知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 有限会社雉子舎の特許一覧 ▶ 株式会社共栄製作所の特許一覧 ▶ 岐阜県の特許一覧
(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】P2024156281
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】倣い加工装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 35/121 20060101AFI20241029BHJP
B23Q 35/12 20060101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
B23Q35/121
B23Q35/12 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023070614
(22)【出願日】2023-04-24
(71)【出願人】
【識別番号】713004904
【氏名又は名称】有限会社雉子舎
(71)【出願人】
【識別番号】596066851
【氏名又は名称】株式会社共栄製作所
(71)【出願人】
【識別番号】391016842
【氏名又は名称】岐阜県
(74)【代理人】
【識別番号】100181250
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 信介
(72)【発明者】
【氏名】音羽 俊幸
(72)【発明者】
【氏名】竹川 聡
(72)【発明者】
【氏名】森茂 智彦
(57)【要約】
【課題】簡易な構成で倣い加工を可能とする倣い加工装置（１）を提供する。
【解決手段】固定部１０に製品見本３が装着されている場合に、製品見本３の表面に接触することによって製品見本３の表面形状をなぞって製品見本３の表面形状の固定部１０に対する垂直方向の位置、及び、固定部１０とトレース部２０の相対的な水平方向の位置を計測し、切削データとして格納する。固定部１０に加工対象物５が装着されている場合には、格納部６０に格納された切削データに基づき、水平位置駆動部４０を制御することにより固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させるとともに、切削部７０の切削位置が製品見本３の表面形状の固定部１０に対する垂直方向の位置となるように切削部垂直位置駆動部８０を制御する倣い加工装置１。
【選択図】図１
【解決手段】固定部１０に製品見本３が装着されている場合に、製品見本３の表面に接触することによって製品見本３の表面形状をなぞって製品見本３の表面形状の固定部１０に対する垂直方向の位置、及び、固定部１０とトレース部２０の相対的な水平方向の位置を計測し、切削データとして格納する。固定部１０に加工対象物５が装着されている場合には、格納部６０に格納された切削データに基づき、水平位置駆動部４０を制御することにより固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させるとともに、切削部７０の切削位置が製品見本３の表面形状の固定部１０に対する垂直方向の位置となるように切削部垂直位置駆動部８０を制御する倣い加工装置１。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
製品見本又は加工対象物のいずれかを装着し固定する固定部と、
前記固定部に前記製品見本が装着されている場合に、前記製品見本の表面に接触することによって前記製品見本の表面形状をトレースするトレース部と、
前記トレース部を垂直方向に移動させるトレース部垂直位置移動部と、
前記固定部と前記トレース部の水平方向の相対位置を変化させる水平位置駆動部と、
前記固定部に対する前記トレース部の垂直位置、及び、水平位置を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記トレース部の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして格納する格納部と、
前記固定部に固定された前記加工対象物を切削する円盤状の切削部と、
前記切削部を垂直方向に移動させる切削部垂直位置駆動部と、
前記固定部に前記製品見本が装着されている場合、前記水平位置駆動部を制御することにより前記固定部と前記トレース部との水平方向の相対位置を制御しつつ前記計測部により前記製品見本に対する前記トレース部の前記垂直位置と前記水平位置を計測し、該計測した前記トレース部の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして前記格納部に格納させ、
前記固定部に前記加工対象物が装着されている場合には、前記格納部に格納された前記切削データに基づき、前記水平位置駆動部を制御することにより前記固定部と前記切削部の水平方向の相対位置を変化させるとともに、前記切削部の切削位置が前記製品見本の表面形状の前記固定部に対する垂直方向の位置となるように前記切削部垂直位置駆動部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする倣い加工装置。
前記固定部に前記製品見本が装着されている場合に、前記製品見本の表面に接触することによって前記製品見本の表面形状をトレースするトレース部と、
前記トレース部を垂直方向に移動させるトレース部垂直位置移動部と、
前記固定部と前記トレース部の水平方向の相対位置を変化させる水平位置駆動部と、
前記固定部に対する前記トレース部の垂直位置、及び、水平位置を計測する計測部と、
前記計測部で計測した前記トレース部の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして格納する格納部と、
前記固定部に固定された前記加工対象物を切削する円盤状の切削部と、
前記切削部を垂直方向に移動させる切削部垂直位置駆動部と、
前記固定部に前記製品見本が装着されている場合、前記水平位置駆動部を制御することにより前記固定部と前記トレース部との水平方向の相対位置を制御しつつ前記計測部により前記製品見本に対する前記トレース部の前記垂直位置と前記水平位置を計測し、該計測した前記トレース部の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして前記格納部に格納させ、
前記固定部に前記加工対象物が装着されている場合には、前記格納部に格納された前記切削データに基づき、前記水平位置駆動部を制御することにより前記固定部と前記切削部の水平方向の相対位置を変化させるとともに、前記切削部の切削位置が前記製品見本の表面形状の前記固定部に対する垂直方向の位置となるように前記切削部垂直位置駆動部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする倣い加工装置。
【請求項2】
請求項１に記載の倣い加工装置において、
前記制御部は、
前記水平位置駆動部により前記トレース部と前記固定部の水平位置を、起点位置から折り返し位置へ直線的に移動させた後、直角方向へ所定の距離だけ移動させ、その後、逆方向へ平行移動させることを繰り返すことによって前記製品見本の表面形状をトレースすることを特徴とする倣い加工装置。
前記制御部は、
前記水平位置駆動部により前記トレース部と前記固定部の水平位置を、起点位置から折り返し位置へ直線的に移動させた後、直角方向へ所定の距離だけ移動させ、その後、逆方向へ平行移動させることを繰り返すことによって前記製品見本の表面形状をトレースすることを特徴とする倣い加工装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の倣い加工装置おいて、
前記制御部は、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記水平位置から、前記トレース部の水平移動方向を算出し、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記起点位置から前記折り返し位置までの複数の平行な直線的な位置データの内から選択した任意の複数の直線的な位置データに従って前記切削部を移動させる際、算出した前記トレース部の水平移動方向が、前記切削部の移動方向と反対の方向であって、前記反対の方向となる前記トレース部の位置データが２つ以上連続している場合に、前記格納部に格納された前記トレース部の前記切削データを、前記計測部で計測した順番とは逆の順番から前記切削部を移動させることを特徴とする倣い加工装置。
前記制御部は、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記水平位置から、前記トレース部の水平移動方向を算出し、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記起点位置から前記折り返し位置までの複数の平行な直線的な位置データの内から選択した任意の複数の直線的な位置データに従って前記切削部を移動させる際、算出した前記トレース部の水平移動方向が、前記切削部の移動方向と反対の方向であって、前記反対の方向となる前記トレース部の位置データが２つ以上連続している場合に、前記格納部に格納された前記トレース部の前記切削データを、前記計測部で計測した順番とは逆の順番から前記切削部を移動させることを特徴とする倣い加工装置。
【請求項4】
請求項１に記載の倣い加工装置において、
前記制御部は、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記切削データのうち連続する一部の前記切削データと、該一部の前記切削データから前記製品見本の前記表面形状において線対称となる前記切削データとに基づき前記加工対象物の前記表面形状の全体を切削するように前記切削部を移動させることを特徴とする倣い加工装置。
前記制御部は、
前記格納部に格納された前記トレース部の前記切削データのうち連続する一部の前記切削データと、該一部の前記切削データから前記製品見本の前記表面形状において線対称となる前記切削データとに基づき前記加工対象物の前記表面形状の全体を切削するように前記切削部を移動させることを特徴とする倣い加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、原型モデルに倣って製品を複製加工する倣い加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザ加工において、距離センサを用いて加工対象物とレーザ加工ヘッドのノズル先端の距離を測定し、測定値が設定ギャップ距離となるように加工プログラムの補正を行うようにして倣い加工を行う倣い加工装置があった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特願２００５－１９６２４２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、上記従来の倣い加工装置では、加工対象物とレーザ加工ヘッドのノズル先端の距離を測定する距離センサが必要であり、また、加工対象物とレーザ加工ヘッドの距離に基づいて加工プログラムの補正を行うなど、ハードウエア的にもソフトウエア的にも複雑な構成であるという問題があった。
【0005】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、簡易な構成で倣い加工を可能とする倣い加工装置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】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。なお、本欄における括弧内の参照符号や補足説明等は、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【0007】
[適用例１]
適用例１に記載の倣い加工装置（１）は、
製品見本（３）又は加工対象物（５）のいずれかを装着し固定する固定部（１０）と、
前記固定部（１０）に前記製品見本（３）が装着されている場合に、前記製品見本（３）の表面に接触することによって前記製品見本（３）の表面形状をトレースするトレース部（２０）と、
前記トレース部（２０）を垂直方向に移動させるトレース部垂直位置移動部（３０）と、
前記固定部（１０）と前記トレース部（２０）の水平方向の相対位置を変化させる水平位置駆動部（４０）と、
前記固定部（１０）に対する前記トレース部（２０）の垂直位置、及び、水平位置を計測する計測部（５０）と、
前記計測部（５０）で計測した前記トレース部（２０）の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして格納する格納部（６０）と、
前記固定部（１０）に固定された前記加工対象物（５）を切削する円盤状の切削部（７０）と、
前記切削部（７０）を垂直方向に移動させる切削部垂直位置駆動部（８０）と、
前記固定部（１０）に前記製品見本（３）が装着されている場合、前記水平位置駆動部（４０）を制御することにより前記固定部（１０）と前記トレース部（２０）との水平方向の相対位置を制御しつつ前記計測部（５０）により前記製品見本（３）に対する前記トレース部（２０）の前記垂直位置と前記水平位置を計測し、該計測した前記トレース部（２０）の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして前記格納部（６０）に格納させ、
前記固定部（１０）に前記加工対象物（５）が装着されている場合には、前記格納部（６０）に格納された前記切削データに基づき、前記水平位置駆動部（４０）を制御することにより前記固定部（１０）と前記切削部（７０）の水平方向の相対位置を変化させるとともに、前記切削部（７０）の切削位置が前記製品見本（３）の表面形状の前記固定部（１０）に対する垂直方向の位置となるように前記切削部垂直位置駆動部（８０）を制御する制御部（９０）と、
を備えたことを要旨とする。
適用例１に記載の倣い加工装置（１）は、
製品見本（３）又は加工対象物（５）のいずれかを装着し固定する固定部（１０）と、
前記固定部（１０）に前記製品見本（３）が装着されている場合に、前記製品見本（３）の表面に接触することによって前記製品見本（３）の表面形状をトレースするトレース部（２０）と、
前記トレース部（２０）を垂直方向に移動させるトレース部垂直位置移動部（３０）と、
前記固定部（１０）と前記トレース部（２０）の水平方向の相対位置を変化させる水平位置駆動部（４０）と、
前記固定部（１０）に対する前記トレース部（２０）の垂直位置、及び、水平位置を計測する計測部（５０）と、
前記計測部（５０）で計測した前記トレース部（２０）の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして格納する格納部（６０）と、
前記固定部（１０）に固定された前記加工対象物（５）を切削する円盤状の切削部（７０）と、
前記切削部（７０）を垂直方向に移動させる切削部垂直位置駆動部（８０）と、
前記固定部（１０）に前記製品見本（３）が装着されている場合、前記水平位置駆動部（４０）を制御することにより前記固定部（１０）と前記トレース部（２０）との水平方向の相対位置を制御しつつ前記計測部（５０）により前記製品見本（３）に対する前記トレース部（２０）の前記垂直位置と前記水平位置を計測し、該計測した前記トレース部（２０）の前記垂直位置、及び、前記水平位置を切削データとして前記格納部（６０）に格納させ、
前記固定部（１０）に前記加工対象物（５）が装着されている場合には、前記格納部（６０）に格納された前記切削データに基づき、前記水平位置駆動部（４０）を制御することにより前記固定部（１０）と前記切削部（７０）の水平方向の相対位置を変化させるとともに、前記切削部（７０）の切削位置が前記製品見本（３）の表面形状の前記固定部（１０）に対する垂直方向の位置となるように前記切削部垂直位置駆動部（８０）を制御する制御部（９０）と、
を備えたことを要旨とする。
【0008】
このような倣い加工装置（１）では、固定部（１０）に固定されている製品見本（３）に対し、トレース部（２０）により、製品見本（３）の表面形状をなぞることで製品見本（３）の表面形状全体をトレースする。
【0009】
また、このようにして製品見本（３）の表面形状をトレースする際に、固定部（１０）に対するトレース部（２０）の水平方向位置と垂直方向位置を計測部（５０）で計測し、切削データとして格納部（６０）に格納する。
一方、固定部（１０）に加工対象物（５）が装着されている場合には、制御部（９０）により、格納部（６０）に格納された切削データに基づいて切削部（７０）を移動させる。
一方、固定部（１０）に加工対象物（５）が装着されている場合には、制御部（９０）により、格納部（６０）に格納された切削データに基づいて切削部（７０）を移動させる。
【0010】
すると、切削部（７０）は、加工対象物（５）の表面を、製品見本（３）の表面形状に沿って移動したトレース部（２０）と同じ軌跡を移動し、切削するため、加工対象物（５）は製品見本（３）と同じ表面形状を有することとなる。
【0011】
これにより、複雑な制御装置や駆動手段を必要とせずに、自由なデザインの凹凸を有する表面形状を簡単に複製加工することができる。
さらに、トレース部（２０）と切削部（７０）の刃の大きさが等しく、トレース部（２０）が製品見本（３）の表面形状と接する位置と、切削部（７０）の刃の位置が等しいため、格納部（６０）に格納された切削データに、何らかの補正処理をすることなく、切削データに従って切削部（７０）を移動するだけで、加工対象物（５）は製品見本（３）と同じ表面形状を有することとなる。
さらに、トレース部（２０）と切削部（７０）の刃の大きさが等しく、トレース部（２０）が製品見本（３）の表面形状と接する位置と、切削部（７０）の刃の位置が等しいため、格納部（６０）に格納された切削データに、何らかの補正処理をすることなく、切削データに従って切削部（７０）を移動するだけで、加工対象物（５）は製品見本（３）と同じ表面形状を有することとなる。
【0012】
［適用例２］
適用例２に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記水平位置駆動部（４０）により前記トレース部（２０）と前記固定部（１０）の水平位置を、起点位置から折り返し位置へ直線的に移動させた後、直角方向へ所定の距離だけ移動させ、その後、逆方向へ平行移動させることを繰り返すことによって前記製品見本（３）の表面形状をトレースすることを要旨とする。
適用例２に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記水平位置駆動部（４０）により前記トレース部（２０）と前記固定部（１０）の水平位置を、起点位置から折り返し位置へ直線的に移動させた後、直角方向へ所定の距離だけ移動させ、その後、逆方向へ平行移動させることを繰り返すことによって前記製品見本（３）の表面形状をトレースすることを要旨とする。
【0013】
このように、トレース部（２０）が製品見本（３）の表面形状をジグザグに並行移動することにより、同一方向にトレース部（２０）が移動することで製品見本（３）の表面形状をトレースする場合よりも、製品見本（３）の表面形状をトレースする時間を短縮することができる。
【0014】
［適用例３］
適用例３に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１又は適用例２に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記水平位置から、前記トレース部（２０）の水平移動方向を算出し、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記起点位置から前記折り返し位置までの複数の平行な直線的な位置データの内から選択した任意の複数の直線的な位置データに従って前記切削部（７０）を移動させる際、算出した前記トレース部（２０）の水平移動方向が、前記切削部（７０）の水平移動方向と反対の方向であって、前記反対の方向となる前記トレース部（２０）の位置データが２つ以上連続している場合に、前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記切削データを、前記計測部（５０）で計測した順番とは逆の順番から前記切削部（７０）を移動させることを要旨とする。
適用例３に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１又は適用例２に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記水平位置から、前記トレース部（２０）の水平移動方向を算出し、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記起点位置から前記折り返し位置までの複数の平行な直線的な位置データの内から選択した任意の複数の直線的な位置データに従って前記切削部（７０）を移動させる際、算出した前記トレース部（２０）の水平移動方向が、前記切削部（７０）の水平移動方向と反対の方向であって、前記反対の方向となる前記トレース部（２０）の位置データが２つ以上連続している場合に、前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記切削データを、前記計測部（５０）で計測した順番とは逆の順番から前記切削部（７０）を移動させることを要旨とする。
【0015】
このように、加工対象物（５）を切削加工する際に、製品見本（３）をトレースした際のトレース部（２０）の水平移動方向を算出することで、トレース部（２０）の移動軌跡と異なる軌跡で切削部（７０）を移動させて加工対象物（５）を切削加工することができるようになる。
【0016】
すなわち、切削部（７０）の移動を制御することにより、トレース部（２０）が、常に一方方向に製品見本（３）の表面形状をトレースしたか、または、水平方向においてＸ方向に一方方向にトレースした後、Ｙ方向に移動して水平方向を逆方向に移動することを繰り返しトレースしたかに関わらず、加工対象物（５）の表面を切削する際に、切削部（７０）を常に、水平方向においてＸ方向に一方方向にトレースした後、Ｙ方向に移動して水平方向を逆方向に移動することを繰り返し移動させることができ、加工時間を短縮することができる。
【0017】
また、格納部（６０）に格納された切削データを間引いて粗加工する際にも、格納された位置の間引き量に関わらず、切削部（７０）を、常に水平方向においてＸ方向に一方方向にトレースした後、Ｙ方向に移動して水平方向を逆方向に移動することを繰り返し移動させることができ、加工時間を短縮することができる。
【0018】
［適用例４］
適用例４に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１～適用例３のいずれか１項に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記切削データのうち連続する一部の前記切削データと、該一部の前記切削データから前記製品見本（３）の前記表面形状において線対称となる前記切削データとに基づき前記加工対象物（５）の前記表面形状の全体を切削するように前記切削部（７０）を移動させることを要旨とする。
適用例４に記載の倣い加工装置（１）は、
適用例１～適用例３のいずれか１項に記載の倣い加工装置（１）において、
前記制御部（９０）は、
前記格納部（６０）に格納された前記トレース部（２０）の前記切削データのうち連続する一部の前記切削データと、該一部の前記切削データから前記製品見本（３）の前記表面形状において線対称となる前記切削データとに基づき前記加工対象物（５）の前記表面形状の全体を切削するように前記切削部（７０）を移動させることを要旨とする。
【0019】
このように、製品見本（３）の表面形状の半分の領域に相当する切削データを線対称となるようにひっくり返し、そのひっくり返した切削データに基づいて、製品見本（３）の表面形状の残り半分の領域も切削することで、製品見本（３）の表面形状が線対称である場合には、製品見本（３）の表面形状全体をトレース部でトレースし、切削データを取得することなく、線対称となる表面形状の半分の領域をトレース部（２０）でトレースするだけで足り、短時間で製品見本（３）の表面形状データを取得することができる。
その他に、線対称にすることにより、製品見本が手加工品などの場合に、左右の形状誤差を減らこともできる。
その他に、線対称にすることにより、製品見本が手加工品などの場合に、左右の形状誤差を減らこともできる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】倣い加工装置の概略の構成を示す外観図である。
【図2】倣い加工装置の機能的な概略の構成を示すブロック図である。
【図3】格納部に格納された切削データのイメージを示す図である。
【図4】トレース部又は切削部の移動軌跡の例を示す図である。
【図5】その他の実施形態におけるトレース部２０又は切削部７０の移動軌跡の例を示す図である。
【図6】製品見本の表面形状の切削データを線対称となるように生成する場合の切削データの生成のイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を取りうる。
【0022】
【0023】
【0024】
図１に示すように、倣い加工装置１は、ワーク固定部１０、トレース部２０、トレース部垂直位置移動部３０、水平位置駆動部４０、計測部５０、格納部６０、切削部７０、切削部垂直位置駆動部８０、制御部９０、操作表示部１００、ベース１１０を備えている。
【0025】
固定部１０は、製品見本３又は加工対象物５が固定される部分であり、樹脂材料で形成されているが、ステンレスやアルミなどの金属材料で形成されても良い。また、固定部１０の製品見本３又は加工対象物５の設置部分には、吸着用の穴が設けられており、製品見本３又は加工対象物５は、エアーによる吸着で固定部（１０）に固定される。なお、それ以外でも、ボルト等によって、固定部１０に固定しても良い。
【0026】
なお、製品見本３とは、いわゆる倣い加工するための原型となるものであり、例えば、椅子などの木製、樹脂製又は金属製のいわゆる「型」である。また、加工対象物５とは、製品見本３と同じ形状に加工される物であり、素材としては、主に木材であるが、木材の他に樹脂や金属材料などどのような材料であってもよい。
【0027】
トレース部２０は、固定部１０に製品見本３が装着されている場合に、製品見本３の表面に接触して、表面形状をトレースする部分である。
トレース部２０は、ステンレスやアルミなどの金属材料や樹脂材料を後述する切削部７０と同じ形状の円盤状に形成されたものであり、製品見本３の表面形状をトレースする。本実施例では、トレース部２０は回転せずに製品見本３の表面形状をトレースするが、回転しながらトレースさせても良い。または、トレース部２０と切削部７０が同じ形状であれば、その他の形状でも良い。
トレース部２０は、ステンレスやアルミなどの金属材料や樹脂材料を後述する切削部７０と同じ形状の円盤状に形成されたものであり、製品見本３の表面形状をトレースする。本実施例では、トレース部２０は回転せずに製品見本３の表面形状をトレースするが、回転しながらトレースさせても良い。または、トレース部２０と切削部７０が同じ形状であれば、その他の形状でも良い。
【0028】
トレース部垂直位置移動部３０は、固定部１０に対してトレース部２０を垂直方向に移動させることでトレース部２０を製品見本３に押し付けつつ、製品見本３の表面形状に従ってトレース部２０を垂直方向に移動させる部分である。
【0029】
トレース部垂直位置移動部３０において、トレース部２０を製品見本３に押し付けつつ、製品見本３の表面形状に従ってトレース部を垂直方向に移動させるために、エアーシリンダ又はコイルバネなどの付勢手段を用いている。また、このような付勢手段を用いずに、トレース部の自重によってトレースさせても良い。
【0030】
水平位置駆動部４０は、固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させる部分である。この水平位置駆動部４０とトレース部垂直位置移動部３０とにより、トレース部２０を垂直方向に移動させつつ、固定部１０に対するトレース部２０の水平位置を変化させることにより、製品見本３の表面形状全体をトレースさせる。
【0031】
本実施形態においては、固定部１０は移動させず、トレース部２０を水平方向に移動させることで、固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させている。
また、トレース部２０を水平方向に移動させるために、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれに図示しない電動モータ（Ｘ軸駆動用モータ４０ａとＹ軸駆動用モータ４０ｂ）とＸ軸及びＹ軸用のボールねじとを有し、トレース部２０及び切削部（７０）を移動させる。
また、トレース部２０を水平方向に移動させるために、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれに図示しない電動モータ（Ｘ軸駆動用モータ４０ａとＹ軸駆動用モータ４０ｂ）とＸ軸及びＹ軸用のボールねじとを有し、トレース部２０及び切削部（７０）を移動させる。
【0032】
計測部５０は、固定部１０に対するトレース部２０の垂直位置、及び、固定部１０とトレース部２０の相対的な位置、移動方向を計測する部分である。
【0033】
格納部６０は、計測部５０で計測したトレース部２０の垂直位置及び水平位置を切削データとして格納する、いわゆるメモリである。
【0034】
ここで格納部６０は、具体的にはハードディスク、ＳＤカードなどの外部記憶装置であり、本実施形態では、後述する制御部９０の外部記憶装置として共有して使用している。したがって、外部記憶装置に記憶してもよいが、制御部９０のＲＡＭに記憶するようにしてもよい。
【0035】
切削部７０は、加工対象物５を切削するための部分であり、本実施形態では、トレース部２０と同じ直径と幅を有する円盤状鋸刃（いわゆる側フライス）であり、高速度鋼製のものを用いるが、加工対象物５の材質によって他の材質の刃を用いてもよい。
【0036】
切削部垂直位置駆動部８０は、制御部９０の指令に応じて、切削部７０を固定部１０に対して垂直方向に移動させるとともに、切削部７０を回転させる部分である。
切削部垂直位置駆動部８０は、切削部７０を垂直方向に移動させるための図示しない電動モータ（垂直駆動用モータ８０ａ）とボールねじ及び切削部７０を回転させるための電動モータ（加工刃物回転用モータ８０ｂ）を備えている。
切削部垂直位置駆動部８０は、切削部７０を垂直方向に移動させるための図示しない電動モータ（垂直駆動用モータ８０ａ）とボールねじ及び切削部７０を回転させるための電動モータ（加工刃物回転用モータ８０ｂ）を備えている。
【0037】
制御部９０は、固定部１０に製品見本３が装着されている場合、水平位置駆動部４０を制御することにより製品見本３の表面形状をトレースし、切削データを格納部６０に記憶する。
【0038】
また、固定部１０に加工対象物５が装着されている場合には、格納部６０に格納された切削データに基づき、水平位置駆動部４０及び切削部垂直位置駆動部８０を制御することにより加工対象物５を切削する。
【0039】
制御部９０は、図示しない電源、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏを備えている。また、外部記憶装置として格納部６０を備えている。
また、制御部９０は、計測部５０、Ｘ軸駆動用モータ４０ａ、Ｙ軸駆動用モータ４０ｂ、垂直駆動用モータ８０ａ、加工刃物回転用モータ８０ｂ、操作表示部１００と接続されている。
また、制御部９０は、計測部５０、Ｘ軸駆動用モータ４０ａ、Ｙ軸駆動用モータ４０ｂ、垂直駆動用モータ８０ａ、加工刃物回転用モータ８０ｂ、操作表示部１００と接続されている。
【0040】
制御部９０は、ＣＰＵにより、制御部９０の電源投入時にＲＯＭ又は外部記憶装置に格納された制御プログラムを読み込んで実行することにより各種制御を実行する。制御部９０での制御内容については、詳細を後述する。
【0041】
操作表示部１００は、倣い加工装置１の操作、トレース状況及び切削状況の表示を行う部分であり、ディスプレイと各種スイッチ、ランプを備えている。
操作表示部１００を用いて、作業者は、製品見本３の表面形状をトレースする場合の、トレース軌跡を設定すると同時に、製品見本３の表面形状の切削データの取得間隔を設定する。
操作表示部１００を用いて、作業者は、製品見本３の表面形状をトレースする場合の、トレース軌跡を設定すると同時に、製品見本３の表面形状の切削データの取得間隔を設定する。
【0042】
また、トレース部２０の代わりに、切削部７０を用いて加工対象物５を加工する際に、操作表示部１００を用いて、切削部７０の移動軌跡が設定される。
【0043】
ベース１１０は、倣い加工装置１の基礎となる部分であり、上記の固定部１０、トレース部２０、トレース部垂直位置移動部３０、水平位置駆動部４０、計測部５０、格納部６０、切削部７０、切削部垂直駆動部８０、制御部９０、操作表示部１００を設置するためのステンレスなどの金属製の平板１１１及び設置場所との間で平板を支持する複数の金属製の脚部１１２を備えている。
【0044】
また、各脚部１１２には、移動するためのキャスタ１１３、ベースを固定するためのアジャスタ１１４を備えている。
【0045】
（制御部における制御内容）
次に、制御部９０で実行する制御の内容について説明する。制御部９０では、以下の（ア）～（カ）に示す制御を行う。
（ア）操作表示部１００で入力された、固定部１０に装着された製品見本３の基準位置、寸法を取得する。
次に、制御部９０で実行する制御の内容について説明する。制御部９０では、以下の（ア）～（カ）に示す制御を行う。
（ア）操作表示部１００で入力された、固定部１０に装着された製品見本３の基準位置、寸法を取得する。
【0046】
（イ）操作表示部１００からのトレース開始を受け付けると、制御部９０は、水平位置駆動部４０のＸ軸駆動用モータ４０ａ、Ｙ軸駆動用モータ４０ｂに駆動指令信号を出力する。
（ウ）計測部５０からトレース部２０の切削データ（垂直位置、水平位置）を所定の移動間隔又は時間間隔で取得し、順次格納部６０に格納する。図３に格納部６０に格納する切削データのイメージを示す。なお、図３において、「Ｘ」はＸ軸方向の水平位置、「Ｙ」はＹ軸方向の水平位置、「Ｚ」は垂直位置を示す。
（ウ）計測部５０からトレース部２０の切削データ（垂直位置、水平位置）を所定の移動間隔又は時間間隔で取得し、順次格納部６０に格納する。図３に格納部６０に格納する切削データのイメージを示す。なお、図３において、「Ｘ」はＸ軸方向の水平位置、「Ｙ」はＹ軸方向の水平位置、「Ｚ」は垂直位置を示す。
【0047】
（エ）製品見本３の表面形状を、設定した水平方向移動パターン、データ取得間隔で取得したと判断した場合、水平位置駆動部４０のＸ軸駆動用モータ４０ａ、Ｙ軸駆動用モータ４０ｂに指令信号を出力し、トレース部２０をデフォルト位置に戻す。デフォルト位置としては、基準位置（例えば、固定部１０の左上隅）とする。
【0048】
（オ）製品見本３の代わりに加工対象物５が固定部１０に装着され、トレース部２０の代わりに切削部７０が装着され、加工の開始指令を操作表示部１００から受け付けると、切削部垂直位置駆動部８０の切削部回転用モータ８０ｂに指令信号を出力し切削部７０を回転させつつ、格納部６０から切削データを読み出し、切削部７０の位置を切削データと同じ位置になるよう、かつ、設定された切削軌跡通りに切削部７０を移動するよう切削部垂直位置駆動部８０の垂直駆動用モータ８０ａ及び水平位置駆動部４０のＸ軸駆動用モータ４０ａ及びＹ軸駆動用モータ４０ｂに指令信号を出力する。
【0049】
（カ）すべての切削データに対して、切削部７０を移動させたと判断した場合、切削部垂直位置駆動部８０の切削部回転用モータ８０ｂに指令信号を出力し、切削部７０の回転を止め、水平位置駆動部４０のＸ軸駆動用モータ４０ａ及びＹ軸駆動用モータ４０ｂに指令信号を出力し、切削部７０を加工開始位置に移動する。加工開始位置としては、トレース部２０のトレース開始位置と同じとする。
【0050】
（倣い加工装置１の操作と作動）
次に、倣い加工装置１の操作と作動について説明する。
次に、倣い加工装置１の操作と作動について説明する。
【0051】
倣い加工装置１を用いた加工時の操作と作動は、以下の（ａ）～（ｇ）に示す通りである。
（ａ）作業者が固定部１０に製品見本３を装着する。
（ａ）作業者が固定部１０に製品見本３を装着する。
【0052】
（ｂ）作業者が操作表示部１００において、トレース軌跡、データ計測間隔を設定し、トレース開始ボタンを押す。
ここで、図４に基づいて、トレース軌跡について説明する。図４において、矢印は、トレース部２０の移動方向を示し、破線は、表面形状の位置を計測することなくトレース部２０の移動を行う区間であることを示している。
ここで、図４に基づいて、トレース軌跡について説明する。図４において、矢印は、トレース部２０の移動方向を示し、破線は、表面形状の位置を計測することなくトレース部２０の移動を行う区間であることを示している。
【0053】
図４は、トレース部２０又は切削部７０の移動軌跡の例を示す図であり、水平方向において、Ｘ方向に起点位置（図４中「Ａ」で示す）から折り返し位置（図４中「Ｂ」で示す）へ直線的に移動させた後、Ｙ方向へ所定の距離だけ移動させ、その後逆方向に平行移動させることを繰り返す移動軌跡（以降、ジグザグ軌跡と呼ぶ）を示している。
【0054】
（ｃ）トレース部２０が移動し、設定したトレース軌跡に従って製品見本３の表面を並行方向に移動しつつ、製品見本３の表面形状の垂直位置データ及び水平位置データを取得し格納部６０に記憶される。
（ｄ）トレースが完了し、トレース部２０がデフォルト位置に戻ったことを確認後、作業者が製品見本３を固定部１０から外し、加工対象物５を固定部１０に装着する。
（ｄ）トレースが完了し、トレース部２０がデフォルト位置に戻ったことを確認後、作業者が製品見本３を固定部１０から外し、加工対象物５を固定部１０に装着する。
【0055】
（ｅ）作業者が操作表示部１００において、加工対象物５の装着が完了したことを入力する。
（ｆ）作業者が操作表示部１００において、加工開始ボタンを押す。
（ｇ）切削部７０が回転を始め、製品見本３の表面形状をトレースした際のトレース軌跡で、格納部６０に格納されている切削データと同じ位置に移動し、加工対象物５を製品見本３の表面形状と同じ形状に切削し、製品見本３の複製を制作する。
（ｆ）作業者が操作表示部１００において、加工開始ボタンを押す。
（ｇ）切削部７０が回転を始め、製品見本３の表面形状をトレースした際のトレース軌跡で、格納部６０に格納されている切削データと同じ位置に移動し、加工対象物５を製品見本３の表面形状と同じ形状に切削し、製品見本３の複製を制作する。
【0056】
（倣い加工装置の特徴）
上記のような倣い加工装置１では、トレース部２０として円盤状の板を製品見本３に接触させながら製品見本３の表面形状をトレースし、水平方向、垂直方向の位置データを計測部５０で計測していく。このようにして、製品見本３の表面形状を位置データとして計測し、計測した位置データは切削データとして格納部６０に格納する。
上記のような倣い加工装置１では、トレース部２０として円盤状の板を製品見本３に接触させながら製品見本３の表面形状をトレースし、水平方向、垂直方向の位置データを計測部５０で計測していく。このようにして、製品見本３の表面形状を位置データとして計測し、計測した位置データは切削データとして格納部６０に格納する。
【0057】
その後、トレース部２０として用いた円盤状の板と同じ径と幅の側フライスをその回転中心がトレース部２０として用いた円盤状の板の回転中心と同じになるように取り付け、側フライスを回転させた状態で、トレースしたのと同じ軌跡で、格納された位置データと同じ位置になるように切削部７０を移動させる。すると、加工対象物５の表面形状は、製品見本３の表面形状と同じ形状となる。
【0058】
つまり、製品見本３の表面形状をトレースした際に取得した位置データに、何ら演算加工しなくとも、取得した位置データそのものによって、倣い加工を行うことができ、従来の倣い加工装置に比べ簡単に加工することが可能となる。
【0059】
［その他の実施形態］
（１）上記実施形態では、トレース部２０の移動軌跡がいわゆるジグザク軌道となるようにトレースしていたが（図４参照）、図５に示すように他の移動軌跡となるようにしてもよい。図５は、トレース部２０又は切削部７０の移動軌跡のその他の例を示す図であり、水平方向において、Ｘ方向に起点位置（図５中「Ａ」で示す）から折り返し位置（図５中「Ｂ」で示す）へ直線的に移動させた後、起点位置からＹ方向へ所定の距離だけ移動させ、その後同じ方向に平行移動させることを繰り返す移動軌跡（以降、平行軌跡と呼ぶ）を示している。
（１）上記実施形態では、トレース部２０の移動軌跡がいわゆるジグザク軌道となるようにトレースしていたが（図４参照）、図５に示すように他の移動軌跡となるようにしてもよい。図５は、トレース部２０又は切削部７０の移動軌跡のその他の例を示す図であり、水平方向において、Ｘ方向に起点位置（図５中「Ａ」で示す）から折り返し位置（図５中「Ｂ」で示す）へ直線的に移動させた後、起点位置からＹ方向へ所定の距離だけ移動させ、その後同じ方向に平行移動させることを繰り返す移動軌跡（以降、平行軌跡と呼ぶ）を示している。
【0060】
このようにトレース部２０のトレースを同じ向きで行うことにより、水平位置駆動部４０において構造的にバックラッシュなどがあっても、精度よく切削データを取得することができる。
【0061】
（２）上記実施形態では、トレース部２０として円盤状のものを用い、切削部７０として、同一の径の円盤状鋸刃を用いたが、トレース部２０、切削部７０ともに、特に円盤状である必要はなく、トレース部２０としては、スティック状、円柱状等どのような形状でも良く、また、切削部７０も、加工対象物５の材質や、加工する表面形状に応じて、他の切削工具、例えばエンドミル、正面フライス等を用いても良い。
【0062】
ただし、トレース部２０の形状、大きさと異なる大きさ、形状の切削部７０を用いる場合には、トレース部２０が製品見本３に接する部分の位置と、切削部７０を取り付けたときの刃の部分の位置が同一となるようにしなければならない。
【0063】
もっとも、トレース部２０が製品見本３に接する部分の位置と、切削部７０を取り付けたときの刃の部分の位置が同一でなくとも、切削するときに、格納部６０に格納された切削データにその差分を補正することにより、製品見本３の表面形状を複製加工することができる。
【0064】
（３）上記実施形態においては、切削時、切削軌跡をトレース時の軌跡と同じとしたが、切削時の切削部７０の移動軌跡がトレース時のトレース部２０の移動軌跡と同じである必要はなく、異なる軌跡となっても良い。
【0065】
この場合、加工対象物５を切削加工する際に、製品見本３をトレースした際のトレース部２０の水平移動方向を算出する。なお、水平移動方向は、格納部６０に格納されている切削データの水平位置データの差分から水平移動方向を算出する。
【0066】
切削加工時にトレース時と異なる移動軌跡としたい場合、作業者が加工開始ボタンを押す前に、切削軌跡を操作表示部１００において入力する。
トレース時と異なる移動軌跡を選択した結果、格納部６０に記憶された切削データを計測した順番通りに切削部７０を移動させることができない場合には、制御部９０において、切削部７０の移動方向と反対の移動方向データを有する２以上の連続する位置データに関しては、その位置データを取得した順番を逆からたどって切削部７０を移動させるように水平位置駆動部４０、及び切削部垂直位置駆動部８０に指示することで製品見本３の表面形状を複製加工することができる。
トレース時と異なる移動軌跡を選択した結果、格納部６０に記憶された切削データを計測した順番通りに切削部７０を移動させることができない場合には、制御部９０において、切削部７０の移動方向と反対の移動方向データを有する２以上の連続する位置データに関しては、その位置データを取得した順番を逆からたどって切削部７０を移動させるように水平位置駆動部４０、及び切削部垂直位置駆動部８０に指示することで製品見本３の表面形状を複製加工することができる。
【0067】
（４）上記実施形態においては、トレースした製品見本３の表面形状の切削データのすべてのデータを用いて切削加工しているが、製品見本３の表面形状によっては、粗加工で十分である場合等、格納されているデータを間引いて加工することで、加工時間を短縮させることができる。
なお、この場合においても、上記と同じ理由で、切削部７０の移動軌跡は、トレース時の移動軌跡と同じである必要はなく、異なる軌跡となっても良い。
なお、この場合においても、上記と同じ理由で、切削部７０の移動軌跡は、トレース時の移動軌跡と同じである必要はなく、異なる軌跡となっても良い。
【0068】
（５）さらに、製品見本３の表面形状が線対称である場合には、トレース時に、表面形状のすべての位置データを取得する必要はなく、表面形状の線対称となる半分の範囲の切削データを取得し格納することで、制御部９０において、線対称データを生成し、製品見本３の表面形状全体を複製加工することができる。図６にこの際の格納部６０における切削データの生成のイメージを示す。なお、図６において一点鎖線の部分で切削データを線対称として全体の切削データを生成している。
【0069】
これにより、表面形状が全体として線対称な模様等である場合には、製品見本３を製作する際に、表面形状全体をトレースする必要はなく、線対称の半分の領域の模様、形状のみをトレースするだけで、加工対象物５を加工することが可能となる。
【0070】
（６）また、製品見本３の表面形状が線対称ではない場合においても、取得した切削データの一部を用いて、その線対称形状を加工することもできる。
【0071】
（７）さらに、制御部９０において、格納された切削データに対して、切削データを一定の比率で拡大、縮小させたり、データ間隔を一定の比率で拡大、縮小させることにより、製品見本３の表面形状を際立たせる形で複製したり、逆になだらかにしたり、また、製品見本３より大きな外形寸法や、小さな外形寸法で複製することができる。
【0072】
（８）上記実施形態では、オペレータが、操作表示部１００において、製品見本３の基準点、寸法を入力しているが、可視カメラを水平位置駆動部４０等に装着し、可視カメラで取得した製品見本３、又は加工対象物５の画像を基に、制御部９０で画像処理を行って、製品見本３の表面形状のトレースの基準点、製品見本３又は加工対象物５の寸法を抽出することで、オペレータによる操作表示部１００における入力を省略させることもできる。
【0073】
（９）また、上記実施形態では、固定部１０を固定し、トレース部２０を水平方向に移動させることで、固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させているが、トレース部２０の水平方向の動きを固定し、固定部１０を水平方向に動かすことで、固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させることもできる。
【0074】
さらに、固定部１０を例えばＸ方向のみ移動可能とし、トレース部２０をＹ方向のみ移動可能とする、若しくは、固定部１０をＹ方向のみ移動可能とし、トレース部２０をＸ方向のみ移動可能とすることで、固定部１０とトレース部２０の水平方向の相対位置を変化させることもできる。
【0075】
（１０）上記実施形態では、製品見本３をトレースして、その表面形状の位置データを切削データとして用いているが、コンピュータ上で作成した製品見本３の３Ｄデータ等から、製品見本３の表面形状の垂直位置データ及び水平位置データを算出し、算出した値を切削データとして格納部６０に格納したうえで、当該切削データに従って加工対象物５を切削加工することもできる。
【0076】
（１１）上記実施形態において、同一の切削部７０を用いて、複数の加工対象物５を切削加工した結果、切削部７０の切削刃が摩耗した場合、製品見本３の表面形状の切削データに従って加工対象物５を切削加工したのでは、加工対象物５を製品見本３の表面形状と同一となるように加工できない。
【0077】
このような場合には、切削部７０を新しいものと交換しても良いし、加工対象物５を切削加工する際に、格納部６０に格納された垂直位置データに切削部７０の摩耗分を一律に加算し、加算後の垂直位置データを用いることで、切削部７０を新しいものに交換することなく、加工対象物５を切削加工することもできる。
【符号の説明】
【0078】
１…倣い加工装置、３…製品見本、５…加工対象物、１０…固定部、２０…トレース部、３０…トレース部垂直位置移動部、４０…水平位置駆動部、４０ａ…Ｘ軸駆動用モータ、４０ｂ…Ｙ軸駆動用モータ、５０…計測部、６０…格納部、７０…切削部、８０…切削部垂直位置駆動部、８０ａ…垂直駆動用モータ、８０ｂ…切削部回転用モータ、９０…制御部、１００…操作表示部、１１０…ベース、１１１…平板、１１２…脚部、１１３…キャスタ、１１４…アジャスタ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
