特開 2024-108221 金属材料加工装置および金属材料加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108221

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】金属材料加工装置および金属材料加工方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20240805BHJP

   B24B 9/04 20060101ALI20240805BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20240805BHJP

   B24B 47/22 20060101ALI20240805BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20240805BHJP

   B23Q 35/00 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

B24B9/04 Z

B24B49/12

B24B47/22

B23Q17/22 A

B23Q17/22 Z

B23Q35/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012471

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】520405617

【氏名又は名称】株式会社行田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(72)【発明者】

【氏名】行田 正巳

(72)【発明者】

【氏名】千葉 義一

【テーマコード（参考）】

3C029

3C034

3C049

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C029AA01

3C029AA21

3C034AA19

3C034BB93

3C034CA22

3C034CB20

3C049AA03

3C049AA12

3C049AA13

3C049AC02

3C049BA09

3C049BC02

3C049CB03

3C707AS12

3C707BT18

3C707KS36

3C707KV11

3C707LT06

3C707MT04

(57)【要約】

【課題】金属材料の加工面を自動的にかつ精度よく加工可能な金属材料加工装置および金属材料加工方法を提供する。
【解決手段】金属材料加工装置は、金属材料を削る削り手段を有する加工部と、前記加工部を移動させる移動機構と、前記加工部に固定され、前記金属材料上の加工面までの第１相対距離を計測する第１センサと、前記削り手段までの第２相対距離を計測する第２センサと、前記加工面上の凸部に前記削り手段を当接させつつ前記削り手段の最下点が前記加工面よりも下方に位置しないように、前記第１相対距離および前記第２相対距離に基づいて前記移動機構を制御して前記削り手段の位置を調整する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属材料を削る削り手段を有する加工部と、
前記加工部を移動させる移動機構と、
前記加工部に固定され、前記金属材料上の加工面までの第１相対距離を計測する第１センサと、
前記削り手段までの第２相対距離を計測する第２センサと、
前記加工面上の凸部に前記削り手段を当接させつつ前記削り手段の最下点が前記加工面よりも下方に位置しないように、前記第１相対距離および前記第２相対距離に基づいて前記移動機構を制御して前記削り手段の位置を調整する制御部と、を備える、
金属材料加工装置。

【請求項2】

前記削り手段は、前記金属材料から受けた押圧力によってフローティングする、
請求項１に記載の金属材料加工装置。

【請求項3】

前記加工部は、前記削り手段を回転させる回転機構を有し、
前記第２センサは、前記削り手段を回転させたときの前記第２相対距離の変化を計測し、
前記制御部は、前記第２相対距離の最小値に基づいて、前記削り手段の位置を調整する、
請求項１または２に記載の金属材料加工装置。

【請求項4】

前記第２センサは、所定の時間間隔を空けて前記第２相対距離を複数回計測し、
前記制御部は、前記第２相対距離が計測されるたびに、前記第２相対距離に基づいて前記削り手段の位置を調整する、
請求項１または２に記載の金属材料加工装置。

【請求項5】

金属材料を研磨する削り手段を有する加工部と、
前記加工部を移動させる移動機構と、
前記加工部に固定され、前記金属材料上の加工面までの第１相対距離を計測する第１センサと、
前記削り手段までの第２相対距離を計測する第２センサと、
制御部と、を備える金属材料加工装置を用い、
前記第１センサが前記第１相対距離を計測する第１計測工程と、
前記第２センサが前記第２相対距離を計測する第２計測工程と、
前記加工面上の凸部に前記削り手段を当接させつつ前記削り手段の最下点が前記加工面よりも下方に位置しないように、前記制御部が、前記第１相対距離および前記第２相対距離に基づいて前記移動機構を制御して前記削り手段の位置を調整する調整加工工程と、を有する、
金属材料加工方法。

【請求項6】

前記第２計測工程において、前記第２センサは、前記削り手段を回転させながら前記第２相対距離の変化を計測し、
前記調整加工工程において、前記制御部は、前記第２相対距離の最小値に基づいて、前記削り手段の位置を調整する、
請求項５に記載の金属材料加工方法。

【請求項7】

所定の時間間隔を空けて前記第２計測工程および前記調整加工工程を複数回繰り返す、
請求項５または６に記載の金属材料加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属材料加工装置および金属材料加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２以上の金属材料を接合させる溶接加工が広く行われている（例えば、特許文献１を参照）。金属材料の接合部には、凸部（いわゆるビード）が形成される。このような凸部は、例えば作業者がやすり等によって金属材料の表面（加工面）を加工することで、溶接加工後に除去される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１６５６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような金蔵材料の表面（加工面）の加工は、精度よく行われることが望ましい。また、作業能率の向上等の観点からは、このような加工を、ロボット等による自動制御によって実行できることが望ましい。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、金属材料の加工面を自動的にかつ精度よく加工可能な金属材料加工装置および金属材料加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の態様１に係る金属材料加工装置は、金属材料を削る削り手段と、金属材料を削る削り手段を有する加工部と、前記加工部を移動させる移動機構と、前記加工部に固定され、前記金属材料上の加工面までの第１相対距離を計測する第１センサと、前記削り手段までの第２相対距離を計測する第２センサと、前記加工面上の凸部に前記削り手段を当接させつつ前記削り手段の最下点が前記加工面よりも下方に位置しないように、前記第１相対距離および前記第２相対距離に基づいて前記移動機構を制御して前記削り手段の位置を調整する制御部と、を備える。

【0007】

本発明の態様１によれば、削り手段による加工面の削り過ぎを防止することができる。これにより、加工面の加工を精度よく行うことができる。また、制御部による処理によって加工面の加工を自動化することができる。

【0008】

また、本発明の態様２は、態様１の金属材料加工装置において、前記削り手段は、前記金属材料から受けた押圧力によってフローティングする。

【0009】

また、本発明の態様３は、態様１または態様２の金属材料加工装置において、前記加工部は、前記削り手段を回転させる回転機構を有し、前記第２センサは、前記削り手段を回転させたときの前記第２相対距離の変化を計測し、前記制御部は、前記第２相対距離の最小値に基づいて、前記削り手段の位置を調整する。

【0010】

また、本発明の態様４は、態様１から態様３のいずれか一つの金属材料加工装置において、前記第２センサは、所定の時間間隔を空けて前記第２相対距離を複数回計測し、前記制御部は、前記第２相対距離が計測されるたびに、前記第２相対距離に基づいて前記削り手段の位置を調整する。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の態様５に係る金属材料加工方法は、金属材料を研磨する削り手段を有する加工部と、前記加工部を移動させる移動機構と、前記加工部に固定され、前記金属材料上の加工面までの第１相対距離を計測する第１センサと、前記削り手段までの第２相対距離を計測する第２センサと、制御部と、を備える金属材料加工装置を用い、前記第１センサが前記第１相対距離を計測する第１計測工程と、前記第２センサが前記第２相対距離を計測する第２計測工程と、前記加工面上の凸部に前記削り手段を当接させつつ前記削り手段の最下点が前記加工面よりも下方に位置しないように、前記制御部が、前記第１相対距離および前記第２相対距離に基づいて前記移動機構を制御して前記削り手段の位置を調整する調整加工工程と、を有する。

【0012】

本発明の態様５によれば、削り手段による加工面の削り過ぎを防止することができる。これにより、加工面の加工を精度よく行うことができる。また、制御部による処理によって加工面の加工を自動化することができる。

【0013】

また、本発明の態様６は、態様５の金属材料加工方法において、前記第２計測工程において、前記第２センサは、前記削り手段を回転させながら前記第２相対距離の変化を計測し、前記調整加工工程において、前記制御部は、前記第２相対距離の最小値に基づいて、前記削り手段の位置を調整する。

【0014】

また、本発明の態様７は、態様５または態様６の金属材料加工方法において、所定の時間間隔を空けて前記第２計測工程および前記調整加工工程を複数回繰り返す。

【発明の効果】

【0015】

本発明の上記態様によれば、金属材料の加工面を自動的にかつ精度よく加工可能な金属材料加工装置および金属材料加工方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る金属材料加工装置を示す図である。

【図2】本発明の実施形態で行われる処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施形態に係る削り手段の移動経路を示した図である。

【図4A】本発明の実施形態に係る削り手段が加工面上の凸部を削る様子を示す図である。

【図4B】図４Ａに続く状態を示す図である。

【図4C】図４Ｂに続く状態を示す図である。

【図4D】図４Ｃに続く状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（金属材料加工装置）
以下、本発明の実施形態に係る金属材料加工装置について図面に基づいて説明する。

【0018】

図１に示すように、本実施形態に係る加工装置（金属材料加工装置）１は、加工部１０と、本体部１１と、移動機構１３と、制御部１６と、第１センサ２１と、第２センサ２２と、を備える。加工部１０は、削り手段１２と、回転機構１４と、フローティング検出部１５と、を有する。削り手段１２は、ワーク３０の表面（加工面３０ｓ）と対向するように配置される。移動機構１３は、例えばロボットである。

【0019】

加工装置１は、金属製のワーク（金属材料）３０の加工面３０ｓを加工する装置である。より具体的に、加工装置１は、加工面３０ｓ上の凸部３１を、削り手段１２によって削って取り除き、加工面３０ｓを所望の形状に加工する装置である。凸部３１は、例えば、２以上の金属材料を溶接した際に生じるビードである。

【0020】

以下、加工面３０ｓに交差する（例えば、直交する）方向を、上下方向Ｚと称する。上下方向Ｚに交差する（例えば、直交する）一方向を、第１方向Ｘと称する。上下方向Ｚおよび第１方向Ｘの双方に交差する（例えば、直交する）方向を、第２方向Ｙと称する。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、加工面３０ｓに沿う方向でもある。また、上下方向Ｚに沿って、ワーク３０から加工部１０に向かう向きを、上方と称し、＋Ｚの向きで表す。＋Ｚの向きとは反対の向きを、下方と称し、－Ｚの向きで表す。また、第１方向Ｘに沿う２つの向きを、各々＋Ｘの向きおよび－Ｘの向きで表す。第２方向Ｙに沿う２つの向きを、各々－Ｙの向きおよび＋Ｙの向きで表す。また、以下では上下方向Ｚにおける位置を単に「高さ」と称する場合がある。

【0021】

本体部１１は、移動機構１３を支持する。本体部１１は、例えばロボットの筐体である。

【0022】

削り手段１２は、加工面３０ｓ上の凸部３１を削って除去する手段である。削り手段１２は、例えば、凸部３１を研磨または研削することによって凸部３１を除去する。削り手段１２は、例えば、凸部３１を研削するグラインダーや凸部３１を研磨するサンダーである。本実施形態に係る削り手段１２は、軸部１２ａと、回転削り部１２ｂとを有する。

【0023】

軸部１２ａは、回転機構１４から直線状に延出する部位である。回転削り部１２ｂは、軸部１２ａの先端部に固定されている。回転削り部１２ｂは、平面視で（上下方向Ｚから見て）例えば円形状を有する。回転削り部１２ｂの下面には、凸部３１に当接して凸部３１を削る（研磨または研削する）ための砥粒が設けられている。軸部１２ａおよび回転削り部１２ｂは、削り手段１２の中心軸線Ｏ回りに回転可能に構成されている。中心軸線Ｏは、軸部１２ａに沿って延びている。軸部１２ａおよび回転削り部１２ｂの回転は、例えば回転機構１４によって駆動される。回転削り部１２ｂが回転した状態で回転削り部１２ｂの下面が凸部３１に当接することにより、凸部３１が削られ、加工面３０ｓ上から凸部３１が除去される。削り手段１２は、凸部３１に対して例えば数グラム程度の荷重を印加するように構成されている。

【0024】

本実施形態に係る削り手段１２は、ワーク３０等から受けた押圧力によってフローティングするフローティング機構（フローティング検出部１５）を有する。すなわち、外力が印加されていない状態において、回転削り部１２ｂはある所定の自然位置に位置する。そして、回転削り部１２ｂの下面から上方に向けた（例えば、数グラム程度の）押圧力を受けると、当該押圧力によって、回転削り部１２ｂは自然位置から上方に浮上する。そして、このような押圧力の印加が解除されると、削り手段１２は下降し、自然位置に戻る。また、削り手段１２は、自然位置よりも下降しないように構成されている。

【0025】

移動機構１３は、例えば制御部１６からの指示に基づき、加工部１０を移動させることで、削り手段１２を移動させる。より具体的に、移動機構１３は、削り手段１２を、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、および上下方向Ｚに移動させる。言い換えれば、移動機構１３は、ワーク３０（加工面３０ｓ）に対する削り手段１２の相対位置を、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、および上下方向Ｚにおいて変更する。

【0026】

また、移動機構１３は、削り手段１２をワーク３０（加工面３０ｓ）に対して傾ける傾動機構としての機能を有していてもよい。なお、削り手段１２を加工面３０ｓに対して傾ける必要のない場合等には、移動機構１３は削り手段１２を加工面３０ｓに対して傾ける傾動機構としての機能を有していなくてもよい。移動機構１３は、削り手段１２をワーク３０に対して複数の方向（例えば、３方向）に傾けることができてもよい。

【0027】

回転機構１４は、例えば制御部１６からの指示に基づき、削り手段１２（軸部１２ａおよび回転削り部１２ｂ）を削り手段１２の中心軸線Ｏまわりに回転させる。

【0028】

フローティング検出部１５は、削り手段１２のフローティング量を検出する。なお、「削り手段１２のフローティング量」とは、削り手段１２が回転削り部１２ｂの自然位置からどの程度浮上しているかを示す量である。回転削り部１２ｂが自然位置にある場合、削り手段１２のフローティング量は０（ゼロ）である。フローティング検出部１５は、検出した削り手段１２のフローティング量を、制御部１６に出力する。

【0029】

制御部１６は、加工部１０の動作を統括して制御する。例えば、制御部１６は、後述する第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づいて移動機構１３を制御し、削り手段１２の位置を調整する。より具体的に、制御部１６は、加工面３０ｓ上の凸部３１に削り手段１２（回転削り部１２ｂ）を当接させつつ、削り手段１２（回転削り部１２ｂ）の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置しないように、移動機構１３を制御する。制御部１６は、フローティング検出部１５やセンサ２１、２２の出力を記憶する記憶部を有していてもよい。あるいは、加工装置１は上記のような記憶部を制御部１６とは別に備えており、制御部１６が当該記憶部に記憶された情報を参照できるように構成されていてもよい。

【0030】

第１センサ２１は、フローティング検出部１５の下面に固定されている。第１センサ２１は、第１センサ２１から加工面３０ｓまでの距離（以下、第１相対距離Ｌ１と称する）を計測する。より具体的に、第１相対距離Ｌ１は、上下方向Ｚにおける、第１センサ２１と加工面３０ｓとの間の距離である。なお、図示の例における第１センサ２１は、加工面３０ｓと同一平面上に配された基準面３０ｓ´までの距離を計測することで、第１相対距離Ｌ１を計測している。第１センサ２１は、例えばレーザーセンサである。ただし、第１相対距離Ｌ１を測定可能であれば第１センサ２１の種類は特に限定されず、適宜変更可能である。第１センサ２１は、測定した第１相対距離Ｌ１を、制御部１６に出力する。

【0031】

第２センサ２２は、基準面３０ｓ´を有する計測用治具３０´に固定されている。第２センサ２２は、第２センサ２２から削り手段１２（回転削り部１２ｂ）までの距離（以下、第２相対距離Ｌ２と称する）を計測する。より具体的に、第２相対距離Ｌ２は、上下方向Ｚにおける、第２センサ２２と削り手段１２（回転削り部１２ｂ）との間の距離である。第２センサ２２は、回転削り部１２ｂの外周から１ｍｍ程度内径側までの範囲で第２相対距離Ｌ２の計測を行ってもよい。第２センサ２２は、例えばレーザーセンサである。ただし、第２相対距離Ｌ２を測定可能であれば第２センサ２２の種類は特に限定されず、適宜変更可能である。第２センサ２２は、測定した第２相対距離Ｌ２を、制御部１６に出力する。

【0032】

図示の例においては、基準面３０ｓ´上に比較用の補助板３２を一時的に配置することで、第２センサ２２が、第２センサ２２から加工面３０ｓと同等になる距離（以下、計測基準距離Ｌ３と称する）も計測できるように構成されている。図示の例における補助板３２は、補助板３２の少なくとも一部が上下方向Ｚにおいて第２センサ２２と対向するように、基準面３０s´から基準面３０ｓ´の面内方向に突出して配置されている。そして、第２センサ２２は、補助板３２の下面までの距離を計測することで、計測基準距離Ｌ３を計測している。測定した計測基準距離Ｌ３と第１相対距離Ｌ１を、制御部１６に出力して記録する。

【0033】

なお、加工装置１の構成要素のうち、例えば、制御部１６の機能は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されてもよい。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤまたはＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

【0034】

（金属材料加工装置で行われる処理）
次に、本実施形態に係る加工装置１で行われる処理について説明する。図２は、本実施形態に係る加工装置１を用いてワーク３０の加工面３０ｓを加工する際に、加工装置１で行われ処理の一例を示すフローチャートである。

【0035】

（ステップＳ１）まず、第１センサ２１が第１相対距離Ｌ１を計測し（第１計測工程）、計測した第１相対距離Ｌ１を制御部１６に出力する。また、第２センサ２２が第２相対距離Ｌ２を計測し（第２計測工程）、計測した第２相対距離Ｌ２を制御部１６に出力する。このとき、第２センサ２２は、第３相対距離Ｌ３を計測して制御部１６に出力してもよい。

【0036】

（ステップＳ２）次に、制御部１６は、計測された第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づき、加工面３０ｓに対する削り手段１２の高さ補正を行う。より具体的には、回転削り部１２ｂが上述した自然位置にある場合に、削り手段１２（回転削り部１２ｂ）の最下点Ｐが加工面３０ｓと同じ高さにくるように、移動機構１３を制御して削り手段１２の位置を調整する。

【0037】

このように削り手段１２の位置を調整することで、凸部３１に削り手段１２を当接させ、削り手段１２によって凸部３１を削ることができる。また、削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置することが規制される。これにより、削り手段１２が加工面３０ｓを必要以上に削ることが防止される。

【0038】

削り手段１２に偏心や変形が生じている場合、削り手段１２と第２センサ２２との間の距離（第２相対距離Ｌ２）は、削り手段１２の各箇所において異なる。このような場合には、回転機構１４によって削り手段１２を回転させながら、第２センサ２２によって第２相対距離Ｌ２の変化を計測するとよい。そして、削り手段１２が最もワーク３０に向けて突出する点、すなわち、第２相対距離Ｌ２の最小値に基づいて削り手段１２の位置を調整するとよい。この方法によれば、削り手段１２に偏心や変形が生じている場合においても、削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置し、加工面３０ｓの削り過ぎを防止することができる。

【0039】

一例としては、以下に式（１）に示す値Eが正の場合は削り手段１２の位置を下方に補正し、値Eが負の場合が削り手段１２の位置を上方に補正してもよい。なお、値Ｂは計測基準距離Ｌ３の測定値であり、値Ａは計測基準距離Ｌ３測定時の第１相対距離Ｌ１の測定値であり、値Cは補正計測時の第１相対距離Ｌ１の測定値であり、値Dは補正計測時の第２相対距離Ｌ２の測定値の最小値である。
E＝（Ａ－Ｂ）－（C－D） …（１）

【0040】

（ステップＳ３）次に、制御部１６は、移動機構１３を制御して、所定の教示位置（基準位置）まで削り手段１２を移動させる。図３においては、所定の基準位置を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）として示している。教示位置は、例えば、削り手段１２の中心軸線Ｏが凸部３１の直上に来る位置である。そして、当該教示位置付近の凸部のない加工面３０ｓ直上まで第１センサ２１を平行移動させる、第１センサ２１は、加工面３０ｓまでの距離、すなわち第１相対距離Ｌ１を計測する。第１センサ２１は、計測した第１相対距離Ｌ１を制御部１６に出力する。

【0041】

（ステップＳ４）次に、制御部１６は、移動機構１３を制御して、所定の加工開始位置まで削り手段１２の加工点Ｐを移動させる。図３においては、加工開始位置を（Ｘ，Ｙ）の座標系で（Ｘ１，Ｙ１）として示している。図３に示す加工領域Ａは、加工面３０ｓ上における、削り手段１２による加工を行う範囲である。加工領域Ａは、ユーザ等によって事前に設定される。加工領域Ａは、例えば加工開始位置（Ｘ１，Ｙ１）および加工終了位置（Ｘ２，Ｙ２）によって規定される矩形状の領域である。加工領域Ａの形状は図示の例に限られず、適宜変更可能である。通常は加工領域Ａに教示位置（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）が含まれる。

【0042】

（ステップＳ５）次に、制御部１６は、移動機構１３を制御して、削り手段１２を下降させる。このとき、制御部１６は、以上の工程で計測された第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づいて移動機構１３を制御する。これにより、凸部３１に削り手段１２を当接させつつ削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置しないように、削り手段１２の位置（高さ）を規制する。より具体的に、制御部１６は、削り手段１２を、仮に削り手段１２が自然状態にあるとしたならば削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓと同じ高さに位置するような位置まで下降させる。

【0043】

一例としては、以下の式（２）に基づいて算出される距離Ｆ（図１左上参照）だけ削り手段１２を下降させてもよい。なお、値ＥはステップＳ２において説明した値である。
Ｆ＝Ｅ …（２）

【0044】

なお、制御部１６は、移動機構１３を制御して削り手段１２を加工面３０ｓに対して傾け（図４Ａ参照）、このように傾いた状態で削り手段１２を下降させてもよい（図４Ｂ参照）。つまり、削り手段１２の中心軸線Ｏを上下方向Ｚに対して傾けてもよい。このように削り手段１２を傾斜させる場合には、以下の式（３）に基づいて算出される距離Ｈだけ削り手段１２を下降させてもよい。なお、値θは、削り手段１２の中心軸線Ｏの、上下方向Ｚに対する傾斜角である。
図４Ａにおいて、加工面３０ｓと線ＰＲが平行の時の加工点Ｐと、中心点Ｑより∠θ傾けた時の加工点Ｐの座標Ｐの差より補正値を求める。
計算に必要な情報として以下の条件が存在する。
・点ＱＲは削り手段１２の回転機構１４の中心線Ｏの直線上である。
・ＰＲとＱＲは直角である。
・面ＰＱＲは座標面（Ｘ，Ｚ）と平行である。
計算に必要な情報として以下のパラメータが設定される。
・ＱＲ＝線分ＱＲ
・ＰＲ＝線分ＰＲ
・θ＝傾け角度（ｄｅｇ）
中間計算式は以下の通りとなる。
・線分ＱＰの長さ＝ＱＰ＝√（ＱＲ^２＋ＰＲ^２）
・∠ＰＱＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＰＲ／ＱＲ） 基準となるＰ点角度
・∠Ｐ３＝∠ＰＱＲ－９０（ｄｅｇ） 傾け前の実際のＰ点角度
・∠Ｐ４＝∠ＰＱＲ－９０（ｄｅｇ）＋θ 傾け後の実際のＰ点角度
（∠Ｐ３と、∠Ｐ４は中間計算の変数なので図４Ａには記載していない。）
傾け時の下降距離Ｈの計算式は以下の通りとなる。
・Ｈ＝Ｆ－（ｓｉｎ（∠Ｐ４）－ｓｉｎ（∠Ｐ３））×ＱＰ ・・・（３）
・Ｘ軸は（ｃｏｓ（∠Ｐ４）－ｃｏｓ（∠Ｐ３））×ＱＰぶんマイナス方向に移動する。

【0045】

（ステップＳ６）凸部３１に削り手段１２が当接すると、削り手段１２は、凸部３１から受けた押圧力によって、上方にフローティング状態になる（図４Ｂ参照）。そして、削り手段１２によって凸部３１が徐々に削れていくのに伴って、削り手段１２は下降していく。削り手段１２の下降は、前述した自然状態で停止する（図４Ｃ参照）。上述したステップＳ５において、第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２を用いて削り手段１２の位置を適切に調整することで、凸部３１の高さを計測せずとも、削り手段１２の最下点Ｐを、丁度加工面３０ｓ上で停止させることができる（調整加工工程）。

【0046】

この過程において、フローティング検出部１５は、削り手段１２のフローティング量を所定の時間間隔で計測し続け、計測値を制御部１６に出力し続ける。制御部１６は、フローティング検出部１５の出力値に基づき、フローティング量が０になったか否かを判断する。制御部１６が、フローティング量が０でないと判断した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、制御部１６は当該判断を継続する。制御部１６が、フローティング量が０になったと判断した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、ステップＳ７の処理が行われる。

【0047】

（ステップＳ７）制御部１６は、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＸ座標が加工終了位置のＸ座標（Ｘ２）に到達しているか否かを判断する。制御部１６が、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＸ座標が加工終了位置のＸ座標（Ｘ２）に到達していないと判断した場合（ステップＳ７；ＮＯ）、ステップＳ８の処理が行われる。制御部１６が、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＸ座標が加工終了位置のＸ座標（Ｘ２）に到達したと判断した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ９の処理が行われる。

【0048】

（ステップＳ８）制御部１６は、移動機構１３を制御して、削り手段１２の加工点Ｐを第１方向Ｘに所定距離移動させる（図３参照）。そして、再度ステップＳ６の処理が行われる。このようにステップＳ６～ステップＳ８の処理が繰り返されることで、削り手段１２の加工点Ｐが、凸部３１を加工面３０ｓに沿って削りながら、第１方向Ｘに移動していく。

【0049】

（ステップＳ９）制御部１６は、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＹ座標が加工終了位置のＹ座標（Ｙ２）に到達しているか否かを判断する。制御部１６が、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＹ座標が加工終了位置のＹ座標（Ｙ２）に到達していないと判断した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ１０の処理が行われる。制御部１６が、削り手段１２の加工点Ｐの現在位置のＹ座標が加工終了位置のＹ座標（Ｙ２）に到達したと判断した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、加工装置１による処理が終了する。

【0050】

（ステップＳ１０）（図３参照）制御部１６は、移動機構１３を制御して、削り手段１２の加工点Ｐを上昇させ、削り手段１２の加工点ＰのＸ座標を加工開始位置のＸ座標を（Ｘ１）にリセットし、第２方向Ｙは所定距離移動させる。これにより、削り手段１２の移動中に削り手段１２とワーク３０とが意図せず干渉してしまうことを防ぐ。このようにステップＳ５～ステップＳ１０の処理が繰り返すことで、削り手段１２によって、凸部３１を、加工領域Ａの全体にわたって、加工面３０ｓに沿って削ることができる。

【0051】

なお、図２に示すフローチャートのステップＳ１において、第２相対距離Ｌ２の計測（第２計測工程）は一度のみ行われているが、当該計測は所定の時間間隔を空けて複数回繰り返されてもよい。そして、当該計測の度に制御部１６による削り手段１２の位置の調整（調整加工工程）が行われてもよい。この場合、凸部３１を削った際の摩耗等によって削り手段１２が変形しても、当該変形に応じて削り手段１２の加工点Ｐの位置を調整しなおし、加工の精度を維持することができる。また、制御部１６は、削り手段１２を回転させたときの第２センサ２２の最大値Ｌ４と最小値Ｌ２との差が所定値以上である場合に、削り手段１２が故障していると判定し、加工装置１の動作を停止するように構成されていてもよい。この場合、加工装置１の安全性を高めることができる。

【0052】

また、本実施形態における加工装置１の機能の全てまたは一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより加工装置１が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

【0053】

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0054】

以上説明したように、本実施形態に係る加工装置１（金属材料加工装置）は、ワーク３０（金属材料）を削る削り手段１２を有する加工部１０と、加工部１０を移動させる移動機構１３と、加工部１０に固定され、ワーク３０上の加工面３０ｓまでの第１相対距離Ｌ１を計測する第１センサ２１と、削り手段１２までの第２相対距離Ｌ２を計測する第２センサ２２と、加工面３０ｓ上の凸部３１に削り手段１２を当接させつつ削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置しないように、第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づいて移動機構１３を制御して削り手段１２の位置を調整する制御部１６と、を備える。また、本実施形態に係る金属材料加工方法は、第１センサ２１が第１相対距離Ｌ１を計測する第１計測工程と、第２センサ２２が第２相対距離Ｌ２を計測する第２計測工程と、加工面３０ｓ上の凸部３１に削り手段１２を当接させつつ削り手段１２の最下点Ｐが加工面３０ｓよりも下方に位置しないように、第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づいて削り手段１２の位置を調整する調整加工工程と、を備える。

【0055】

この構成により、削り手段１２による加工面３０ｓの削り過ぎを防止することができる。これにより、加工面３０ｓの加工を精度よく行うことができる。また、制御部１６による処理によって加工面３０ｓの加工を自動化することができる。

【0056】

また、削り手段１２は、ワーク３０から受けた押圧力によってフローティングする。この構成により、過負荷による削り手段１２の破損を確実に防止することができる。

【0057】

また、加工部１０は、削り手段１２を回転させる回転機構１４を有し、第２センサ２２は、削り手段１２を回転させたときの第２相対距離Ｌ２の変化を計測し、制御部１６は、第２相対距離Ｌ２の最小値に基づいて、削り手段１２の位置を調整する。この構成によれば、削り手段１２に偏心や変形が生じている場合においても、加工面３０ｓの加工を精度よく行うことができる。

【0058】

また、第２センサ２２は、所定の時間間隔を空けて第２相対距離Ｌ２を複数回計測し、制御部１６は、第２相対距離Ｌ２が計測されるたびに、第２相対距離Ｌ２に基づいて削り手段１２の位置を調整してもよい。この構成によれば、摩耗等によって削り手段１２が変形しても、当該変形に応じて削り手段１２の位置を調整しなおし、加工の精度を維持することができる。

【0059】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0060】

例えば、上記実施形態で説明した加工装置１および加工方法は、凸部３１を大きく削り取る研削工程、加工面３０ｓを平坦にする仕上げ工程、その他の加工工程のいずれに適用されてもよい。

【0061】

また、加工装置１は、削り手段１２が交換可能に構成されていてもよい。この構成によれば、各加工工程において最適な削り手段１２を用いて加工面３０ｓの加工を行うことができる。また、削り手段１２の交換を適切に行うことで、１つの加工装置１によって複数の（例えば、全ての）加工工程を行うことも可能である。削り手段１２を交換しても、上記実施形態のように第１相対距離Ｌ１および第２相対距離Ｌ２に基づいて削り手段１２の位置を調整することで、加工面３０ｓを精度よく加工することができる。

【0062】

また、加工工程ごとに、削り手段１２を加工面３０ｓに対して傾けるか否か切り替えてもよい。例えば、研削工程においては削り手段１２を加工面３０ｓに対して垂直に押し当て、仕上げ工程においては削り手段１２を加工面３０ｓに対して傾けて（非垂直に）押し当ててもよい。加工工程ごとに削り手段１２の傾斜角を異ならせてもよい。

【0063】

また、加工面３０ｓは平坦面であってもよいし、第１相対距離Ｌ１の計測点と加工範囲（Ｘ１，Ｙ１）‐（Ｘ２、Ｙ２）が１直線上にあるならば、その直線の垂直方向の面が曲面であってもよい。

【0064】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…加工装置 １０…加工部 １１…本体部 １２…削り手段 １３…移動機構 １４…回転機構 １５…フローティング検出部 １６…制御部 ２１…第１センサ ２２…第２センサ ３０…ワーク（金属材料） ３１…凸部 Ｌ１…第１相対距離 Ｌ２…第２相対距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】