工作機械
【課題】ワークの加工効率及び加工精度を向上させることができる工作機械を提供する。
【解決手段】加工装置３０によるワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工に先立って、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂを計測する。その計測結果を基準データとして設定するとともに、基準データをもとにして目標加工量を設定する。目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂに対する第１加工量を設定する。設定された第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して被加工部２５Ａ，２５Ｂに第１加工を施す。被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分を計測する。その計測結果に基づいて、目標加工量が得られるように加工済み部分に対する第２加工量を設定する。その第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して被加工部２５Ａ，２５Ｂに第２加工を施す。
【解決手段】加工装置３０によるワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工に先立って、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂを計測する。その計測結果を基準データとして設定するとともに、基準データをもとにして目標加工量を設定する。目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂに対する第１加工量を設定する。設定された第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して被加工部２５Ａ，２５Ｂに第１加工を施す。被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分を計測する。その計測結果に基づいて、目標加工量が得られるように加工済み部分に対する第２加工量を設定する。その第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して被加工部２５Ａ，２５Ｂに第２加工を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークに対して研削等の加工を施すための工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の工作機械としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、ワークに対する研削等の加工に先立って、テーブル上にダミーワークが設置され、そのダミーワーク上の被加工部としての上面の位置が計測器により計測される。そして、この計測結果に基づいて、ダミーワークの上面に対する加工量が設定され、その設定された加工量が得られるように、ダミーワークの上面が加工される。その後、ダミーワークの加工済み部分が計測器により計測されて、実際の加工量が算出され、設定された加工量に対する実際の加工量の変化率が求められる。そして、この変化率に基づいてワークの加工量が決定され、その加工量が得られるように、テーブル上に設置されたワークに対して加工が施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来の工作機械においては、ワークの加工に先立って、そのワークとは別のダミーワークをテーブル上に設置し、そのダミーワークに対して、上面位置の計測、加工量の設定、上面の加工、加工済み部分の計測等の作業を順に行う必要がある。このため、ワークの加工に多大な手間がかかるとともに、ダミーワークと実際のワークとの間に加工量の相違が生じたりすること等により、加工精度の低下を招くという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１に記載の工作機械は、コラムに回転砥石が支持された比較的小型の研削盤である。このような研削盤においては、機械温度の変化にともなう膨張・収縮に基づく変形量が小さいため、加工精度に対する影響は少ない。しかしながら、工作機械が門型の研削盤のような大型の装置である場合には、機械温度の変化にともなう膨張・収縮に基づく変形量が大きくなるため、加工精度に対して大きな影響が出る。そして、このように加工精度低下のおそれが高いために、大型の工作機械においては、自動化には限界がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの加工効率及び加工精度を向上させることができる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、ワークの被加工部に加工を施すための加工手段と、その加工手段による加工に先立って、ワークの被加工部を計測するための第１計測手段と、その第１計測手段による計測結果を基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する目標設定手段と、前記目標加工量に基づいて被加工部に対する第１加工量を設定するための第１設定手段と、設定された第１加工量が得られるように、加工手段の動作を制御する制御手段と、被加工部の加工済み部分を計測するための第２計測手段と、その第２計測手段の計測結果に基づいて、前記目標加工量が得られるように、前記加工済み部分に対する第２加工量を設定するための第２設定手段と、前記制御手段は第２加工量が得られるように加工手段の動作を制御することとを備えたことを特徴としている。
【０００８】
従って、この発明の工作機械においては、従来構成とは異なり、ワークの加工に先立って、ダミーワークに対する被加工部の計測や加工を行う必要がなく、ワークに対して被加工部の計測や加工を直接に施しながら、加工動作を進行させることができる。よって、従来構成に比較して、ワークの加工効率を向上させることができる。また、ダミーワークと実際のワークとに対する加工量の相違等に起因して、ワークの加工精度が低下するおそれを防止することができて、高精度の加工を行うことができる。
【０００９】
前記の構成において、前記第２計測手段は、加工手段の工具が加工済み部分に接触したことを検出する検出手段と、その検出結果に基づいて加工済み部分の位置を判別する判別手段とを備えるとよい。
【００１０】
前記の構成において、前記加工手段は、モータによって回転される回転軸と、その回転軸に着脱可能に支持される工具と、回転軸に支持される工具を交換するための工具交換装置と、回転軸に対する支持状態の工具の位置を測定するための工具位置測定手段とを備えるとよい。
【００１１】
前記の構成において、前記制御手段は、前記第１計測手段及び第２計測手段のうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて、工具のエアカット動作の範囲を設定するように構成するとよい。
【００１２】
前記の構成において、前記制御手段は、前記被加工部の計測結果を含むワークの条件に従ってクラウニング加工が実行されるように、前記加工手段の動作を制御するように構成するとよい。
【００１３】
前記の構成において、前記加工手段は、回転砥石を含み、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正手段を有するように構成するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、ワークの加工効率及び加工精度を向上させることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の工作機械を示す斜視図。
【図２】図１の工作機械のワークを拡大して示す斜視図。
【図３】（ａ）は図２のワークにおける被加工部の高さの計測状態を示す部分側面図。（ｂ）は同被加工部の幅の計測状態を示す部分側面図。
【図４】被加工物における複数の加工面の加工状態を示す部分側面図。
【図５】図１の工作機械における回転砥石の位置計測状態を示す要部断面図。
【図６】回転砥石のためのバランス修正装置を示す要部断面図。
【図７】図６の７−７線における断面図。
【図８】工作機械の電気的回路構成を示すブロック図。
【図９】工作機械の動作を示すフローチャート。
【図１０】図９に続く動作を示すフローチャート。
【図１１】ワークに対するクラウニング加工の実行状態を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明を具体化した工作機械の一実施形態を、図面に従って説明する。この実施形態は、門型の大型研削盤において具体化されたものである。
図１に示すように、ベッド２１の上面には、テーブル２２が水平面内の一方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に支持されている。テーブル２２上には、ワーク２３がパレット２４に支持した状態で着脱可能に装着されている。図１及び図２に示すように、このワーク２３は例えば工作機械用のフレームからなり、その傾斜した前面には上下一対のガイドレール等の被加工部２５Ａ，２５Ｂが長さ方向へ平行に延長配置されている。そして、図３及び図４に示すように、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部、後部、外側部及び内側部が加工面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとなっている。
【００１７】
図１に示すように、前記ベッド２１の両側間には、門型の横幅３〜４ｍ程度のクロスレール２６がベッド２１の上面を跨ぐように配設されている。クロスレール２６の一側前面には、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂを計測するための第１計測手段としての計測装置２７が水平面内のＸ軸方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）及び垂直方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に支持されている。図１及び図３に示すように、計測装置２７は、計測部２８と、その計測部２８の下部に突設され、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄに接触可能な複数の接触部２９ａを有する計測子２９とを備えている。
【００１８】
そして、図３（ａ）に示すように、計測装置２７のＹ軸方向及びＺ軸方向への移動により、計測子２９の接触部２９ａがワーク２３上の各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部加工面２５ａに接触された後に後部加工面２５ｂに接触されることにより、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの高さＬ１が計測される。また、図３（ｂ）に示すように、計測装置２７のＹ軸方向及びＺ軸方向への移動により、計測子２９の接触部２９ａがワーク２３上の各被加工部２５Ａ，２５Ｂの外側部加工面２５ｃに接触された後に内側部加工面２５ｄに接触されることにより、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの幅Ｌ２が計測される。この場合、ワーク２３がテーブル２２とともにＸ軸方向へ移動されて、図２に示すように、前記計測装置２７による計測が、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの長さ方向の一端部、中間部及び他端部の各３つの計測位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において行われる。
【００１９】
図１に示すように、前記クロスレール２６の他側前部には、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄに研削等の加工を施すための加工手段としての加工装置３０が配設されている。すなわち、クロスレール２６の他側前面には、加工装置３０の加工部３１がＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能に支持されている。加工部３１の前面には、加工ヘッド３２がＸ軸方向に延びる旋回軸線３３を中心に旋回可能に支持されている。加工ヘッド３２には、旋回軸線３３と直交する方向に延びる回転軸３４、及びその回転軸３４を回転させるためのモータ３５が設けられている。回転軸３４の先端には、回転砥石よりなる工具３６が着脱可能に支持されるようになっている。
【００２０】
すなわち、図５に示すように、前記回転軸３４の先端には基部フランジ３７が固定されている。基部フランジ３７の外面には円錐台形状の支持ボス３８が突設され、その支持ボス３８の先端にはネジ孔３９が形成されている。そして、工具３６がその中心に設けられた嵌挿孔３６ａにおいて支持ボス３８に嵌挿されるとともに、工具３６の外面に取付フランジ４０が当接された状態で、取付フランジ４０から支持ボス３８のネジ孔３９にボルト４１が螺合されることにより、工具３６が回転軸３４に対して着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
図１に示すように、前記加工装置３０には、回転軸３４に支持される工具３６を交換するための工具交換装置４２が装備されている。この工具交換装置４２は、複数種の回転砥石よりなる工具３６を収容支持するためのストッカ４３と、そのストッカ４３上の１つの工具３６と回転軸３４上の工具３６とを交換するための交換器４４とを備えている。そして、加工ヘッド３２がクロスレール２６の側端部の工具交換位置に移動されるとともに、回転軸３４がＺ軸方向に延びる位置に旋回配置された状態で、ストッカ４３の移動により、ストッカ４３上の１つの工具３６が工具交換位置の回転軸３４に対応配置される。この状態で、交換器４４の動作により、回転軸３４上の工具３６がストッカ４３上の工具３６と脱着交換される。
【００２２】
この実施形態においては、図４に示すように、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄを加工するために、少なくとも３種類の回転砥石よりなる工具３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが用意されている。そして、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部加工面２５ａを加工する際には、外周に研削面を有する円板状の工具３６Ａが使用される。また、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの後部加工面２５ｂを加工する際には、端面外周縁に円環突状の研削面を有する円板状の工具３６Ｂが使用される。さらに、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの外側部加工面２５ｃ及び内側部加工面２５ｄを加工する際には、外周に研削面を有する円錐台形状の工具３６Ｃが使用される。
【００２３】
図１及び図５に示すように、前記工具交換装置４２の上方には、回転軸３４に支持された状態にある工具３６の位置を測定するための工具位置測定手段としての非接触型の工具センサ４５が設けられている。この工具センサ４５は、支持部材４６に支持された状態で、その支持部材４６の移動により、工具３６と対応する検出位置と、その検出位置から離れた退避位置とに切換配置されるようになっている。そして、図５に示すように、前記工具交換装置４２による工具３６の交換後に、回転軸３４がＹ軸方向に延びる位置に旋回配置されるとともに、工具センサ４５が工具３６の外面と対応する検出位置に移動された状態で、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の回転軸３４の軸線方向における位置が測定される。
【００２４】
図６に示すように、前記加工ヘッド３２の下部には、前記加工装置３０の工具３６によるワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの加工後に、その加工済み部分を計測するための第２計測手段を構成する検出手段としてのＡＥ（アコースティック・エミッション）センサ４７が配置されている。そして、加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の計測時には、工具３６が加工済み部分に接近移動されて接触され、その接触時に発生するアコースティック・エミッションがＡＥセンサ４７により検出される。さらに、そのＡＥセンサ４７の検出結果、つまり加工済み部分までの工具３６の移動量に基づいて、加工済み部分の位置が判別される。
【００２５】
図６及び図７に示すように、前記加工ヘッド３２の外側部には、回転砥石よりなる工具３６の回転バランスを修正するためのバランス修正手段としてのバランス修正装置４８が設けられている。このバランス修正装置４８は、加工ヘッド３２の外周に間隔をおいて配設された複数の加速度センサ４９と、工具３６上の基部フランジ３７の上面に回転軸３４の軸線を中心に同一円周上で間隔をおいて形成された複数の凹部５０と、その凹部５０に対応して加工ヘッド３２の下部に配設された水滴供給器５１とから構成されている。そして、工具３６による被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの加工開始に先立って、加速度センサ４９により工具３６の回転バランスが検出される。さらに、その検出結果に応じて、水滴供給器５１から所要の凹部５０に水滴が発射供給されて、工具３６の回転バランスが修正される。
【００２６】
図１に示すように、前記工具交換装置４２の側部には、ドレッシング装置５２が配設されている。そして、前記バランス修正装置４８による工具３６の回転バランスの修正後に、工具３６の使用状況等によりドレッシングの要否が判別され、その判別結果に応じて、このドレッシング装置５２により工具３６のドレッシングが行われる。
【００２７】
次に、前記のように構成された工作機械の電気的回路構成について説明する。
図８に示すように、制御装置５５は制御手段を構成し、記憶部５６に記憶されたプログラムに従って工作機械全体の動作を制御する。記憶部５６は、前記プログラムのほかに、プログラムの実行に伴って発生する各種のデータを一時的に記憶する。制御装置５５は、前記計測装置２７、ＡＥセンサ４７及び工具センサ４５から計測データを入力するとともに、前記加工装置３０、工具交換装置４２及びバランス修正装置４８に対して動作の制御信号を出力する。
【００２８】
そして、前記制御装置５５は目標設定手段を構成し、計測装置２７からワーク２３の加工前における被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの計測データを入力したとき、その計測データを基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する。また、制御装置５５は第１設定手段を構成し、前記目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに対する第１加工量を設定する。この場合、第１加工量は、目標加工量の例えば８０パーセント程度となるように設定する。そして、制御装置５５は、前記第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して、加工面２５ａ〜２５ｄに対する第１加工を実行させる。
【００２９】
さらに、前記制御装置５５は第２計測手段の判別手段を構成し、前記被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの第１加工後に、工具３６を加工済み部分に接触させて、その接触状態を検出手段としてのＡＥセンサ４７により検出させるとともに、その検出結果に基づいて加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の位置を判別する。また、制御装置５５は第２設定手段を構成し、前記加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の位置の判別に基づいて、前記目標加工量が得られるように、加工済み部分に対する残りの第２加工量を設定する。そして、制御装置５５は、前記第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して、加工面２５ａ〜２５ｄに対する残りの第２加工を実行させる。
【００３０】
しかも、前記制御装置５５は、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの第１加工前のほかに、第１加工後においても計測装置２７に加工済み部分の位置を計測させる。そして、計測装置２７による加工前の加工面２５ａ〜２５ｄの計測結果、及び第１加工後の加工済み部分の計測結果に基づいて、工具３６のエアカット動作の範囲、つまり工具３６を高速送りにて加工面２５ａ〜２５ｄまたは加工済み部分の直前位置まで移動させる範囲を設定する。そして、その設定結果に基づいて、加工装置３０の動作を制御して、前記第１加工または第２加工を実行させる。
【００３１】
さらに、前記制御装置５５は、計測装置２７からの加工前の加工面２５ａ〜２５ｄの計測データに基づいて基準データを設定する際に、その計測データを含むワーク２３の条件に従って、加工装置３０にクラウニング加工を実行させるように、加工プログラムを設定する。例えば、図１１に示すように、前記第１加工及び第２加工において、長大なワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄを加工する場合には、加工面２５ａ〜２５ｄの中間部ほど実際の加工量が増加するのを補正するように、加工面２５ａ〜２５ｄの中間部ほど加工量が減少するクラウニング加工を実行させる。
【００３２】
また、この実施形態の工作機械においては、クーラント等の加工液や潤滑油が一定温度を保持するように温度管理されて、装置の加工部等の温度変化が抑制されるようになっている。
【００３３】
次に、前記のように構成された工作機械の作用を、図９及び図１０に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、記憶部５６に記憶されたプログラムに基づいて、制御装置５５の制御のもとに進行する。
【００３４】
図１に示すように、テーブル２２上にワーク２３が装着された状態で、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの１つが加工される場合には、図９及び図１０に示す各ステップ（以下、単にＳという）の動作が順に実行される。図９のＳ１においては、加工に先立って、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測が行われる。次のＳ２においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの位置を示す基準データの設定、計測された被加工部２５Ａ，２５Ｂの位置（被加工部２５Ａ，２５Ｂの表面）を基準にした目標荒加工量の設定、目標仕上げ加工量の設定、及び第１荒加工における工具３６のエアカット（被加工部２５Ａ，２５Ｂの直前までの工具の高速送りの領域）範囲の設定が行われる。Ｓ３においては、工具交換装置４２の工具交換動作により、回転軸３４に対して所要の回転砥石である工具３６が取り付けられる。Ｓ４においては、図５に示すように、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の位置（回転軸３４の軸線方向における位置）が計測される。
【００３５】
続いて、図９のＳ５においては、前記Ｓ２で設定された目標荒加工量、及びＳ４で計測された工具３６の位置データに基づいて、目標荒加工量の８０パーセント程度の第１荒加工量が設定される。Ｓ６においては、設定された第１荒加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第１荒加工が施される。
【００３６】
Ｓ７においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分が計測されて、加工面２５ａ〜２５ｄの位置が新たな基準面として設定される。Ｓ８においては、計測装置２７の計測結果,すなわち新たな基準データに基づいて、前記目標荒加工量が得られるように、残りの第２荒加工量が演算されて設定されるとともに、第２荒加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。Ｓ９においては、設定された第２荒加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第２荒加工が施される。
【００３７】
次に、図１０のＳ１０においては、工具交換装置４２の工具交換動作により、回転軸３４に対して仕上げ用の回転砥石よりなる工具３６が取り付けられる。Ｓ１１においては、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の位置,すなわち回転軸３４の軸方向に位置が計測される。Ｓ１２においては、バランス修正装置４８の加速度センサ４９により、回転砥石よりなる工具３６の回転バランスが検出されて、回転バランスの修正が必要であるか否かが判別される。バランス修正の必要がある場合には、次のＳ１３において、バランス修正装置４８により工具３６の回転バランスが修正される。Ｓ１４においては、工具３６の使用状況等に基づいて、工具３６のドレッシングが必要であるか否かが判別される。ドレッシングの必要がある場合には、次のＳ１５において、ドレッシング装置５２により工具３６のドレッシングが行われる。
【００３８】
次いで、図１０のＳ１６においては、前記Ｓ２で設定された目標仕上げ加工量、及びＳ１１で計測された工具３６の位置データに基づいて、目標仕上げ加工量の８０パーセント程度の第１仕上げ加工量が設定されるとともに、第１仕上げ加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。Ｓ１７においては、設定された第１仕上げ加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの荒加工済みの加工面２５ａ〜２５ｄに第１仕上げ加工が施される。Ｓ１８においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの第１仕上げ加工済み部分が計測されて、加工面２５ａ〜２５ｄの位置を示すさらに新たな基準データが設定される。Ｓ１９においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、残る第２仕上げ加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。
【００３９】
さらに、図１０のＳ２０においては、加工面２５ａ〜２５ｄの第１仕上げ加工済み部分に対する工具３６の接触により、ＡＥセンサ４７からの出力に基づいて、加工済み部分の位置が実計測される。Ｓ２１においては、加工済み部分の位置計測に基づいて、最新の基準データがさらに修正されて、その修正された基準データに基づいて前記目標仕上げ加工量が得られるように、残りの第２仕上げ加工量が演算されて設定される。Ｓ２２においては、設定された第２仕上げ加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第２仕上げ加工が施される。
【００４０】
続くＳ２３においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの仕上げ加工済み部分が計測される。Ｓ２４においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄが目標仕上げ加工量に適合する範囲内に加工されているか否か、つまり不良品になっているか否かが判別される。そして、不良品になっている場合には、次のＳ２５において、アラーム等の報知が行われる。
【００４１】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この工作機械においては、加工装置３０によるワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工に先立って、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂが計測され、その計測結果が基準データとして設定されるとともに、基準データをもとにして目標加工量が設定される。そして、この目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂに対する第１加工量が設定され、その設定された第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて被加工部２５Ａ，２５Ｂに第１加工が施される。その後、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分が計測され、その計測結果に基づいて、目標加工量が得られるように加工済み部分に対する第２加工量が設定される。そして、この第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて被加工部２５Ａ，２５Ｂに第２加工が施される。すなわち、この実施形態においては、ワーク２３の被加工部２５Ａ,２５Ｂの位置の基準にして加工が実行されるため、熱膨張等による装置の変形を無視することができる。従って、門型の研削盤のように大型の装置であって、変形量が大きくなる装置であっても、高精度加工が可能になるとともに、装置の変形を無視して高精度が可能になるため、高いレベルの自動化,たとえば全自動が可能となる。
【００４２】
従って、従来構成とは異なり、ワークの加工に先立って、ダミーワークに対する被加工部の計測や加工を行う必要がなく、ワーク２３に対して被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測や加工を直接に施しながら、加工動作を進行させることができる。よって、従来構成に比較して、ワーク２３の加工効率を向上させることができる。また、ダミーワークと実際のワークとの間における被加工部の位置寸法の違い等に起因して、ワークの加工精度が低下するおそれを防止することができて、ワーク２３に対して高精度の加工を施すことができる。
【００４３】
（２） この工作機械においては、加工装置３０の工具３６が加工済み部分に接触したことをＡＥセンサ４７により検出するとともに、その検出結果に基づいて工具３６の移動量から加工済み部分の位置を判別することにより、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分の計測が行われるようになっている。このため、第１加工が行われた加工済み部分の位置を工具３６の接触にて的確に計測することができて、その計測結果に基づいて加工済み部分に対する第２加工量を正確に設定することができる。よって、ワーク２３の加工精度を一層高めることができる。
【００４４】
（３） この工作機械においては、前記加工装置３０が、モータ３５によって回転される回転軸３４と、その回転軸３４に着脱可能に支持される工具３６と、回転軸３４に支持される工具３６を交換するための工具交換装置４２と、回転軸３４に対する支持状態の工具３６の位置を測定するための工具センサ４５とを備えている。このため、ワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの異なった加工面２５ａ〜２５ｄに対する加工を、種類の異なった工具３６を交換しながら能率良く行うことができる。
【００４５】
（４） この工作機械においては、前記計測装置２７による加工前の被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測結果、及び第１加工後の加工済み部分の計測結果に基づいて、工具３６のエアカット動作の範囲が設定されるようになっている。このため、設定されたエアカット動作の範囲内で工具３６を迅速に高速送りすることができて、ワーク２３の加工能率を一層向上させることができる。
【００４６】
（５） この工作機械においては、前記加工装置３０の動作制御により、被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測結果を含むワーク２３の材質や変形量等の条件に従ってクラウニング加工が実行されるようになっている。このため、ワーク２３が工作機械として組み立てられて、実際に使用される際におけるフレーム等の変形量を見込んだ加工を行なうことができる。従って、ワーク２３を高精度な工作機械となるように加工できる。なお、クラウニング加工の有無及びクラウニング量は、それらのデータが加工前にあらかじめ設定される。
【００４７】
（６） この工作機械においては、前記加工装置３０が、工具３６としての回転砥石を備えるとともに、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正装置４８を備えている。このため、回転砥石の回転バランスの不均衡により、加工精度が低下するおそれを防止することができる。
【００４８】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態においては、第１仕上げ加工済み部分の位置を工具３６との接触により計測して、その計測結果に基づいて第２仕上げ加工量を設定するようになっているが、第１荒加工済み部分の位置を工具３６との接触により計測して、その計測結果に基づいて第２荒加工量を設定するようにしてもよい。
【００４９】
・ 前記実施形態においては、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに対して、荒加工及び仕上げ加工の２回の加工を施すようになっているが、１回の加工を施すようにしてもよい。
【００５０】
・ 前記実施形態では、ワーク２３に対する工具３６の接触を検知するために、ＡＥセンサ４７を用いた。このＡＥセンサ４７の代わりに、工具３６がワーク２３に接触したときにおけるモータ３５の負荷量の変化を検出する電流センサや、その他の検出手段を用いること。
【００５１】
・ 図１０に示すＳ１５とＳ１６との間において、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの位置を計測し、その計測したデータに基づいて新たな基準データを作成し、その基準データをもとにしてＳ１６の動作が行われるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２２…テーブル、２３…ワーク、２５Ａ，２５Ｂ…被加工部、２５ａ〜２５ｄ…加工面、２６…クロスレール、２７…第１計測手段としての計測装置、３０…加工手段としての加工装置、３４…回転軸、３５…モータ、３６…工具、４２…工具交換装置、４５…工具位置測定手段としての工具センサ、４７…第２計測手段の検出手段を構成するＡＥセンサ、４８…バランス修正手段としてのバランス修正装置、５５…制御手段、目標設定手段、第１設定手段、第２設定手段、第２計測手段の判別手段を構成する制御装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークに対して研削等の加工を施すための工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の工作機械としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、ワークに対する研削等の加工に先立って、テーブル上にダミーワークが設置され、そのダミーワーク上の被加工部としての上面の位置が計測器により計測される。そして、この計測結果に基づいて、ダミーワークの上面に対する加工量が設定され、その設定された加工量が得られるように、ダミーワークの上面が加工される。その後、ダミーワークの加工済み部分が計測器により計測されて、実際の加工量が算出され、設定された加工量に対する実際の加工量の変化率が求められる。そして、この変化率に基づいてワークの加工量が決定され、その加工量が得られるように、テーブル上に設置されたワークに対して加工が施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来の工作機械においては、ワークの加工に先立って、そのワークとは別のダミーワークをテーブル上に設置し、そのダミーワークに対して、上面位置の計測、加工量の設定、上面の加工、加工済み部分の計測等の作業を順に行う必要がある。このため、ワークの加工に多大な手間がかかるとともに、ダミーワークと実際のワークとの間に加工量の相違が生じたりすること等により、加工精度の低下を招くという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１に記載の工作機械は、コラムに回転砥石が支持された比較的小型の研削盤である。このような研削盤においては、機械温度の変化にともなう膨張・収縮に基づく変形量が小さいため、加工精度に対する影響は少ない。しかしながら、工作機械が門型の研削盤のような大型の装置である場合には、機械温度の変化にともなう膨張・収縮に基づく変形量が大きくなるため、加工精度に対して大きな影響が出る。そして、このように加工精度低下のおそれが高いために、大型の工作機械においては、自動化には限界がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの加工効率及び加工精度を向上させることができる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明では、ワークの被加工部に加工を施すための加工手段と、その加工手段による加工に先立って、ワークの被加工部を計測するための第１計測手段と、その第１計測手段による計測結果を基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する目標設定手段と、前記目標加工量に基づいて被加工部に対する第１加工量を設定するための第１設定手段と、設定された第１加工量が得られるように、加工手段の動作を制御する制御手段と、被加工部の加工済み部分を計測するための第２計測手段と、その第２計測手段の計測結果に基づいて、前記目標加工量が得られるように、前記加工済み部分に対する第２加工量を設定するための第２設定手段と、前記制御手段は第２加工量が得られるように加工手段の動作を制御することとを備えたことを特徴としている。
【０００８】
従って、この発明の工作機械においては、従来構成とは異なり、ワークの加工に先立って、ダミーワークに対する被加工部の計測や加工を行う必要がなく、ワークに対して被加工部の計測や加工を直接に施しながら、加工動作を進行させることができる。よって、従来構成に比較して、ワークの加工効率を向上させることができる。また、ダミーワークと実際のワークとに対する加工量の相違等に起因して、ワークの加工精度が低下するおそれを防止することができて、高精度の加工を行うことができる。
【０００９】
前記の構成において、前記第２計測手段は、加工手段の工具が加工済み部分に接触したことを検出する検出手段と、その検出結果に基づいて加工済み部分の位置を判別する判別手段とを備えるとよい。
【００１０】
前記の構成において、前記加工手段は、モータによって回転される回転軸と、その回転軸に着脱可能に支持される工具と、回転軸に支持される工具を交換するための工具交換装置と、回転軸に対する支持状態の工具の位置を測定するための工具位置測定手段とを備えるとよい。
【００１１】
前記の構成において、前記制御手段は、前記第１計測手段及び第２計測手段のうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて、工具のエアカット動作の範囲を設定するように構成するとよい。
【００１２】
前記の構成において、前記制御手段は、前記被加工部の計測結果を含むワークの条件に従ってクラウニング加工が実行されるように、前記加工手段の動作を制御するように構成するとよい。
【００１３】
前記の構成において、前記加工手段は、回転砥石を含み、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正手段を有するように構成するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、ワークの加工効率及び加工精度を向上させることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の工作機械を示す斜視図。
【図２】図１の工作機械のワークを拡大して示す斜視図。
【図３】（ａ）は図２のワークにおける被加工部の高さの計測状態を示す部分側面図。（ｂ）は同被加工部の幅の計測状態を示す部分側面図。
【図４】被加工物における複数の加工面の加工状態を示す部分側面図。
【図５】図１の工作機械における回転砥石の位置計測状態を示す要部断面図。
【図６】回転砥石のためのバランス修正装置を示す要部断面図。
【図７】図６の７−７線における断面図。
【図８】工作機械の電気的回路構成を示すブロック図。
【図９】工作機械の動作を示すフローチャート。
【図１０】図９に続く動作を示すフローチャート。
【図１１】ワークに対するクラウニング加工の実行状態を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明を具体化した工作機械の一実施形態を、図面に従って説明する。この実施形態は、門型の大型研削盤において具体化されたものである。
図１に示すように、ベッド２１の上面には、テーブル２２が水平面内の一方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に支持されている。テーブル２２上には、ワーク２３がパレット２４に支持した状態で着脱可能に装着されている。図１及び図２に示すように、このワーク２３は例えば工作機械用のフレームからなり、その傾斜した前面には上下一対のガイドレール等の被加工部２５Ａ，２５Ｂが長さ方向へ平行に延長配置されている。そして、図３及び図４に示すように、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部、後部、外側部及び内側部が加工面２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとなっている。
【００１７】
図１に示すように、前記ベッド２１の両側間には、門型の横幅３〜４ｍ程度のクロスレール２６がベッド２１の上面を跨ぐように配設されている。クロスレール２６の一側前面には、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂを計測するための第１計測手段としての計測装置２７が水平面内のＸ軸方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）及び垂直方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に支持されている。図１及び図３に示すように、計測装置２７は、計測部２８と、その計測部２８の下部に突設され、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄに接触可能な複数の接触部２９ａを有する計測子２９とを備えている。
【００１８】
そして、図３（ａ）に示すように、計測装置２７のＹ軸方向及びＺ軸方向への移動により、計測子２９の接触部２９ａがワーク２３上の各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部加工面２５ａに接触された後に後部加工面２５ｂに接触されることにより、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの高さＬ１が計測される。また、図３（ｂ）に示すように、計測装置２７のＹ軸方向及びＺ軸方向への移動により、計測子２９の接触部２９ａがワーク２３上の各被加工部２５Ａ，２５Ｂの外側部加工面２５ｃに接触された後に内側部加工面２５ｄに接触されることにより、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの幅Ｌ２が計測される。この場合、ワーク２３がテーブル２２とともにＸ軸方向へ移動されて、図２に示すように、前記計測装置２７による計測が、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの長さ方向の一端部、中間部及び他端部の各３つの計測位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において行われる。
【００１９】
図１に示すように、前記クロスレール２６の他側前部には、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄに研削等の加工を施すための加工手段としての加工装置３０が配設されている。すなわち、クロスレール２６の他側前面には、加工装置３０の加工部３１がＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能に支持されている。加工部３１の前面には、加工ヘッド３２がＸ軸方向に延びる旋回軸線３３を中心に旋回可能に支持されている。加工ヘッド３２には、旋回軸線３３と直交する方向に延びる回転軸３４、及びその回転軸３４を回転させるためのモータ３５が設けられている。回転軸３４の先端には、回転砥石よりなる工具３６が着脱可能に支持されるようになっている。
【００２０】
すなわち、図５に示すように、前記回転軸３４の先端には基部フランジ３７が固定されている。基部フランジ３７の外面には円錐台形状の支持ボス３８が突設され、その支持ボス３８の先端にはネジ孔３９が形成されている。そして、工具３６がその中心に設けられた嵌挿孔３６ａにおいて支持ボス３８に嵌挿されるとともに、工具３６の外面に取付フランジ４０が当接された状態で、取付フランジ４０から支持ボス３８のネジ孔３９にボルト４１が螺合されることにより、工具３６が回転軸３４に対して着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
図１に示すように、前記加工装置３０には、回転軸３４に支持される工具３６を交換するための工具交換装置４２が装備されている。この工具交換装置４２は、複数種の回転砥石よりなる工具３６を収容支持するためのストッカ４３と、そのストッカ４３上の１つの工具３６と回転軸３４上の工具３６とを交換するための交換器４４とを備えている。そして、加工ヘッド３２がクロスレール２６の側端部の工具交換位置に移動されるとともに、回転軸３４がＺ軸方向に延びる位置に旋回配置された状態で、ストッカ４３の移動により、ストッカ４３上の１つの工具３６が工具交換位置の回転軸３４に対応配置される。この状態で、交換器４４の動作により、回転軸３４上の工具３６がストッカ４３上の工具３６と脱着交換される。
【００２２】
この実施形態においては、図４に示すように、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの各加工面２５ａ〜２５ｄを加工するために、少なくとも３種類の回転砥石よりなる工具３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが用意されている。そして、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの前部加工面２５ａを加工する際には、外周に研削面を有する円板状の工具３６Ａが使用される。また、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの後部加工面２５ｂを加工する際には、端面外周縁に円環突状の研削面を有する円板状の工具３６Ｂが使用される。さらに、各被加工部２５Ａ，２５Ｂの外側部加工面２５ｃ及び内側部加工面２５ｄを加工する際には、外周に研削面を有する円錐台形状の工具３６Ｃが使用される。
【００２３】
図１及び図５に示すように、前記工具交換装置４２の上方には、回転軸３４に支持された状態にある工具３６の位置を測定するための工具位置測定手段としての非接触型の工具センサ４５が設けられている。この工具センサ４５は、支持部材４６に支持された状態で、その支持部材４６の移動により、工具３６と対応する検出位置と、その検出位置から離れた退避位置とに切換配置されるようになっている。そして、図５に示すように、前記工具交換装置４２による工具３６の交換後に、回転軸３４がＹ軸方向に延びる位置に旋回配置されるとともに、工具センサ４５が工具３６の外面と対応する検出位置に移動された状態で、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の回転軸３４の軸線方向における位置が測定される。
【００２４】
図６に示すように、前記加工ヘッド３２の下部には、前記加工装置３０の工具３６によるワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの加工後に、その加工済み部分を計測するための第２計測手段を構成する検出手段としてのＡＥ（アコースティック・エミッション）センサ４７が配置されている。そして、加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の計測時には、工具３６が加工済み部分に接近移動されて接触され、その接触時に発生するアコースティック・エミッションがＡＥセンサ４７により検出される。さらに、そのＡＥセンサ４７の検出結果、つまり加工済み部分までの工具３６の移動量に基づいて、加工済み部分の位置が判別される。
【００２５】
図６及び図７に示すように、前記加工ヘッド３２の外側部には、回転砥石よりなる工具３６の回転バランスを修正するためのバランス修正手段としてのバランス修正装置４８が設けられている。このバランス修正装置４８は、加工ヘッド３２の外周に間隔をおいて配設された複数の加速度センサ４９と、工具３６上の基部フランジ３７の上面に回転軸３４の軸線を中心に同一円周上で間隔をおいて形成された複数の凹部５０と、その凹部５０に対応して加工ヘッド３２の下部に配設された水滴供給器５１とから構成されている。そして、工具３６による被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの加工開始に先立って、加速度センサ４９により工具３６の回転バランスが検出される。さらに、その検出結果に応じて、水滴供給器５１から所要の凹部５０に水滴が発射供給されて、工具３６の回転バランスが修正される。
【００２６】
図１に示すように、前記工具交換装置４２の側部には、ドレッシング装置５２が配設されている。そして、前記バランス修正装置４８による工具３６の回転バランスの修正後に、工具３６の使用状況等によりドレッシングの要否が判別され、その判別結果に応じて、このドレッシング装置５２により工具３６のドレッシングが行われる。
【００２７】
次に、前記のように構成された工作機械の電気的回路構成について説明する。
図８に示すように、制御装置５５は制御手段を構成し、記憶部５６に記憶されたプログラムに従って工作機械全体の動作を制御する。記憶部５６は、前記プログラムのほかに、プログラムの実行に伴って発生する各種のデータを一時的に記憶する。制御装置５５は、前記計測装置２７、ＡＥセンサ４７及び工具センサ４５から計測データを入力するとともに、前記加工装置３０、工具交換装置４２及びバランス修正装置４８に対して動作の制御信号を出力する。
【００２８】
そして、前記制御装置５５は目標設定手段を構成し、計測装置２７からワーク２３の加工前における被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの計測データを入力したとき、その計測データを基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する。また、制御装置５５は第１設定手段を構成し、前記目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに対する第１加工量を設定する。この場合、第１加工量は、目標加工量の例えば８０パーセント程度となるように設定する。そして、制御装置５５は、前記第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して、加工面２５ａ〜２５ｄに対する第１加工を実行させる。
【００２９】
さらに、前記制御装置５５は第２計測手段の判別手段を構成し、前記被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの第１加工後に、工具３６を加工済み部分に接触させて、その接触状態を検出手段としてのＡＥセンサ４７により検出させるとともに、その検出結果に基づいて加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の位置を判別する。また、制御装置５５は第２設定手段を構成し、前記加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分の位置の判別に基づいて、前記目標加工量が得られるように、加工済み部分に対する残りの第２加工量を設定する。そして、制御装置５５は、前記第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作を制御して、加工面２５ａ〜２５ｄに対する残りの第２加工を実行させる。
【００３０】
しかも、前記制御装置５５は、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの第１加工前のほかに、第１加工後においても計測装置２７に加工済み部分の位置を計測させる。そして、計測装置２７による加工前の加工面２５ａ〜２５ｄの計測結果、及び第１加工後の加工済み部分の計測結果に基づいて、工具３６のエアカット動作の範囲、つまり工具３６を高速送りにて加工面２５ａ〜２５ｄまたは加工済み部分の直前位置まで移動させる範囲を設定する。そして、その設定結果に基づいて、加工装置３０の動作を制御して、前記第１加工または第２加工を実行させる。
【００３１】
さらに、前記制御装置５５は、計測装置２７からの加工前の加工面２５ａ〜２５ｄの計測データに基づいて基準データを設定する際に、その計測データを含むワーク２３の条件に従って、加工装置３０にクラウニング加工を実行させるように、加工プログラムを設定する。例えば、図１１に示すように、前記第１加工及び第２加工において、長大なワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄを加工する場合には、加工面２５ａ〜２５ｄの中間部ほど実際の加工量が増加するのを補正するように、加工面２５ａ〜２５ｄの中間部ほど加工量が減少するクラウニング加工を実行させる。
【００３２】
また、この実施形態の工作機械においては、クーラント等の加工液や潤滑油が一定温度を保持するように温度管理されて、装置の加工部等の温度変化が抑制されるようになっている。
【００３３】
次に、前記のように構成された工作機械の作用を、図９及び図１０に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、記憶部５６に記憶されたプログラムに基づいて、制御装置５５の制御のもとに進行する。
【００３４】
図１に示すように、テーブル２２上にワーク２３が装着された状態で、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの１つが加工される場合には、図９及び図１０に示す各ステップ（以下、単にＳという）の動作が順に実行される。図９のＳ１においては、加工に先立って、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測が行われる。次のＳ２においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの位置を示す基準データの設定、計測された被加工部２５Ａ，２５Ｂの位置（被加工部２５Ａ，２５Ｂの表面）を基準にした目標荒加工量の設定、目標仕上げ加工量の設定、及び第１荒加工における工具３６のエアカット（被加工部２５Ａ，２５Ｂの直前までの工具の高速送りの領域）範囲の設定が行われる。Ｓ３においては、工具交換装置４２の工具交換動作により、回転軸３４に対して所要の回転砥石である工具３６が取り付けられる。Ｓ４においては、図５に示すように、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の位置（回転軸３４の軸線方向における位置）が計測される。
【００３５】
続いて、図９のＳ５においては、前記Ｓ２で設定された目標荒加工量、及びＳ４で計測された工具３６の位置データに基づいて、目標荒加工量の８０パーセント程度の第１荒加工量が設定される。Ｓ６においては、設定された第１荒加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第１荒加工が施される。
【００３６】
Ｓ７においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの加工済み部分が計測されて、加工面２５ａ〜２５ｄの位置が新たな基準面として設定される。Ｓ８においては、計測装置２７の計測結果,すなわち新たな基準データに基づいて、前記目標荒加工量が得られるように、残りの第２荒加工量が演算されて設定されるとともに、第２荒加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。Ｓ９においては、設定された第２荒加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第２荒加工が施される。
【００３７】
次に、図１０のＳ１０においては、工具交換装置４２の工具交換動作により、回転軸３４に対して仕上げ用の回転砥石よりなる工具３６が取り付けられる。Ｓ１１においては、工具センサ４５により、回転軸３４上の工具３６の位置,すなわち回転軸３４の軸方向に位置が計測される。Ｓ１２においては、バランス修正装置４８の加速度センサ４９により、回転砥石よりなる工具３６の回転バランスが検出されて、回転バランスの修正が必要であるか否かが判別される。バランス修正の必要がある場合には、次のＳ１３において、バランス修正装置４８により工具３６の回転バランスが修正される。Ｓ１４においては、工具３６の使用状況等に基づいて、工具３６のドレッシングが必要であるか否かが判別される。ドレッシングの必要がある場合には、次のＳ１５において、ドレッシング装置５２により工具３６のドレッシングが行われる。
【００３８】
次いで、図１０のＳ１６においては、前記Ｓ２で設定された目標仕上げ加工量、及びＳ１１で計測された工具３６の位置データに基づいて、目標仕上げ加工量の８０パーセント程度の第１仕上げ加工量が設定されるとともに、第１仕上げ加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。Ｓ１７においては、設定された第１仕上げ加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの荒加工済みの加工面２５ａ〜２５ｄに第１仕上げ加工が施される。Ｓ１８においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの第１仕上げ加工済み部分が計測されて、加工面２５ａ〜２５ｄの位置を示すさらに新たな基準データが設定される。Ｓ１９においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、残る第２仕上げ加工における工具３６のエアカット範囲が設定される。
【００３９】
さらに、図１０のＳ２０においては、加工面２５ａ〜２５ｄの第１仕上げ加工済み部分に対する工具３６の接触により、ＡＥセンサ４７からの出力に基づいて、加工済み部分の位置が実計測される。Ｓ２１においては、加工済み部分の位置計測に基づいて、最新の基準データがさらに修正されて、その修正された基準データに基づいて前記目標仕上げ加工量が得られるように、残りの第２仕上げ加工量が演算されて設定される。Ｓ２２においては、設定された第２仕上げ加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに第２仕上げ加工が施される。
【００４０】
続くＳ２３においては、計測装置２７により加工面２５ａ〜２５ｄの仕上げ加工済み部分が計測される。Ｓ２４においては、計測装置２７の計測結果に基づいて、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄが目標仕上げ加工量に適合する範囲内に加工されているか否か、つまり不良品になっているか否かが判別される。そして、不良品になっている場合には、次のＳ２５において、アラーム等の報知が行われる。
【００４１】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この工作機械においては、加工装置３０によるワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工に先立って、計測装置２７により被加工部２５Ａ，２５Ｂが計測され、その計測結果が基準データとして設定されるとともに、基準データをもとにして目標加工量が設定される。そして、この目標加工量に基づいて被加工部２５Ａ，２５Ｂに対する第１加工量が設定され、その設定された第１加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて被加工部２５Ａ，２５Ｂに第１加工が施される。その後、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分が計測され、その計測結果に基づいて、目標加工量が得られるように加工済み部分に対する第２加工量が設定される。そして、この第２加工量が得られるように、加工装置３０の動作が制御されて被加工部２５Ａ，２５Ｂに第２加工が施される。すなわち、この実施形態においては、ワーク２３の被加工部２５Ａ,２５Ｂの位置の基準にして加工が実行されるため、熱膨張等による装置の変形を無視することができる。従って、門型の研削盤のように大型の装置であって、変形量が大きくなる装置であっても、高精度加工が可能になるとともに、装置の変形を無視して高精度が可能になるため、高いレベルの自動化,たとえば全自動が可能となる。
【００４２】
従って、従来構成とは異なり、ワークの加工に先立って、ダミーワークに対する被加工部の計測や加工を行う必要がなく、ワーク２３に対して被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測や加工を直接に施しながら、加工動作を進行させることができる。よって、従来構成に比較して、ワーク２３の加工効率を向上させることができる。また、ダミーワークと実際のワークとの間における被加工部の位置寸法の違い等に起因して、ワークの加工精度が低下するおそれを防止することができて、ワーク２３に対して高精度の加工を施すことができる。
【００４３】
（２） この工作機械においては、加工装置３０の工具３６が加工済み部分に接触したことをＡＥセンサ４７により検出するとともに、その検出結果に基づいて工具３６の移動量から加工済み部分の位置を判別することにより、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工済み部分の計測が行われるようになっている。このため、第１加工が行われた加工済み部分の位置を工具３６の接触にて的確に計測することができて、その計測結果に基づいて加工済み部分に対する第２加工量を正確に設定することができる。よって、ワーク２３の加工精度を一層高めることができる。
【００４４】
（３） この工作機械においては、前記加工装置３０が、モータ３５によって回転される回転軸３４と、その回転軸３４に着脱可能に支持される工具３６と、回転軸３４に支持される工具３６を交換するための工具交換装置４２と、回転軸３４に対する支持状態の工具３６の位置を測定するための工具センサ４５とを備えている。このため、ワーク２３上の被加工部２５Ａ，２５Ｂの異なった加工面２５ａ〜２５ｄに対する加工を、種類の異なった工具３６を交換しながら能率良く行うことができる。
【００４５】
（４） この工作機械においては、前記計測装置２７による加工前の被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測結果、及び第１加工後の加工済み部分の計測結果に基づいて、工具３６のエアカット動作の範囲が設定されるようになっている。このため、設定されたエアカット動作の範囲内で工具３６を迅速に高速送りすることができて、ワーク２３の加工能率を一層向上させることができる。
【００４６】
（５） この工作機械においては、前記加工装置３０の動作制御により、被加工部２５Ａ，２５Ｂの計測結果を含むワーク２３の材質や変形量等の条件に従ってクラウニング加工が実行されるようになっている。このため、ワーク２３が工作機械として組み立てられて、実際に使用される際におけるフレーム等の変形量を見込んだ加工を行なうことができる。従って、ワーク２３を高精度な工作機械となるように加工できる。なお、クラウニング加工の有無及びクラウニング量は、それらのデータが加工前にあらかじめ設定される。
【００４７】
（６） この工作機械においては、前記加工装置３０が、工具３６としての回転砥石を備えるとともに、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正装置４８を備えている。このため、回転砥石の回転バランスの不均衡により、加工精度が低下するおそれを防止することができる。
【００４８】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態においては、第１仕上げ加工済み部分の位置を工具３６との接触により計測して、その計測結果に基づいて第２仕上げ加工量を設定するようになっているが、第１荒加工済み部分の位置を工具３６との接触により計測して、その計測結果に基づいて第２荒加工量を設定するようにしてもよい。
【００４９】
・ 前記実施形態においては、ワーク２３の被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄに対して、荒加工及び仕上げ加工の２回の加工を施すようになっているが、１回の加工を施すようにしてもよい。
【００５０】
・ 前記実施形態では、ワーク２３に対する工具３６の接触を検知するために、ＡＥセンサ４７を用いた。このＡＥセンサ４７の代わりに、工具３６がワーク２３に接触したときにおけるモータ３５の負荷量の変化を検出する電流センサや、その他の検出手段を用いること。
【００５１】
・ 図１０に示すＳ１５とＳ１６との間において、被加工部２５Ａ，２５Ｂの加工面２５ａ〜２５ｄの位置を計測し、その計測したデータに基づいて新たな基準データを作成し、その基準データをもとにしてＳ１６の動作が行われるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２２…テーブル、２３…ワーク、２５Ａ，２５Ｂ…被加工部、２５ａ〜２５ｄ…加工面、２６…クロスレール、２７…第１計測手段としての計測装置、３０…加工手段としての加工装置、３４…回転軸、３５…モータ、３６…工具、４２…工具交換装置、４５…工具位置測定手段としての工具センサ、４７…第２計測手段の検出手段を構成するＡＥセンサ、４８…バランス修正手段としてのバランス修正装置、５５…制御手段、目標設定手段、第１設定手段、第２設定手段、第２計測手段の判別手段を構成する制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被加工部に加工を施すための加工手段と、
その加工手段による加工に先立って、ワークの被加工部を計測するための第１計測手段と、
その第１計測手段による計測結果を基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する目標設定手段と、
前記目標加工量に基づいて被加工部に対する第１加工量を設定するための第１設定手段と、
設定された第１加工量が得られるように、加工手段の動作を制御する制御手段と、
被加工部の加工済み部分を計測するための第２計測手段と、
その第２計測手段の計測結果に基づいて、前記目標加工量が得られるように、前記加工済み部分に対する第２加工量を設定するための第２設定手段と、
前記制御手段は第２加工量が得られるように加工手段の動作を制御することと
を備えた工作機械。
【請求項２】
前記第２計測手段は、加工手段の工具が加工済み部分に接触したことを検出する検出手段と、その検出結果に基づいて加工済み部分の位置を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記加工手段は、モータによって回転される回転軸と、その回転軸に着脱可能に支持される工具と、回転軸に支持される工具を交換するための工具交換装置と、回転軸に対する支持状態の工具の位置を測定するための工具位置測定手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１計測手段及び第２計測手段のうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて、工具のエアカット動作の範囲を設定することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記制御手段は、前記被加工部の計測結果を含むワークの条件に従ってクラウニング加工が実行されるように、前記加工手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記加工手段は、回転砥石を含み、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正手段を有することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項１】
ワークの被加工部に加工を施すための加工手段と、
その加工手段による加工に先立って、ワークの被加工部を計測するための第１計測手段と、
その第１計測手段による計測結果を基準データとして設定するとともに、その基準データをもとにして目標加工量を設定する目標設定手段と、
前記目標加工量に基づいて被加工部に対する第１加工量を設定するための第１設定手段と、
設定された第１加工量が得られるように、加工手段の動作を制御する制御手段と、
被加工部の加工済み部分を計測するための第２計測手段と、
その第２計測手段の計測結果に基づいて、前記目標加工量が得られるように、前記加工済み部分に対する第２加工量を設定するための第２設定手段と、
前記制御手段は第２加工量が得られるように加工手段の動作を制御することと
を備えた工作機械。
【請求項２】
前記第２計測手段は、加工手段の工具が加工済み部分に接触したことを検出する検出手段と、その検出結果に基づいて加工済み部分の位置を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記加工手段は、モータによって回転される回転軸と、その回転軸に着脱可能に支持される工具と、回転軸に支持される工具を交換するための工具交換装置と、回転軸に対する支持状態の工具の位置を測定するための工具位置測定手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１計測手段及び第２計測手段のうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて、工具のエアカット動作の範囲を設定することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記制御手段は、前記被加工部の計測結果を含むワークの条件に従ってクラウニング加工が実行されるように、前記加工手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記加工手段は、回転砥石を含み、加工開始に先立って回転砥石の回転バランスを修正するためのバランス修正手段を有することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６１５７８（Ｐ２０１２−６１５７８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９３３７（Ｐ２０１０−２０９３３７）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００１５０６０４）株式会社ナガセインテグレックス (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００１５０６０４）株式会社ナガセインテグレックス (35)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]