides the plane area of the surface to be processed into Among the plurality of divided regions allocated to the target processing region, a divided region that overlaps the target processing region layer in plan is set as a processing target partition region corresponding to the processing region layer, and the cutting is performed for each of the processing target partitioned regions.
  • a machining path for the tool may also be set.
  • the processor sets a stroke path of the cutting tool in each of the divided regions when dividing the plane region of the surface to be machined into the plurality of divided regions, and sets a stroke path of the cutting tool in each of the divided regions, and sets a stroke path of the cutting tool on the stroke path.
  • a machining path of the cutting tool may be set.
  • the processor divides the processing target segmented regions between the processing area layers that are continuous in the height direction based on division pattern data in which the planar area is divided into the plurality of segmented regions using mutually different division patterns. may be set.
  • a method for generating machining instruction data according to aspect 7 of the present invention is executed by a processor of an information processing device, and generates machining instruction data for controlling the machining robot described in aspect 1.
  • the method includes obtaining convex portions of the surface to be processed based on surface height information of the surface to be processed, and setting a plurality of processing area layers by dividing the convex portions in the height direction. , setting a machining path of the cutting tool for each of the plurality of machining area layers; and in the machining instruction data generation process, the machining area layers that are continuous in the height direction are The positions of the two-dimensional machining paths of the cutting tools are set to be shifted from each other.
  • the machining instruction data generation program according to aspect 8 of the present invention is configured to cause a processor of an information processing device that generates machining instruction data for controlling the machining robot described in aspect 1 to determine the surface height of the surface to be machined.
  • a plurality of machining area layers are set by obtaining convex portions of the surface to be machined based on the information and dividing the convex portions in the height direction, and setting a machining path, and in the data generation process, the position of the planar machining path of the cutting tool is determined between the machining area layers that are continuous in the height direction. Set them so that they are shifted from each other.
  • the automatic scraping method according to aspect 9 of the present invention is executed when a control device of an automatic scraping machine that automatically scrapes a surface of a workpiece to be machined controls a processing robot according to processing instruction data.
  • the control device divides the convex portion into a plurality of layers in the height direction when performing a flattening process in which the convex portion of the surface to be machined is cut by the cutting tool.
  • the positions of the planar machining paths of the cutting tool are shifted from each other when cutting successive layers in the height direction.
  • At least a part of the machining conditions when the control device executes the planarization processing in which the convex portion of the processing target surface is cut by the cutting tool are set before the start of the planarization processing.
  • the machining conditions are set according to the flatness of the surface to be machined, and the machining conditions include an upper limit of the area ratio of the machining area, which is the area ratio of the area to be cut to the entire surface to be machined at the time of executing the planarization process.
  • a prescribed upper limit machining area area ratio is included as a parameter, and the smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and a predetermined target flatness before the start of the planarization process, the smaller the upper limit machining area area ratio. May be set to a value.
  • the planarization process is a process of dividing the convex part into a plurality of process area layers in the height direction and cutting the process area layers in stages, and the process conditions further include the following: An allocation height is included as a parameter, and the smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and the target flatness before the start of the planarization process, the smaller the allocation height of the processing area layer is set to a small value. may be done.
  • a step of performing a planarization process of cutting a convex portion of the surface to be processed, and an area of a region to be cut with respect to the entire surface to be processed when performing the planarization process is provided.
  • a machining area area ratio which is a ratio, is set in a range below a predetermined upper limit machining area area ratio, and the difference between the flatness of the surface to be machined before the start of the planarization process and a predetermined target flatness is small.
  • the upper limit processing area area ratio may be set to a smaller value.
  • Aspect 13 is an information processing device that generates machining instruction data for controlling the machining robot according to aspect 10, wherein a processor of the information processing device, before starting the flattening machining process, The control device sets at least a part of machining conditions when executing the planarization processing according to the flatness of the surface to be processed, and the processing conditions include the processing conditions when executing the planarization processing.
  • An upper limit machining area area ratio that defines an upper limit of a machining area area ratio that is an area ratio of the area to be cut to the entire surface to be machined is included as a parameter, and the processor is configured to The smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and the predetermined target flatness, the smaller the value of the upper limit processing area area ratio may be set.
  • control device is configured to control the control device when performing partial protrusion cutting on the surface to be processed in a state where a part of the cutting edge of the cutting blade protrudes outward from the outer edge of the surface to be processed.
  • the pressing force of the cutting tool against the surface to be machined may be reduced compared to when performing normal cutting in which the surface to be machined is cut with the entire cutting edge not protruding from the outer edge.
  • the control device when performing partial protrusion cutting on the workpiece surface in a state where a part of the cutting edge of the cutting blade protrudes outward from the outer edge of the workpiece surface, the control device The pressing force of the cutting tool against the surface to be machined may be reduced compared to when performing normal cutting in which the surface to be machined is cut with the entire cutting edge not protruding from the outer edge.
  • the present invention it is possible to provide a technique that makes it difficult for the surface to be machined to be over-cut or uncut, regarding automatic scraping processing in which the surface to be machined is automatically scraped.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic scraping processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a scraper unit held by a robot hand.
  • FIG. 3 is a side view of the situation in which the surface to be machined of the workpiece is being cut by the cutting blade of the scraper.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the control device.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing an example of the functional configuration of the control device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating surface height information of a surface to be processed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a plurality of processing area layers in a convex portion on a surface to be processed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating processing area layer distribution information.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic scraping processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a scraper unit held by a robot hand.
  • FIG. 3
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the planar distribution and height distribution of each processing area layer in the area shown in the enlarged view A of FIG. 8, and the cutting procedure of each processing area layer.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a cutting condition information table.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating plane division pattern information.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the cutting target segmented area corresponding to the processing area layer.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the cutting target segmented region RB corresponding to the processing region layer.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating processing point list data.
  • FIG. 15 is a flowchart executed by the processor of the control device.
  • FIG. 16 is a diagram showing a processing condition information table according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing a surface to be processed of a workpiece according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing the shape of the convex portion on the surface to be processed.
  • FIG. 19 is a distribution diagram showing the planar distribution of each processing area layer in the form of contour lines.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the processing area area ratio of each processing area layer set for flat planing rough processing.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the processing area area ratio of each processing area layer set for planar finish processing.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a division pattern of a surface to be processed according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a method of setting machining paths for the target machining area layer.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing a process-affected layer formed on the surface layer of a workpiece according to a modification.
  • FIG. 25 is a diagram showing the inner region and outer peripheral region of the surface to be processed.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating internal division pattern data.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating the outer circumference stroke path pattern data.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing an internal segmented area to be cut.
  • FIG. 29 is a partially enlarged view of a state in which the stroke path pattern for the outer periphery and the planar distribution range of each processing area layer are superimposed.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating machining passes corresponding to the outer peripheral area.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating control parameter information.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a situation in which the outer circumferential region of the surface to be machined is cut along the machining path set as the outer circumferential diagonal stroke path.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating a normal cutting section and a partially protruding cutting section in the outer circumferential oblique machining pass.
  • FIG. 34 is a diagram showing a situation in which a corner of the outer peripheral region is cut along the outer peripheral diagonal machining path.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an automatic scraping device 1 according to the first embodiment.
  • the automatic scraping processing apparatus 1 includes a control device 100, a robot arm 200, a three-dimensional shape measuring device 300, and the like.
  • the automatic scraping device 1 is a device that automatically performs scraping on a surface to be processed (worked surface) 11 of a workpiece 10, which is an object.
  • the workpiece 10 is, for example, a metal sliding member constituting a machine tool or the like, and its sliding surface can be the surface 11 to be processed.
  • Scraping is a type of metal processing, in which a scraper, which is a scraping tool (cutting tool), is used to scrape away the convex portions of the surface to be processed 11 to increase the flatness of the surface to be processed 11, thereby reducing the sliding friction coefficient.
  • the original purpose of scraping is to finish the sliding surface into a highly accurate flat surface, but in order to prevent the ringing phenomenon from occurring when the sliding surface slides, finishing of the scraping is
  • a large number of microscopic depressions on the sliding surface are formed as oil reservoirs for lubricating oil to improve the lubricity of the sliding surface.
  • the robot arm 200 is, for example, a six-axis articulated robot arm, and is controlled by the control device 100.
  • the robot arm 200 has a robot hand 210 on its tip side, and can detachably hold (grasp) the scraper unit 20 and the hand chuck 30 on the robot hand 210. That is, in the robot arm 200, the scraper unit 20 and the hand chuck 30 can be selectively replaced with the robot hand 210.
  • the robot arm 200 can move the robot hand 210 to any position in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system by driving each joint (for example, the first to sixth axes) with a servo motor or the like. can.
  • FIG. 2 is a diagram showing the scraper unit 20 held by the robot hand 210.
  • the scraper unit 20 is an attachment that includes a holder part 21 that is detachably attached to a robot hand 210, a scraper 22 that is a scraping tool (cutting tool), etc. that is provided integrally with the holder part 21.
  • the scraper 22 includes a scraper body 23 in the shape of a substantially band plate made of a flexible metal material, a cutting blade 24 attached to the tip side of the scraper body 23, and the like.
  • the cutting blade 24 is made of, for example, cemented carbide, and is capable of cutting the workpiece surface 11 of the workpiece 10 made of, for example, a cast metal.
  • the symbol W in the figure represents the width dimension of the cutting blade 24.
  • Reference numeral 25 indicates the cutting edge of the cutting blade 24.
  • the shape of the cutting edge 25 is not particularly limited.
  • the cutting edge 25 may have a linear shape.
  • the radius of curvature is not particularly limited.
  • the robot hand 210 can be replaced with a scraper unit 20 having a different size such as the width W of the cutting blade 24 and the radius of curvature (blade tip radius).
  • Scraping the surface 11 of the workpiece 10 to be processed is performed, for example, by fixing the workpiece 10 to a processing stand C1 shown in FIG. 1 and controlling the robot arm 200 while holding the scraper unit 20 on the robot hand 210.
  • the surface of the processing frame C1 is formed into a planar shape parallel to the XY plane.
  • FIG. 3 is a side view of the situation in which the surface 11 to be processed of the workpiece 10 is being cut by the cutting blade 24 of the scraper 22.
  • the cutting blade 24 is applied obliquely to the surface 11 to be processed, and the robot hand 210 is driven in the -Z direction to press the cutting blade 24 against the surface 11 to be processed, and then the robot hand 210 is moved to the XY plane.
  • the direction indicated by the white arrow in FIG. 3
  • the surface to be processed 11 is cut by a thickness on the order of microns or submicrons.
  • the symbol ⁇ shown in FIG. 3 is the angle formed by the cutting blade 24 and the XY plane when the surface 11 to be processed is cut by the cutting blade 24 (hereinafter referred to as "tool angle").
  • the robot arm 200 uses the tool angle ⁇ and the vertical push amount (displacement amount in the ⁇ Z direction) ⁇ z of the robot hand 210 as control parameters during scraping, so that the surface to be processed can be adjusted per stroke of the scraper 22.
  • the cutting depth ⁇ DS and cutting width WC for cutting 11 can be adjusted.
  • the vertical push amount (displacement amount in the ⁇ Z direction) ⁇ z of the robot hand 210 is, for example, the height at the reference point of the workpiece surface 11 measured by the three-dimensional shape measuring device 300, as the reference height (zero). point).
  • the position (XY coordinates) of the reference point on the surface to be processed 11 is not particularly limited.
  • a corner of the surface to be processed 11 may be set as a reference point, and the surface height may be set as the reference height.
  • the scraper body 23 of the scraper 22 has flexibility as described above, the surface to be processed 11 is cut with the scraper body 23 being bent. Therefore, while the cutting depth of the surface to be processed 11 is on the micron order or submicron order, the vertical pushing amount ⁇ z of the robot hand 210 during cutting can be set as a displacement amount on the millimeter order.
  • the hand chuck 30 is an attachment for gripping the work 10 when moving the work 10 between frames, and is detachably attached to the robot hand 210.
  • the layout shown in FIG. 1 is used, for example, when moving the workpiece 10 between the processing mount C1 and the measurement mount C2. That is, the robot arm 200 can freely move the work 10 between the processing mount C1 and the measurement mount C2 by gripping the work 10 with the hand chuck 30 attached to the robot hand 210.
  • the measurement pedestal C2 is a pedestal on which the workpiece 10 is placed when measuring the three-dimensional shape of the surface to be processed 11 of the workpiece 10 using the three-dimensional shape measuring instrument 300.
  • the surface of the measurement stand C2 is also formed into a planar shape parallel to the XY plane.
  • the three-dimensional shape measuring instrument 300 is, for example, a white light interference type measuring instrument, and can acquire three-dimensional shape data (uneven shape data) of the processing target surface 11 with high precision.
  • the three-dimensional shape measuring instrument 300 is not particularly limited as long as it can measure uneven shape data (height data) of the surface to be processed 11, and for example, a three-dimensional laser scanner or the like may be used.
  • the three-dimensional shape measuring instrument 300 may be a "non-contact type” measuring instrument that acquires the uneven shape data of the surface 11 to be processed without contact, or may be a measuring instrument that acquires data on the uneven shape of the surface 11 to be processed. It may be a "contact type” measuring instrument that acquires data on the uneven shape of the surface 11 to be processed.
  • the automatic scraping device 1 may include a tool mounting stand C3 on which the scraper unit 20 is placed, a hand chuck stand C4 on which the hand chuck 30 is placed, and the like.
  • the robot arm 200 further includes a force sensor 220.
  • the force sensor 220 is a sensor that detects the load (resistance) acting on the scraper 22 during scraping processing.
  • the control device 100 of the automatic scraping processing device 1 monitors the state of the load during scraping processing output by the force sensor 220, and can perform feedback control based on the strength of the load as necessary.
  • the robot arm 200 described above is an example of a scraping robot according to the present invention, and the scraping robot is not limited to the robot arm 200.
  • the scraping robot according to the present invention is not particularly limited as long as it can automatically scrape the surface 11 of the workpiece 10 by operating the held scraper.
  • the control device 100 controls the robot arm 200 according to the processing instruction data, and as a result, the surface to be processed 11 of the workpiece 10 is subjected to scraping processing according to the processing instruction data. Further, the control device 100 generates processing instruction data for controlling the robot arm 200. That is, the control device 100 functions as a device that controls the robot arm 200 and also functions as an information processing device (processing instruction data generation device) for generating processing instruction data used when controlling the robot arm 200. However, the processing instruction data for controlling the robot arm 200 may be generated by an information processing device (processing instruction data generation device) different from the control device 100.
  • control device 100 acquires the processing instruction data generated by the information processing device (processing instruction data generation device), and the control device 100 controls the robot arm 200 according to the obtained processing instruction data.
  • processing instruction data may be transmitted from the information processing device (processing instruction data generating device) to the control device 100 by either wired communication or wireless communication.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the control device 100.
  • Control device 100 is, for example, a general computer.
  • a computer constituting the control device 100 includes a communication interface (communication I/F) 101, a storage device 102, an input/output device 103, and a processor 104, which are connected via a communication bus 105.
  • communication I/F communication interface
  • storage device 102 storage device
  • input/output device 103 input/output device
  • processor 104 which are connected via a communication bus 105.
  • the communication I/F 101 may be, for example, a network card or a communication module, and communicates with other computers, devices, etc. based on a predetermined protocol.
  • the control device 100 receives three-dimensional shape information of the processing target surface 11 of the workpiece 10 from the three-dimensional shape measuring instrument 300 via the communication I/F 101.
  • the storage device 102 includes, for example, a main storage device such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), and an auxiliary storage device (such as an HDD (Hard-Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a flash memory). secondary storage).
  • the main storage device temporarily stores programs read by the processor 104 and information transmitted/received with other computers, and secures a work area for the processor 104.
  • the auxiliary storage device stores programs executed by the processor 104, information transmitted and received from other computers, and the like. Further, the auxiliary storage device may include a removable medium (portable recording medium).
  • the removable medium is, for example, a USB memory, an SD card, or a disc recording medium such as a CD-ROM, a DVD disc, or a Blu-ray disc.
  • the storage device 102 (for example, auxiliary storage device) stores an operating system (OS), various programs, various information tables, and the like.
  • OS operating system
  • various programs various information tables, and the like.
  • the input/output device 103 is, for example, a user interface such as an input device such as a keyboard or a mouse, an output device such as a monitor, or an input/output device such as a touch panel.
  • the processor 104 is an arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), and performs each process according to the present embodiment by executing a program. For example, the processor 104 loads a program stored in the auxiliary storage device of the storage device 102 into the main storage device and executes the processing instruction data generation process to generate processing instruction data as described later. Various types of processing are realized.
  • a CPU Central Processing Unit
  • DSP Digital Signal Processor
  • control device 100 does not necessarily need to be realized by a single physical configuration, and may be configured by a plurality of computers that cooperate with each other.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing an example of the functional configuration of the control device 100.
  • the control device 100 has a processing instruction data generation section 110 and a control section 111 as functional sections.
  • the processor 104 of the control device 100 implements each of the above-described functional units by loading a program stored in the auxiliary storage of the storage device 102 into the main storage and executing it.
  • the processing instruction data generation unit 110 executes processing instruction data generation processing to generate processing instruction data.
  • the control unit 111 acquires the processing instruction data generated by the processing instruction data generation unit 110, and controls the robot arm 200 according to the processing instruction data.
  • processing instruction data for planarization for generating processing instruction data (hereinafter referred to as "processing instruction data for planarization") used when the control device 100 executes the processing for planarization will be explained. do.
  • the processing instruction data generation unit 110 acquires surface height information of the surface to be processed 11 based on measurement data of the three-dimensional shape measuring instrument 300.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating surface height information of the surface to be processed 11.
  • the surface height information is information indicating the height (Z coordinate) corresponding to each coordinate (each measurement point) in the plane direction (XY plane direction) of the surface 11 to be processed.
  • the processing instruction data generation unit 110 obtains the convex portion of the processing target surface 11 based on the surface height information of the processing target surface 11.
  • the convex portion of the surface to be processed 11 is, for example, a relatively raised portion with respect to the lowest position of the surface to be processed 11 (Z coordinate).
  • the processing instruction data generation unit 110 models the shape of the processing target surface 11 before the flattening processing of the processing target surface 11 based on the surface height information of the processing target surface 11, and obtains it as the initial shape S1. .
  • the difference shape between this initial shape S1 and the target plane (target shape) S2 of the surface to be processed 11 to be formed after the surface leveling process is calculated as the convex portion S3 of the surface to be processed 11 (cut by the surface leveling process). It may also be acquired as a target part).
  • the target plane S2 of the surface to be processed 11 may be set as a planar shape that passes through the position where the height (Z coordinate) of the surface to be processed 11 is lowest and is parallel to the X
  • the processing instruction data generation unit 110 divides the convex portion S3 on the surface to be processed 11 by processing planes parallel to the XY plane in the height direction, and sets a plurality of processing region layers CR.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a plurality of processing region layers CR in the convex portion S3 on the processing target surface 11.
  • the symbol S0 shown in FIG. 7 is a virtual plane that passes through the position of the highest height (Z coordinate) of the convex portions S3 on the surface to be processed 11 and is parallel to the XY plane.
  • the symbol VP shown in FIG. 7 is a virtual processing plane that divides the convex portion S3 in the height direction.
  • the processing plane VP is set parallel to the virtual plane S0 and the target plane S2 (that is, parallel to the XY plane), and with an interval between these planes S0 and S2.
  • FIG. 7 exemplifies a mode in which the convex portion S3 is divided into five processing region layers CR1 to CR5 by four processing planes VP.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating processing area layer distribution information.
  • the distribution of each processing region layer CR is shown in contour lines for only a part of the surface 11 to be processed (see enlarged view A).
  • Contour lines indicated by solid lines in the enlarged view A of FIG. 8 indicate the boundary positions between each of the processing area layers CR1 to CR5, and the boundary positions between the processing area layer CR5 located at the lowest layer and the target plane S2. That is, the contour lines shown in the enlarged view A coincide with the cut edges when the convex portion S3 of the surface to be processed 11 is virtually cut by each processing plane VP and the target plane S2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the planar distribution of each processing region layer CR in the area shown in the enlarged view A of FIG. 8, the corresponding height distribution, and the cutting procedure of each processing region layer CR.
  • (A) shows the planar distribution of each processing region layer CR
  • (B) shows the height distribution of each processing region layer CR.
  • (C) shows the cutting range of the processing region layer CR1
  • (D) shows the cutting range of the processing region layer CR2.
  • the black portion in (C) represents the area outside the cutting range of the processing area layer CR1.
  • the black portion in (D) represents the area outside the cutting range of the processing area layer CR2.
  • the convex portion S3 of the surface to be processed 11 is moved from the processing area layer CR located at the top layer (processing area layer CR1 in the example shown in FIGS. 7 and 9) to the bottom layer.
  • the processing region layers CR are sequentially cut in this order up to the processing region layer CR5 located therein (in the examples shown in FIGS. 7 and 9, processing region layer CR5). Therefore, the processing instruction data generation unit 110 generates planarization processing instruction data for each processing region layer CR, which is used when cutting the convex portion S3 of the processing target surface 11.
  • the symbol ⁇ H shown in FIGS. 7 and 9 is the allocation height when dividing the convex portion S3 of the surface to be processed 11 into a plurality of processing region layers CR.
  • the allocation height ⁇ H of each processing area layer CR is set to a dimension corresponding to the cutting depth ⁇ DS per one stroke of the scraper 22.
  • the processing instruction data generation unit 110 may set the allocation height ⁇ H of each processing region layer CR to a predetermined fixed value (for example, about 1 ⁇ m).
  • the allocation height of each processing area layer CR is determined according to the maximum height difference of the convex portion S3 (the height difference in the Z-axis direction between the lowest point and the highest point of the height (Z coordinate) of the surface to be processed 11).
  • ⁇ H may be set equally.
  • the allocation height ⁇ H in each processing area layer CR may be set to gradually decrease from the upper side (+Z direction side) to the lower side ( ⁇ Z direction side) of the convex portion S3.
  • the processing instruction data generation unit 110 may set the allocation height ⁇ H when dividing the convex portion S3 in the height direction using a value specified by the user. In this case, for example, an input operation by the user via the input/output device 103 is accepted before starting the scraping process, and input information (setting information) including the allocation height ⁇ H is stored in the storage device 102. Good too.
  • the processing instruction data generation unit 110 may automatically set the allocation height ⁇ H of each processing area layer CR.
  • the machining instruction data generation unit 110 may automatically set the allocation height ⁇ H of each machining area layer CR based on a cutting condition information table as shown in FIG.
  • the cutting condition information table is data showing the relationship among the tool angle ⁇ , the vertical push amount ⁇ z, the cutting width WC, and the cutting depth ⁇ DS.
  • values of the cutting width WC and cutting depth ⁇ DS corresponding to the combination of the tool angle ⁇ and the vertical pushing amount ⁇ z are registered.
  • the cutting condition information table may be a so-called database table, or may be a file in a predetermined format such as CSV (Comma Separated Values). Such a cutting condition information table is stored in advance in the storage device 102.
  • the machining instruction data generation unit 110 reads the cutting condition information table, extracts the value registered in the cutting depth ⁇ DS field of the cutting condition information table, and uses the value as the allocation height ⁇ H of each machining area layer CR. You can also set it as .
  • the configuration of the division area RA is common, and the stroke path PS of the cutting blade 24 (indicated by the broken line in the figure) is determined for each division area RA. is set.
  • the symbol PS in FIG. 11 is attached only to a part of the stroke path PS.
  • the stroke path PS is a planar path through which the center position of the cutting blade 24 in the width direction passes when the cutting blade 24 performs a stroke operation along the XY plane when cutting the surface 11 to be processed.
  • the cutting edge of the cutting blade 24 is pressed against the surface 11 to be processed, and the cutting blade 24 is stroked so that the widthwise center position of the cutting blade 24 passes along the stroke path PS. Then, cutting of the corresponding segmented area RA is performed.
  • the stroke path PS is set parallel to the long side direction of the segmented area RA having a rectangular shape.
  • the stroke path PS has a starting point at one end in the long side direction of the segmented area RA, and an ending point at the other end. Further, the stroke path PS is set at a position passing through the center position in the short side direction (width direction).
  • the width dimension of the segmented area RA may be set to the same dimension as the width dimension W (see FIG. 2) of the cutting blade 24 used when performing the planarization process. Further, as explained in FIG.
  • the cutting width WC when the surface to be processed 11 is cut by the cutting blade 24 may be smaller than the width dimension W of the cutting blade 24. Therefore, the width dimension of the segmented area RA may be set to be smaller than the width dimension W of the cutting blade 24.
  • the cutting width WC during cutting may be substantially equal to the width W of the cutting blade 24 depending on the cutting conditions.
  • the cutting width WC during cutting tends to be substantially equal to the width dimension W of the cutting blade 24.
  • the size of the divided area RA is not particularly limited, but for example, the width dimension may be about several mm, and the length dimension (long side dimension) perpendicular to the width dimension may be about 10-odd mm. Note that FIG. 11 schematically shows the segmented areas RA, and the relative size of each illustrated segmented area RA with respect to the surface to be processed 11 is different from the actual size.
  • cutting is performed in units of processing area layers CR in order from the upper processing area layer CR. Therefore, as will be described later, among the segmented regions RA assigned to the planar region of the surface to be processed 11, a segmented region RA to be cut (segmented region RB to be cut to be described later) is specified for each processing region layer CR, The segmented regions RB to be cut are cut for each processing region layer CR.
  • the cutting blade 24 is stroked so as to follow the stroke path PS defined for each segmented region RB to be cut.
  • the cutting blade 24 does not necessarily stroke the entire distance up to the point.
  • the stroke section ( A machining path PT) to be described later is set.
  • the cutting blade 24 strokes only a part of the stroke path PS in the segmented region RB to be cut.
  • a stroke section is set in .
  • the stroke paths PS of the division pattern A and the division pattern B extend in directions perpendicular to each other. Therefore, in the division pattern A and the division pattern B, the stroke paths PS of the division areas RA are set to be shifted in plan.
  • the stroke paths PS are set parallel to each other, but the number of divisions (divisions) in which the plane area of the processing target surface 11 is divided (divided) into a grid pattern are different.
  • each segmented area RA included in the segmented pattern B and each segmented area RA included in the segmented pattern C have different width and length dimensions. Therefore, in the division pattern B and the division pattern C, the stroke paths PS of the division areas RA are set to be shifted from each other in a plane.
  • the processing instruction data generation unit 110 generates plane division pattern information so as to include a plurality of types of division pattern data in which the plane area of the surface to be machined 11 is divided using different division patterns.
  • the division pattern data corresponding to each division pattern A to C may be referred to as division pattern data A to C.
  • the division pattern used by the processing instruction data generation unit 110 when generating plane division pattern information is not limited to the example shown in FIG. 11, and various division patterns can be adopted.
  • the plane division pattern information includes at least two types of division pattern data with different division patterns, which are set by mutually shifting the stroke paths PS of the segmented areas RA. It's fine if you have one.
  • the plane division pattern information may include four or more types of division pattern data with different division patterns.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets a cutting target segmented region RB corresponding to the machining region layer CR based on the generated machining region layer distribution information and plane division pattern information. More specifically, the processing instruction data generation unit 110 selects the division pattern data included in the plane division pattern information for each processing region layer CR, and processes the divided regions RA corresponding to the selected division pattern data.
  • a segmented region RA that overlaps the region layer CR in a plane is set as a segmented region RB to be cut.
  • "overlapping in a plane” does not necessarily mean that the entirety of each divided area RA overlaps the processing area layer CR in a plane, but at least a part of the area overlaps the processing area layer CR in a plane.
  • the machining instruction data generation unit 110 selects, among the divided regions RA allocated to the division pattern data selected for each machining region layer CR, at least a portion of which overlaps the machining region layer CR in a plane, as a cutting target division. Set in area RB. Note that the processing instruction data generation unit 110 can obtain the planar distribution range (formation range) of each processing region layer CR on the processing target surface 11 from the processing region layer distribution information.
  • the processing instruction data generation unit 110 selects processing region layers CR that are continuous in the height direction (of the convex portion S3). They select different division pattern data. A specific example will be explained below.
  • the processing instruction data generation unit 110 uses the planar distribution range of the processing region layer CR1 acquired from the processing region layer distribution information. Then, any division pattern data included in the plane division pattern information (herein, explained as division pattern data A) is selected, and processing area layer CR1 is selected from among the division areas RA allocated by the corresponding division pattern A. The area that overlaps with the area in plan is acquired as the cutting target segmented area RB.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the cutting target segmented region RB corresponding to the processing region layer CR1.
  • the grid-like chain lines shown in the figure indicate the division positions where the planar area of the processing target surface 11 is divided into a grid pattern by the division pattern A, and each rectangular area divided by the division pattern A corresponds to the division area RA.
  • the solid curve in the figure indicates the boundary line between the processing area layer CR1 and other processing area layers CR (for example, processing area layer CR1 and processing area layer CR2), and in FIG.
  • the right side is an area within the range of the processing area layer CR1, and the left side is an area outside the range of the processing area layer CR1.
  • the hatched portion of the segmented area RA is a segmented area RA that does not overlap with the processing area layer CR1 in plan view, and is illustrated as a non-cutting target segmented area RC.
  • the non-hatched portions of the segmented area RA at least partially overlap the processing area layer CR1 in a plan view, and therefore correspond to the cutting target segmented area RB in the processing area layer CR1.
  • the non-cutting target segmented region RC shown in FIG. 12 is not cut, but a part or the whole of the cutting target segmented region RB is cut.
  • a machining (cutting) start point Ps which is the starting point of the machining path PT that the cutting blade 24 follows during cutting
  • a machining (cutting) end point Pe which is the end point
  • the path PS (indicated by a broken line in the figure) is set.
  • the machining path PT is indicated by arrows, the starting point of each arrow (circle in the figure) corresponds to the machining start point Ps, and the end point (the tip of the arrow in the figure) corresponds to the machining end point Pe.
  • the machining path PT is a line connecting the machining start point Ps and the machining end point Pe set on the stroke path PS, it is of course set on the stroke path PS.
  • the machining path PT corresponds to a section on the stroke path PS along which the cutting blade 24 strokes when cutting the segmented region RB to be cut.
  • each segmented region RB to be cut overlaps with the target processing region layer CR (processing region layer CR1).
  • the machining path PT is set only in a partial section of the stroke path PS in each cutting target segmented region RB.
  • the section of the stroke path PS in which the machining path PT is set is associated with the section where each cutting target segmented region RB overlaps the target machining region layer CR (machining region layer CR1) in plan view.
  • the machining start point Ps is placed on the stroke path PS so that the machining path PT is set in a section where each cutting target segmented region RB overlaps the target machining region layer CR (machining region layer CR1) in plan view. and a machining end point Pe are set.
  • the processing path PT is applied to the entire section of the stroke path PS in the segmented region RB to be cut.
  • the machining instruction data generation unit 110 selects different division pattern data for the machining region layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3, and sets the divided regions RB to be cut. Therefore, when setting the cutting target segmentation region RB corresponding to the processing region layer CR2 arranged immediately below the processing region layer CR1, division pattern data different from that for the processing region layer CR1 is selected. . In other words, by selecting division pattern data different from division pattern A (herein explained as division pattern data B), out of the division area RA allocated by the corresponding division pattern B, the processing area layer CR2 and The overlapping region is acquired as the cutting target segmented region RB.
  • division pattern data B division pattern data different from division pattern A
  • division pattern data B division pattern data B
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the cutting target segmented region RB corresponding to the processing region layer CR2.
  • the grid-like chain lines shown in the figure indicate the division positions where the planar area of the processing target surface 11 is divided into a grid pattern by the division pattern B, and each rectangular area divided by the division pattern B corresponds to the division area RA.
  • the solid curve in the figure indicates the boundary line between the processing area layer CR2 and other processing area layers CR (for example, processing area layer CR2 and processing area layer CR3), and in FIG.
  • the right side is an area within the processing area layer CR2, and the left side is an area outside the processing area layer CR2.
  • the hatched portion of the segmented area RA is a segmented area RA that does not overlap with the processing area layer CR2 in plan view, and is illustrated as a non-cutting target segmented area RC.
  • the non-hatched portion of the segmented area RA at least partially overlaps the processing area layer CR2 in a plan view, and therefore corresponds to the cutting target segmented area RB in the processing area layer CR2.
  • the machining path PT set in a part or all of the section on the stroke path PS (indicated by a broken line in the figure) is shown by an arrow.
  • the method of setting the machining path PT is the same as that described in FIG. 12.
  • the processing instruction data generation unit 110 identifies the corresponding cutting target segmented region RB for each processing region layer CR for all processing region layers CR. Of course, the processing instruction data generation unit 110 does not need to specify the cutting target segmented regions RB in order from the uppermost processing region layer CR1.
  • different division pattern data is selected between the machining region layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3 (adjacent in the vertical direction), and the divided region RB to be cut is determined.
  • the machining path PT set in the cutting target segmented area RB of one machining area layer CR that is continuous in the height direction (adjacent in the vertical direction) can be changed to the cutting target segmented area RB of the other machining area layer CR. It can be shifted planarly with respect to the machining path PT set in RB.
  • the robot hand 210 presses the cutting blade 24 against the surface 11 to be processed, as explained in FIG. , strictly speaking, it is not uniform in the width direction of the cutting edge 25. That is, the pressing force that presses the cutting edge 25 of the cutting blade 24 against the surface to be processed 11 is relatively large in the widthwise center region of the cutting edge 25, and relatively small in the widthwise end region side. This tendency tends to be noticeable when the cutting edge 25 has a circular arc (round) shape like the cutting blade 24 shown in FIG. 2 .
  • the machining path PT set in the cutting target segmented region RB of one machining region layer CR that is continuous in the height direction (adjacent in the vertical direction) is Since it can be shifted planarly with respect to the machining path PT set in the cutting target divided region RB of CR, it is possible to avoid over-cutting of the machining target surface 11 when sequentially cutting the machining target surface 11 for each machining region layer CR. It is possible to make it difficult to leave uncut parts.
  • the processing instruction data generation unit 110 After identifying the cutting target segmented region RB for each processing region layer CR as described above, the processing instruction data generation unit 110 generates control parameter information for each processing region layer CR.
  • the control parameter information is information including control values of each control parameter when the robot arm 200 of the automatic scraping processing device 1 cuts the convex portion S3 of the processing target surface 11 for each processing region layer CR. It can be generated every time.
  • the control parameter information includes, for example, each control value of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z, and machining point list data, and is generated for each machining area layer CR. As described above, the combination of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z correlates with the cutting depth ⁇ DS and cutting width WC per one stroke of the scraper 22.
  • the processing instruction data generation unit 110 calculates the allocation height ⁇ H and the width dimension of the divided area RA set for the target processing area layer CR, respectively.
  • the required cutting depth ⁇ DS and cutting width WC are adopted, and the combination of the tool angle ⁇ and vertical push amount ⁇ z that meets the conditions of the cutting depth ⁇ DS and cutting width WC is determined by the tool angle ⁇ and the vertical push-in amount ⁇ z at each machining point. It may be set to the pushing amount ⁇ z.
  • the combination of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z that meets the conditions of the cutting depth ⁇ DS and the cutting width WC can be obtained from the cutting condition information table explained in FIG. 10.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating processing point list data.
  • the machining point list data is a list of data related to the machining path PT in association with each machining point number, and is generated for each machining area layer CR.
  • the machining point number is a serial number of machining paths PT included in the target machining area layer CR, and corresponds to the total number of strokes of the cutting blade 24 when cutting the machining area layer CR.
  • the data regarding the machining path PT is data that defines the machining start point Ps and machining end point Pe of the machining path PT, and includes, for example, machining start point coordinates (XY coordinates), machining path direction DT, and machining path length at each machining point.
  • machining start point coordinates (XY coordinates) and machining end point coordinates (XY coordinates) of the machining path PT may be defined as data regarding the machining path PT.
  • the machining instruction data generation unit 110 generates such machining point list data for each machining area layer CR.
  • the machining instruction data generation unit 110 generates control parameter information including the machining point list data and the control values of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z for each machining area layer CR.
  • Flattening processing instruction data including control parameter information for the region layer CR is generated and stored in the storage device 102.
  • FIG. 15 is a flowchart executed by the processor 104 of the control device 100.
  • the scraping process flow is started, for example, when the control device 100 receives a request to start scratching from a user via the input device of the input/output device 103.
  • step S101 the processing instruction data generation unit 110 executes the above-described processing instruction data generation process for planarization to generate processing instruction data for planarization.
  • the machining instruction data for flattening generated by the machining instruction data generation unit 110 is stored in the storage device 102.
  • step S102 the control unit 111 acquires flattening processing instruction data from the storage device 102. Then, the robot arm 200 is controlled according to the acquired planarization processing instruction data, and a planarization processing is performed on the surface 11 to be processed of the workpiece 10 . That is, control is performed to cut the convex portion S3 of the surface to be processed 11 with the cutting blade 24 of the scraper 22.
  • the processing instruction data generation unit 110 acquires the convex portion S3 of the surface to be processed 11 based on the surface height information, and moves the convex portion S3 in the height direction.
  • a plurality of processing area layers CR are set by dividing the processing area layer CR, and a processing path PT of the scraper 22 is set for each processing area layer CR.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets the positions of the planar machining paths PT of the scraper 22 in mutually shifted positions between the machining area layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3.
  • the machining paths PT between the machining area layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3 are set in orthogonal directions.
  • the position of the planar processing path PT of the scraper 22 is determined when cutting the processing region layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3. Cutting can be done by shifting them from each other. That is, when sequentially cutting the convex portion S3 from the top layer to the bottom layer for each processing area layer CR, the planar processing path PT of the scraper 22 follows the same path between processing area layers CR that are continuous in the height direction. can be avoided. As a result, when cutting the convex portion S3 of the surface to be processed 11 for each processing region layer CR, it is possible to make it difficult to overcut or leave uncut portions of the processing region layer CR.
  • the cutting depth for each processing region layer CR can be managed with high accuracy to the desired depth. Therefore, in the planarization process, the surface to be processed 11 can be made to match the target plane S2 with high accuracy, and its flatness (smoothness) can be increased.
  • the machining passes PT are Although the positions of the machining paths PT are shifted from each other, various embodiments can be adopted as long as the positions of the processing paths PT can be shifted from each other. For example, it is sufficient to simply make the machining paths PT of the machining region layers CR that are continuous in the height direction non-parallel, and thereby the positions of the machining paths PT can be shifted from each other.
  • step S102 when cutting to all the processing area layers CR is completed, the planarization processing is finished and the process proceeds to step S103.
  • step S103 the control unit 111 acquires surface height information of the surface to be processed 11 after the planarization processing, and determines whether the flatness of the surface to be processed 11 after the planarization processing satisfies a predetermined target flatness. Determine whether or not there is.
  • the surface height information of the surface to be processed 11 is acquired based on measurement data of the three-dimensional shape measuring instrument 300.
  • "Flatness” here means, for example, as defined in JIS B 0621 "Definition and Representation of Geometric Deviations", "the amount of deviation of a planar feature from a geometrically correct plane (geometric plane)".
  • the height difference in the Z-axis direction between the highest height (Z coordinate) (most protruding part) and the lowest position (most concave position) is determined by a predetermined value. It may be determined that the flatness of the surface to be processed 11 satisfies a predetermined target flatness when the flatness is less than or equal to the threshold value.
  • step S103 If it is determined in step S103 that the flatness of the surface to be processed 11 satisfies the target flatness, the process proceeds to step S104. On the other hand, if it is determined in step S103 that the flatness of the surface to be processed 11 does not satisfy the target flatness, the process returns to step S101 and the flattening processing instruction data generation process and the flattening process are executed again. That is, the flattening process is performed until the flatness of the surface 11 to be processed satisfies the target flatness.
  • step S104 the processing instruction data generation unit 110 executes finishing processing instruction data generation processing to generate finishing processing instruction data.
  • the finishing machining instruction data is machining instruction data used when the control device 100 executes the finishing machining process.
  • the finishing processing instruction data is generated, for example, based on input information inputted in advance by the user via the input device of the input/output device 103.
  • the input information includes, for example, the winning area ratio and the number of winning points specified by the user.
  • the contact area ratio may be expressed as a ratio of the area of the contact surface (convex portion) formed by the finishing process on the processing target surface 11 of the workpiece 10.
  • the number of hits may be expressed as the number of contact surfaces (convex portions) formed by finishing processing on the surface 11 to be processed.
  • the processing instruction data generation unit 110 generates finishing processing instruction data so as to match the conditions of the parameters included in the input information input by the user.
  • the finishing machining instruction data is data in which control parameters such as the machining path PT, tool angle ⁇ , vertical push amount ⁇ z, etc. when cutting the surface 11 to be machined by the scraper 22 are listed in association with each machining point number. be.
  • the finishing machining instruction data generated by the machining instruction data generation unit 110 is stored in the storage device 102.
  • step S105 the control unit 111 acquires finish machining instruction data from the storage device 102, controls the robot arm 200 according to the acquired finish machining instruction data, and performs finish machining on the surface 11 of the workpiece 10. Execute processing. That is, the surface 11 to be processed after the flattening process is cut by the scraper 22 to form a depression for an oil reservoir. When the finish processing on the surface to be processed 11 is completed, the scraping processing flow ends.
  • the flattening processing instruction data generation process the planarization processing, the finishing processing instruction data generation process, and the finishing processing are executed in a series of flows. It is not limited to this.
  • the flattening machining instruction data generation process and the finishing machining instruction data generation process may be executed prior to the scraping process flow and stored in the storage device 102 in advance.
  • Embodiment 2 Next, as Embodiment 2, another embodiment regarding the flattening processing using the control device 100 of the automatic scraping processing apparatus 1 described above will be described.
  • the automatic scraping device, automatic scraping method, information processing device, processing instruction data generation method, and processing instruction data generation program according to the second embodiment have the following features.
  • An automatic scraping processing device that automatically scrapes the surface of a workpiece to be machined, A processing robot that holds and operates a cutting tool (scraper) having a cutting blade; a control device that controls the processing robot according to processing instruction data; Equipped with At least part of the machining conditions when the control device executes the planarization process in which the convex portion of the process target surface is cut by the cutting tool (scraper) are based on the process conditions of the process target surface before the start of the planarization process.
  • the machining conditions include as a parameter an upper limit machining area area ratio that defines an upper limit of a machining area area ratio that is an area ratio of the area to be cut to the entire surface to be machined at the time of executing the planarizing process, The smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and a predetermined target flatness before the start of the planarization process, the smaller the upper limit processing area area ratio is set.
  • Automatic scraping processing equipment is set according to the flatness of
  • the machining conditions include as a parameter an upper limit machining area area ratio that defines an upper limit of a machining area area ratio that is an area ratio of the area to be cut to the entire surface to be machined at the time of executing the planarizing process.
  • the flattening process is a process in which the convex portion is divided into a plurality of processing area layers in the height direction and cut in stages,
  • the processing conditions further include an allocation height of the processing area layer as a parameter, The smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and the target flatness before the start of the planarization processing, the smaller the allocation height of the processing area layer is set.
  • the automatic scraping processing device described in [1].
  • the control device executes a process-affected layer removal process in which a process-affected layer formed on the surface layer of the workpiece is removed by the cutting blade;
  • a tool angle which is an angle between the plane of the surface to be machined and the cutting blade, is set to a larger angle when performing the process-affected layer removal process compared to when executing the flattening process.
  • An automatic scraping method executed when a control device of an automatic scraping machine that automatically scrapes a surface of a workpiece to control a processing robot according to processing instruction data, a step of performing a flattening process of cutting a convex portion of the surface to be processed;
  • a processing area area ratio which is an area ratio of the cutting target area to the entire processing target surface at the time of executing the planarization processing process, is set within a range not more than a predetermined upper limit processing area area ratio, The smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and a predetermined target flatness before the start of the planarization process, the smaller the upper limit processing area area ratio is set.
  • the convex part is divided into a plurality of process area layers in the height direction and is cut in stages,
  • the processing conditions further include an allocation height of the processing area layer as a parameter, The smaller the difference between the flatness of the surface to be processed and the target flatness before the start of the planarization process, the smaller the allocation height of the processing area layer is set.
  • the process Prior to the flattening process, the process includes the step of performing a process-affected layer removal process in which a process-affected layer formed on the surface layer of the workpiece is removed by the cutting blade;
  • a tool angle which is an angle between the plane of the surface to be machined and the cutting blade, is set to a larger angle when performing the process-affected layer removal process compared to when executing the flattening process.
  • An information processing device that generates processing instruction data for controlling the processing robot described in [1]
  • the processor of the information processing device sets at least part of processing conditions when the control device executes the planarization processing according to the flatness of the surface to be processed before the start of the planarization processing. death
  • the machining conditions include as a parameter an upper limit machining area area ratio that defines an upper limit of a machining area area ratio that is an area ratio of the area to be cut to the entire surface to be machined at the time of executing the planarizing process,
  • the processor sets the upper limit processing area area ratio to a smaller value as the difference between the flatness of the surface to be processed and a predetermined target flatness before the start of the planarization process is smaller.
  • the flattening process is a process in which the convex portion is divided into a plurality of processing area layers in the height direction and cut in stages,
  • the processing conditions further include an allocation height of the processing area layer as a parameter,
  • the processor sets the allocation height of the processing area layer to a smaller value as the difference between the flatness of the surface to be processed and the target flatness before the start of the planarization process is smaller.
  • the hardware configuration and functional block configuration of the automatic scraping device 1 and the control device 100 of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and are as described in FIGS. 1 to 5. Also in the planarization processing according to this embodiment, the convex portion S3 (see FIG. 7) on the surface to be processed 11 is divided into a plurality of processing region layers CR in the height direction, starting from the uppermost processing region layer CR to the uppermost processing region layer CR. The convex portion S3 is cut in stages over the lower processing region layer CR.
  • FIG. 16 is a diagram showing a machining condition information table showing machining conditions for flattening machining instruction data generation processing according to the second embodiment.
  • the machining conditions are the allocation height ⁇ H of the machining area layer CR, the upper limit machining area area ratio Rsu, and the robot hand 210 (scraper 22), which corresponds to the flatness Dp of the surface to be machined 11 before the start of the planarization process.
  • the relationship between the vertical push amount ⁇ z is stored.
  • the processing condition information table may be a so-called database table, or may be a file in a predetermined format such as CSV (Comma Separated Values). Such a processing condition information table can be stored in the storage device 102 in advance.
  • the flatness Dp is the height difference in the Z-axis direction between the highest height (Z coordinate) of the surface 11 (the most protruding part) and the lowest position (the most recessed position). That is, the larger the value of the flatness Dp of the workpiece surface 11, the more severe the unevenness (undulations) in the planar shape of the workpiece surface 11, and the smaller the value of the flatness Dp of the workpiece surface 11, the more severe the planar shape of the workpiece surface 11. This means that the surface has small irregularities (undulations) and is smooth.
  • the flatness Dp of the surface to be processed 11 can also be said to be the maximum height difference of the uneven shape on the surface to be processed 11 .
  • the flattening process is repeated until the flatness Dp of the surface 11 to be processed satisfies a predetermined target flatness Dpt. For example, if the flatness Dp of the surface to be machined 11 becomes equal to or less than the target flatness Dpt in one flattening process, the finishing process described in the scraping process flow in FIG. 15 is performed as a subsequent process. . On the other hand, if the flatness Dp of the surface to be processed 11 is still larger than the target flatness Dpt (does not satisfy the target flatness Dpt) after the planarization processing is performed, the planarization processing is repeated again. .
  • the flatness Dp of the surface to be processed 11 can be determined from the surface height information of the surface to be processed 11 acquired based on the measurement data of the three-dimensional shape measuring instrument 300.
  • the surface height information of the surface to be processed 11 is as described in FIG. 6 of the first embodiment.
  • the flatness category 3 is a category in which the difference between the flatness Dp and the target flatness Dpt is the smallest, and belongs to the flatness category 3 when the flatness Dp is greater than 3.5 ⁇ m and less than 5 ⁇ m.
  • the target flatness Dpt and the range of each flatness classification are exemplary and can be changed as appropriate.
  • the number of flatness divisions set according to the difference between the flatness Dp of the surface to be processed 11 and the target flatness Dpt may be plural, and is not specifically limited. That is, the range of flatness Dp may be divided into two flatness divisions depending on the difference between the flatness Dp of the surface to be processed 11 and the target flatness Dpt, or it may be divided into four or more flatness divisions. good.
  • the allocation height ⁇ H of is also set to a small value.
  • the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR is as described in the first embodiment.
  • the cutting depth ⁇ DS per one stroke of the scraper 22 during planarization processing is controlled to a value equal to the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR, and the cutting depth ⁇ DS per one stroke of the scraper 22 is controlled to a value equal to the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR. This is correlated with the vertical push amount ⁇ z of No.
  • the larger the value of the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the planarization processing (the larger the difference between the flatness Dp and the target flatness Dpt)
  • the cutting depth ⁇ DS of the scraper 22 for each stroke is set to a large value. be done. According to this, when the value of the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the planarization process is large (the unevenness of the surface to be processed 11 is large), the convex portion S3 of the surface to be processed 11 is removed by the scraper 22.
  • Rough cutting makes it possible to improve the time efficiency of the planing process. Then, as the value of the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the planarization process becomes smaller (the difference between the flatness Dp and the target flatness Dpt becomes smaller), the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR becomes smaller. And the vertical pushing amount ⁇ z of the scraper 22 is set to a small value. Thereby, the convex portion S3 of the surface to be processed 11 can be cut more finely, and as a result, excessive scraping of the surface to be processed 11 by the scraper 22 can be suppressed with high accuracy.
  • the flattening process performed when the flatness Dp of the surface to be machined 11 before the start of the flattening process is flatness class 1 will be referred to as flattening rough machining, and the flatness Dp will be referred to as flatness class 1.
  • the flattening processing carried out in step 2 is referred to as planarizing intermediate processing, and the flattening processing carried out in step 2 when the flatness Dp is in flatness classification 3 is called planarizing finishing processing.
  • one of flattening rough machining, flattening intermediate machining, and flattening finishing machining is performed according to the flatness Dp of the surface to be machined 11 acquired before the start of the flattening process, and the flatness Dp is The flattening process is repeated until the flatness becomes equal to or less than the target flatness Dpt.
  • the planarization processing in this embodiment is performed by dividing the convex portion S3 of the surface to be processed 11 into a plurality of processing region layers CR in the height direction, from the uppermost processing region layer CR to the lowermost processing region layer CR. Cutting is performed sequentially during CR.
  • the processing area area ratio Rs is defined as the area ratio of the cutting target area to the processing target surface 11 in each processing area layer CR set in the planarization processing instruction data generation process.
  • the upper limit machining area ratio Rsu is defined as the upper limit value set to the machining area ratio Rs of each machining area layer CR that is set during the flattening machining instruction data generation process, and in this embodiment, it is set from 100% to Set to a small value.
  • FIG. 17 is a diagram showing a surface 11 to be processed of a workpiece (workpiece) according to the second embodiment.
  • the surface to be processed 11 of the workpiece (workpiece) has a rectangular plane, but of course the shape, size, etc. of the surface to be processed 11 are not particularly limited.
  • the long side direction (X direction in FIG. 17) of the plane (XY plane) of the surface to be processed 11 is called the length direction
  • the short side direction (Y direction in FIG. 17) is called the length direction. This is called the width direction.
  • the processing instruction data generation unit 110 During the process of generating processing instruction data for flattening, the processing instruction data generation unit 110 generates surface height information ( (see Figure 6).
  • the processing instruction data generation unit 110 calculates the flatness Dp, which is the maximum height difference of the uneven shape on the surface to be processed 11, based on the acquired surface height information, and creates a processing area layer CR corresponding to the calculated flatness Dp.
  • the combination of the allocation height ⁇ H, the upper limit machining area ratio Rsu, and the vertical push amount ⁇ z of the scraper 22 is selected from the machining condition information table, and these are set as the machining condition parameters used in the flattening machining instruction data generation process. do.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets the machining condition parameters for planar rough machining such as the allocation height ⁇ H of the machining region layer CR to 3.5 ⁇ m, the upper limit machining region area ratio Rsu to 90%, and the vertical push amount ⁇ z. Set to 5mm.
  • the machining instruction data generation unit 110 generates the convex portion S3 on the machining surface 11 based on the surface height information of the machining surface 11 and the allocation height ⁇ H of the machining area layer CR determined as described above.
  • a virtual plane S0 passing through the highest height (Z coordinate) in the convex portion S3 and parallel to the XY plane is the starting point, and is allocated along the vertical direction (Z-axis direction) of the surface to be processed 11.
  • Processing area layers CR are allocated at intervals of height ⁇ H. Note that the virtual plane S0 is as described in FIG. 7 of the first embodiment.
  • the uneven shape of the surface to be processed 11 shown in FIG. 18 is intended to make the explanation easier to understand, and the height of the convex portion S3 is high at both ends in the length direction of the surface to be processed 11, and gradually increases toward the center in the length direction. It is shown as a concave shape.
  • FIG. 18 shows the uneven shape in an exaggerated manner for the purpose of making it easier to understand the shape of the convex portion S3 on the surface 11 to be processed.
  • the flatness Dp of the processing target surface 11 is 20 ⁇ m and the allocation height ⁇ H of each processing region layer CR is 3.5 ⁇ m
  • the first processing region layers CR1 to A seventh processing area layer CR7 is allocated.
  • FIG. 19 is a distribution diagram showing the planar distribution of each processing region layer CR (first processing region layer CR1 to seventh processing region layer CR7) in the form of contour lines.
  • the processing area layer CR on the lower layer side includes the planar area of the processing area layer CR located in the upper layer. Therefore, the planar distribution of the second processing region layer CR2 includes not only the region marked with CR2 in FIG. 19 but also the planar region occupied by the first processing region layer CR1 in the upper layer (the region marked with CR1). including.
  • the planar distribution of the third processing region layer CR3 is not limited to the region marked with CR3 in FIG. 19, but also the plane occupied by the first processing region layer CR1 and second processing region layer CR2 located above it (regions labeled CR1 and CR2).
  • the processing instruction data generation unit 110 calculates the processing area area ratio Rs for each of the plurality of processing region layers CR (first processing region layer CR1 to seventh processing region layer CR7) set as described above.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the machining area ratio Rs of each machining area layer CR set for planar rough machining.
  • the blacked areas are areas that are not cut in each processing area layer CR (first processing area layer CR1 to seventh processing area layer CR7), and the areas other than the blacked areas are the areas that are to be cut in each processing area layer CR. This is the area to be cut.
  • the processing area area ratio Rs is calculated by assuming that the value of the uppermost processing area layer CR (in this example, the first processing area layer CR1) is the relatively smallest value, and then the processing area ratio of the lower processing area The value of the processed area area ratio Rs increases as the layer progresses to the layer CR.
  • the processing area area ratio Rs of the sixth processing area layer CR6 is 85.5%
  • the processing area area ratio Rs of the seventh processing area layer CR7 is 100%.
  • the processing instruction data generation unit 110 sets only the processing region layer CR in which the processing region area ratio Rs is equal to or less than the upper limit processing region area ratio Rsu to be processed.
  • the processing area layer CR in which the processing area area ratio Rs exceeds the upper limit processing area area ratio Rsu is not set as a processing target (not to be processed).
  • the upper limit machining area ratio Rsu is set to 90% according to the flatness class 1, the seventh machining area layer CR7 whose machining area ratio Rs exceeds the upper limit machining area ratio Rsu is It will not be processed.
  • the first processing region layer CR1 to the sixth processing region layer CR6 are set as processing targets, and the sixth processing region layer CR6 is set as the final processing layer. That is, the processing area layer CR (sixth processing area layer CR6) in which the processing area area ratio Rs is within the range below the upper limit processing area area ratio Rsu and is the maximum is set as the final processing layer. Therefore, in the example shown in FIG. 20, the regions to be cut included in the first to sixth processing region layers CR1 to CR6 are sequentially cut.
  • the processing area layer CR set as the processing target may be particularly referred to as the "target processing area layer CRT.”
  • the processing area layer CR whose processing area area ratio Rs exceeds the upper limit processing area area ratio Rsu is not selected as the target processing area layer CRT. Therefore, at the time when the cutting process is completed for the processing area layer CR (in the above example, the first processing area layer CR1 to the sixth processing area layer CR6) where the processing area area ratio Rs is equal to or less than the upper limit processing area area ratio Rsu, It is also assumed that the flatness Dp of the surface to be processed 11 is larger than the target flatness (for example, 3.5 ⁇ m).
  • the processing instruction data generation unit 110 determines whether the flatness Dp of the surface to be processed 11 is equal to or less than the target flatness (for example, 3.5 ⁇ m).
  • the processing condition parameters allocation height ⁇ H of the processing area layer CR, upper limit processing area (area ratio Rsu, etc.) is reselected, and machining instruction data for flattening is generated using the reselected machining condition parameters.
  • FIGS. 18 to 20 illustrate examples of setting the machining area layer CR at the time of generating machining instruction data for planar rough machining.
  • degree Dp belongs to flatness category 2
  • flattening semi-finishing is performed.
  • the planarization finishing machining is performed instead of the planarization intermediate machining.
  • the flatness Dp of the surface to be processed 11 still belongs to the flatness class 1 after the planarization rough machining is performed, the planarization rough machining will be repeatedly performed.
  • the processing instruction data generation unit 110 refers to the processing condition information table shown in FIG. 16, and sets the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR to 1.5 ⁇ m, the upper limit processing area The area ratio Rsu is set to 50%.
  • the processing conditions for performing the nth (n is a natural number of 2 or more) flattening process are set according to the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the nth flattening process.
  • the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the nth flattening process is the flatness Dp of the surface to be processed 11 at the completion of the (n-1)th flattening process. refers to
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the processing area ratio Rs of each processing area layer CR set for planar finish processing. Similar to FIG. 20, the blacked areas in the figure are non-cutting target areas that are not cut in each processing area layer CR, and the areas other than the blacked out areas are cutting target areas that are to be cut in each processing area layer CR. In the flattening finishing process, as explained in FIG. 16, the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR is set to a smaller value than in the flattening rough machining.
  • the machining instruction data generation unit 110 calculates the machining area ratio Rs of each machining area layer CR set for flattening finishing according to the above-mentioned formula (1), and determines that the machining area ratio Rs is the upper limit machining area area.
  • the processing area layer CR having the rate Rsu or less is set as the target processing area layer CRT.
  • the processing area ratios Rs of the first processing area layer CR1 to the fourth processing area layer CR4 are calculated as 14.7%, 88.9%, 99.8%, and 100%, respectively.
  • the upper limit processing area area ratio Rsu is set to 50%. Therefore, the processing instruction data generation unit 110 sets only the first processing area layer CR1 in which the processing area area ratio Rs is within the range of the upper limit processing area area ratio Rsu and is the maximum as the target processing area layer CRT. Therefore, in the example shown in FIG. 21, only the region to be cut included in the first processing region layer CR1 is cut.
  • the machining instruction data generation unit 110 generates control parameter information including machining point list data and a control value of the vertical push amount ⁇ z for each target machining area layer CRT during the flattening machining instruction data generation process.
  • the vertical push amount ⁇ z can be a value read from the processing condition information table.
  • the machining instruction data generation unit 110 may generate the machining point list data in the same manner as in the first embodiment, or may generate the machining point list data in a different manner. Below, a method for generating machining point list data in a different aspect from the first embodiment will be exemplified.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a division pattern in a plane region (XY plane region) of the surface to be processed 11 according to the second embodiment. As shown in FIG. 22, the division pattern in this embodiment divides the planar area of the processing target surface 11 into a plurality of band-shaped areas extending along the length direction (X direction).
  • division patterns for odd-numbered layers
  • first processing area layer CR1 third processing area layer CR3, . . .
  • second processing area layer CR2 fourth processing area layer CR4, . . .
  • even-numbered layer division pattern PT2 odd-numbered layer division pattern
  • the division pattern PT1 for odd-numbered layers and the division pattern PT2 for even-numbered layers differ in the number of divisions that divide the planar region of the surface to be processed 11.
  • the number of divisions for dividing the planar area of the surface to be processed 11 in the width direction is n, but in the division pattern for even-numbered layers, the number of divisions is set to (n+1). That is, in the division pattern for odd-numbered layers, n divided areas RA' are allocated in parallel in the width direction of the surface 11 to be processed, and in the division pattern for even-numbered layers, (n+1) are allocated in the width direction of the surface 11 to be processed. The divided areas RA' are allocated in a parallel manner.
  • the number of divisions of the division pattern for odd-numbered layers may be set to (n+1), and the number of divisions of the division pattern for even-numbered layers may be set to n.
  • the number of divisions n of the division pattern for example, the width dimension W2 of the surface to be processed 11, the width dimension W of the cutting blade 24 (see FIG. 2), the overlapping width dimension W3 during the stroke of the cutting blade 24, and Then, the number of divisions n may be calculated using the following equation (2).
  • n W2/(W-W3)...Equation (2)
  • n is a natural number of 2 or more obtained by rounding up the decimal point of the value obtained from Equation (2).
  • the overlapping width dimension W3 is an overlap margin between the cutting blades 24 when cutting the segmented areas RA' adjacent to each other in the width direction of the surface to be processed 11 by the stroke of the cutting blades 24.
  • the width dimension W2 of the surface to be processed 11 is 25 mm
  • the width dimension W of the cutting blade 24 is 4 mm
  • the overlapping width dimension W3 is 1 mm
  • the number of divisions of the division pattern for odd-numbered layers is 9, and the division pattern of the division pattern for even-numbered layers is 9.
  • the number of divisions will be 10.
  • these numbers of divisions are merely examples.
  • the processing instruction data generation unit 110 sets the area corresponding to the cutting target area in each target processing area layer CRT as the cutting target partition area RB' among the divided areas RA' of the division pattern shown in FIG. 22. At this time, the odd-numbered layer division pattern is used for the odd-numbered target processing area layer CRT, and the even-numbered layer division pattern is used for the even-numbered target processing area layer CRT.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets a machining path PT of the cutting blade 24 for each cutting target segmented region RB' set in each target machining region layer CRT, and performs the machining as described in FIG. 14 of the first embodiment.
  • Generate point list data is a list of data related to the machining path PT in association with each machining point number, and is generated for each target machining area layer CRT.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a method of setting the processing path PT for the target processing area layer CRT.
  • the two-dot chain line shown in FIG. 23 indicates the boundary position between the cutting target segmented regions RB'. Furthermore, the blacked out area is a non-cutting target area.
  • a processing path PT is set for each cutting target segmented region RB' of the target processing region layer CRT. At this time, the advancing direction of each processing pass PT is set from the center side to the end side in the length direction (X direction) of the surface to be processed 11.
  • the cutting blade 24 of the scraper 22 can be It is possible to avoid entering the cutting blade 24 from the end face (ridgeline) side of the workpiece 10. Furthermore, by dividing the planar region of the surface to be processed 11 into a plurality of strip-shaped regions extending along the length direction, as in the division pattern described in this embodiment, the number of processing times (processing passes) can be increased compared to the first embodiment. Since the number of PTs can be reduced, the processing time can be shortened.
  • different division patterns are used for the odd-numbered target processing area layers CRT and the even-numbered target processing area layers CRT, so that the number of divisions for dividing the planar area of the processing target surface 11 is made different. Therefore, the positions of the processing paths PT on the planar region of the surface to be processed 11 can be shifted from each other in the odd-numbered target processing area layer CRT and the even-numbered target processing area layer CRT. As a result, when the surface to be processed 11 is sequentially cut for each target processing area layer CRT, it is possible to make it difficult for the surface to be processed 11 to be over-cut or uncut.
  • the machining instruction data for flattening generated by the machining instruction data generation unit 110 of the control device 100 as described above is stored in the storage device 102. Then, similar to the first embodiment, the scraping process is performed on the surface 11 of the workpiece 10 based on the scraping process flow shown in FIG. That is, the control unit 111 in the control device 100 acquires the flattening machining instruction data from the storage device 102, controls the robot arm 200 according to the acquired flattening machining instruction data, and performs the flattening machining process on the surface 11 to be machined. Execute.
  • the processing instruction data for flattening used in this case is the processing instruction data generated in the manner described in FIGS. 16 to 23 of the second embodiment.
  • the upper limit machining is set in the planarization processing instruction data generation process.
  • the area ratio Rsu is set to a larger value, and the smaller the difference is, the smaller the upper limit processing area ratio Rsu is set to be.
  • the planarization process if the difference between the flatness Dp of the surface to be processed 11 before the start of the planarization process and the target flatness Dpt is large, a large area to be cut on the surface to be processed 11 is secured, As the difference between the flatness Dp of the surface to be processed 11 and the target flatness Dpt becomes smaller, the area to be cut on the surface to be processed 11 becomes smaller.
  • the allocation height ⁇ H and the upper limit processing area area ratio Rsu of the processing area layer CR to be set are set to large values, and as the difference between the flatness Dp of the processing target surface 11 and the target flatness Dpt becomes smaller, the processing area layer CR becomes smaller.
  • the allocation height ⁇ H and the upper limit machining area area ratio Rsu are set small.
  • the scraper 22 is By ensuring a large cutting depth ⁇ DS, the surface to be processed 11 can be efficiently cut.
  • the upper limit processing area ratio Rsu to a large value, the number of processing area layers CR (target processing area layers CRT) set as processing targets increases, and the processing target surface can be efficiently processed in a short time.
  • the flatness Dp of No. 11 can be brought closer to the target flatness Dpt.
  • the allocation height ⁇ H of the processing area layer CR and the scraper By setting the cutting depth ⁇ DS of 22 small, the surface to be processed 11 can be finely cut, and over-shaving of the surface to be processed 11 can be suppressed.
  • the upper limit machining area area ratio Rsu is set to a small value, it is suppressed that the number of target machining area layers CRTs to be cut increases blindly with the cutting depth ⁇ DS of the scraper 22 set to a small value. can. As a result, the total time required until the flatness Dp of the surface to be processed 11 satisfies the target flatness Dpt can be reduced.
  • a residual stress layer may be formed on the surface layer due to plastic deformation due to pressing of a tool, for example.
  • the work-affected layer AL which is an example of such a residual stress layer, is often harder than the non-altered layer NL that exists below it. Therefore, if planarization processing is performed with the machining-affected layer AL remaining on the surface layer of the workpiece 10, the cutting depth ⁇ DS per one stroke of the scraper 22 set during the processing instruction data generation process for planarization will differ from the actual cutting depth ⁇ DS. This may deviate from the cutting depth, making it difficult to accurately machine the surface 11 to be processed into the target shape.
  • a process-affected layer removal process is performed to remove the process-affected layer AL formed on the surface layer of the workpiece 10. conduct.
  • the process-affected layer removal process the process-affected layer AL formed on the surface layer of the workpiece 10 is removed, and the non-altered layer NL located below the process-affected layer AL is exposed.
  • the machining-affected layer removal process is performed by pressing the cutting blade 24 of the scraper 22 against the machining-affected layer AL and stroking it, but the tool angle ⁇ (see FIG. 3) during the machining-affected layer removal process is adjusted according to the flattening process. It is set at a larger angle than usual.
  • the cutting blade 24 can be strongly pressed against the process-affected layer AL, making it easier to remove the process-affected layer AL.
  • the cutting edge of the cutting blade 24 is different during cutting in the process-affected layer removal process and the subsequent planarization process. location can be used.
  • the cutting blade 24 can be effectively utilized by making the blade contact area during the process-altered layer removal process different from the blade contact area during the flattening process in one cutting blade 24. Thereby, the life of the cutting blade 24 can be extended, and the frequency of replacing the cutting blade 24 can be reduced.
  • the process-affected layer removal process prior to the planarization process, the error between the target value of the cutting depth of the surface to be processed 11 and the actual cutting depth during the planarization process is reduced. Therefore, it becomes easy to accurately process the surface 11 to be processed into the target shape. Further, by removing the work-affected layer AL by the work-affected layer removal process, residual stress accumulated in the work-affected layer AL can be released. This makes it easier to process the surface 11 to be processed into the target shape with even higher precision in the subsequent planarization process.
  • An automatic scraping device that automatically scrapes the surface to be machined of a workpiece, A scraping robot that holds and operates a cutting tool (scraper) having a cutting blade; a control device that controls the scraping processing robot according to processing instruction data; Equipped with The control device is configured such that when performing partial protrusion cutting on the surface to be processed with a part of the cutting edge of the cutting blade protruding outward from the outer edge of the surface to be processed, the entire cutting edge is configured to Reducing the pressing force of the cutting tool (scraper) against the surface to be processed compared to when performing normal cutting in which the surface to be processed is cut without protruding; Automatic scraping processing equipment.
  • the control device increases the degree of reduction in the pressing force of the cutting tool (scraper) compared to the normal cutting, as the contact area of the cutting edge with the surface to be machined during the partial protrusion cutting is smaller.
  • the automatic scraping processing device according to [A] or [B].
  • An information processing device comprising a processor that generates processing instruction data for controlling the scraping processing robot described in [A], When performing partial protrusion cutting on the surface to be machined with a part of the cutting edge of the cutting blade protruding outward from the outer edge of the surface to be machined, the processor may be configured to perform a process in which the entire cutting edge protrudes from the outer edge. Generating the processing instruction data so that the pressing force of the cutting tool (scraper) against the processing target surface is reduced compared to when performing normal cutting in which the processing target surface is cut in a state where the processing target surface is not cut. Information processing device.
  • a processor of an information processing device that generates processing instruction data for controlling the scraping processing robot described in [A], When performing partial protrusion cutting on the surface to be processed with a part of the cutting edge of the cutting blade protruding outward from the outer edge of the surface to be processed, the entire cutting edge does not protrude from the outer edge.
  • Generating the processing instruction data so that the pressing force of the cutting tool (scraper) against the surface to be processed is reduced compared to when performing normal cutting to cut the surface to be processed; Processing instruction data generation program.
  • Embodiment 3 The hardware configuration and functional block configuration of the automatic scraping device 1 and the control device 100 of the third embodiment are the same as those of the first embodiment, and are as described in FIGS. 1 to 5. Also in the planarization processing according to this embodiment, the convex portion S3 (see FIG. 7) on the surface to be processed 11 is divided into a plurality of processing region layers CR in the height direction, starting from the uppermost processing region layer CR to the uppermost processing region layer CR. The convex portion S3 is cut stepwise over the lower processing region layer CR, and the contents explained in the first embodiment (FIGS. 6 to 15 and corresponding explanations) can be used. The contents of the flattening processing according to the third embodiment will be described below, focusing on the differences from the flattening processing according to the first embodiment.
  • the processing instruction data generation unit 110 first divides the plane area (XY plane area) of the surface to be processed 11 into an inner area 11A and an outer peripheral area 11B as shown in FIGS. 26 and 27. Then, planar division pattern information including internal division pattern data and outer circumference stroke route pattern data obtained by dividing the inner region 11A and the outer circumferential region 11B using predetermined division patterns is generated.
  • FIG. 25 is a diagram showing the inner region 11A and outer peripheral region 11B of the surface to be processed 11.
  • the symbol BL in the figure indicates the boundary position between the inner region 11A and the outer peripheral region 11B.
  • An internal region 11A is located inside the boundary position BL, and an annular outer peripheral region 11B is located on the outer peripheral side of the boundary position BL.
  • the outer peripheral area 11B is an area set to include the outer edge 11C of the surface to be processed 11.
  • the internal region 11A is located inside the outer peripheral region 11B, and is set as a region that does not include the outer edge 11C of the surface to be processed 11.
  • symbol 11D is an external area
  • the external region 11D is a virtual region, and is an area outside the range of the surface to be processed 11 located outside the outer edge 11C of the surface to be processed 11 in the XY plane.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating internal division pattern data in which the internal region 11A of the surface to be processed 11 is divided by a predetermined division pattern (hereinafter referred to as "internal division pattern") DI.
  • the internal division pattern DI divides the internal region 11A of the processing target surface 11 using a grid pattern (indicated by chain lines in FIG. 26) in which a large number of rectangular regions are arranged in a grid pattern.
  • Each area assigned by dividing the internal area 11A of the surface to be processed 11 using the internal division pattern DI is referred to as an internal divided area RIA.
  • portions corresponding to each internal segmented area RIA are hatched.
  • the present embodiment as an example, as many internal segmented areas RIA as possible having a constant width and length are arranged in a grid shape without gaps in the planar area of the processing target surface 11.
  • the area assigned to the internal divided area RIA is set as the internal area 11A
  • the other blank area is set as the outer peripheral area 11B.
  • the method of dividing the inner region 11A and the outer peripheral region 11B on the surface to be processed 11 is not particularly limited.
  • a stroke path PS (indicated by a broken line in the figure) of the cutting blade 24 is set for each internal division area RIA.
  • the stroke path PS is a planar path through which the center position of the cutting blade 24 in the width direction passes when the cutting blade 24 performs a stroke operation along the XY plane when cutting the surface 11 to be processed. That is, when cutting the surface to be processed 11, the cutting edge 25 of the cutting blade 24 is pressed against the surface to be processed 11, and the cutting blade 24 is stroked so that the widthwise center position of the cutting blade 24 passes along the stroke path PS. As a result, the corresponding segmented area RA is cut.
  • the stroke path PS set in each internal segmented area RIA has one end in the long side direction as the starting point and the other end as the ending point. Further, the stroke path PS is set at a position passing through the center position in the short side direction (width direction) of each internal segmented area RIA.
  • the width dimension of each internal divided area RIA may be set to the same dimension as the width dimension W (see FIG. 2) of the cutting blade 24 used when performing the planarization process. Furthermore, when cutting using the cutting blade 24 in which the cutting edge 25 has an arc shape, the stroke may be made without the end region of the cutting edge 25 in the width direction contacting the workpiece surface 11 (in a floating state). be.
  • the cutting width WC when the surface to be processed 11 is cut by the cutting blade 24 may be smaller than the width dimension W of the cutting blade 24. Therefore, the width dimension of each internal divided area RIA may be set to be smaller than the width dimension W of the cutting blade 24.
  • the cutting width WC during cutting may be substantially equal to the width W of the cutting blade 24 depending on the cutting conditions. For example, when the vertical pushing amount ⁇ z during cutting of the surface to be processed 11 is large, the cutting width WC during cutting tends to be substantially equal to the width dimension W of the cutting blade 24.
  • each internal divided area RIA is not particularly limited, but for example, the width dimension may be about several mm, and the length dimension (long side dimension) orthogonal to the width dimension may be about 10-odd mm. Note that in FIG. 26, each internal segmented area RIA is schematically shown, and the relative size of the illustrated internal segmented area RIA with respect to the processing target surface 11 is different from the actual size.
  • the cutting blade 24 may stroke the entire section of the stroke path PS, but there are also cases where the cutting blade 24 strokes only a partial section.
  • the stroke section A machining path PT to be described later is set.
  • the stroke is made such that the cutting blade 24 strokes only a partial section of the stroke path PS in the internal segmented area RIA. The interval is set.
  • the manner in which the stroke paths PS are set for each internal division area RIA is not particularly limited, but in the example shown in FIG. 26, they are all oriented in the same direction.
  • the pattern in which the internal division pattern DI divides the internal region 11A of the processing target surface 11 is not particularly limited.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating outer periphery stroke path pattern data in which a plurality of stroke paths PS are set in a predetermined pattern (hereinafter referred to as "outer periphery stroke path pattern") DO in the outer periphery area 11B of the surface to be processed 11.
  • the stroke path pattern DO for the outer periphery defines the stroke path PS so as to straddle the outer periphery region 11B and the outer region 11D of the surface to be processed 11, as shown in FIG.
  • the direction in which the cutting blade 24 is stroked along the stroke path PS defined by the outer periphery stroke path pattern DO is defined as the direction from the outer periphery region 11B side of the processing target surface 11 toward the outer region 11D side. .
  • the cutting blade The stroke direction of the blade 24 is defined so as to stroke the cutting edge 25 from the inner end E1 side to the outer end E2 side on the stroke path PS.
  • the path that intersects the outer edge 11C of the surface to be processed 11 in the orthogonal direction is called the outer circumference orthogonal stroke path
  • the path that intersects the outer edge 11C obliquely is called the outer circumference diagonal stroke. It is called a route.
  • the outer circumference orthogonal stroke path is indicated by the symbol "PS1,"
  • the outer circumference oblique stroke route is indicated by the symbol "PS2.”
  • the cutting blade 24 may stroke the entire section of the stroke path PS, but there are also cases where the cutting blade 24 strokes only a partial section.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets a machining path PT of the cutting blade 24 for each machining region layer CR based on the machining region layer distribution information and plane division pattern information.
  • the processing instruction data generation unit 110 is a section on the stroke path PS that the cutting blade 24 follows along the stroke path PS when cutting the surface 11 to be processed.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets a machining path PT in the internal region 11A of the surface to be machined 11 based on the machining area layer distribution information and the internal division pattern data, and generates the machining path PT in the internal region 11A of the machining target surface 11 based on the machining region layer distribution information and the outer circumference stroke path pattern data.
  • a processing path PT in the outer peripheral region 11B of the surface to be processed 11 is set based on the following.
  • the machining instruction data generation unit 110 sets a corresponding cutting target segmentation region for each machining region layer CR. Specifically, the processing instruction data generation unit 110 obtains the planar distribution range (formation range) of each processing region layer CR on the processing target surface 11 from the processing region layer distribution information. Further, the machining instruction data generation unit 110 sets internal divided regions RIB (see FIG. 28) to be cut based on the internal division pattern data and the planar distribution range (formation range) of each machining region layer CR. do.
  • the cutting target internal segmented region RIB is a segmented region corresponding to the cutting target among the internal segmented regions RIA allocated to the internal region 11A of the processing target surface 11, and is set for each processing region layer CR.
  • the processing instruction data generation unit 110 calculates the planar distribution range of each processing region layer CR on the processing surface 11 and the processing target surface 11.
  • the internal segmented area RIA assigned to the internal area 11A is overlapped. Then, for each processing area layer CR, an internal segmented area RIA that overlaps with the processing area layer CR in a plane is specified as an internal segmented area RIB to be cut corresponding to the processing area layer CR.
  • overlapping in a plane does not necessarily mean that the entirety of each internal divided area RIA overlaps in a plane with the target processing area layer CR, but at least a part of the area is in the processing area layer CR. It is sufficient if it overlaps with CR in a plane.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing an arbitrary processing region layer CR and the internal segmented region RIB to be cut corresponding to the processing region layer CR.
  • the grid-like chain lines shown in FIG. 28 indicate the division positions where the planar area of the surface to be processed 11 is divided into a grid pattern by the internal division pattern DI, and each rectangular area divided by the internal division pattern DI is This corresponds to the segmented area RIA.
  • the solid curves in the figure represent the machining area layer CR (described as machining area layer CR1 here), which is the target for specifying the internal segmented area RIB to be cut, and other machining area layers CR (here, machining area layer CR1).
  • the boundary line of the layer CR2 (described as layer CR2) is shown.
  • the upper side of the boundary line is the area within the range of the target processing area layer CR1
  • the lower side is the area outside the range of the processing area layer CR1.
  • the hatched portion of the internal segmented area RIA in FIG. 28 corresponds to the internal segmented area RIA that does not overlap planarly with the processed area layer CR1, which is the target processed area layer, and is referred to as the internal segmented area that is not the target of cutting. It is illustrated as RIC.
  • the internal segmented area RIB to be cut corresponding to the machining area layer CR1 is Set.
  • the non-cutting internal segmented region RIC shown in FIG. 28 is not cut, but a part or the whole of the cutting target internal segmented region RIB is cut.
  • a processing (cutting) start point Ps which is the starting point of the processing path PT followed by the cutting blade 24 during cutting
  • a processing (cutting) end point Pe which is the end point
  • the stroke path PS (indicated by a broken line in the figure) is set.
  • the machining path PT is indicated by arrows, the starting point of each arrow (circle in the figure) corresponds to the machining start point Ps, and the end point (the tip of the arrow in the figure) corresponds to the machining end point Pe.
  • the machining path PT is a line connecting the machining start point Ps and the machining end point Pe set on the stroke path PS, it is of course set on the stroke path PS.
  • the machining path PT corresponds to a section on the stroke path PS along which the cutting blade 24 strokes when cutting the internal segmented region RIB to be cut.
  • each internal segmented region RIB to be cut overlaps with the target processing region layer CR (here, processing region layer CR1).
  • the machining path PT is set only in a partial section of the stroke path PS in each internal segmented region RIB to be cut.
  • the section of the stroke path PS in which the machining path PT is set is associated with the section in which each internal segmented region RIB to be cut overlaps in plan with the target machining region layer CR (here, the machining region layer CR1).
  • machining is performed on the stroke path PS so that the machining path PT is set in a section where each internal segmented region RIB to be cut overlaps the target machining region layer CR (here, the machining region layer CR1) in plan view.
  • a starting point Ps and a machining end point Pe are set. Note that if the entire internal segmented region RIB to be cut overlaps the processing region layer CR (included within the region of the processing region layer CR), the processing path is applied to the entire section of the stroke path PS in the internal segmented region RIB to be cut.
  • PT is set.
  • processing region layer CR1 and the corresponding internal segmented region RIB to be cut have been described, but the corresponding internal segmented region RIB to be cut is set in the same manner for other processing region layers CR. .
  • the processing instruction data generation unit 110 acquires the planar distribution range (formation range) of each processing region layer CR on the processing target surface 11 from the processing region layer distribution information, and creates the outer circumference stroke path pattern DO and each processing region layer CR.
  • the range of the stroke path PS that overlaps with each processing area layer CR is obtained as the "stroke path range Rps to be cut.”
  • FIG. 29 is a partially enlarged view of a state in which the outer circumference stroke path pattern DO and the planar distribution range (formation range) of each processing region layer CR are superimposed.
  • the solid curve in the figure indicates the boundary line between the machining region layer CR, which is the object of specifying the cutting target stroke path range, and other machining region layers CR.
  • side A of the boundary line is an area within the range of the target processing area layer CR, and the opposite side is an area outside the range of the target processing area layer CR.
  • the boundary line in the figure is set as the boundary position between the processing area layer CR1 and the processing area layer CR2, and the cutting target stroke path range corresponding to the processing area layer CR1 is specified.
  • the double-headed arrows in the figure indicate the machining area layer CR (here, the machining area layer CR1) that is the target for specifying the cutting target stroke path range among the stroke paths PS defined by the outer circumference stroke path pattern DO. , that is, the cutting target stroke path range Rps is shown.
  • the machining instruction data generation unit 110 specifies the corresponding cutting target stroke path range for each machining region layer CR.
  • the machining end point Pe of the machining path PT set in the outer peripheral area 11B is set outside the outer edge 11C of the surface to be processed 11, that is, at a point on the external area 11D.
  • the cutting edge 25 of the cutting blade 24 strokes so as to come out from the outer edge 11C to the outer outer region 11D, cutting the vicinity of the outer edge 11C in the outer circumferential region 11B.
  • the machining path PT may be set so that the section of the machining path PT corresponding to the outer peripheral region 11B completely matches the cutting target stroke path range Rps.
  • the processing path PT of the outer peripheral region 11B corresponding to the processing region layer CR1 is explained as an example, but the processing path PT of the corresponding outer peripheral region 11B is set in the same manner for other processing region layers CR. be able to.
  • the machining instruction data generation unit 110 After setting the machining path PT of the inner region 11A and the outer circumferential region 11B on the surface to be machined 11 for each machining region layer CR, the machining instruction data generation unit 110 generates control parameter information for each machining region layer CR. generate.
  • the control parameter information is information including control values of each control parameter when the robot arm 200 of the automatic scraping processing device 1 cuts the convex portion S3 of the processing target surface 11 for each processing region layer CR. It can be generated every time.
  • the control parameter information for each machining area layer CR may be, for example, data in which each control value of the machining path PT, tool angle ⁇ , and vertical push amount ⁇ z is listed for each machining point.
  • the processing instruction data generation unit 110 sets the processing path PT of the inner region 11A and the outer peripheral region 11B on the processing target surface 11 for each processing region layer CR, as described in the first embodiment,
  • the positions of the planar machining paths PT of the scraper 22 are set to be shifted from each other in the machining area layers CR that are continuous in the height direction of the convex portion S3, and the positions of the planar machining paths PT of the scraper 22 are set to be shifted from each other in the height direction of the convex portion S3.
  • the positions of the planar processing paths PT of the scraper 22 when cutting the processing region layers CR that are continuous to each other may be shifted from each other.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating control parameter information.
  • the control parameter information shown in FIG. 31 is data in which control parameters such as machining path PT, tool angle ⁇ , vertical push amount ⁇ z, etc. are listed in association with each machining point number.
  • the machining point number is a serial number of machining paths PT included in the target machining area layer CR, and corresponds to the total number of strokes of the cutting blade 24 when cutting the machining area layer CR.
  • the data regarding the machining path PT is data that defines the machining start point Ps and machining end point Pe of the machining path PT, and includes, for example, machining start point coordinates (XY coordinates), machining path direction DT, and machining path length at each machining point. LT may be specified.
  • the processing instruction data generation unit 110 generates processing instruction data for planarization including control parameter information for each processing region layer CR, and stores it in the storage device 102.
  • the combination of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z correlates with the cutting depth ⁇ DS and cutting width WC per one stroke of the scraper 22. Therefore, when the machining instruction data generation unit 110 generates control parameter information for each machining area layer CR, the allocation height ⁇ H and internal segmentation area RIA of the target machining area layer CR are set to the required cutting depth ⁇ DS, respectively. and cutting width WC, and set the combination of tool angle ⁇ and vertical push amount ⁇ z that meets the conditions of the cutting depth ⁇ DS and cutting width WC to the tool angle ⁇ and vertical push amount ⁇ z of each machining point. Good too.
  • the cutting width WC required for each machining point is set according to the interval between adjacent machining passes PT, etc. Good too.
  • the combination of the tool angle ⁇ and the vertical push amount ⁇ z that meets the conditions of the cutting depth ⁇ DS can be obtained from the cutting condition information table explained in FIG. 10.
  • the vertical push amount ⁇ z corresponding to the cutting depth ⁇ DS corresponding to each processing region layer CR will be referred to as the "standard vertical push amount ⁇ zb.”
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a situation in which the outer peripheral region of the surface to be machined 11 is cut along the machining path PT set in the outer peripheral diagonal stroke path PS2 (hereinafter referred to as "outer peripheral diagonal machining path").
  • (A) schematically shows a state before the cutting edge 25 of the cutting blade 24 enters the outer edge 11C of the surface 11 to be processed.
  • (B) schematically shows the state when the width direction contact area end 25B of the cutting edge 25 of the cutting blade 24 reaches the outer edge 11C of the surface to be processed 11.
  • C schematically shows the state when the width direction contact area end 25C of the cutting edge 25 of the cutting blade 24 reaches the outer edge 11C of the surface to be processed 11.
  • (D) schematically shows a state after the cutting edge 25 of the cutting blade 24 has completely come out from the outer edge 11C of the surface to be processed 11 to the external region 11D.
  • the widthwise contact area ends 25B and 25C are the widthwise ends of the cutting edge 25 that come into contact with the surface to be processed 11 during cutting.
  • the symbol AE in the figure is an area located inside each width direction contact area end portion 25B, 25C of the cutting blade 24 and substantially contributes to cutting of the surface to be processed 11 (hereinafter referred to as "cutting effective area"). It is.
  • the cutting width WC when the surface to be processed 11 is cut by the cutting blade 24 is substantially equal to the width dimension of the effective cutting area AE. Furthermore, even if the width W of the cutting blade 24 is the same, if the tool angle ⁇ or the vertical push amount ⁇ z is changed, the width of the effective cutting area AE, that is, the cutting width WC, is changed accordingly.
  • the width dimension of the effective cutting area AE (cutting width WC) may be substantially equal to the width dimension W of the cutting blade 24.
  • the surface to be machined 11 is cut with a part of the cutting edge 25 (strictly speaking, effective cutting area AE) protruding from the outer edge 11C of the surface to be machined 11 to the external area 11D.
  • the contact area of the cutting edge 25 with the outer circumferential region 11B is smaller than when normal cutting is performed as shown in (A), for example.
  • Normal cutting refers to cutting in a state where the entire cutting edge 25 does not protrude from the outer edge 11C at all. Of course, normal cutting is also performed when cutting the internal region 11A of the surface to be processed 11.
  • outer circumferential orthogonal machining path when cutting along the machining path PT set in the outer circumferential orthogonal stroke path PS1 (hereinafter referred to as "outer circumferential orthogonal machining path"), the cutting edge 25 enters the outer edge 11C from the orthogonal direction. , normal cutting is performed instead of partial extrusion cutting.
  • the pressing force that presses the scraper 22 (cutting blade 24) downward (to be processed surface 11) by the robot hand 210 is If it is controlled to the same magnitude as during normal cutting shown in A), the blade pressure of the cutting blade 24 (blade edge 25) will increase due to a change (reduction) in the contact area of the cutting edge 25 with the outer peripheral area 11B.
  • the blade pressure of the cutting blade 24 (blade edge 25) refers to the force that the surface to be processed 11 receives from the cutting blade 24 (blade edge 25) per unit area when the surface to be processed 11 is cut by the cutting blade 24. .
  • the pressing force of the scraper 22 (cutting blade 24) against the surface to be processed 11 is reduced compared to when performing normal cutting.
  • the vertical push amount ⁇ z during partial protrusion cutting is set smaller than the reference vertical push amount ⁇ zb.
  • partial protrusion cutting strictly refers to the case where the surface to be machined 11 is cut in a state where a part of the cutting effective area AE at the cutting edge 25 protrudes from the outer edge 11C to the external area 11D, but the width Considering that the directional contact area ends 25B, 25C are often close to the widthwise ends of the cutting edge 25, it is possible to avoid the situation when a part of the cutting edge 25 protrudes from the outer edge 11C of the surface to be processed 11 into the external area 11D. Cutting can be treated as partial protrusion cutting.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating the normal cutting section Sn and the partially protruding cutting section Sp in the outer circumferential oblique machining path PT.
  • the processing instruction data generation unit 110 sets the vertical depression amount ⁇ z corresponding to the normal cutting section Sn of the outer circumferential diagonal processing path PT to the reference vertical depression amount ⁇ zb,
  • the vertical push-in amount ⁇ z corresponding to the partially protruding cutting section Sp is set to the corrected vertical push-in amount ⁇ zr.
  • the corrected vertical push amount ⁇ zr is a vertical push amount ⁇ z that is reduced in consideration of the reduction in the contact area of the cutting edge 25 during partial protrusion cutting, and is set to a smaller value than the reference vertical push amount ⁇ zb.
  • the boundary point between the normal cutting section Sn and the partial protrusion cutting section Sp in the outer circumference diagonal machining path PT start coordinates of the partial protrusion cutting section Sp
  • the machining start point coordinates of the outer circumference diagonal machining path PT It can be obtained by calculation based on the direction DT, the width dimension W of the cutting blade 24 used, the position coordinates of the outer edge 11C, the tool angle ⁇ , the reference vertical push amount ⁇ zb, etc.
  • vertical push amount reduction rate 1 - ⁇ zr / ⁇ zb
  • the pressing force of the scraper 22 (cutting blade 24) during partial protrusion cutting can be controlled to be smaller than the pressing force during normal cutting. Therefore, even when cutting the outer peripheral region 11B on the surface to be processed 11 along the outer peripheral oblique machining path PT, the blade pressure of the cutting edge 25 during the stroke of the cutting blade 24 can be maintained constant. As a result, when cutting the outer circumferential region 11B of the surface to be processed 11, it is possible to prevent the outer circumferential region 11B from being cut too deeply.
  • the contact area of the cutting edge 25 with the processing target surface 11 in the process from (B) to (C) gradually decreases. Therefore, the machining instruction data generation unit 110 determines that the smaller the contact area of the cutting edge 25 with the surface 11 to be machined (strictly speaking, the width dimension of the effective cutting area AE of the cutting edge 25) during partial protrusion cutting, the lower the vertical indentation amount reduction rate.
  • the corrected vertical push amount ⁇ zr in the partial protrusion cutting section Sp may be changed in stages so that Rz becomes smaller.
  • the cutting blade 24 strokes along the outer peripheral diagonal machining path PT, the contact area of the cutting edge 25 with the surface 11 to be machined during partial protrusion cutting (strictly speaking, the width dimension of the effective cutting area AE of the cutting edge 25) ), the degree of reduction in the pressing force of the scraper 22 (cutting blade 24) compared to that during normal cutting can be increased stepwise. In this way, it is possible to finely adjust the scraper 22 (cutting blade 24) during cutting to partially protrude, and to suppress over-shaving of the outer circumferential region 11B with higher precision.
  • step S101 the processing instruction data generation unit 110 executes the above-described processing instruction data generation process for planarization to generate processing instruction data for planarization.
  • the machining instruction data for flattening generated by the machining instruction data generation unit 110 is stored in the storage device 102.
  • step S102 the control unit 111 acquires flattening processing instruction data from the storage device 102. Then, the robot arm 200 is controlled according to the acquired planarization processing instruction data, and a planarization processing is performed on the surface 11 to be processed of the workpiece 10 . That is, control is performed to cut the convex portion S3 of the surface to be processed 11 with the cutting blade 24 of the scraper 22.
  • the processing instruction data generation unit 110 acquires the convex portion S3 of the surface to be processed 11 based on the surface height information, and A plurality of process area layers CR are set by dividing the process area layer CR in the height direction, and a process path PT of the scraper 22 is set for each process area layer CR.
  • the machining instruction data generation unit 110 converts the vertical push amount ⁇ z set in the protruding cutting section Sp in which the partial protruding cutting is performed in the outer peripheral diagonal machining path PT into the normal cutting section Sn in which the normal cutting is performed. I set it smaller than .
  • step S102 when cutting to all the processing area layers CR is completed, the planarization processing is finished and the process proceeds to step S103.
  • step S103 the control unit 111 acquires surface height information of the surface to be processed 11 after the planarization processing, and determines whether the flatness of the surface to be processed 11 after the planarization processing satisfies a predetermined target flatness. Determine whether or not there is.
  • the surface height information of the surface to be processed 11 is acquired based on measurement data of the three-dimensional shape measuring instrument 300.
  • "Flatness” here means, for example, as defined in JIS B 0621 "Definition and Representation of Geometric Deviations", "the amount of deviation of a planar feature from a geometrically correct plane (geometric plane)".
  • the height difference in the Z-axis direction between the highest height (Z coordinate) (most protruding part) and the lowest position (most concave position) is determined by a predetermined value. It may be determined that the flatness of the surface to be processed 11 satisfies a predetermined target flatness when the flatness is less than or equal to the threshold value.
  • step S104 the processing instruction data generation unit 110 executes finishing processing instruction data generation processing to generate finishing processing instruction data.
  • the finishing machining instruction data is machining instruction data used when the control device 100 executes the finishing machining process.
  • the finishing processing instruction data is generated, for example, based on input information inputted in advance by the user via the input device of the input/output device 103.
  • the input information includes, for example, the winning area ratio and the number of winning points specified by the user.
  • the contact area ratio may be expressed as a ratio of the area of the contact surface (convex portion) formed by the finishing process on the processing target surface 11 of the workpiece 10.
  • the number of hits may be expressed as the number of contact surfaces (convex portions) formed by finishing processing on the surface 11 to be processed.
  • the processing instruction data generation unit 110 generates finishing processing instruction data so as to match the conditions of the parameters included in the input information input by the user.
  • the finishing machining instruction data is data in which control parameters such as the machining path PT, tool angle ⁇ , vertical push amount ⁇ z, etc. when cutting the surface 11 to be machined by the scraper 22 are listed in association with each machining point number. be.
  • the finishing machining instruction data generated by the machining instruction data generation unit 110 is stored in the storage device 102.
  • the flattening processing instruction data generation process, the planarization processing, the finishing processing instruction data generation process, and the finishing processing are executed in a series of flows. It is not limited to this.
  • the flattening machining instruction data generation process and the finishing machining instruction data generation process may be executed prior to the scraping process flow and stored in the storage device 102 in advance.
  • a vertical line is set in the partial protrusion cutting section Sp of the processing path.
  • the pushing amount ⁇ z may be set smaller than the normal cutting section Sn.
  • FIG. 34 is a diagram showing a situation in which a corner of the outer peripheral region 11B is cut along the outer peripheral diagonal machining path PT.
  • the corner of the outer circumferential region 11B is a portion formed by a pair of outer edges 11C in the outer circumferential region 11B intersecting with each other, and can also be called a corner of the surface 11 to be processed.
  • the vertical push amount ⁇ z of the entire section may be set as the corrected vertical push amount ⁇ zr.
  • the convex portion formed on the processing target surface 11 of the workpiece 10 is divided into a plurality of processing region layers CR in the height direction, and processing is performed for each processing region layer CR from the top layer to the bottom layer.
  • the control for cutting the target surface 11 has been described, the application of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the present invention when the machining instruction data generation unit 110 of the control device 100 generates the machining instruction data, vertical pushing is performed in the normal cutting section Sn and the partial protrusion cutting section Sp in the outer circumferential diagonal machining path PT.
  • the present invention is not limited to this. That is, in the present invention, it is sufficient to perform control to reduce the pressing force of the scraper 22 (cutting blade 24) when performing partial protrusion cutting on the surface 11 to be machined compared to that during normal cutting, and to that extent, various methods may be used. Embodiments can be adopted.
  • the vertical push amount ⁇ z of the partial protrusion cutting section Sp in the outer peripheral diagonal machining path PT is set to the reference vertical push amount ⁇ zb, and the control device 100 drives the robot arm 200. Then, partial protrusion cutting may be detected at the timing of actually cutting the surface 11 to be processed, and control may be performed to reduce the vertical pushing amount ⁇ z of the robot hand 210 (pressing force of the cutting blade 24) in a feedback manner.
  • a camera that images the cutting blade 24 (blade edge 25) cutting the surface 11 to be processed is installed on the robot arm 200. May be attached. Then, the control device 100 determines whether or not a part of the cutting edge 25 protrudes from the outer edge 11C of the surface to be processed 11 into the external region 11D, based on the captured image data of the cutting state of the surface to be processed 11 by the cutting blade 24. Partial protrusion cutting may be detected in real time by determining.
  • control device 100 may monitor the state of the load during the scraping process that is output by the force sensor 220 included in the robot arm 200, and may detect partial protrusion cutting in real time.
  • the blade pressure of the cutting edge 25 increases compared to normal cutting, so the load output by the force sensor 220 in the stroke advancing direction also increases. Therefore, the vertical pushing amount ⁇ z (the pushing force of the cutting blade 24) may be feedback-controlled so that the load in the stroke advancing direction output by the force sensor 220 returns to the value before the increase.
  • Such a modification also suppresses an increase in the blade pressure of the cutting blade 24 during partial protrusion cutting compared to normal cutting, thereby suppressing excessive cutting of the surface 11 to be machined.
  • processing described as being performed by one device may be shared and executed by multiple devices.
  • processes described as being performed by different devices may be performed by one device.
  • the hardware configuration that implements each function can be flexibly changed.
  • the present disclosure can also be realized by supplying a computer program implementing the functions described in the above embodiments to a computer, and having one or more processors of the computer read and execute the program.
  • a computer program may be provided to the computer by a non-transitory computer-readable storage medium connectable to the computer's system bus, or may be provided to the computer via a network.
  • the non-transitory computer-readable storage medium may be any type of disk, such as, for example, a magnetic disk (floppy disk, hard disk drive (HDD), etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD disk, Blu-ray disk, etc.); Includes any type of medium suitable for storing electronic instructions, such as read only memory (ROM), random access memory (RAM), EPROM, EEPROM, magnetic card, flash memory, or optical card.
  • ROM read only memory
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Abstract

自動キサゲ加工装置は、切削刃を有するスクレーパを保持して動作させる加工用ロボットと、加工指示データに従い加工用ロボットを制御する制御装置とを備え、制御装置は、加工対象面の凸部をスクレーパによって切削する平面出し加工処理を実行する際、凸部を高さ方向に複数層に区分して段階的に切削すると共に、高さ方向に連続する層同士を切削する際におけるスクレーパの平面的な加工パスの位置を相互にずらす。

Description

自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、加工指示データの生成方法、および加工指示データ生成プログラム
 本発明は、キサゲ加工を自動で行うための技術に関する。
 移動部を有した工作機械等の摺動面には、その平面度を高めて摺動摩擦係数を低減するために、キサゲ加工(「スクレーピング加工」ともいう)が行われる。キサゲ加工は、金属加工の一種であり、従来、被加工物(ワーク)の加工対象面(被加工面)に光明丹(鉛丹)や顔料を塗り、先端が幅広でノミ状(ヘラ状)のキサゲ工具(スクレーパ)を作業者が使って、色の違いを見ながら手作業で凸部を削り除去する作業を行っていた。
 キサゲ加工の本来の目的は、摺動面を高精度な平面に仕上げることにあるが、このキサゲ加工によって摺動面に形成されたミクロン単位の微小な凹みは、摺動時に潤滑油の油溜まりの作用をするため、摺動面の潤滑性が向上し、摺動時のリンギングを防止する効果がある。しかしながら、作業者の手作業によるキサゲ加工は、熟練が要求される作業であり、また、大変な重労働でもあった。
 これに関連して、スクレーパの動作を自動制御することによって被加工物の加工対象面に対してキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置も提案されている(例えば、特許文献1~4等を参照)。また、キサゲ加工に関する技術ではないが、被加工物の加工対象面に対して切削加工を行う技術を開示する文献として、例えば特許文献5、6等が挙げられる。
特許第5954855号公報 特開平10-58285号公報 特開平05-123921号公報 特開平07-246515号公報 特開2020-199611号公報 特許第3392569号公報
 従来における自動キサゲ加工装置においては、被加工物の加工対象面を切削する際に、加工対象面の削り過ぎや削り残しが起こり易く、改善の余地があった。
 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工に関し、加工対象面の削り過ぎや削り残しを起こりにくくする技術を提供することを目的とする。
 (態様1)
 上記課題を解決するため、本発明の態様1に係る自動キサゲ加工装置は、被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置であって、切削刃を有する切削工具を保持して動作させる加工用ロボットと、加工指示データに従い前記加工用ロボットを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加工対象面の凸部を前記切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際、前記凸部を高さ方向に複数層に区分して段階的に切削すると共に、高さ方向に連続する層同士を切削する際における前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらす。
 (態様2)
 本発明の態様1に係る情報処理装置は、態様1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置であって、前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、を含む加工指示データ生成処理を実行するプロセッサを備え、前記プロセッサは、前記加工指示データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定する。
 (態様3)
 上記態様2において、前記プロセッサは、前記加工対象面の初期形状と平面出し加工後に形成されるべき前記加工対象面の目標平面との差分形状として前記凸部を取得してもよい。
 (態様4)
 上記態様2又は3において、前記プロセッサは、前記加工対象面の平面領域を、前記切削工具による1ストローク分の切削範囲に対応する複数の区分領域に所定の分割パターンで区分し、前記加工対象面に割り当てられた複数の区分領域のうち、対象となる前記加工領域層と平面的に重なる区分領域を当該加工領域層に対応する加工対象区分領域として設定し、前記加工対象区分領域毎に前記切削工具の加工パスを設定してもよい。
 (態様5)
 上記態様4において、前記プロセッサは、前記加工対象面の平面領域を前記複数の区分領域に区分する際に当該区分領域の各々に前記切削工具のストローク経路を設定しておき、当該ストローク経路上に前記切削工具の加工パスを設定してもよい。
 (態様6)
 上記態様5において、前記プロセッサは、互いに異なる分割パターンで前記平面領域を前記複数の区分領域に区分した分割パターンデータに基づいて、高さ方向に連続する前記加工領域層同士の前記加工対象区分領域を設定してもよい。
 (態様7)
 本発明の態様7に係る加工指示データの生成方法は、情報処理装置のプロセッサによって実行され、態様1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する加工指示データの生成方法であって、前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、を含む加工指示データ生成処理を実行し、前記加工指示データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定する。
 (態様8)
 本発明の態様8に係る加工指示データ生成プログラムは、態様1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置のプロセッサに、前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、を含む加工指示データ生成処理を実行させると共に、前記データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定させる。
 (態様9)
 本発明の態様9に係る自動キサゲ加工方法は、被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置の制御装置が加工指示データに従い加工用ロボットを制御する際に実行する自動キサゲ加工方法であって、前記制御装置は、前記加工対象面の凸部を前記切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際、前記凸部を高さ方向に複数層に区分して段階的に切削すると共に、高さ方向に連続する層同士を切削する際における前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらす。
 (態様10)
 また、上記態様1において、前記制御装置が前記加工対象面の凸部を前記切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部は前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて設定され、前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率が小さな値に設定されてもよい。
 (態様11)
 態様10において、前記平面出し加工処理は、前記凸部を高さ方向に複数の加工領域層に区分して段階的に切削する処理であり、前記加工条件には、更に、前記加工領域層の割り付け高さがパラメータとして含まれ、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と前記目標平面度との差が小さいほど、前記加工領域層の割り付け高さが小さな値に設定されてもよい。
 (態様12)
 また、上記態様9において、前記加工対象面の凸部を切削する平面出し加工処理を実行する工程を有し、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率が、所定の上限加工領域面積率以下の範囲で設定され、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定してもよい。
 (態様13)
 また、態様13は、態様10に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置であって、前記情報処理装置のプロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて、前記制御装置が前記平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部を設定し、前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、前記プロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定してもよい。
 (態様14)
 また、上記態様1において、前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具の押付け力を低減してもよい。
 (態様15)
 また、上記態様9において、前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具の押付け力を低減してもよい。
 本発明によれば、被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工に関し、加工対象面の削り過ぎや削り残しを起こりにくくする技術を提供できる。
図1は、実施形態に係る自動キサゲ加工装置の概略構成を示す図である。 図2は、ロボットハンドに保持されたスクレーパユニットを示す図である。 図3は、スクレーパの切削刃によってワークの加工対象面を切削している状況を側方から眺めた図である。 図4は、制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図5は、制御装置の機能構成の一例を概略的に示すブロック図である。 図6は、加工対象面の表面高さ情報を説明する図である。 図7は、加工対象面における凸部における複数の加工領域層を説明する図である。 図8は、加工領域層分布情報を説明する図である。 図9は、図8の拡大図Aに示す領域における各加工領域層の平面分布、高さ分布、及び各加工領域層の切削手順を説明する図である。 図10は、切削条件情報テーブルを説明する図である。 図11は、平面分割パターン情報を説明する図である。 図12は、加工領域層に対応する切削対象区分領域を説明する図である。 図13は、加工領域層に対応する切削対象区分領域RBを説明する図である。 図14は、加工点リストデータを説明する図である。 図15は、制御装置のプロセッサによって実行されるフローチャートである。 図16は、実施形態2に係る加工条件情報テーブルを示す図である。 図17は、実施形態2に係るワークの加工対象面を示す図である。 図18は、加工対象面の凸部の形状を模式的に示した図である。 図19は、各加工領域層の平面的な分布を等高線状に示した分布図である。 図20は、平面出し粗加工用に設定された各加工領域層の加工領域面積率を説明する図である。 図21は、平面出し仕上加工用に設定された各加工領域層の加工領域面積率を説明する図である。 図22は、実施形態2に係る加工対象面の分割パターンを説明する図である。 図23は、対象加工領域層に対する加工パスの設定方法を説明する図である。 図24は、変形例に係るワークの表層に形成された加工変質層を模式的に示す図である。 図25は、加工対象面の内部領域と外周領域を示す図である。 図26は、内部用分割パターンデータを説明する図である。 図27は、外周用ストローク経路パターンデータを説明する図である。 図28は、切削対象内部区分領域を模式的に示す図である。 図29は、外周用ストローク経路パターンと各加工領域層の平面的な分布範囲とを重ね合わせた状態の部分拡大図である。 図30は、外周領域に対応する加工パスを説明する図である。 図31は、制御パラメータ情報を説明する図である。 図32は、外周用斜めストローク経路に設定された加工パスに沿って加工対象面の外周領域を切削する状況を説明する図である。 図33は、外周用斜め加工パスにおける通常切削区間と部分はみ出し切削区間を説明する図である。 図34は、外周領域の角部を外周用斜め加工パスに沿って切削する状況を示す図である。
 以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 <実施形態1>
 (加工装置の概略構成)
 図1は、実施形態1に係る自動キサゲ加工装置1の概略構成を示す図である。図1に示すように、自動キサゲ加工装置1は、制御装置100、ロボットアーム200、三次元形状計測器300等を備えている。
 自動キサゲ加工装置1は、被対象物であるワーク10の加工対象面(被加工面)11に対してキサゲ加工(スクレーピング加工)を自動で行う装置である。ワーク10は、例えば、工作機械等を構成する金属製の摺動部材であり、その摺動面を加工対象面11とすることができる。キサゲ加工は金属加工の一種であり、キサゲ工具(切削工具)であるスクレーパを用いて加工対象面11の凸部を削り取り、加工対象面11の平面度を高めることによって摺動摩擦係数を低減させる。また、キサゲ加工の本来の目的は、摺動面を高精度な平面に仕上げることにあるが、摺動面の摺動時にリンギング(Wringing)現象が発生することを防止すべく、キサゲの仕上加工においては摺動面にミクロン単位の微小な多数の窪みを潤滑油の油溜まりとして形成し、摺動面の潤滑性を向上させるようにしている。
 ロボットアーム200は、例えば、6軸の多関節ロボットアームであり、制御装置100によって制御される。ロボットアーム200は、その先端側にロボットハンド210を有し、このロボットハンド210にスクレーパユニット20やハンドチャック30を着脱自在に保持(把持)することが可能である。すなわち、ロボットアーム200は、ロボットハンド210にスクレーパユニット20及びハンドチャック30を選択的に付け替えることができる。そして、ロボットアーム200は、各関節(例えば、第1軸~第6軸)をサーボモータ等によって駆動することで、ロボットハンド210をXYZ三次元直交座標系の任意の位置へと移動させることができる。
 図2は、ロボットハンド210に保持されたスクレーパユニット20を示す図である。スクレーパユニット20は、ロボットハンド210に着脱自在なホルダ部21と、当該ホルダ部21と一体に設けられたキサゲ工具(切削工具)であるスクレーパ22等を備えるアタッチメントである。スクレーパ22は、可撓性を有する金属材料により形成された略帯板形状のスクレーパ本体23と、スクレーパ本体23の先端側に取り付けられた切削刃24等を含んで構成されている。切削刃24は、例えば超硬合金によって形成されており、例えば鋳物で形成されたワーク10の加工対象面11を切削することが可能である。図中の符号Wは切削刃24の幅寸法を表す。符号25は、切削刃24の刃先である。図2に示す刃先25は円弧(ラウンド)形状を有しているが、刃先25の形状については特に限定されない。例えば、刃先25は直線形状を有していてもよい。勿論、円弧形状を有する刃先25を用いる場合、その曲率半径(刃先端半径)についても特に限定されない。例えば、ロボットハンド210には、切削刃24の幅寸法W、曲率半径(刃先端半径)等のサイズが異なるスクレーパユニット20を付け替えることができる。
 ワーク10の加工対象面11に対するキサゲ加工は、例えば図1に示す加工用架台C1にワーク10を固定し、ロボットハンド210にスクレーパユニット20を保持した状態でロボットアーム200を制御することによって行われる。加工用架台C1の表面は、X-Y平面に平行な平面状に形成されている。
 図3は、スクレーパ22の切削刃24によってワーク10の加工対象面11を切削している状況を側方から眺めた図である。キサゲ加工では、加工対象面11に切削刃24を斜めに当てがい、ロボットハンド210を-Z方向に駆動して加工対象面11に切削刃24を押し付けた状態からロボットハンド210をX-Y平面と平行にストローク(以下、その方向(図3中、白抜き矢印)を「ストローク方向」と呼ぶ)させることによって、加工対象面11をミクロンオーダー或いはサブミクロンオーダーの厚さずつ切削する。
 なお、図3に示す符号θは、加工対象面11を切削刃24によって切削する際に当該切削刃24とX-Y平面とがなす角度である(以下、「工具角度」という)。ロボットアーム200は、例えば、キサゲ加工時における工具角度θとロボットハンド210の垂直押し込み量(-Z方向への変位量)δzを制御パラメータとすることで、スクレーパ22の1ストローク当たりに加工対象面11を切削する切削深さΔDS、及び切削幅WCを調整することができる。ここで、ロボットハンド210の垂直押し込み量(-Z方向への変位量)δzは、例えば、三次元形状計測器300によって計測される加工対象面11の基準点における高さを基準高さ(ゼロ点)として設定される。加工対象面11における基準点の位置(XY座標)は特に限定されない。例えば、加工対象面11の隅部を基準点に設定し、その表面高さを基準高さとしてもよい。なお、スクレーパ22のスクレーパ本体23は上記の通り可撓性を有するため、スクレーパ本体23が撓った状態で加工対象面11の切削が行われる。そのため、加工対象面11の切削深さがミクロンオーダー或いはサブミクロンオーダーの寸法であるのに対して、切削時におけるロボットハンド210の垂直押し込み量δzはミリオーダーの変位量として設定することができる。
 次に、ハンドチャック30について説明する。ハンドチャック30は、架台間でワーク10を移動させる際に、当該ワーク10を把持するためのアタッチメントであり、ロボットハンド210に着脱自在となっている。図1に示すレイアウトでは、例えば、加工用架台C1及び計測用架台C2間でワーク10を移動させる際に用いられる。すなわち、ロボットアーム200は、ロボットハンド210に装着したハンドチャック30によってワーク10を把持することで、加工用架台C1及び計測用架台C2間でワーク10を自由に移動させることができる。
 計測用架台C2は、三次元形状計測器300を用いてワーク10における加工対象面11の三次元形状を計測する際に、ワーク10を載置するための架台である。計測用架台C2の表面も、X-Y平面に平行な平面状に形成されている。
 三次元形状計測器300は、例えば、白色光干渉方式の計測器であり、加工対象面11の三次元形状データ(凹凸形状データ)を高精度に取得することができる。但し、三次元形状計測器300は、加工対象面11の凹凸形状データ(高さデータ)を計測できれば特に限定されず、例えば三次元レーザスキャナ等を用いてもよい。また、三次元形状計測器300は、加工対象面11の凹凸形状データを非接触で取得する「非接触式」の計測器であってもよいし、加工対象面11にプローブ等を接触させることで当該加工対象面11の凹凸形状データを取得する「接触式」の計測器であってもよい。その他、自動キサゲ加工装置1は、スクレーパユニット20を載置するための工具載置用架台C3や、ハンドチャック30を載置するためのハンドチャック用架台C4等を備えていてもよい。
 また、ロボットアーム200は、更に、力覚センサ220を備えている。力覚センサ220は、キサゲ加工時に、スクレーパ22に作用する負荷(抵抗)を検出するセンサである。自動キサゲ加工装置1の制御装置100は、力覚センサ220が出力するキサゲ加工中における負荷の状態を監視(モニタリング)し、必要に応じて、負荷の強弱に基づいたフィードバック制御を行うことができる。なお、上述したロボットアーム200は本発明に係るキサゲ加工用ロボットの一例であり、キサゲ加工用ロボットはロボットアーム200に限定されない。本発明に係るキサゲ加工用ロボットは、保持したスクレーパを動作させることによってワーク10の加工対象面11に対して自動でキサゲ加工を行うことができる構成であれば特に限定されない。
 次に、自動キサゲ加工装置1の制御装置100について説明する。制御装置100は、加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、その結果、ワーク10の加工対象面11に対して加工指示データに応じたキサゲ加工が行われる。また、制御装置100は、ロボットアーム200を制御するための加工指示データを生成する。すなわち、制御装置100は、ロボットアーム200を制御する装置として機能すると共に、ロボットアーム200を制御する際に用いる加工指示データを生成するための情報処理装置(加工指示データ生成装置)として機能する。但し、ロボットアーム200を制御するための加工指示データは、制御装置100とは別の情報処理装置(加工指示データ生成装置)によって生成されてもよい。この場合、当該情報処理装置(加工指示データ生成装置)が生成した加工指示データを制御装置100が取得し、取得した加工指示データに従って制御装置100がロボットアーム200を制御する。なお、情報処理装置(加工指示データ生成装置)から制御装置100への加工指示データの送信は有線通信または無線通信のいずれによって行われてもよい。
 図4は、制御装置100の構成の一例を示すブロック図である。制御装置100は、例えば、一般的なコンピュータである。制御装置100を構成するコンピュータは、通信インターフェース(通信I/F)101、記憶装置102、入出力装置103、及びプロセッサ104を備え、これらが通信バス105を介して接続されている。
 通信I/F101は、例えばネットワークカードや通信モジュールであってもよく、所定のプロトコルに基づき、他のコンピュータ、機器等と通信を行う。例えば、制御装置100は、通信I/F101を介してワーク10における加工対象面11の三次元形状情報を三次元形状計測器300から受信する。
 記憶装置102は、例えば、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の主記憶装置、及びHDD(Hard-Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ等の補助記憶装置(二次記憶装置)を含んでいる。主記憶装置は、プロセッサ104が読み出すプログラムや他のコンピュータとの間で送受信する情報を一時的に記憶したり、プロセッサ104の作業領域を確保したりする。補助記憶装置は、プロセッサ104が実行するプログラムや他のコンピュータとの間で送受信する情報等を記憶する。また、補助記憶装置は、リムーバブルメディア(可搬記録媒体)を含んでいてもよい。リムーバブルメディアは、例えば、USBメモリ、SDカード、または、CD-ROM、DVDディスク、若しくはブルーレイディスクのようなディスク記録媒体である。記憶装置102(例えば、補助記憶装置)には、オペレーティングシステム(OS)、各種プログラム、および各種情報テーブル等が格納されている。
 入出力装置103は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置、モニタ等の出力装置、タッチパネルのような入出力装置等のユーザインターフェースである。
 プロセッサ104は、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等の演算処理装置であり、プログラムを実行することにより本実施形態に係る各処理を行う。例えば、プロセッサ104が、記憶装置102の補助記憶装置に記憶されたプログラムを主記憶装置にロードして実行することによって、後述するような加工指示データを生成するための加工指示データ生成処理等といった各種の処理が実現される。
 なお、制御装置100は、必ずしも単一の物理的構成によって実現される必要はなく、互いに連携する複数台のコンピュータによって構成されてもよい。
 次に、制御装置100の機能構成について図5に基づいて説明する。図5は、制御装置100の機能構成の一例を概略的に示すブロック図である。制御装置100は、加工指示データ生成部110、制御部111を機能部として有している。制御装置100のプロセッサ104は、記憶装置102の補助記憶装置に記憶されたプログラムを主記憶装置にロードして実行することにより、上述した各機能部を実現する。加工指示データ生成部110は、加工指示データを生成する加工指示データ生成処理を実行する。制御部111は、加工指示データ生成部110が生成した加工指示データを取得し、当該加工指示データに従ってロボットアーム200を制御する。
 次に、自動キサゲ加工装置1のキサゲ加工に係る各処理について説明する。ここでは、ワーク10に対するキサゲ加工の一例として、加工対象面11の平面度が所定の目標平面度を満たすように加工対象面11の凸部を切削する平面出し加工処理を実行し、当該平面出し加工処理の後に、加工対象面11に油溜まり用の窪みを形成する仕上げ加工処理を実行する例について説明する。このように、ワーク10の加工対象面11に対するキサゲ加工を行うに際し、平面出し加工処理と仕上げ加工処理とに分離して行うことによって加工効率を向上させることができる。
 ここで、制御装置100が平面出し加工処理を実行する際に使用する加工指示データ(以下、「平面出し用加工指示データ」という)を生成する処理(平面出し用加工指示データ生成処理)について説明する。
 平面出し加工用指示データの生成に際し、加工指示データ生成部110は、三次元形状計測器300の計測データに基づき、加工対象面11の表面高さ情報を取得する。図6は、加工対象面11の表面高さ情報を説明する図である。表面高さ情報は、加工対象面11の平面方向(X-Y平面方向)における各座標(各測定点)に対応する高さ(Z座標)を示す情報である。
 加工指示データ生成部110は、加工対象面11の表面高さ情報に基づいて、加工対象面11の凸部を取得する。加工対象面11の凸部は、例えば、加工対象面11の高さ(Z座標)が最も低い位置を基準として、相対的に隆起した部位である。加工指示データ生成部110は、例えば、加工対象面11の表面高さ情報に基づいて、加工対象面11の平面出し加工処理前の加工対象面11の形状をモデル化し、初期形状S1として取得する。そして、この初期形状S1と、平面出し加工処理後に形成されるべき加工対象面11の目標平面(目標形状)S2との差分形状を、加工対象面11の凸部S3(平面出し加工処理で切削すべき対象となる部位)として取得してもよい。加工対象面11の目標平面S2は、加工対象面11の高さ(Z座標)が最も低い位置を通り、且つX-Y平面に平行な平面形状として設定してもよい。
 加工指示データ生成部110は、加工対象面11における凸部S3を、その高さ方向にX-Y平面と平行な加工平面によって区分し、複数の加工領域層CRを設定する。
 図7は、加工対象面11における凸部S3における複数の加工領域層CRを説明する図である。図7には、X=X1上(X1は、X軸上における座標)における加工対象面11の凸部S3の形状を模式的に示している。図7に示す符号S0は、加工対象面11における凸部S3のうち、当該凸部S3において高さ(Z座標)が最も高い位置を通り且つX-Y平面に平行な仮想平面である。図7に示す符号VPは、凸部S3を高さ方向に区分する仮想的な加工平面である。加工平面VPは、仮想平面S0及び目標平面S2と平行(すなわち、X-Y平面に平行)、且つこれら平面S0,S2間に間隔をおいて設定される。図7には、4つの加工平面VPによって凸部S3を5つの加工領域層CR1~CR5に区分した態様を例示している。
 次に、加工指示データ生成部110は、加工対象面11における各加工領域層CRの平面的な分布を等高線状に示す加工領域層分布情報を生成する。図8は、加工領域層分布情報を説明する図である。図8においては、作図上、加工対象面11の一部のみについて各加工領域層CRの分布を等高線状に示している(拡大図Aを参照)。図8の拡大図Aにおいて実線で示される等高線は、各加工領域層CR1~CR5同士の境界位置、及び、最下層に位置する加工領域層CR5と目標平面S2との境界位置を示している。すなわち、拡大図Aに示される等高線は、各加工平面VP及び目標平面S2によって加工対象面11の凸部S3を仮想的に切断したときの切り口と一致している。
 図9は、図8の拡大図Aに示す領域における各加工領域層CRの平面分布、それに対応する高さ分布、及び、各加工領域層CRの切削手順を説明する図である。(A)は各加工領域層CRの平面分布、(B)は各加工領域層CRの高さ分布を示す。また、(C)は加工領域層CR1の切削範囲、(D)は加工領域層CR2の切削範囲を示す。(C)における黒塗り部分は、加工領域層CR1の切削範囲外の領域を表す。(D)における黒塗り部分は、加工領域層CR2の切削範囲外の領域を表す。本実施形態に係る平面出し加工処理は、加工対象面11の凸部S3を、最上層に位置する加工領域層CR(図7及び図9に示す例では加工領域層CR1)から、最下層に位置する加工領域層CR(図7及び図9に示す例では、加工領域層CR5)まで、これらの順に加工領域層CR毎に順次切削する。そのため、加工指示データ生成部110は、加工対象面11の凸部S3を切削する際に用いる平面出し加工用指示データを、加工領域層CR毎に生成する。
 なお、図7及び図9に示す符号ΔHは、加工対象面11の凸部S3を複数の加工領域層CRに区分する際の割り付け高さである。例えば、各加工領域層CRの割り付け高さΔHは、スクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDSに対応する寸法に設定される。これにより、平面出し加工処理で凸部S3を切削する際、スクレーパ22の1ストローク毎に、加工領域層CR1つ分に相当する厚さを切削することができる。
 例えば、加工指示データ生成部110は、各加工領域層CRの割り付け高さΔHを、予め定められた固定値(例えば、1μm程度)に設定してよい。或いは、凸部S3の最大高低差(加工対象面11の高さ(Z座標)が最も低い地点と最も高い地点におけるZ軸方向の高低差)に応じて、各加工領域層CRの割り付け高さΔHを均等に設定してもよい。但し、各加工領域層CRにおける割り付け高さΔHを同じ値として設定する必要はなく、各層の割り付け高さΔHとして異なる値を設定してもよい。例えば、各加工領域層CRにおける割り付け高さΔHが、凸部S3の上側(+Z方向側)から下側(-Z方向側)に向かって段階的に小さくなるように設定してもよい。
 また、加工指示データ生成部110は、ユーザから指定された値を用いて凸部S3を高さ方向に区分する際の割り付け高さΔHを設定してもよい。この場合、例えば、キサゲ加工処理の開始前に入出力装置103を介したユーザによる入力操作を受け付けておき、割り付け高さΔHを含む入力情報(設定情報)を記憶装置102に記憶しておいてもよい。勿論、加工指示データ生成部110が、各加工領域層CRの割り付け高さΔHを自動で設定してもよい。
 また、上記の通り、スクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDSは、上述した工具角度θと垂直押し込み量δzとの関係と相関する。そのため、加工指示データ生成部110は、図10に示すような切削条件情報テーブルに基づいて各加工領域層CRの割り付け高さΔHを自動設定してもよい。切削条件情報テーブルは、工具角度θ、垂直押し込み量δz、切削幅WC、切削深さΔDSの関係を示すデータである。切削幅WC及び切削深さΔDSのフィールドには、工具角度θと垂直押し込み量δzの組み合わせに対応する切削幅WC及び切削深さΔDSの値が登録されている。切削条件情報テーブルは、いわゆるデータベースのテーブルであってもよいし、CSV(Comma Separated Values)のような所定の形式のファイルであってもよい。このような切削条件情報テーブルは、予め記憶装置102に記憶されている。加工指示データ生成部110は、切削条件情報テーブルを読み出し、当該切削条件情報テーブルの切削深さΔDSのフィールドに登録されている値を抽出し、その値を各加工領域層CRの割り付け高さΔHとして設定してもよい。
 次に、加工指示データ生成部110は、加工対象面11の平面領域(X-Y平面領域)を所定の分割パターンで区分した平面分割パターン情報を生成する。図11は、平面分割パターン情報を説明する図である。図11に示す分割パターンA~Cは上記所定の分割パターンの一例であるが、各分割パターンA~Cは加工対象面11の平面領域に多数の矩形領域がグリッド状に配列するようなグリッドパターン(図中、鎖線で示す)で当該平面領域を区分している。加工対象面11の平面領域を分割パターンA~Cで区分することで割り当てられる個々の領域を区分領域RAと呼ぶ。本実施形態において、区分領域RAは、加工対象面11の全領域に割り当てられる。なお、作図の都合上、図11において符号RAは、一部の区分領域RAだけに付している。
 分割パターンA~Cは、加工対象面11の平面領域を区分するパターンが異なるが区分領域RAの構成は共通であり、区分領域RA毎に切削刃24のストローク経路PS(図中破線で図示)が設定されている。作図の都合上、図11において符号PSは、一部のストローク経路PSだけに付している。ストローク経路PSは、加工対象面11の切削時に切削刃24がX-Y平面に沿ってストローク動作する際、切削刃24の幅方向中心位置が通過する平面的な経路である。すなわち、加工対象面11の切削時において、切削刃24の刃先を加工対象面11に押し付けた状態で上記ストローク経路PSに沿って切削刃24の幅方向中心位置が通過するようにストローク動作させることで、該当する区分領域RAの切削が行われる。
 図11に示す例では、矩形状を有する区分領域RAの長辺方向と平行にストローク経路PSが設定されている。ストローク経路PSは、区分領域RAのうち、長辺方向の一端を始点とすると共に他端を終点としている。また、ストローク経路PSは、短辺方向(幅方向)における中央位置を通る位置に設定されている。区分領域RAの幅寸法は、平面出し加工処理を行う際に使用される切削刃24の幅寸法W(図2を参照)と同じ寸法に設定されていてもよい。また、図2で説明したように、刃先25が円弧形状を有する切削刃24を用いて切削する場合、刃先25の幅方向における端部領域が加工対象面11と接触せずに(浮いた状態で)ストロークがなされる場合がある。その場合には、切削刃24によって加工対象面11が切削される際の切削幅WCが、切削刃24の幅寸法Wよりも小さくなる場合がある。そこで、区分領域RAの幅寸法は、切削刃24の幅寸法Wよりも小さな寸法に設定されていてもよい。勿論、切削刃24の刃先25が円弧形状を有する場合であっても、切削条件によっては切削時における切削幅WCが切削刃24の幅寸法Wと実質的に等しくなる場合もある。例えば、加工対象面11の切削時における垂直押し込み量δzが大きい場合には、切削時における切削幅WCが切削刃24の幅寸法Wと実質的に等しくなり易い。また、区分領域RAのサイズは特に限定されないが、例えば幅寸法が数mm程度、当該幅寸法と直交する長さ寸法(長辺寸法)が10数mm程度であってもよい。なお、図11は、区分領域RAを模式的に示したものであり、図示されている各区分領域RAの加工対象面11に対する相対的な大きさは実際と異なっている。
 上記のように、本実施形態に係る平面出し加工処理は、上層の加工領域層CRから順に加工領域層CR単位での切削を行う。そのため、後述するように、加工対象面11の平面領域に割り当てられた区分領域RAのうち、加工領域層CR毎に切削対象となる区分領域RA(後述する切削対象区分領域RB)を特定し、加工領域層CR毎に切削対象区分領域RBを切削する。切削対象区分領域RBの切削時において、切削対象区分領域RB毎に規定されるストローク経路PS上を辿るように切削刃24がストロークされることとなるが、その際、ストローク経路PSの始点から終点までの全区間を切削刃24がストロークするとは限らない。例えば、切削対象区分領域RBの全領域が切削対象となる加工領域層CRと重なる場合には、その切削対象区分領域RBにおけるストローク経路PSの全区間を切削刃24がストロークするようにストローク区間(後述する加工パスPT)が設定される。一方、切削対象区分領域RBの一部のみが、切削対象となる加工領域層CRと重なる場合には、その切削対象区分領域RBにおけるストローク経路PSの一部区間のみを切削刃24がストロークするようにストローク区間が設定される。
 次に、図11に示す分割パターンA~Cの違いについて説明する。分割パターンAと分割パターンBは、そのストローク経路PSが互いに直交する方向に延びている。そのため、分割パターンAと分割パターンBでは、区分領域RAのストローク経路PSが平面的にずれた状態で設定されている。次に、分割パターンBと分割パターンCを対比すると、これらはストローク経路PSが互いに平行に設定されているが、加工対象面11の平面領域をグリッド状に区分(分割)する区分(分割)数が相違している。その結果、分割パターンBに含まれる各区分領域RAと分割パターンCに含まれる各区分領域RAとでは、区分領域RAの幅寸法及び長さ寸法が互いに相違している。そのため、分割パターンBと分割パターンCでは、区分領域RAのストローク経路PSが平面的にずれた状態で設定されている。
 以上のように、加工指示データ生成部110は、加工対象面11の平面領域を異なる分割パターンで区分した複数種類の分割パターンデータを含むように平面分割パターン情報を生成する。以下では、各分割パターンA~Cに対応する分割パターンデータを分割パターンデータA~Cと呼ぶ場合がある。勿論、加工指示データ生成部110が、平面分割パターン情報を生成する際に用いる分割パターンは図11に示す例に限られず、種々の分割パターンを採用できる。また、図11では3種類の分割パターンを例示したが、平面分割パターン情報は、区分領域RAのストローク経路PSを相互にずらして設定した、分割パターンの異なる分割パターンデータを少なくとも2種類以上含んでいればよい。勿論、平面分割パターン情報が、分割パターンの異なる分割パターンデータを4種類以上含んでいてもよい。
 加工指示データ生成部110は、生成した加工領域層分布情報及び平面分割パターン情報に基づいて、加工領域層CRに対応する切削対象区分領域RBを設定する。より具体的には、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に、平面分割パターン情報に含まれる分割パターンデータを選択し、選択した分割パターンデータに対応する区分領域RAのうち、加工領域層CRと平面的に重なる区分領域RAを切削対象区分領域RBに設定する。ここでいう「平面的に重なる」とは、個々の区分領域RAの全体が加工領域層CRと平面的に重なっている必要は無く、その領域の少なくとも一部が加工領域層CRと平面的に重なっていればよい。すなわち、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に選択した分割パターンデータに割り付けられた区分領域RAのうち、その少なくとも一部が加工領域層CRと平面的に重なるものを切削対象区分領域RBに設定する。なお、加工指示データ生成部110は、加工領域層分布情報から加工対象面11における各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)を取得できる。
 加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に、各々の加工領域層CRに対応する切削対象区分領域RBを設定する際、(凸部S3の)高さ方向に連続する加工領域層CR同士で、互いに異なる分割パターンデータを選択する。以下、その具体例を説明する。
 例えば、加工指示データ生成部110は、最上層に位置する加工領域層CR1に対応する切削対象区分領域RBを設定する際、加工領域層分布情報から取得した加工領域層CR1の平面的な分布範囲と、平面分割パターン情報に含まれる何れかの分割パターンデータ(ここでは、分割パターンデータAとして説明する)を選択し、対応する分割パターンAで割り付けられた区分領域RAのうち、加工領域層CR1と平面的に重なっている領域を切削対象区分領域RBとして取得する。
 図12は、加工領域層CR1に対応する切削対象区分領域RBを説明する図である。図中に示す格子状の鎖線は分割パターンAによって加工対象面11の平面領域をグリッド状に区分する区分位置を示しており、分割パターンAによって区分された各矩形領域が区分領域RAに該当する。また、図中の実曲線は、加工領域層CR1と他の加工領域層CR(例えば、加工領域層CR1と加工領域層CR2)の境界線を示しており、図12では当該境界線を境に右側が加工領域層CR1の範囲内領域、左側が加工領域層CR1の範囲外領域となっている。区分領域RAのうち、ハッチングしている部分は、加工領域層CR1と平面的に重なっていない区分領域RAであり、これを切削非対象区分領域RCとして図示している。一方、区分領域RAのうち、ハッチングされていない部分は、少なくとも一部が加工領域層CR1と平面的に重なっているため、加工領域層CR1における切削対象区分領域RBに対応する。
 加工領域層CR1の切削を行う際には、図12に示す切削非対象区分領域RCは切削されず、切削対象区分領域RBの一部又は全体が切削される。本実施形態においては、切削対象区分領域RB毎に、切削時に切削刃24が辿る加工パスPTの始点となる加工(切削)開始点Psと、終点となる加工(切削)終了点Peが、ストローク経路PS(図中破線で示す)に設定される。図12において、加工パスPTは矢印で示されており、各矢印の始点(図中、丸印)が加工開始点Psに対応し、終点(図中、矢の先端)が加工終了点Peに対応している。加工パスPTは、ストローク経路PSに設定される加工開始点Ps及び加工終了点Peを結ぶ線であるため、勿論、ストローク経路PS上に設定される。加工パスPTは、切削対象区分領域RBの切削時に、切削刃24がストロークするストローク経路PS上の区間に相当する。
 ここで、図12に示される例では、各切削対象区分領域RBの一部のみが対象となる加工領域層CR(加工領域層CR1)と重なっている。この場合には、図12に示すように、各切削対象区分領域RBにおけるストローク経路PSの一部区間のみに加工パスPTを設定している。加工パスPTが設定されるストローク経路PSの区間は、各切削対象区分領域RBが対象となる加工領域層CR(加工領域層CR1)と平面的に重複する区間に対応付けられる。言い換えると、各切削対象区分領域RBが対象となる加工領域層CR(加工領域層CR1)と平面的に重複する区間に加工パスPTが設定されるように、ストローク経路PS上に加工開始点Ps及び加工終了点Peが設定される。なお、切削対象区分領域RBの全体が加工領域層CRと重なる(加工領域層CRの領域内に含まれる)場合には、その切削対象区分領域RBにおけるストローク経路PSの全区間に加工パスPTを設定する。
 上記の通り、加工指示データ生成部110は、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士では、互いに異なる分割パターンデータを選択して切削対象区分領域RBを設定する。したがって、加工領域層CR1の直下層として配置される加工領域層CR2に対応する切削対象区分領域RBを設定する際には、加工領域層CR1のときとは異なる分割パターンデータを選択することとなる。つまり、分割パターンAとは異なる分割パターンデータ(ここでは、分割パターンデータBとして説明する)を選択し、対応する分割パターンBで割り付けられた区分領域RAのうち、加工領域層CR2と平面的に重なっている領域が切削対象区分領域RBとして取得される。
 図13は、加工領域層CR2に対応する切削対象区分領域RBを説明する図である。図中に示す格子状の鎖線は分割パターンBによって加工対象面11の平面領域をグリッド状に区分する区分位置を示しており、分割パターンBによって区分された各矩形領域が区分領域RAに該当する。また、図中の実曲線は、加工領域層CR2と他の加工領域層CR(例えば、加工領域層CR2と加工領域層CR3)の境界線を示しており、図13では当該境界線を境に右側が加工領域層CR2の範囲内領域、左側が加工領域層CR2の範囲外領域となっている。区分領域RAのうち、ハッチングしている部分は、加工領域層CR2と平面的に重なっていない区分領域RAであり、これを切削非対象区分領域RCとして図示している。一方、区分領域RAのうち、ハッチングされていない部分は、少なくとも一部が加工領域層CR2と平面的に重なっているため、加工領域層CR2における切削対象区分領域RBに対応する。図13においても、図12で説明したように、ストローク経路PS(図中破線で示す)上の一部区間又は全区間に設定される加工パスPTを矢印で図示している。加工パスPTの設定方法は、図12で説明した要領と同様である。
 次に、加工領域層CR2の直下層として配置される加工領域層CR3に対応する切削対象区分領域RBを設定する際には、加工領域層CR2のときに選択した分割パターンBとは異なる分割パターンデータ、例えば分割パターンデータA、或いは分割パターンデータCが選択され、上述した加工領域層CR1,CR2と同じ要領で加工領域層CR3に対応する切削対象区分領域RBが特定される。以上のようにして、加工指示データ生成部110は、全ての加工領域層CRについて、加工領域層CR毎に、対応する切削対象区分領域RBを特定する。勿論、加工指示データ生成部110は、最上層の加工領域層CR1から順番に切削対象区分領域RBを特定する必要は無い。
 以上のように、本実施形態においては、凸部S3の高さ方向に連続する(上下方向に隣接する)加工領域層CR同士では、互いに異なる分割パターンデータを選択して切削対象区分領域RBを設定することで、高さ方向に連続する(上下方向に隣接する)一方の加工領域層CRの切削対象区分領域RBに設定される加工パスPTを、他方の加工領域層CRの切削対象区分領域RBに設定される加工パスPTに対して平面的にずらすことができる。
 ここで、仮に全ての加工領域層CRにおいて同一の分割パターンデータを用いて切削対象区分領域RBを設定した場合について説明する。例えば図9の(B)に示すような凸部13を加工領域層CR1から加工領域層CR5まで順次切削する場合を考えると、加工領域層CR毎に複数回に亘って切削が行われる。その際、各加工領域層CR1~5において全て同一の分割パターンデータを用いてしまうと、高さ方向に連続する(上下方向に隣接する)加工領域層CR同士における加工パスPT(ストローク経路PS)が同一経路上に設定されてしまう。そうすると、何度も同じ経路を辿って切削のためのストロークが行われるという結果を招き易くなる。
 一方、切削刃24による切削時においては、図3で説明したようにロボットハンド210によって切削刃24を加工対象面11に押し付けるため、切削刃24の刃先25を加工対象面11に押し付ける押付け力は、厳密には刃先25の幅方向に均一とならない。つまり、切削刃24の刃先25を加工対象面11に押し付ける押付け力は、刃先25の幅方向中央領域が相対的に大きく、幅方向端部領域側は相対的に小さくなる。この傾向は、図2に示す切削刃24のように、刃先25の形状が円弧(ラウンド)形状を有する場合に顕著となり易い。このような状況下において、加工対象面11の凸部S3を加工領域層CR毎に切削する際、各層毎に切削刃24を何度も同じ経路でストロークさせてしまうと、切削刃24の幅方向中央部が通過する加工パスPT(ストローク経路PS)部分を深く削り過ぎてしまう虞がある。また、各層毎に切削刃24を何度も同じ経路でストロークさせてしまうと、切削刃24の幅方向端部領域が通過する経路も合致してしまうため、切削刃24の幅方向端部領域が通過する部分については逆に削り残しが起こり易くなる。
 これに対して、本実施形態においては、高さ方向に連続する(上下方向に隣接する)一方の加工領域層CRの切削対象区分領域RBに設定される加工パスPTを、他方の加工領域層CRの切削対象区分領域RBに設定される加工パスPTに対して平面的にずらすことができるため、加工対象面11を加工領域層CR毎に順次切削する際に、加工対象面11の削り過ぎや削り残しを起こり難くすることができる。
 以上のようにして、加工領域層CR毎に切削対象区分領域RBを特定した後、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎の制御パラメータ情報を生成する。制御パラメータ情報は、自動キサゲ加工装置1のロボットアーム200によって加工対象面11の凸部S3を加工領域層CR毎に切削する際の各制御パラメータの制御値を含む情報であり、加工領域層CR毎に生成することができる。制御パラメータ情報は、例えば、工具角度θ及び垂直押し込み量δzの各制御値と加工点リストデータを含み、加工領域層CR毎に生成される。上記のように、工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせはスクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDS及び及び切削幅WCに相関する。そのため、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に制御パラメータ情報を生成する際、対象となる加工領域層CRに設定されている割り付け高さΔH及び区分領域RAの幅寸法を、それぞれ要求される切削深さΔDS及び切削幅WCとして採用し、当該切削深さΔDS及び切削幅WCの条件に合致する工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせを、各加工点の工具角度θ及び垂直押し込み量δzに設定してもよい。その際、切削深さΔDS及び切削幅WCの条件に合致する工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせは、図10で説明した切削条件情報テーブルから取得することができる。
 次に、加工点リストデータについて説明する。図14は、加工点リストデータを説明する図である。加工点リストデータは、加工パスPTに関するデータを加工点番号毎に対応付けてリストにしたデータであり、加工領域層CR毎に生成される。加工点番号は、対象となる加工領域層CRに含まれる加工パスPTの通し番号であり、当該加工領域層CRを切削する際における切削刃24の総ストローク回数に一致する。加工パスPTに関するデータは、加工パスPTの加工開始点Ps及び加工終了点Peを規定するデータであり、例えば、各加工点における加工開始点座標(XY座標)、加工パス方向DT、加工パス長さLTが規定されていてもよい。勿論、加工パスPTに関するデータとして、加工パスPTの加工開始点座標(XY座標)及び加工終了点座標(XY座標)が規定されていてもよい。加工指示データ生成部110は、このような加工点リストデータを加工領域層CR毎に生成する。
 以上のように、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に、加工点リストデータと工具角度θ及び垂直押し込み量δzの各制御値を含む制御パラメータ情報を生成することで、各加工領域層CRの制御パラメータ情報を含む平面出し用加工指示データを生成し、記憶装置102に記憶させる。
<キサゲ加工処理フロー>
 次に、制御装置100において実行されるキサゲ加工処理フローについて説明する。図15は、制御装置100のプロセッサ104によって実行されるフローチャートである。キサゲ加工処理フローは、例えば、入出力装置103の入力装置を介してユーザからのキサゲ加工開始要求を制御装置100が受け付けることを契機に開始される。
 先ずステップS101において、加工指示データ生成部110は、上述した平面出し用加工指示データ生成処理を実行し、平面出し用加工指示データを生成する。加工指示データ生成部110が生成した平面出し用加工指示データは、記憶装置102に記憶される。
 次に、ステップS102において、制御部111は、記憶装置102から平面出し用加工指示データを取得する。そして、取得した平面出し用加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、ワーク10の加工対象面11に対する平面出し加工処理を実行する。すなわち、加工対象面11の凸部S3をスクレーパ22の切削刃24によって切削する制御を行う。
 本実施形態における平面出し用加工指示データ生成処理では、加工指示データ生成部110が、上記表面高さ情報に基づいて加工対象面11の凸部S3を取得し、当該凸部S3を高さ方向に区分することで複数の加工領域層CRを設定し、加工領域層CR毎にスクレーパ22の加工パスPTを設定する。そして、加工指示データ生成部110は、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士でスクレーパ22の平面的な加工パスPTの位置を相互にずらして設定する。図13及び図14の例では、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士の加工パスPTを直交方向に設定するようにした。
 これによれば、制御部111が平面出し加工処理を実行する際、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士を切削する際におけるスクレーパ22の平面的な加工パスPTの位置を相互にずらして切削することができる。すなわち、凸部S3を最上層から最下層まで加工領域層CR毎に順次切削する際、高さ方向に連続する加工領域層CR同士でスクレーパ22の平面的な加工パスPTが同一経路を辿ることを回避できる。その結果、加工対象面11の凸部S3を加工領域層CR毎に切削する際、当該加工領域層CRの削り過ぎや削り残しを起こり難くすることができる。これにより、平面出し加工処理において、加工領域層CR毎の切削深さを、所期の深さ通りに精度良く管理できる。したがって、平面出し加工処理において、加工対象面11を精度良く目標平面S2に合致させることができ、その平面度(平滑度)を高めることができる。なお、本実施形態において、図12及び図13で説明した例では、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CRの加工パスPT同士を直交方向に設定することによって当該加工パスPT同士の位置を相互にずらすようにしたが、当該加工パスPTの位置を相互にずらすことができる限りにおいて、種々の態様を採用できる。例えば、高さ方向に連続する加工領域層CR同士の加工パスPTを非平行にするだけでもよく、これによって加工パスPTの位置を相互にずらすことができる。
 ステップS102において、全ての加工領域層CRへの切削が完了すると、平面出し加工処理を終了し、ステップS103に進む。制御部111は、ステップS103において、平面出し加工処理後における加工対象面11の表面高さ情報を取得し、平面出し加工処理後における加工対象面11の平面度が所定の目標平面度を満たしているか否かを判定する。なお、加工対象面11の表面高さ情報は、三次元形状計測器300の計測データに基づいて取得される。ここでいう「平面度」とは、例えばJIS B 0621「幾何偏差の定義及び表示」に規定されているように「平面形体の幾何学的に正しい平面(幾何学的平面)からの狂いの大きさ」として定義することができる。そして、平面出し加工処理後の加工対象面11において、その高さ(Z座標)が最も高い部位(最も突出した部位)と最も低い位置(最も凹んだ位置)のZ軸方向の高低差が所定の閾値以下である場合に、加工対象面11の平面度が所定の目標平面度を満たすと判断してもよい。
 ステップS103において加工対象面11の平面度が目標平面度を満たすと判定された場合、ステップS104に進む。一方、ステップS103において加工対象面11の平面度が目標平面度を満たさないと判定された場合、ステップS101に戻り、平面出し用加工指示データ生成処理及び平面出し加工処理を再度実行する。つまり、加工対象面11の平面度が目標平面度を満たすまで、平面出し加工処理が行われる。
 ステップS104では、加工指示データ生成部110が仕上げ用加工指示データを生成する仕上げ用加工指示データ生成処理を実行する。仕上げ用加工指示データは、制御装置100が仕上げ加工処理を実行する際に使用する加工指示データである。仕上げ用加工指示データは、例えば、入出力装置103の入力装置を介して予めユーザから入力された入力情報に基づいて生成される。入力情報には、例えば、ユーザが指定した当たり面積率や当たり点数が含まれている。ここで、当たり面積率は、ワーク10の加工対象面11における、仕上げ加工処理によって形成される当たり面(凸部)の面積の割合として表されてもよい。また、当たり点数は、加工対象面11における、仕上げ加工処理によって形成される当たり面(凸部)の数として表されてもよい。
 加工指示データ生成部110は、ユーザが入力した入力情報に含まれるパラメータの条件に合致するように仕上げ用加工指示データを生成する。仕上げ用加工指示データは、スクレーパ22によって加工対象面11を切削するときの加工パスPT、工具角度θ、垂直押し込み量δz等といった各制御パラメータを加工点番号毎に対応付けてリストにしたデータである。加工指示データ生成部110が生成した仕上げ用加工指示データは、記憶装置102に記憶される。
 次に、ステップS105において、制御部111は、記憶装置102から仕上げ用加工指示データを取得し、取得した仕上げ用加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、ワーク10の加工対象面11に対する仕上げ加工処理を実行する。すなわち、平面出し加工処理後の加工対象面11をスクレーパ22によって切削し、油溜まり用の窪みを形成する。加工対象面11に対する仕上げ加工処理が完了すると、キサゲ加工処理フローが終了する。
 なお、上述したキサゲ加工処理フローにおいては、平面出し用加工指示データ生成処理、平面出し加工処理、仕上げ用加工指示データ生成処理、及び仕上げ加工処理を一連のフローで実行する例を説明したが、これには限定されない。例えば、平面出し用加工指示データ生成処理や仕上げ用加工指示データ生成処理を、キサゲ加工処理フローに先だって実行しておき、予め記憶装置102に記憶させておいてもよい。
<実施形態2>
 次に、実施形態2として、上述した自動キサゲ加工装置1の制御装置100を用いた平面出し加工処理に関する別形態を説明する。実施形態2に係る自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、加工指示データの生成方法、および加工指示データ生成プログラムは、以下の特徴を有する。
[1] 被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置であって、
 切削刃を有する切削工具(スクレーパ)を保持して動作させる加工用ロボットと、
 加工指示データに従い前記加工用ロボットを制御する制御装置と、
 を備え、
 前記制御装置が前記加工対象面の凸部を前記切削工具(スクレーパ)によって切削する平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部は前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて設定され、
 前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、
 前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率が小さな値に設定される、
 自動キサゲ加工装置。
[2] 前記平面出し加工処理は、前記凸部を高さ方向に複数の加工領域層に区分して段階的に切削する処理であり、
 前記加工条件には、更に、前記加工領域層の割り付け高さがパラメータとして含まれ、
 前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と前記目標平面度との差が小さいほど、前記加工領域層の割り付け高さが小さな値に設定される、
 [1]に記載の自動キサゲ加工装置。
[3] 前記制御装置は、前記平面出し加工処理に先立って、前記被加工物の表層に形成された加工変質層を前記切削刃によって除去する加工変質層除去処理を実行し、
 前記加工対象面の平面と前記切削刃とがなす角度である工具角度が、前記平面出し加工処理の実行時に比べて前記加工変質層除去処理の実行時の方が大きな角度に設定される、
 [1]又は[2]に記載の自動キサゲ加工装置。
[4] 被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置の制御装置が加工指示データに従い加工用ロボットを制御する際に実行する自動キサゲ加工方法であって、
 前記加工対象面の凸部を切削する平面出し加工処理を実行する工程を有し、
 前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率が、所定の上限加工領域面積率以下の範囲で設定され、
 前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定する、
 自動キサゲ加工方法。
[5] 前記平面出し加工処理において、前記凸部を高さ方向に複数の加工領域層に区分して段階的に切削する処理を実行し、
 前記加工条件には、更に、前記加工領域層の割り付け高さがパラメータとして含まれ、
 前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と前記目標平面度との差が小さいほど、前記加工領域層の割り付け高さを小さな値に設定する、
 [4]に記載の自動キサゲ加工方法。
[6] 前記平面出し加工処理に先立って、前記被加工物の表層に形成された加工変質層を前記切削刃によって除去する加工変質層除去処理を実行する工程を有し、
 前記加工対象面の平面と前記切削刃とがなす角度である工具角度が、前記平面出し加工処理の実行時に比べて前記加工変質層除去処理の実行時の方が大きな角度に設定される、
 [4]又は[5]に記載の自動キサゲ加工方法。
[7] [1]に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置であって、
 前記情報処理装置のプロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて、前記制御装置が前記平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部を設定し、
 前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、
 前記プロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定する、
 情報処理装置。
[8] 前記平面出し加工処理は、前記凸部を高さ方向に複数の加工領域層に区分して段階的に切削する処理であり、
 前記加工条件には、更に、前記加工領域層の割り付け高さがパラメータとして含まれ、
 前記プロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と前記目標平面度との差が小さいほど、前記加工領域層の割り付け高さを小さな値に設定する、
 [7]に記載の情報処理装置。
 以下、実施形態2の詳細について説明する。
 実施形態2の自動キサゲ加工装置1や制御装置100のハード構成や機能ブロック構成は実施形態1と同様であり、図1~図5で説明した通りである。本実施形態に係る平面出し加工処理においても、加工対象面11の凸部S3(図7を参照)を高さ方向に複数の加工領域層CRに区分し、最上層の加工領域層CRから最下層の加工領域層CRにかけて段階的に凸部S3を切削する。本実施形態における平面出し加工処理においては、制御装置100が加工対象面11の凸部S3をスクレーパ22によって切削する平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部が平面出し加工処理の開始前における加工対象面11の平面度Dpに応じて設定される。そして、当該加工条件には、平面出し加工処理の実行時における加工対象面11の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率Rsの上限を規定する上限加工領域面積率Rsu、加工領域層CRの割り付け高さΔH、及びロボットハンド210(スクレーパ22)の垂直押し込み量δzがパラメータとして含まれている。以下、実施形態2に係る平面出し加工処理の内容について、実施形態1に係る平面出し加工処理との相違点を中心に説明する。
 図16は、実施形態2に係る平面出し用加工指示データ生成処理用の加工条件を示す加工条件情報テーブルを示す図である。加工条件は、平面出し加工処理の開始前における加工対象面11の平面度Dpに対応する、加工領域層CRの割り付け高さΔH、上限加工領域面積率Rsu、及びロボットハンド210(スクレーパ22)の垂直押し込み量δzの関係が格納されている。加工条件情報テーブルは、いわゆるデータベースのテーブルであってもよいし、CSV(Comma Separated Values)のような所定の形式のファイルであってもよい。このような加工条件情報テーブルは、予め記憶装置102に記憶しておくことができる。
 平面度Dpは、加工対象面11において、その高さ(Z座標)が最も高い部位(最も突出した部位)と最も低い位置(最も凹んだ位置)のZ軸方向の高低差である。すなわち、加工対象面11の平面度Dpの値が大きいほど加工対象面11の平面形状における凹凸(起伏)が激しく、加工対象面11の平面度Dpの値が小さいほど加工対象面11の平面形状における凹凸(起伏)が小さく、平滑であることを意味する。加工対象面11の平面度Dpは、加工対象面11における凹凸形状の最大高低差とも言える。
 本実施形態においては、加工対象面11の平面度Dpが所定の目標平面度Dptを満たすまで平面出し加工処理が繰り返し行われる。例えば、1回の平面出し加工処理で加工対象面11の平面度Dpが目標平面度Dpt以下になった場合は後工程として、図15のキサゲ加工処理フローで説明した仕上げ加工処理が実施される。一方、平面出し加工処理の実施後、加工対象面11の平面度Dpが依然として目標平面度Dptよりも大きい(目標平面度Dptを満たしていない)場合には、再度、平面出し加工処理が繰り返される。なお、加工対象面11の平面度Dpは、三次元形状計測器300の計測データに基づいて取得した加工対象面11の表面高さ情報から求めることができる。加工対象面11の表面高さ情報は、実施形態1の図6で説明した通りである。
 以下では、平面出し加工処理における加工対象面11の目標平面度Dptを3.5μmとする場合を例に説明する。図16の加工条件情報テーブルには、加工対象面11の平面度Dpの区分が、その大きさに応じて平面度区分1~3に分かれている。平面度区分1は、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が最も大きな区分であり、平面度Dpが10μmより大きい場合には平面度区分1に属する。平面度区分2は、平面度Dpが5μmより大きく10μm以下の場合であり、平面度Dpと目標平面度Dptの差が平面度区分1よりも小さい区分である。そして、平面度区分3は、平面度Dpと目標平面度Dptの差が最も小さい区分であり、平面度Dpが3.5μmより大きく5μm以下の場合に平面度区分3に属する。勿論、目標平面度Dptや、各平面度区分の範囲は例示的なものであり、適宜変更することができる。また、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差に応じて設定される平面度区分の数については複数であればよく、具体的には特に限定されない。すなわち、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差に応じて平面度Dpの範囲を2つの平面度区分に区分してもよいし、4以上の平面度区分に区分してもよい。
 本実施形態では、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さい程、上限加工領域面積率Rsuが小さな値に設定され、且つ、加工領域層CRの割り付け高さΔHも小さな値に設定される。ここで、加工領域層CRの割り付け高さΔHは実施形態1で説明した通りである。平面出し加工処理時におけるスクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDSは、加工領域層CRの割り付け高さΔHと等しい値に制御され、また、スクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDSはスクレーパ22の垂直押し込み量δzに相関することとなる。そのため、図16の加工条件情報テーブルに示すように、加工領域層CRの割り付け高さΔHが大きいほど、垂直押し込み量δzの制御値が大きな値に設定される。言い換えると、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さい程、スクレーパ22の垂直押し込み量δzも小さな値に設定されるようになっている。
 なお、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpが小さい程、平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さいとも言える。したがって、本実施形態では、平面出し加工処理の開始前における加工対象面11の平面度Dpが小さいほど、上限加工領域面積率Rsu、加工領域層CRの割り付け高さΔH、スクレーパ22の垂直押し込み量δzのそれぞれが小さな値に設定されることになる。
 本実施形態における平面出し用加工指示データ生成処理においては、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpの値が大きい程(平面度Dpと目標平面度Dptの差が大きい程)、平面出し加工処理時における加工領域層CRの割り付け高さΔH及びスクレーパ22の垂直押し込み量δzが大きい値に設定されることで、1ストローク毎におけるスクレーパ22の切削深さΔDSが大きな値に設定される。これによれば、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpの値が大きい(加工対象面11の凹凸が大きい)場合には、加工対象面11の凸部S3をスクレーパ22によって粗く切削することで、平面出し加工処理の時間効率化を図ることができる。そして、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpの値が小さくなる(平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さくなる)に伴って、加工領域層CRの割り付け高さΔH及びスクレーパ22の垂直押し込み量δzが小さい値に設定される。これにより、加工対象面11の凸部S3をより細やかに切削することができ、その結果、スクレーパ22による加工対象面11の削り過ぎを精度良く抑制することができる。
 以下では、説明の便宜上、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpが平面度区分1のときに実施される平面出し加工処理を平面出し粗加工、平面度Dpが平面度区分2のときに実施される平面出し加工処理を平面出し中加工、平面度Dpが平面度区分3のとき2に実施される平面出し加工処理を平面出し仕上加工と呼ぶ。本実施形態においては、平面出し加工処理開始前に取得した加工対象面11の平面度Dpに応じて平面出し粗加工、平面出し中加工、平面出し仕上加工の何れかを行い、平面度Dpが目標平面度Dpt以下となるまで平面出し加工処理が繰り返し行われる。
 次に、加工領域面積率Rs及び上限加工領域面積率Rsuの詳細について説明する。本実施形態における平面出し加工処理は、上記の通り加工対象面11の凸部S3を高さ方向に複数の加工領域層CRに区分し、最上層の加工領域層CRから最下層の加工領域層CRにかけて、順次、切削加工が行われる。この場合、加工領域面積率Rsは、平面出し用加工指示データ生成処理において設定される各加工領域層CRにおいて切削対象となる切削対象領域の加工対象面11に対する面積比として定義される。そして、上限加工領域面積率Rsuは、平面出し用加工指示データ生成処理に際して設定される各加工領域層CRの加工領域面積率Rsに設定される上限値として定義され、本実施形態では100%より小さな値に設定される。
 以下、図面を参照しつつ加工領域面積率Rs及び上限加工領域面積率Rsuの具体例について説明する。図17は、実施形態2に係るワーク(被加工物)の加工対象面11を示す図である。図17に示す例において、ワーク(被加工物)の加工対象面11は矩形平面を有しているが、勿論、加工対象面11の形状、大きさ等の態様は特に限定されない。ここでは、便宜上、加工対象面11の平面(X-Y平面)のうち、長辺方向(図17において、X方向)を長さ方向と呼び、短辺方向(図17において、Y方向)を幅方向と呼ぶ。
 平面出し用加工指示データ生成処理に際して、加工指示データ生成部110は、実施形態1と同様、三次元形状計測器300の計測データに基づいて加工対象面11の凹凸形状を表す表面高さ情報(図6を参照)を取得する。加工指示データ生成部110は、取得した表面高さ情報に基づいて、加工対象面11における凹凸形状の最大高低差である平面度Dpを算出し、求めた平面度Dpに対応する加工領域層CRの割り付け高さΔH、上限加工領域面積率Rsu、及びスクレーパ22の垂直押し込み量δzの組み合わせを加工条件情報テーブルから選択し、これらを平面出し用加工指示データ生成処理で使用する加工条件パラメータに設定する。例えば、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpが20μmであった場合、図16に示す加工条件情報テーブルによると、平面度Dpの値は平面度区分1に属する。この場合、加工指示データ生成部110は、平面出し粗加工用の加工条件パラメータとして、加工領域層CRの割り付け高さΔHを3.5μm、上限加工領域面積率Rsuを90%、垂直押し込み量δzを5mmに設定する。
 次に、加工指示データ生成部110は、加工対象面11の表面高さ情報、及び前述のように決定した加工領域層CRの割り付け高さΔHに基づいて、加工対象面11における凸部S3のうち、当該凸部S3において高さ(Z座標)が最も高い位置を通り且つX-Y平面に平行な仮想平面S0を起点とし、加工対象面11の上下方向(Z軸方向)に沿って割り付け高さΔH毎の間隔で加工領域層CRを割り付ける。なお、仮想平面S0は、実施形態1の図7で説明した通りである。
 図18は、Y=Y1上(Y1は、Y軸上における座標)における加工対象面11の凸部S3の形状を模式的に示した図である。図18に示す加工対象面11の凹凸形状は、説明を分かり易くする意図で、加工対象面11の長さ方向両端側において凸部S3の高さが高く、長さ方向中央側に向かって徐々に窪んだ形状として示している。また、図18は、加工対象面11の凸部S3の形状を分かり易くする意図で凹凸形状を誇張して図示している。図18に示す例では、加工対象面11の平面度Dpを20μmとし、各加工領域層CRの割り付け高さΔHを3.5μmとした場合に、Z軸方向上側から第1加工領域層CR1~第7加工領域層CR7が割り付けられる。
 図19は、各加工領域層CR(第1加工領域層CR1~第7加工領域層CR7)の平面的な分布を等高線状に示した分布図である。なお、加工対象面11の平面領域に各加工領域層CRが占める平面的な分布において、下層側の加工領域層CRはそれよりも上層に位置する加工領域層CRの平面領域を含む。そのため、第2加工領域層CR2の平面的な分布は、図19の符号CR2が付された領域だけでなく、上層の第1加工領域層CR1が占める平面領域(符号CR1が付された領域)を含む。また、第3加工領域層CR3の平面的な分布は、図19の符号CR3が付された領域だけでなく、それよりも上層の第1加工領域層CR1及び第2加工領域層CR2が占める平面領域(符号CR1及びCR2が付された領域)を含む。以下、他の加工領域層CRが占める平面領域についても同様である。
 加工指示データ生成部110は、上記のように設定した複数の加工領域層CR(第1加工領域層CR1~第7加工領域層CR7)の各々について、加工領域面積率Rsを算出する。図20は、平面出し粗加工用に設定された各加工領域層CRの加工領域面積率Rsを説明する図である。図中、黒塗り部分は、各加工領域層CR(第1加工領域層CR1~第7加工領域層CR7)において切削されない領域であり、黒塗り以外の部分が各加工領域層CRで切削対象となる切削対象領域である。各加工領域層CRにおける加工領域面積率Rsは、加工対象面11の全体に対する、各加工領域層CRにおける切削対象領域の面積比であるため、以下の(1)式によって加工領域面積率Rsが算出される。
 Rs(%)=St/Sa×100・・・(1)式
 ここでSaは加工対象面11の面積、Stは各加工領域層CRにおける切削対象領域の面積である。
 平面出し用加工処理では、最上層の加工領域層CRから最下層の加工領域層CRにわたり段階的に加工対象面11を切削する。そのため、加工領域面積率Rsは、最上層の加工領域層CR(ここでの例では、第1加工領域層CR1)の値が相対的に最も小さな値として算出され、順次、下層側の加工領域層CRに移行するにしたがって加工領域面積率Rsの値が大きくなる。図20に示す例では、第6加工領域層CR6の加工領域面積率Rsが85.5%、第7加工領域層CR7の加工領域面積率Rsが100%となっている。
 本実施形態の平面出し用加工指示データ生成処理において、加工指示データ生成部110は、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsu以下となる加工領域層CRだけを加工対象に設定する。言い換えると、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsuを超える加工領域層CRについては、加工対象に設定されない(加工対象外となる)。ここでの例では、上限加工領域面積率Rsuが平面度区分1に応じた90%に設定されているため、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsuを超える第7加工領域層CR7は加工対象外となる。すなわち、第1加工領域層CR1~第6加工領域層CR6が加工対象に設定され、当該第6加工領域層CR6が最終加工層に設定される。つまり、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsu以下の範囲で且つ最大となる加工領域層CR(第6加工領域層CR6)が最終加工層に設定される。したがって、図20に示す例では、第1加工領域層CR1~第6加工領域層CR6に含まれる切削対象領域が順次切削されることとなる。以下では、加工対象として設定された加工領域層CRを、特に「対象加工領域層CRT」と呼ぶ場合がある。
 上記の通り、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsuを超える加工領域層CRについては、対象加工領域層CRTとして選択されない。したがって、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsu以下となる加工領域層CR(上記の例では、第1加工領域層CR1~第6加工領域層CR6)に対する切削加工が完了した時点で、加工対象面11の平面度Dpが目標平面度(例えば、3.5μm)より大きい場合も想定される。その場合、加工指示データ生成部110は、平面出し加工処理が完了した後、加工対象面11の平面度Dpが目標平面度(例えば、3.5μm)以下であるか否かを判定する。そして、加工対象面11の平面度Dpが目標平面度よりも依然として大きい場合には、加工対象面11の平面度Dpに応じて加工条件パラメータ(加工領域層CRの割り付け高さΔHや上限加工領域面積率Rsu等)を選択し直し、再選択された加工条件パラメータを用いて平面出し用加工指示データが生成されることとなる。
 例えば、図18~図20は、平面出し粗加工用の加工指示データ生成時における加工領域層CRの設定例を説明したものであるが、平面出し粗加工の完了後における加工対象面11の平面度Dpが平面度区分2に属する場合には平面出し中加工が行われる。勿論、平面出し粗加工の完了後における加工対象面11の平面度Dpが平面度区分3に属する場合には、平面出し中加工に代えて平面出し仕上加工が行われる。もっとも、平面出し粗加工の実施後、依然として加工対象面11の平面度Dpが平面度区分1に属する場合には、平面出し粗加工が繰り返し実施されることになる。但し、平面出し加工が実施されることによって、当該加工実施前に比べて加工対象面11の平面度Dpは小さくなる蓋然性は高く、2回目以降の平面出し加工処理は、平面出し中加工、又は平面出し仕上加工になるケースが典型的であると考えられる。
 例えば、平面出し粗加工の完了後における加工対象面11の平面度Dpが4μmである場合、当該平面度Dpは目標平面度Dptよりも大きいため、加工指示データ生成部110は平面出し仕上加工用の指示データを生成することになる。この場合、加工指示データ生成部110は、図16に示す加工条件情報テーブルを参照し、平面出し仕上加工用の加工条件として、加工領域層CRの割り付け高さΔHを1.5μm、上限加工領域面積率Rsuを50%に設定する。なお、n回目(nは2以上の自然数)の平面出し加工処理を行うための加工条件は、n回目の平面出し加工処理の開始前における加工対象面11の平面度Dpに応じて設定されることになるが、n回目の平面出し加工処理の開始前における加工対象面11の平面度Dpとは、(n-1)回目の平面出し加工処理の完了時における加工対象面11の平面度Dpを指す。
 図21は、平面出し仕上加工用に設定された各加工領域層CRの加工領域面積率Rsを説明する図である。図20と同様、図中の黒塗り部分は、各加工領域層CRにおいて切削されない切削非対象領域であり、黒塗り以外の部分が各加工領域層CRで切削対象となる切削対象領域である。平面出し仕上加工においては、図16で説明したように、加工領域層CRの割り付け高さΔHが平面出し粗加工に比べて小さな値に設定される。加工指示データ生成部110は、上述した(1)式にしたがって平面出し仕上加工用に設定された各加工領域層CRの加工領域面積率Rsを算出し、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsu以下となる加工領域層CRが対象加工領域層CRTとして設定される。
 図21に示す例では、第1加工領域層CR1~第4加工領域層CR4の加工領域面積率Rsがそれぞれ、14.7%、88.9%、99.8%、100%として算出されているのに対して、上限加工領域面積率Rsuは50%に設定されている。よって、加工指示データ生成部110は、加工領域面積率Rsが上限加工領域面積率Rsu以下の範囲で且つ最大となる第1加工領域層CR1だけを対象加工領域層CRTに設定する。したがって、図21に示す例では、第1加工領域層CR1に含まれる切削対象領域だけが切削されることとなる。
 加工指示データ生成部110は、平面出し用加工指示データ生成処理に際して、対象加工領域層CRT毎に、加工点リストデータと垂直押し込み量δzの制御値を含む制御パラメータ情報を生成する。なお、垂直押し込み量δzは、加工条件情報テーブルから読み出した値を採用できる。また、加工点リストデータの生成方法については特に限定されない。加工指示データ生成部110は、実施形態1と同一態様によって加工点リストデータを生成してもよいし、別態様によって加工点リストデータを生成してもよい。以下では、実施形態1と別態様における加工点リストデータの生成方法を例示的に説明する。
 図22は、実施形態2に係る加工対象面11の平面領域(X-Y平面領域)における分割パターンを説明する図である。図22に示すように、本実施形態における分割パターンは、加工対象面11の平面領域を長さ方向(X方向)に沿って延びる複数の帯状領域に区分している。
 図22の右側には、奇数層の対象加工領域層CRT(第1加工領域層CR1、第3加工領域層CR3、・・・)用の分割パターン(以下、「奇数層用分割パターンPT1」という)と、偶数層の対象加工領域層CRT(第2加工領域層CR2、第4加工領域層CR4、・・・)用の分割パターン(以下、「偶数層用分割パターンPT2」という)を示している。
 図22に示すように、奇数層用分割パターンPT1と偶数層用分割パターンPT2とでは、加工対象面11の平面領域を区分する区分数が相互に異なっている。例えば、奇数層用分割パターンは、加工対象面11の平面領域を幅方向に区分する区分数がnであるが、偶数層用分割パターンは当該区分数が(n+1)に設定されている。つまり、奇数層用分割パターンにおいては加工対象面11の幅方向にn個の区分領域RA´が並列する態様で割り当てられ、偶数層用分割パターンにおいては加工対象面11の幅方向に(n+1)個の区分領域RA´が並列する態様で割り当てられる。勿論、奇数層用分割パターンの区分数を(n+1)とし、偶数層用分割パターンの区分数をnとしてもよい。
 分割パターンの区分数nの算出例としては、例えば、加工対象面11の幅寸法W2、切削刃24の幅寸法W(図2を参照)、切削刃24のストローク時における重ね合わせ幅寸法W3とすると、区分数nは以下の(2)式によって算出してもよい。
 n=W2/(W-W3)・・・(2)式
 但し、nは、(2)式で得られた値の小数点以下を切り上げた2以上の自然数とする。また、重ね合わせ幅寸法W3とは、加工対象面11の幅方向に隣接する区分領域RA´同士を切削刃24のストロークによって切削する際における切削刃24同士の重ね代である。
 例えば、加工対象面11の幅寸法W2を25mm、切削刃24の幅寸法Wを4mm、重ね合わせ幅寸法W3を1mmとすると、奇数層用分割パターンの区分数は9、偶数層用分割パターンの区分数は10となる。勿論、これらの区分数は例示に過ぎない。
 加工指示データ生成部110は、図22に示す分割パターンの区分領域RA´のうち、各対象加工領域層CRTにおける切削対象領域に該当する領域を切削対象区分領域RB´として設定する。その際、奇数層の対象加工領域層CRTについては奇数層用分割パターンが用いられ、偶数層の対象加工領域層CRTについては偶数層用分割パターンが用いられる。
 そして、加工指示データ生成部110は、各対象加工領域層CRTで設定した切削対象区分領域RB´毎に切削刃24の加工パスPTを設定し、実施形態1の図14で説明したような加工点リストデータを生成する。加工点リストデータは、上記の通り、加工パスPTに関するデータを加工点番号毎に対応付けてリストにしたデータであり、対象加工領域層CRT毎に生成される。
 図23は、対象加工領域層CRTに対する加工パスPTの設定方法を説明する図である。図23に示す2点鎖線は、切削対象区分領域RB´同士の境界位置を示す。また、黒塗り部分は切削非対象領域である。図23に示すように、対象加工領域層CRTの切削対象区分領域RB´毎に加工パスPTが設定される。その際、各加工パスPTの進行方向は、加工対象面11の長さ方向(X方向)における中央側から端部側に向かって設定される。このように、加工対象面11の平面方向(X-Y平面方向)において内部領域から外部領域に向かって加工パスPTの進行方向を設定することにより、平面出し加工処理時にスクレーパ22の切削刃24をワーク10の端面(稜線)側から切削刃24を進入させることを回避できる。また、本実施形態で説明した分割パターンのように、加工対象面11の平面領域を長さ方向に沿って延びる複数の帯状領域に区分することで、実施形態1に比べて加工回数(加工パスPTの数)を減らすことができるため、加工時間を短縮することができる。
 そして、本実施形態においても、奇数層の対象加工領域層CRTと偶数層の対象加工領域層CRTに関して異なる分割パターンを用い、加工対象面11の平面領域を区分する区分数を相互に相違させるようにしたので、奇数層の対象加工領域層CRTと偶数層の対象加工領域層CRTとにおいて、加工対象面11の平面領域上における加工パスPTの位置を相互にずらすことができる。その結果、加工対象面11を対象加工領域層CRT毎に順次切削する際に、加工対象面11の削り過ぎや削り残しを起こり難くすることができる。
 上記のように制御装置100の加工指示データ生成部110によって生成された平面出し用加工指示データは記憶装置102に記憶される。そして、実施形態1と同様、図15に示すキサゲ加工処理フローに基づいてワーク10の加工対象面11に対するキサゲ加工が行われる。すなわち、制御装置100における制御部111が記憶装置102から平面出し用加工指示データを取得し、取得した平面出し用加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、加工対象面11に対する平面出し加工処理を実行する。その際に用いられる平面出し用加工指示データは、実施形態2の図16~図23で述べた態様で生成された加工指示データである。
 本実施形態における平面出し加工処理は、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が大きい程、平面出し用加工指示データ生成処理で設定される上限加工領域面積率Rsuが大きな値に設定され、上記差が小さい程、上限加工領域面積率Rsuが小さな値に設定される。そのため、平面出し加工処理においては、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が大きい場合には、加工対象面11の切削対象領域が大きく確保され、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さくなるに従って加工対象面11の切削対象領域が小さくなる。このように、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差に応じて平面出し加工処理の実行時における加工領域面積率Rsの上限を定めることにより、1回の平面出し加工処理で加工対象面11の平面度Dpが目標平面度Dptを満たすように加工対象面11を加工する場合に比べて、平面出し加工処理に要するトータルの時間を短縮することができる。また、スクレーパ22の切削刃24による加工対象面11の切削時における削り過ぎも抑制し易く、精度の良い切削加工が可能となる。
 より詳細には、本実施形態における平面出し加工処理は、平面出し加工処理開始前における加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が大きい程、平面出し用加工指示データ生成処理で設定される加工領域層CRの割り付け高さΔH及び上限加工領域面積率Rsuが大きい値に設定され、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さくなるに従って加工領域層CRの割り付け高さΔH及び上限加工領域面積率Rsuが小さく設定される。これによれば、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が大きい条件下で実行される平面出し加工処理(例えば、平面出し粗加工)においては、1ストローク当たりにおけるスクレーパ22の切削深さΔDSを大きく確保することで効率的に加工対象面11を切削することができる。その際、上限加工領域面積率Rsuが大きな値に設定されることで加工対象として設定される加工領域層CR(対象加工領域層CRT)の数が多くなり、短時間で効率的に加工対象面11の平面度Dpを目標平面度Dptに近づけることができる。
 一方、加工対象面11の平面度Dpと目標平面度Dptの差が小さい条件下で実行される平面出し加工処理(例えば、平面出し仕上加工)では、加工領域層CRの割り付け高さΔH及びスクレーパ22の切削深さΔDSが小さく設定されることで加工対象面11を細やかに切削し、加工対象面11の削り過ぎを抑制できる。その際、上限加工領域面積率Rsuが小さな値に設定されるため、スクレーパ22の切削深さΔDSを小さく設定した状態で切削対象となる対象加工領域層CRTの数が闇雲に多くなることを抑制できる。その結果、加工対象面11の平面度Dpが目標平面度Dptを満たすまでに要するトータルの時間を短縮することができる。
 以上のように、本実施形態によれば、ワーク10の加工対象面11に対し、効率的に精度の良い平面出し加工処理が可能となる。つまり、本実施形態に係る自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、加工指示データの生成方法、および加工指示データ生成プログラムは、ワーク10の加工対象面11に対する平面出し加工処理において、効率的に精度の良い切削加工を実現するという課題を上記のように解決することができる。
<変形例>
 次に、上述した実施形態2の変形例について説明する。図24は、変形例に係るワーク10の表層に形成された加工変質層ALを模式的に示す図である。具体的には、ワーク10を幅方向と平行に切断した断面を示している。
 例えば、キサゲ加工の前工程で、ワーク10の表面に対してフライス加工や研削加工を行う場合、例えば、工具の押し付けによる塑性変形等によって表層に残留応力層が形成される場合がある。このような残留応力層に例示される加工変質層ALは、その下層に存在する非変質層NLに比べて硬質であることが多い。そのため、加工変質層ALがワーク10の表層に残存した状態で平面出し加工処理を行うと、平面出し用加工指示データ生成処理時に設定したスクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDSと、実際の切削深さとが乖離してしまい、加工対象面11を目標形状へと精度良く加工することが難しくなる場合がある。
 そこで、本変形例においては、本変形例では、ワーク10の加工対象面11に対する平面出し加工処理に先立って、ワーク10の表層に形成された加工変質層ALを除去する加工変質層除去処理を行う。加工変質層除去処理においては、ワーク10の表層に形成された加工変質層ALを除去し、加工変質層ALの下層に位置していた非変質層NLが露出するように行われる。
 加工変質層除去処理は、スクレーパ22の切削刃24を加工変質層ALに押し付けてストロークさせることによって行われるが、加工変質層除去処理時における工具角度θ(図3を参照)は平面出し加工処理時に比べて大きな角度に設定される。このように加工変質層除去処理を行うことにより、切削刃24を加工変質層ALに対して強く押し当てることができるため、加工変質層ALを除去し易くなる。また、加工変質層除去処理時における工具角度θを平面出し加工処理時に比べて大きくすることで、加工変質層除去処理と、その後工程である平面出し加工処理とにおいて切削時に切削刃24の異なる刃先位置を使用することが可能となる。つまり、加工変質層除去処理時における刃当たり箇所と、平面出し加工処理時における刃当たり箇所とを、1枚の切削刃24で相互に相違させることによって切削刃24を有効活用することができる。これにより、切削刃24の長寿命化を図ることができ、切削刃24の交換頻度を減らすことができる。
 上記のように、平面出し加工処理に先立って加工変質層除去処理を行うことにより、平面出し加工処理時における加工対象面11の切削深さの目標値と実際の切削深さとの誤差が小さくなるため、加工対象面11を目標形状へと精度良く加工することが容易となる。また、加工変質層除去処理によって加工変質層ALを除去することで、加工変質層ALに蓄積されている残留応力を解放することができる。これにより、後工程の平面出し加工処理において、加工対象面11を目標形状へとより一層精度良く加工することが容易となる。
<実施形態3>
 次に、実施形態3として、上述した自動キサゲ加工装置1の制御装置100を用いた平面出し加工処理に関する別形態を説明する。以下に説明する実施形態3は、上述までの各実施形態及び変形例と組み合わせて適用することができる。実施形態3に係る自動キサゲ加工装置、自動キサゲ加工方法、情報処理装置、及び加工指示データ生成プログラムは、以下の特徴を有する。
[A] 被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置であって、
 切削刃を有する切削工具(スクレーパ)を保持して動作させるキサゲ加工用ロボットと、
 加工指示データに従い前記キサゲ加工用ロボットを制御する制御装置と、
 を備え、
 前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具(スクレーパ)の押付け力を低減する、
 自動キサゲ加工装置。
[B] 前記外縁に向かって斜めに交差する加工パスに沿った前記切削工具(スクレーパ)のストローク中に前記通常切削から前記部分はみ出し切削に切り替わる場合、前記制御装置は当該ストローク中に前記切削工具(スクレーパ)の押付け力を変更する、
 [A]に記載の自動キサゲ加工装置。
[C] 前記制御装置は、前記部分はみ出し切削時における前記加工対象面に対する前記刃先の接触面積が小さい程、前記通常切削時に対する前記切削工具(スクレーパ)の押付け力の低減度合いを大きくする、
 [A]又は[B]に記載の自動キサゲ加工装置。
 [D] 被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置の制御装置が加工指示データに従いキサゲ加工用ロボットを制御する際に実行する自動キサゲ加工方法であって、
 前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具(スクレーパ)の押付け力を低減する、
 自動キサゲ加工方法。
 [E] [A]に記載された前記キサゲ加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成するプロセッサを備える情報処理装置であって、
 前記プロセッサは、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具(スクレーパ)の押付け力が低減されるように、前記加工指示データを生成する、
 情報処理装置。
 [F] [A]に記載された前記キサゲ加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置のプロセッサに、
 前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具(スクレーパ)の押付け力が低減されるように、前記加工指示データを生成させる、
 加工指示データ生成プログラム。
 以下、実施形態3の詳細について説明する。実施形態3の自動キサゲ加工装置1や制御装置100のハード構成や機能ブロック構成は実施形態1と同様であり、図1~図5で説明した通りである。本実施形態に係る平面出し加工処理においても、加工対象面11の凸部S3(図7を参照)を高さ方向に複数の加工領域層CRに区分し、最上層の加工領域層CRから最下層の加工領域層CRにかけて段階的に凸部S3を切削するものであり、実施形態1で説明した内容(図6~図15、及びそれに対応する説明)を援用ことができる。以下、実施形態3に係る平面出し加工処理の内容について、実施形態1に係る平面出し加工処理との相違点を中心に説明する。
 まず、制御装置100の加工指示データ生成部110が実行する実施形態3に係る平面出し用加工指示データ生成処理について説明する。加工指示データ生成部110は、まず、図25に示すように加工対象面11の平面領域(X-Y平面領域)を内部領域11Aと外周領域11Bに区分し、図26及び図27に示すように内部領域11A及び外周領域11Bをそれぞれ所定の分割パターンで区分した内部用分割パターンデータ及び外周用ストローク経路パターンデータを含む平面分割パターン情報を生成する。
 図25は、加工対象面11の内部領域11Aと外周領域11Bを示す図である。図中の符号BLは、内部領域11A及び外周領域11Bの境界位置を示す。境界位置BLの内側に内部領域11Aが位置し、境界位置BLの外周側に環状の外周領域11Bが位置している。外周領域11Bは、加工対象面11の外縁11Cを含むように設定された領域である。内部領域11Aは、外周領域11Bの内側に位置し、加工対象面11の外縁11Cを含まない領域として設定される。また、符号11Dは、加工対象面11の外側に位置する外部領域である。外部領域11Dは仮想領域であり、XY平面内において加工対象面11の外縁11Cよりも外側に位置する加工対象面11の範囲外領域である。
 図26は、加工対象面11の内部領域11Aを所定の分割パターン(以下、「内部用分割パターン」という)DIで区分した内部用分割パターンデータを説明する図である。内部用分割パターンDIは、加工対象面11の内部領域11Aに多数の矩形領域がグリッド状に配列するようなグリッドパターン(図26中、鎖線で示す)で当該内部領域11Aを区分している。加工対象面11の内部領域11Aを内部用分割パターンDIで区分することで割り当てられる個々の領域を内部区分領域RIAと呼ぶ。図26において、各内部区分領域RIAに対応する部分にハッチングを付している。
 本実施形態では、一例として、加工対象面11の平面領域に対して、一定の幅及び長さを有する、できるだけ多くの内部区分領域RIAを加工対象面11の平面領域に隙間なくグリッド状に配列した際に、当該内部区分領域RIAに割り当てられる領域を内部領域11Aとし、その他(内部領域11A以外)の余白領域を外周領域11Bに設定している。但し、加工対象面11における内部領域11Aと外周領域11Bの区分方法は特に限定されない。
 図26に示すように、内部用分割パターンDIにおいては、内部区分領域RIA毎に切削刃24のストローク経路PS(図中破線で図示)が設定されている。ストローク経路PSは、加工対象面11の切削時に切削刃24がX-Y平面に沿ってストローク動作する際、切削刃24の幅方向中心位置が通過する平面的な経路である。すなわち、加工対象面11の切削時において、切削刃24の刃先25を加工対象面11に押し付けた状態で上記ストローク経路PSに沿って切削刃24の幅方向中心位置が通過するようにストローク動作させることで、該当する区分領域RAの切削が行われる。
 各内部区分領域RIAに設定されるストローク経路PSは、長辺方向の一端を始点とすると共に他端を終点としている。また、ストローク経路PSは、各内部区分領域RIAにおける短辺方向(幅方向)における中央位置を通る位置に設定されている。各内部区分領域RIAの幅寸法は、平面出し加工処理を行う際に使用される切削刃24の幅寸法W(図2を参照)と同じ寸法に設定されていてもよい。また、刃先25が円弧形状を有する切削刃24を用いて切削する場合、刃先25の幅方向における端部領域が加工対象面11と接触せずに(浮いた状態で)ストロークがなされる場合がある。その場合には、切削刃24によって加工対象面11が切削される際の切削幅WCが、切削刃24の幅寸法Wよりも小さくなる場合がある。そこで、各内部区分領域RIAの幅寸法は、切削刃24の幅寸法Wよりも小さな寸法に設定されていてもよい。勿論、切削刃24の刃先25が円弧形状を有する場合であっても、切削条件によっては切削時における切削幅WCが切削刃24の幅寸法Wと実質的に等しくなる場合もある。例えば、加工対象面11の切削時における垂直押し込み量δzが大きい場合には、切削時における切削幅WCが切削刃24の幅寸法Wと実質的に等しくなり易い。また、各内部区分領域RIAのサイズは特に限定されないが、例えば幅寸法が数mm程度、当該幅寸法と直交する長さ寸法(長辺寸法)が10数mm程度であってもよい。なお、図26において、各内部区分領域RIAは模式的に示されており、図示されている内部区分領域RIAの加工対象面11に対する相対的な大きさは実際と異なっている。
 また、加工対象面11における内部領域11Aの切削時においては、ストローク経路PSの全区間を切削刃24がストロークすることもあるが、一部区間のみを切削刃24がストロークする場合もある。例えば、個々の内部区分領域RIAにおける全領域が切削対象となる加工領域層CRと重なる場合には、その内部区分領域RIAにおけるストローク経路PSの全区間を切削刃24がストロークするようにストローク区間(後述する加工パスPT)が設定される。一方、内部区分領域RIAの一部のみが、切削対象となる加工領域層CRと重なる場合には、その内部区分領域RIAにおけるストローク経路PSの一部区間のみを切削刃24がストロークするようにストローク区間が設定される。また、内部用分割パターンDIにおいて、内部区分領域RIA毎のストローク経路PSの設定態様は特に限定されないが、図26に示す例では全て同じ方向に配向されている。また、内部用分割パターンDIが加工対象面11の内部領域11Aを区分するパターンは特に限定されない。
 図27は、加工対象面11の外周領域11Bに複数のストローク経路PSを所定のパターン(以下、「外周用ストローク経路パターン」という)DOで設定した外周用ストローク経路パターンデータを説明する図である。図27に示す例において、外周用ストローク経路パターンDOは、図27に示すように、ストローク経路PSを加工対象面11の外周領域11Bと外部領域11Dに跨るようにして規定している。また、外周用ストローク経路パターンDOによって規定されるストローク経路PSに沿って切削刃24をストローク動作させる方向は、加工対象面11の外周領域11B側から外部領域11D側に向かう方向に規定されている。例えば、図27に示されるストローク経路PSのうち、外周領域11B側に位置する方の端部を内側端E1とし、外部領域11D側に位置する方の端部を外側端E2とすると、切削刃24は、刃先25をストローク経路PSにおける内側端E1側から外側端E2側の方向へストロークするようにストローク方向が規定されている。
 図27に示すストローク経路PSのうち、加工対象面11の外縁11Cに対して直交方向から交差する経路を外周用直交ストローク経路と呼び、外縁11Cに対して斜めに交差する経路を外周用斜めストローク経路と呼ぶ。これらを区別する場合には、外周用直交ストローク経路を符号「PS1」で示し、外周用斜めストローク経路を符号「PS2」で示す。また、加工対象面11における外周領域11Bの切削時においても、ストローク経路PSの全区間を切削刃24がストロークすることもあるが、一部区間のみを切削刃24がストロークする場合もある。
 次に、加工指示データ生成部110は、加工領域層分布情報及び平面分割パターン情報に基づいて、加工領域層CR毎に切削刃24の加工パスPTを設定する。加工指示データ生成部110は、加工対象面11の切削時にストローク経路PSに沿って切削刃24が辿る、ストローク経路PS上の区間である。加工指示データ生成部110は、加工領域層分布情報と内部用分割パターンデータに基づいて加工対象面11の内部領域11Aにおける加工パスPTを設定し、加工領域層分布情報と外周用ストローク経路パターンデータに基づいて加工対象面11の外周領域11Bにおける加工パスPTを設定する。
 内部領域11Aにおける加工パスPTの設定方法について説明すると、まず、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に対応する切削対象区分領域を設定する。具体的には、加工指示データ生成部110は、加工領域層分布情報から加工対象面11における各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)を取得する。更に、加工指示データ生成部110は、内部用分割パターンデータと各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)とに基づいて、切削対象内部区分領域RIB(図28を参照)を設定する。
 切削対象内部区分領域RIBは、加工対象面11の内部領域11Aに割り当てられた内部区分領域RIAのうち、切削対象に該当する区分領域であり、加工領域層CR毎に設定される。加工領域層CR毎に対応する切削対象内部区分領域RIBを特定するに当たり、加工指示データ生成部110は、加工対象面11における各加工領域層CRの平面的な分布範囲と、加工対象面11の内部領域11Aに割り当てられた内部区分領域RIAとを重ね合わせる。そして、加工領域層CR毎に、加工領域層CRと平面的に重なる内部区分領域RIAを当該加工領域層CRに対応する切削対象内部区分領域RIBとして特定する。ここでいう「平面的に重なる」とは、個々の内部区分領域RIAの全体が対象となる加工領域層CRと平面的に重なっている必要は無く、その領域の少なくとも一部が当該加工領域層CRと平面的に重なっていればよい。
 図28は、任意の加工領域層CRと、当該加工領域層CRに対応する切削対象内部区分領域RIBを模式的に示す図である。図28中に示す格子状の鎖線は内部用分割パターンDIによって加工対象面11の平面領域をグリッド状に区分する区分位置を示しており、内部用分割パターンDIによって区分された各矩形領域が内部区分領域RIAに該当する。また、図中の実曲線は、切削対象内部区分領域RIBを特定する対象となる加工領域層CR(ここでは加工領域層CR1として説明する)と、他の加工領域層CR(ここでは、加工領域層CR2として説明する)の境界線を示している。図28において、境界線を境に上側が対象となる加工領域層CR1の範囲内領域、下側が加工領域層CR1の範囲外領域となっている。
 図28における内部区分領域RIAのうち、ハッチングしている部分は、対象加工領域層である加工領域層CR1と平面的に重なっていない内部区分領域RIAに該当し、これを切削非対象内部区分領域RICとして図示している。一方、内部区分領域RIAのうち、ハッチングされていない部分は、少なくとも一部が対象となる加工領域層CR1と平面的に重なっているため、加工領域層CR1に対応する切削対象内部区分領域RIBに設定される。
 加工領域層CR1の切削を行う際には、図28に示す切削非対象内部区分領域RICは切削されず、切削対象内部区分領域RIBの一部又は全体が切削される。本実施形態においては、切削対象内部区分領域RIB毎に、切削時に切削刃24が辿る加工パスPTの始点となる加工(切削)開始点Psと、終点となる加工(切削)終了点Peが、ストローク経路PS(図中破線で示す)に設定される。図28において、加工パスPTは矢印で示されており、各矢印の始点(図中、丸印)が加工開始点Psに対応し、終点(図中、矢の先端)が加工終了点Peに対応している。加工パスPTは、ストローク経路PSに設定される加工開始点Ps及び加工終了点Peを結ぶ線であるため、勿論、ストローク経路PS上に設定される。加工パスPTは、切削対象内部区分領域RIBの切削時に、切削刃24がストロークするストローク経路PS上の区間に相当する。
 図28に示される例では、各切削対象内部区分領域RIBの一部のみが対象となる加工領域層CR(ここでは加工領域層CR1)と重なっている。この場合には、図28に示すように、各切削対象内部区分領域RIBにおけるストローク経路PSの一部区間のみに加工パスPTが設定される。加工パスPTが設定されるストローク経路PSの区間は、各切削対象内部区分領域RIBが対象となる加工領域層CR(ここでは加工領域層CR1)と平面的に重複する区間に対応付けられる。言い換えると、各切削対象内部区分領域RIBが対象となる加工領域層CR(ここでは加工領域層CR1)と平面的に重複する区間に加工パスPTが設定されるように、ストローク経路PS上に加工開始点Ps及び加工終了点Peが設定される。なお、切削対象内部区分領域RIBの全体が加工領域層CRと重なる(加工領域層CRの領域内に含まれる)場合には、その切削対象内部区分領域RIBにおけるストローク経路PSの全区間に加工パスPTが設定される。
 図28に示す例では、加工領域層CR1とこれに対応する切削対象内部区分領域RIBについて説明したが、他の加工領域層CRについても同じ要領で対応する切削対象内部区分領域RIBが設定される。
 次に、外周領域11Bにおける加工パスPTの設定方法について説明する。加工指示データ生成部110は、加工領域層分布情報から加工対象面11における各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)を取得し、外周用ストローク経路パターンDOと各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)とを重ね合わせ、各加工領域層CRと重なるストローク経路PSの範囲を「切削対象ストローク経路範囲Rps」として取得する。
 図29は、外周用ストローク経路パターンDOと各加工領域層CRの平面的な分布範囲(形成範囲)とを重ね合わせた状態の部分拡大図である。図中の実曲線は、切削対象ストローク経路範囲を特定する対象となる加工領域層CRと、他の加工領域層CRの境界線を示している。図29において、境界線を境にA側が対象となる加工領域層CRの範囲内領域、その反対側が当該対象となる加工領域層CRの範囲外領域となっている。ここでは、図中の境界線を加工領域層CR1と加工領域層CR2の境界位置とし、加工領域層CR1に対応する切削対象ストローク経路範囲を特定する例を説明する。
 図中の両矢印は、外周用ストローク経路パターンDOによって規定されるストローク経路PSのうち、切削対象ストローク経路範囲を特定する対象となる加工領域層CR(ここでは、加工領域層CR1)と平面的に重なる範囲、すなわち切削対象ストローク経路範囲Rpsを示している。このようにして、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に、対応する切削対象ストローク経路範囲を特定する。
 本実施形態においては、加工対象面11における外周領域11Bを加工領域層CR毎に切削する際、各加工領域層CRに対応する切削対象ストローク経路範囲Rpsが切削されるように、外周領域11Bに対応する切削刃24の加工パスPTを切削する。そこで、加工指示データ生成部110は、図30に示すように、外周領域11Bに対応する加工パスPTを、切削対象ストローク経路範囲Rpsと重なるように設定する。図30に示す例では、外周領域11Bに対応する加工パスPTの加工終了点Peを外部領域11D上の位置に設定している。具体的には、加工パスPTの加工終了点Peが、ストローク経路PSにおける外側端E2と一致するように設定している。
 図30に示す例では、外周領域11Bに設定された加工パスPTの加工終了点Peが、加工対象面11の外縁11Cよりも外側、すなわち外部領域11D上の点に設定されている。これにより、加工対象面11における外周領域11Bを切削する際に、切削刃24の刃先25が外縁11Cから外側の外部領域11Dに抜け出すようにストロークすることとなり、外周領域11Bにおける外縁11C近傍の削り残しを抑制できる。但し、外周領域11Bに対応する加工パスPTの区間が切削対象ストローク経路範囲Rpsと完全に一致するように加工パスPTを設定してもよい。なお、図30では、加工領域層CR1に対応する外周領域11Bの加工パスPTを例に説明したが、他の加工領域層CRについても同じ要領で対応する外周領域11Bの加工パスPTを設定することができる。
 以上のように、加工対象面11における内部領域11A及び外周領域11Bの加工パスPTを加工領域層CR毎に設定した後、加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎の制御パラメータ情報を生成する。制御パラメータ情報は、自動キサゲ加工装置1のロボットアーム200によって加工対象面11の凸部S3を加工領域層CR毎に切削する際の各制御パラメータの制御値を含む情報であり、加工領域層CR毎に生成することができる。加工領域層CR毎の制御パラメータ情報は、例えば、加工パスPT、工具角度θ及び垂直押し込み量δzの各制御値を加工点毎にリストしたデータであってもよい。また、本実施形態において、加工指示データ生成部110が加工対象面11における内部領域11A及び外周領域11Bの加工パスPTを加工領域層CR毎に設定する際、実施形態1で説明したように、凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士でスクレーパ22の平面的な加工パスPTの位置を相互にずらして設定し、平面出し加工処理の実行時において凸部S3の高さ方向に連続する加工領域層CR同士を切削する際におけるスクレーパ22の平面的な加工パスPTの位置を相互にずらしてもよい。
 図31は、制御パラメータ情報を説明する図である。図31に示す制御パラメータ情報は、加工パスPT、工具角度θ、垂直押し込み量δz等といった各制御パラメータを加工点番号毎に対応付けてリストにしたデータである。加工点番号は、対象となる加工領域層CRに含まれる加工パスPTの通し番号であり、当該加工領域層CRを切削する際における切削刃24の総ストローク回数に一致する。加工パスPTに関するデータは、加工パスPTの加工開始点Ps及び加工終了点Peを規定するデータであり、例えば、各加工点における加工開始点座標(XY座標)、加工パス方向DT、加工パス長さLTが規定されていてもよい。勿論、加工パスPTに関するデータとして、加工パスPTの加工開始点座標(XY座標)及び加工終了点座標(XY座標)が規定されていてもよい。加工指示データ生成部110は、各加工領域層CRの制御パラメータ情報を含む平面出し用加工指示データを生成し、記憶装置102に記憶する。
 上述したように、工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせはスクレーパ22の1ストローク当たりの切削深さΔDS及び切削幅WCに相関する。そのため、加工指示データ生成部110が加工領域層CR毎に制御パラメータ情報を生成する際、対象となる加工領域層CRの割り付け高さΔH及び内部区分領域RIAを、それぞれ要求される切削深さΔDS及び切削幅WCとして採用し、当該切削深さΔDS及び切削幅WCの条件に合致する工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせを、各加工点の工具角度θ及び垂直押し込み量δzに設定してもよい。なお、外周領域11Bについては、内部区分領域RIAのような区分領域が割り付けられていないが、隣接する加工パスPT同士の間隔等に応じて加工点毎に要求される切削幅WCが設定されてもよい。また、切削深さΔDSの条件に合致する工具角度θ及び垂直押し込み量δzの組み合わせは、図10で説明した切削条件情報テーブルから取得することができる。以下では、上記のように、加工領域層CR毎に対応する切削深さΔDSに応じた垂直押し込み量δzを、「基準垂直押し込み量δzb」と呼ぶ。
 図32は、外周用斜めストローク経路PS2に設定された加工パス(以下、「外周用斜め加工パス」という)PTに沿って加工対象面11の外周領域を切削する状況を説明する図である。図32において、(A)に、切削刃24の刃先25が加工対象面11の外縁11Cに進入する前の状態を模式的に示す。(B)に、切削刃24の刃先25の幅方向接触領域端部25Bが加工対象面11の外縁11Cに到達した時点の状態を模式的に示す。(C)に、切削刃24の刃先25の幅方向接触領域端部25Cが加工対象面11の外縁11Cに到達した時点の状態を模式的に示す。(D)に、切削刃24の刃先25が完全に加工対象面11の外縁11Cから外部領域11Dに抜け出た後の状態を模式的に示す。
 ここで、幅方向接触領域端部25B,25Cとは、刃先25のうち、切削時に加工対象面11と接触する幅方向の端部である。図中の符号AEは、切削刃24における各幅方向接触領域端部25B,25Cの内側に位置し、加工対象面11の切削に実質的に寄与する領域(以下、「切削有効領域」という)である。なお、加工対象面11を切削刃24によって切削する際の切削幅WCは、切削有効領域AEの幅寸法と実質的に等しくなる。また、切削刃24の幅寸法Wが同じ場合であっても、工具角度θや垂直押し込み量δzが変更されると、それに起因して切削有効領域AEの幅寸法、すなわち切削幅WCが変更される。なお、図32では、加工対象面11の切削時における切削有効領域AE(切削幅WC)が切削刃24の幅寸法Wよりも小さい場合を例に説明しているが、上記したように切削条件によっては切削有効領域AEの幅寸法(切削幅WC)が切削刃24の幅寸法Wと実質的に等しい場合もあり得る。
 図32に示すように、外周用斜め加工パスPTに沿って切削刃24をストロークさせることによって加工対象面11の外周領域11Bを切削する場合、切削刃24の刃先25が外縁11Cに対して斜めに進入する。そのため、刃先25の幅方向接触領域端部25Bが外縁11Cに到達してから幅方向接触領域端部25Cが外縁11Cに到達するまでの間、漸次、加工対象面11に対する刃先25の接触面積が減少することとなる。つまり、図32の(B)以降のように、加工対象面11の外縁11Cから外部領域11Dに刃先25(厳密には、切削有効領域AE)の一部がはみ出した状態で加工対象面11を切削する部分はみ出し切削が行われる場合、例えば(A)に示すような通常切削を行う場合に比べて、外周領域11Bに対する刃先25の接触面積が少なくなる。通常切削とは、刃先25の全体が外縁11Cから全くはみ出ていない状態での切削を指す。勿論、加工対象面11の内部領域11Aを切削する場合にも通常切削が行われる。また、外周用直交ストローク経路PS1に設定された加工パス(以下、「外周用直交加工パス」という)PTに沿って切削する際には、刃先25が外縁11Cに対して直交方向から進入するため、部分はみ出し切削ではなく通常切削が行われる。
 図32の(B)から(C)に至る過程でなされる部分はみ出し切削において、ロボットハンド210によってスクレーパ22(切削刃24)を下方(加工対象面11)に押し付ける押付け力を、図32の(A)に示される通常切削時と同じ大きさで制御してしまうと、外周領域11Bに対する刃先25の接触面積の変化(減少)に起因して、切削刃24(刃先25)の刃圧が増大する虞がある。切削刃24(刃先25)の刃圧とは、加工対象面11が切削刃24によって切削される際に、当該加工対象面11が単位面積当たりに切削刃24(刃先25)から受ける力を指す。従って、図32の(B)から(C)に至る過程でなされる部分はみ出し切削においては、(A)に示される通常切削時に比べてスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を低減しないと、加工対象面11(外周領域11B)の削り過ぎを招く虞がある。
 そこで、本実施形態においては、部分はみ出し切削を行うときには、通常切削を行うときに比べて、加工対象面11に対するスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を低減するようにした。具体的には、部分はみ出し切削時における垂直押し込み量δzを、基準垂直押し込み量δzbよりも小さく設定する。なお、上記のように、部分はみ出し切削は、厳密には刃先25における切削有効領域AEの一部が外縁11Cから外部領域11Dにはみ出した状態で加工対象面11を切削する場合を指すが、幅方向接触領域端部25B,25Cが刃先25の幅方向端部と近接する場合が多いことを考慮すると、加工対象面11の外縁11Cから外部領域11Dに刃先25の一部がはみ出した状態での切削を部分はみ出し切削と取り扱うことができる。つまり、本実施形態においては、刃先25における切削有効領域AEが外縁11Cからはみ出しているか否かを判断基準とすることに代えて、刃先25の一部が外縁11Cからはみ出した状態で切削する場合に通常切削時に比べてスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を低減してもよい。このようにすることで、制御内容が複雑になることを抑制しつつ、部分はみ出し切削に起因する外周領域11Bの削り過ぎを抑制できる。
 外周用斜め加工パスPTのうち、通常切削が行われる区間を「通常切削区間Sn」と呼び、部分はみ出し切削が行われる区間を「部分はみ出し切削区間Sp」と呼ぶ。図33は、外周用斜め加工パスPTにおける通常切削区間Snと部分はみ出し切削区間Spを説明する図である。
 加工指示データ生成部110は、加工領域層CR毎に制御パラメータ情報を生成する際、外周用斜め加工パスPTの通常切削区間Snに対応する垂直押し込み量δzを基準垂直押し込み量δzbに設定し、部分はみ出し切削区間Spに対応する垂直押し込み量δzを補正垂直押し込み量δzrに設定するようにした。補正垂直押し込み量δzrは、部分はみ出し切削時に刃先25の接触面積が少なくなることを考慮して低減した垂直押し込み量δzであり、基準垂直押し込み量δzbよりも小さな値に設定される。なお、外周用斜め加工パスPTにおいて通常切削区間Snと部分はみ出し切削区間Spとの境界点(部分はみ出し切削区間Spの開始座標)については、外周用斜め加工パスPTの加工開始点座標、加工パス方向DT、使用する切削刃24の幅寸法W、外縁11Cの位置座標、工具角度θ、基準垂直押し込み量δzb等に基づいて演算することで取得することができる。
 また、基準垂直押し込み量δzbに対する補正垂直押し込み量δzrの低減率(以下、「垂直押し込み量低減率」という)Rz(Rz=1-δzr/δzb)は特に限定されず、適宜の値を採用することができる。例えば、垂直押し込み量δzを基準垂直押し込み量δzbとして部分はみ出し切削を行った際の、通常切削時に対する刃圧の増加度合いを事前の試験等によって求めておき、当該刃圧の増加度合いに応じて垂直押し込み量低減率Rzの適正値を決定してもよい。
 上記のように制御パラメータ情報を生成することにより、部分はみ出し切削時におけるスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を、通常切削時における押付け力に比べて小さく制御することができる。従って、加工対象面11における外周領域11Bを外周用斜め加工パスPTに沿って切削する際においても、切削刃24のストローク中における刃先25の刃圧を一定に維持できる。その結果、加工対象面11の外周領域11Bを切削する際に、当該外周領域11Bを深く削り過ぎてしまうことを抑制できる。
 また、図32で説明した部分はみ出し切削においては、(B)から(C)に至る過程で加工対象面11に対する刃先25の接触面積(厳密には、刃先25の切削有効領域AEの幅寸法)が徐々に減少してゆく。そこで、加工指示データ生成部110は、部分はみ出し切削時における加工対象面11に対する刃先25の接触面積(厳密には、刃先25の切削有効領域AEの幅寸法)が小さい程、垂直押し込み量低減率Rzが小さくなるように、部分はみ出し切削区間Spにおける補正垂直押し込み量δzrを段階的に変更していってもよい。これにより、外周用斜め加工パスPTに沿って切削刃24がストロークする際、部分はみ出し切削時における加工対象面11に対する刃先25の接触面積(厳密には、刃先25の切削有効領域AEの幅寸法)が動的に変化する過程で、通常切削時に対するスクレーパ22(切削刃24)の押付け力の低減度合いを段階的に大きくすることができる。このようにして、部分はみ出し切削時におけるスクレーパ22(切削刃24)を細やかに調整し、外周領域11Bの削り過ぎをより精度よく抑制できる。
<キサゲ加工処理フロー>
 次に、制御装置100において実行されるキサゲ加工処理フローについて説明する。ここでは、図15を援用してキサゲ加工処理フローを説明する。
 先ずステップS101において、加工指示データ生成部110は、上述した平面出し用加工指示データ生成処理を実行し、平面出し用加工指示データを生成する。加工指示データ生成部110が生成した平面出し用加工指示データは、記憶装置102に記憶される。
 次に、ステップS102において、制御部111は、記憶装置102から平面出し用加工指示データを取得する。そして、取得した平面出し用加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、ワーク10の加工対象面11に対する平面出し加工処理を実行する。すなわち、加工対象面11の凸部S3をスクレーパ22の切削刃24によって切削する制御を行う。
 上記のように、本実施形態における平面出し用加工指示データ生成処理では、加工指示データ生成部110が、表面高さ情報に基づいて加工対象面11の凸部S3を取得し、当該凸部S3を高さ方向に区分することで複数の加工領域層CRを設定し、加工領域層CR毎にスクレーパ22の加工パスPTを設定する。その際、加工指示データ生成部110は、外周用斜め加工パスPTのうち、部分はみ出し切削が行われる部分はみ出し切削区間Spに設定される垂直押し込み量δzを、通常切削が行われる通常切削区間Snに比べて小さく設定するようにした。これにより、加工対象面11における外周領域11Bを切削する際、部分はみ出し切削を行うときにおけるスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を、通常切削を行うときに比べて低減できる。その結果、外周用斜め加工パスPTに沿った切削刃24のストローク過程での通常切削から部分はみ出し切削に切り替わる前後において、切削刃24(刃先25)の刃圧が増大することを抑制、或いは軽減できる。これにより、部分はみ出し切削時に加工対象面11(外周領域11B)を深く削り過ぎてしまうことを抑制できる。
 ステップS102において、全ての加工領域層CRへの切削が完了すると、平面出し加工処理を終了し、ステップS103に進む。制御部111は、ステップS103において、平面出し加工処理後における加工対象面11の表面高さ情報を取得し、平面出し加工処理後における加工対象面11の平面度が所定の目標平面度を満たしているか否かを判定する。なお、加工対象面11の表面高さ情報は、三次元形状計測器300の計測データに基づいて取得される。ここでいう「平面度」とは、例えばJIS B 0621「幾何偏差の定義及び表示」に規定されているように「平面形体の幾何学的に正しい平面(幾何学的平面)からの狂いの大きさ」として定義することができる。そして、平面出し加工処理後の加工対象面11において、その高さ(Z座標)が最も高い部位(最も突出した部位)と最も低い位置(最も凹んだ位置)のZ軸方向の高低差が所定の閾値以下である場合に、加工対象面11の平面度が所定の目標平面度を満たすと判断してもよい。
 ステップS103において加工対象面11の平面度が目標平面度を満たすと判定された場合、ステップS104に進む。一方、ステップS103において加工対象面11の平面度が目標平面度を満たさないと判定された場合、ステップS101に戻り、平面出し用加工指示データ生成処理及び平面出し加工処理を再度実行する。つまり、加工対象面11の平面度が目標平面度を満たすまで、平面出し加工処理が行われる。
 ステップS104では、加工指示データ生成部110が仕上げ用加工指示データを生成する仕上げ用加工指示データ生成処理を実行する。仕上げ用加工指示データは、制御装置100が仕上げ加工処理を実行する際に使用する加工指示データである。仕上げ用加工指示データは、例えば、入出力装置103の入力装置を介して予めユーザから入力された入力情報に基づいて生成される。入力情報には、例えば、ユーザが指定した当たり面積率や当たり点数が含まれている。ここで、当たり面積率は、ワーク10の加工対象面11における、仕上げ加工処理によって形成される当たり面(凸部)の面積の割合として表されてもよい。また、当たり点数は、加工対象面11における、仕上げ加工処理によって形成される当たり面(凸部)の数として表されてもよい。
 加工指示データ生成部110は、ユーザが入力した入力情報に含まれるパラメータの条件に合致するように仕上げ用加工指示データを生成する。仕上げ用加工指示データは、スクレーパ22によって加工対象面11を切削するときの加工パスPT、工具角度θ、垂直押し込み量δz等といった各制御パラメータを加工点番号毎に対応付けてリストにしたデータである。加工指示データ生成部110が生成した仕上げ用加工指示データは、記憶装置102に記憶される。
 次に、ステップS105において、制御部111は、記憶装置102から仕上げ用加工指示データを取得し、取得した仕上げ用加工指示データに従ってロボットアーム200を制御し、ワーク10の加工対象面11に対する仕上げ加工処理を実行する。すなわち、平面出し加工処理後の加工対象面11をスクレーパ22によって切削し、油溜まり用の窪みを形成する。加工対象面11に対する仕上げ加工処理が完了すると、キサゲ加工処理フローが終了する。
 なお、上述したキサゲ加工処理フローにおいては、平面出し用加工指示データ生成処理、平面出し加工処理、仕上げ用加工指示データ生成処理、及び仕上げ加工処理を一連のフローで実行する例を説明したが、これには限定されない。例えば、平面出し用加工指示データ生成処理や仕上げ用加工指示データ生成処理を、キサゲ加工処理フローに先だって実行しておき、予め記憶装置102に記憶させておいてもよい。また、本実施形態においては、上述した仕上げ加工処理においても加工対象面11に対する部分はみ出し切削が行われる場合には、平面出し加工処理と同様、加工パスの部分はみ出し切削区間Spに設定される垂直押し込み量δzを通常切削区間Snに比べて小さく設定してもよい。これにより、加工対象面11における外周領域11Bを切削する際、部分はみ出し切削を行うときにおけるスクレーパ22(切削刃24)の押付け力が通常切削時に比べて低減されるため、部分はみ出し切削時における外周領域11Bの削り過ぎを抑制できる。
<変形例>
 次に、実施形態3における変形例を説明する。上記実施形態3においては、外周用斜め加工パスPTに沿った切削刃24のストローク途中に通常切削から部分はみ出し切削に切り替わる場合を例に、その前後で切削刃24の押付け力(垂直押し込み量δz)を変更する制御について説明したが、加工パスPTの設定次第によっては、図34に示すように加工開始点Psから部分はみ出し切削が行われる場合もある。図34は、外周領域11Bの角部を外周用斜め加工パスPTに沿って切削する状況を示す図である。外周領域11Bの角部は、図34に示すように、外周領域11Bにおける一組の外縁11C同士が交差することで形成される部位であり、加工対象面11の隅部ともいうことができる。図34に示す例のように、加工パスPTの全区間が部分はみ出し切削区間Spに該当する場合には、当該全区間の垂直押し込み量δzを補正垂直押し込み量δzrとして設定すればよい。
 また、上記実施形態3においては、ワーク10の加工対象面11に形成された凸部を高さ方向に複数の加工領域層CRに区分し、最上層から最下層にかけて加工領域層CR毎に加工対象面11を切削する制御について説明したが、本発明の適用は上記実施形態に限定されない。
 また、上記実施形態3においては、制御装置100の加工指示データ生成部110が加工指示データを生成する際に、外周用斜め加工パスPTにおける通常切削区間Snと部分はみ出し切削区間Spとにおいて垂直押し込み量δzを異なる値に設定する例を説明したがこれには限定されない。すなわち、本発明は、加工対象面11に対して部分はみ出し切削を行うときのスクレーパ22(切削刃24)の押付け力を通常切削時に比べて低減する制御を実行すればよく、その限りにおいて種々の実施形態を採用できる。
 例えば、加工指示データを生成する際には、外周用斜め加工パスPTにおける部分はみ出し切削区間Spの垂直押し込み量δzを基準垂直押し込み量δzbに設定しておき、制御装置100がロボットアーム200を駆動して加工対象面11を実際に切削するタイミングで部分はみ出し切削を検出し、ロボットハンド210の垂直押し込み量δz(切削刃24の押付け力)をフィードバック的に低減する制御を行ってもよい。
 部分はみ出し切削時にロボットハンド210の垂直押し込み量δz(切削刃24の押付け力)をフィードバック制御するに当たり、例えば加工対象面11を切削する切削刃24(刃先25)を撮像するカメラをロボットアーム200に取り付けてもよい。そして、制御装置100は、切削刃24による加工対象面11の切削状況を撮像した撮像データに基づいて、刃先25の一部が加工対象面11の外縁11Cから外部領域11Dにはみ出しているか否かを判別することによって部分はみ出し切削をリアルタイムに検出してもよい。
 また、制御装置100は、ロボットアーム200が備える力覚センサ220が出力するキサゲ加工中における負荷の状態を監視し、部分はみ出し切削をリアルタイムに検出してもよい。部分はみ出し切削時においては、刃先25の刃圧が通常切削時に比べて増加するため、力覚センサ220が出力するストローク進行方向の負荷も増加する。そこで、力覚センサ220が出力するストローク進行方向の負荷が、その増大前の値に戻るように垂直押し込み量δz(切削刃24の押付け力)をフィードバック制御してもよい。このような変形例によっても、部分はみ出し切削時における切削刃24の刃圧が通常切削時に比べて増加することを抑制し、以って加工対象面11の削り過ぎを抑制できる。
 また、自動キサゲ加工装置1は、三次元形状計測器300の代わりに、加工対象面11を撮像するカメラを備え、当該カメラの撮像データに基づいて加工対象面11の凸部を検出するようにしてもよい。この場合、加工指示データ生成部110は、カメラから取得した撮像データに適宜の画像処理を実行し、加工対象面11の凸部の平面位置や高さを取得し、加工指示データを生成することができる。
 <その他の実施形態>
 上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。また、本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
 また、1つの装置が行うものとして説明した処理が、複数の装置によって分担して実行されてもよい。あるいは、異なる装置が行うものとして説明した処理が、1つの装置によって実行されても構わない。コンピュータシステムにおいて、各機能をどのようなハードウェア構成によって実現するかは柔軟に変更可能である。
 本開示は、上記の実施形態で説明した機能を実装したコンピュータプログラムをコンピュータに供給し、当該コンピュータが有する1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な非一時的なコンピュータ可読記憶媒体によってコンピュータに提供されてもよいし、ネットワークを介してコンピュータに提供されてもよい。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクドライブ(HDD)等)、光ディスク(CD-ROM、DVDディスク、ブルーレイディスク等)など任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、EPROM、EEPROM、磁気カード、フラッシュメモリ、または光学式カードのような、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体を含む。
1・・・自動キサゲ加工装置
10・・・ワーク
11・・・加工対象面
100・・・制御装置
104・・・プロセッサ
110・・・加工指示データ生成部
111・・・制御部
200・・・ロボットアーム
300・・・三次元形状計測器

Claims (15)

  1.  被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置であって、
     切削刃を有する切削工具を保持して動作させる加工用ロボットと、
     加工指示データに従い前記加工用ロボットを制御する制御装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記加工対象面の凸部を前記切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際、前記凸部を高さ方向に複数層に区分して段階的に切削すると共に、高さ方向に連続する層同士を切削する際における前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらす、
     自動キサゲ加工装置。
  2.  請求項1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置であって、
     前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、
     前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、
     を含む加工指示データ生成処理を実行するプロセッサを備え、
     前記プロセッサは、前記加工指示データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定する、
     情報処理装置。
  3.  前記プロセッサは、前記加工対象面の初期形状と平面出し加工後に形成されるべき前記加工対象面の目標平面との差分形状として前記凸部を取得する、
     請求項2に記載の情報処理装置。
  4.  前記プロセッサは、
     前記加工対象面の平面領域を、前記切削工具による1ストローク分の切削範囲に対応する複数の区分領域に所定の分割パターンで区分し、
     前記加工対象面に割り当てられた複数の区分領域のうち、対象となる前記加工領域層と平面的に重なる区分領域を当該加工領域層に対応する加工対象区分領域として設定し、
     前記加工対象区分領域毎に前記切削工具の加工パスを設定する、
     請求項2又は3に記載の情報処理装置。
  5.  前記プロセッサは、前記加工対象面の平面領域を前記複数の区分領域に区分する際に当該区分領域の各々に前記切削工具のストローク経路を設定しておき、当該ストローク経路上に前記切削工具の加工パスを設定する、
     請求項4に記載の情報処理装置。
  6.  前記プロセッサは、互いに異なる分割パターンで前記平面領域を前記複数の区分領域に区分した分割パターンデータに基づいて、高さ方向に連続する前記加工領域層同士の前記加工対象区分領域を設定する、
     請求項5に記載の情報処理装置。
  7.  情報処理装置のプロセッサによって実行され、請求項1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する加工指示データの生成方法であって、
     前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、
     前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、
     を含む加工指示データ生成処理を実行し、
     前記加工指示データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定する、
     加工指示データの生成方法。
  8.  請求項1に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置のプロセッサに、
     前記加工対象面の表面高さ情報に基づいて前記加工対象面の凸部を取得し、当該凸部を高さ方向に区分することで複数の加工領域層を設定することと、
     前記複数の加工領域層毎に前記切削工具の加工パスを設定することと、
     を含む加工指示データ生成処理を実行させると共に、前記データ生成処理において、高さ方向に連続する前記加工領域層同士で前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらして設定させる、
     加工指示データ生成プログラム。
  9.  被加工物の加工対象面に対して自動でキサゲ加工を行う自動キサゲ加工装置の制御装置が加工指示データに従い加工用ロボットを制御する際に実行する自動キサゲ加工方法であって、
     前記制御装置は、前記加工対象面の凸部を切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際、前記凸部を高さ方向に複数層に区分して段階的に切削すると共に、高さ方向に連続する層同士を切削する際における前記切削工具の平面的な加工パスの位置を相互にずらす、
     自動キサゲ加工方法。
  10.  前記制御装置が前記加工対象面の凸部を前記切削工具によって切削する平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部は前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて設定され、
     前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、
     前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率が小さな値に設定される、
     請求項1に記載の自動キサゲ加工装置。
  11.  前記平面出し加工処理は、前記凸部を高さ方向に複数の加工領域層に区分して段階的に切削する処理であり、
     前記加工条件には、更に、前記加工領域層の割り付け高さがパラメータとして含まれ、
     前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と前記目標平面度との差が小さいほど、前記加工領域層の割り付け高さが小さな値に設定される、
     請求項10に記載の自動キサゲ加工装置。
  12.  前記加工対象面の凸部を切削する平面出し加工処理を実行する工程を有し、
     前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率が、所定の上限加工領域面積率以下の範囲で設定され、
     前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定する、
     請求項9に記載の自動キサゲ加工方法。
  13.  請求項10に記載された前記加工用ロボットを制御するための加工指示データを生成する情報処理装置であって、
     前記情報処理装置のプロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度に応じて、前記制御装置が前記平面出し加工処理を実行する際の加工条件の少なくとも一部を設定し、
     前記加工条件には、前記平面出し加工処理の実行時における前記加工対象面の全体に対する切削対象領域の面積比である加工領域面積率の上限を規定する上限加工領域面積率がパラメータとして含まれ、
     前記プロセッサは、前記平面出し加工処理の開始前における前記加工対象面の平面度と所定の目標平面度との差が小さいほど、前記上限加工領域面積率を小さな値に設定する、
     情報処理装置。
  14.  前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具の押付け力を低減する、
     請求項1に記載の自動キサゲ加工装置。
  15.  前記制御装置は、前記加工対象面の外縁から外部に前記切削刃における刃先の一部がはみ出した状態で前記加工対象面を切削する部分はみ出し切削を行うときに、前記刃先の全体が前記外縁からはみ出さない状態で前記加工対象面を切削する通常切削を行うときに比べて、前記加工対象面に対する前記切削工具の押付け力を低減する、
     請求項9に記載の自動キサゲ加工方法。
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KR100248287B1 (ko) * 1998-03-26 2000-04-01 권영자 스크래치 가공장치
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