特許 7536673 切削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】切削装置

(51)【国際特許分類】

   B23D 79/06 20060101AFI20240813BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B23D79/06

B23Q17/09 A

B23Q17/09 H

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021016133

(22)【出願日】2021-02-03

(65)【公開番号】P2021122936

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2023-12-25

(31)【優先権主張番号】P 2020016513

(32)【優先日】2020-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】三ツ橋 正

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 雅浩

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０３００６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３７５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－０３９３４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５０７７９４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０７７８５３５（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０１５９０６１４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３１３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１５３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３３１２１５４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｄ ７９／０６

Ｂ２３Ｄ ７９／０２

Ｂ２３Ｑ １７／０９

Ｂ２５Ｊ １３／０８

Ｂ２４Ｂ ４９／０５

Ｂ２３Ｐ １５／１６

Ｂ２３Ｐ １５／４４

Ｇ０５Ｂ １９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を切削加工する切削装置であって、
刃を備えた切削部と、
前記切削部を駆動する駆動部と、
テスト加工と本加工とを行うように前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記テスト加工において、予め想定した前記本加工での加工力より小さいテスト加工力で前記切削部により前記被加工物を切削加工するように前記駆動部の作動を制御し、
前記本加工において、前記テスト加工で前記被加工物に形成された加工痕の形状に基づいて決定した本加工力で前記切削部により前記被加工物の複数個所を切削加工するように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されていることを特徴とする切削装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記本加工において、前記テスト加工で前記被加工物に形成された前記加工痕の場所を前記切削部により切削加工するように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されている、請求項１に記載の切削装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記被加工物の表面の、仮想的に分割した複数の領域のそれぞれにおいて、前記テスト加工と前記本加工とを行うように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されている、請求項１または２に記載の切削装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記テスト加工で形成された前記加工痕の幅と予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されている、請求項１～３の何れか１項に記載の切削装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記テスト加工で形成された前記加工痕の深さと予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されている、請求項１～３の何れか１項に記載の切削装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記テスト加工で形成された前記加工痕の幅と予め定められた閾値との比較及び前記テスト加工で形成された前記加工痕の深さと予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されている、請求項１～３の何れか１項に記載の切削装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記テスト加工において、前記テスト加工力で前記切削部による切削加工を行った後、加工力を増加させながら前記切削部による切削加工を複数回行うように前記駆動部の作動を制御し、
加工痕が予め設定された条件を最初に満たした場合に、当該加工痕を形成したときの加工力を前記本加工力として決定するように構成されている、請求項１～５の何れか１項に記載の切削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物を切削加工する切削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼材等の被加工物を切削加工する切削装置として、刃を備えたスクレイパー等の切削部を駆動部により駆動して、被加工物の表面を切削部により切削加工する構成のものが知られている。

【0003】

上記構成の切削装置では、同じ加工条件で切削加工を行っても、切削部の刃の劣化に伴って加工痕の幅が狭くなるなどして加工精度が低下するので、切削部の刃の状態に応じて加工条件を変更したり切削部を交換したりする必要がある。

【0004】

例えば特許文献１には、カメラから得た撮影画像に基づいて、被加工物の表面に形成された加工痕の形状が基準外であるか否かを判断し、基準外であると判断した場合に、切削部であるスクレイパーの切込み角度を増加させ、加工痕に筋が入ったと判断した場合にはスクレイパーを交換するようにした切削装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－２４０８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１に記載された切削装置では、被加工物の本加工において加工痕の形状を判断し、スクレイパーの切込み角度を増加させるようにしているので、変更後の切込み角度が大き過ぎた場合に、スクレイパーによって被加工物の表面が不意に深堀りされて被加工物に不良な加工痕が形成され、加工精度が低下してしまう虞があるという問題点があった。被加工物の表面の一部が深堀りされると、被加工物の表面全体の加工をやり直す必要が生じることになる。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、切削部の刃の状態に係わらず、被加工物の表面を精度よく切削加工することが可能な切削装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の切削装置は、被加工物を切削加工する切削装置であって、刃を備えた切削部と、前記切削部を駆動する駆動部と、テスト加工と本加工とを行うように前記駆動部の作動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記テスト加工において、予め想定した前記本加工での加工力より小さいテスト加工力で前記切削部により前記被加工物を切削加工するように前記駆動部の作動を制御し、前記本加工において、前記テスト加工で前記被加工物に形成された加工痕の形状に基づいて決定した本加工力で前記切削部により前記被加工物の複数個所を切削加工するように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されていることを特徴とする。

【0009】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記本加工において、前記テスト加工で前記被加工物に形成された前記加工痕の場所を前記切削部により切削加工するように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されているのが好ましい。

【0010】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記被加工物の表面の、仮想的に分割した複数の領域のそれぞれにおいて、前記テスト加工と前記本加工とを行うように前記駆動部の作動を制御する、ように構成されているのが好ましい。

【0011】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記テスト加工で形成された前記加工痕の幅と予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されているのが好ましい。

【0012】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記テスト加工で形成された前記加工痕の深さと予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されているのが好ましい。

【0013】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記テスト加工で形成された前記加工痕の幅と予め定められた閾値との比較及び前記テスト加工で形成された前記加工痕の深さと予め定められた閾値との比較に基づいて、前記本加工力を決定するように構成されているのが好ましい。

【0014】

本発明の切削装置は、上記構成において、前記制御部は、前記テスト加工において、前記テスト加工力で前記切削部による切削加工を行った後、加工力を増加させながら前記切削部による切削加工を複数回行うように前記駆動部の作動を制御し、加工痕が予め設定された条件を最初に満たした場合に、当該加工痕を形成したときの加工力を前記本加工力として決定するように構成されているのが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、切削部の刃の状態に係わらず、被加工物の表面を精度よく切削加工することが可能な切削装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態の切削装置の構成を概略で示す説明図である。

【図2】閾値を用いて加工力を決定する方法を説明するための説明図である。

【図3】図１に示す制御部が行う制御のフローチャート図である。

【図4】変形例の切削装置の構成を概略で示す説明図である。

【図5】変形例の切削装置における閾値を用いて加工力を決定する方法を説明するための説明図である。

【図6】他の変形例の切削装置の構成を概略で示す説明図である。

【図7】他の変形例の切削装置における閾値を用いて加工力を決定する方法を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１に示す本発明の一実施の形態の切削装置１は、被加工物としてのワーク２を切削加工するものである。切削装置１は、切削部（切削工具）としてスクレイパー１０を備えており、スクレイパー１０により、ワーク２の表面である被加工面２ａを切削加工することができる。

【0018】

本実施の形態では、切削装置１は、スクレイパー１０により、ワーク２の被加工面２ａにある微小な凹凸の凸部を、適度に凹部を残すように切削加工するとともに、当該切削加工を被加工面２ａの全体の凸部に対して行って、被加工面２ａをキサゲ加工するように構成されている。すなわち、本実施の形態では、切削装置１はキサゲ加工装置である。

【0019】

本実施の形態の切削装置１によりキサゲ加工されたワーク２の被加工面２ａには、多数の加工痕（キサゲ痕）を有するキサゲ面が形成される。切削装置１によりキサゲ加工されるワーク２は、例えば、工作機械に用いられるガイドレール、スライダなどの、摺動面を有する金属（鋼材）製の部材であるが、他の部材等であってもよい。

【0020】

本実施の形態においては、スクレイパー１０がワーク２の被加工面２ａの凸部を切削加工する際の、ワーク２に対するスクレイパー１０の送り方向をＹ軸方向とし、ワーク２の被加工面２ａに垂直な方向（上下方向）をＺ軸方向とし、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とする。

【0021】

スクレイパー１０は、例えば炭素鋼等の鋼材製であり、棒状の本体部１１の先端に刃１２を一体に有している。本体部１１は、厚みよりも幅が大きい断面矩形の板状となっており、本体部１１の先端面と下面との間の角部が刃１２を構成している。

【0022】

スクレイパー１０は、本体部１１の先端に、例えば超硬材等で形成された刃先部が固定され、この刃先部に刃１２が設けられた構成とすることもできる。この場合、刃先部は、本体部１１にロー付け等で固定された構成としてもよく、締結部材等を用いて本体部１１に着脱可能に固定されることで、容易に交換が可能な構成としてもよい。

【0023】

図１に示すように、切削装置１は、スクレイパー１０を駆動する駆動部として、基台３に搭載されたロボットアーム２０を備えている。

【0024】

スクレイパー１０は、ロボットアーム２０の先端に固定されたホルダー３０に刃１２を露出させた状態で保持される。ロボットアーム２０は、ホルダー３０に保持されたスクレイパー１０を、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向に移動させることで、被加工面２ａの任意の位置においてスクレイパー１０を切削動作させることができる。

【0025】

本実施の形態では、ロボットアーム２０は、基台３に固定された本体部２１と、本体部２１に第１回動部２２により回動可能に連結された第１アーム部２３と、第１アーム部２３に第２回動部２４により回動可能に連結された第２アーム部２５と、第２アーム部２５の先端に設けられた第３回動部２６と、を有する多関節ロボットである。ホルダー３０は第３回動部２６に固定され、第２アーム部２５の先端に対して第３回動部２６を中心として回動自在となっている。

【0026】

ロボットアーム２０は、第１回動部２２、第２回動部２４及び第３回動部２６をサーボモータ等の駆動源によって回動させるとともに、本体部２１を基台３に対して垂直軸を中心として回動させることで、スクレイパー１０をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に移動させることができる。

【0027】

切削装置１は、力覚センサー４０を備えた構成とすることができる。力覚センサー４０は、ワーク２に対してスクレイパー１０が加える加工力（Ｚ軸方向の荷重）を検出することができる。

【0028】

切削装置１は、カメラ５０を備えた構成とすることができる。カメラ５０は、ワーク２の被加工面２ａの全面を撮影し、撮影した画像の画像データを取得することができる。

【0029】

切削装置１は制御部６０を備えている。制御部６０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６０ａとメモリ等の記憶手段６０ｂとを備えたマイクロコンピュータとしての機能を有しており、ロボットアーム２０、力覚センサー４０及びカメラ５０に接続されている。記憶手段６０ｂは、力覚センサー４０、カメラ５０などから入力されるデータ、スクレイパー１０を切削動作させるようにロボットアーム２０の作動を制御するためのプログラム、入力部等から入力された加工条件などを記憶することができる。

【0030】

制御部６０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０によるワーク２の切削加工を実行することができる。

【0031】

また、制御部６０は、力覚センサー４０から入力されるデータに基づいて、ワーク２に対するスクレイパー１０の実際の加工力の情報を取得し、当該情報に基づいて、切削加工におけるスクレイパー１０の加工力を制御目標に調整するようにロボットアーム２０の作動を制御することができる。

【0032】

さらに、制御部６０は、画像処理部６０ｃを有しており、カメラ５０から入力される画像データを画像処理部６０ｃにおいて画像解析処理して、スクレイパー１０による切削加工によってワーク２の被加工面２ａに形成された加工痕の形状ないし幅を認識することができる。なお、画像処理部６０ｃは、その機能が、中央演算処理装置６０ａが記憶手段６０ｂに記憶されたプログラムを実行することで実現されるように構成されていてもよい。

【0033】

本実施の形態の切削装置１では、制御部６０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、スクレイパー１０により、ワーク２に対してテスト加工と本加工とを行うように構成されている。

【0034】

ここで、テスト加工は、本加工における加工力を決定するために、本加工を行う前にワーク２に対して行う切削加工であり、本加工は、テスト加工の後、テスト加工で決定した本加工力でワーク２に対して複数回行う切削加工である。本加工が行われることで、ワーク２の被加工面２ａには、多数の加工痕（キサゲ痕）からなるキサゲ面が形成される。

【0035】

より具体的には、制御部６０は、テスト加工において、ロボットアーム２０の作動を制御して、予め想定した本加工での加工力より小さいテスト加工力で、スクレイパー１０によりワーク２を切削加工するとともに、上記テスト加工を行った後、本加工において、ロボットアーム２０の作動を制御して、テスト加工でワーク２に形成された加工痕の形状に基づいて決定した本加工力で、スクレイパー１０によりワーク２の複数個所を切削加工するように構成されている。

【0036】

テスト加工におけるテスト加工力は、例えば、以下の手順で行う準備工程において、予め設定することができる。

【0037】

すなわち、準備工程において、本加工を行うワーク２と同じ材質の準備用被加工物（準備用ワーク）を用意し、新品のスクレイパー１０を用いて、加工力を種々変更しながら準備用被加工物の表面を切削加工し、所望の形状（正常な形状）の加工痕が形成される加工力を本加工での加工力と想定する。そして、テスト加工力を、上記準備工程において予め想定した本加工での加工力より小さい加工力に設定する。設定されたテスト加工力は、記憶手段６０ｂに記憶させる。

【0038】

なお、切削装置１の加工対象として、材質が異なる複数種類のワーク２が用いられることが想定される場合には、上記準備工程において、材質が互いに異なる複数種類のワーク２に対応した複数種類の準備用被加工物（準備用ワーク）を用意し、それぞれのワーク２に対して上記と同様の手順で本加工での加工力を想定し、テスト加工力を、これら想定される本加工での加工力のうち最も小さい加工力より小さい加工力に設定すればよい。

【0039】

制御部６０は、例えば、テスト加工で形成された加工痕の幅と、予め定められた閾値との比較に基づいて、本加工力を決定する構成とすることができる。

【0040】

この場合、テスト加工で形成された加工痕の幅は、当該加工痕をカメラ５０で撮影し、その画像データを画像処理部６０ｃにおいて解析し、加工痕の形状を認識するとともに認識した形状から加工痕の幅を計測することで得ることができる。なお、加工痕の幅とは、切削加工を行う際のスクレイパー１０の移動方向（送り方向）に垂直な方向の加工痕の最大の幅である。

【0041】

図２に示すように、本加工力を決定するための閾値は、例えば、複数の閾値Ａ、Ｂ、Ｃとして設定することができる。これらの閾値Ａ、Ｂ、Ｃの情報は、数値テーブル（データテーブル）として記憶手段６０ｂに記憶される。

【0042】

図示する場合では、閾値Ａは、準備工程において、新品のスクレイパー１０により形成された所望の形状（正常な形状）の加工痕すなわち想定される本加工での加工痕の幅Ｗよりも小さい値に設定され、閾値Ｂは閾値Ａよりも小さい値に設定され、閾値Ｃは閾値Ｂよりも小さい値に設定されている。閾値Ｃは、スクレイパー１０の刃１２が、交換が必要な程度に劣化している場合の加工痕の幅に対応している。

【0043】

閾値Ａ以上は範囲Ｒ_Ａ、閾値Ｂ以上かつ閾値Ａ未満は範囲Ｒ_Ｂ、閾値Ｃ以上かつ閾値Ｂ未満は範囲Ｒ_Ｃ、閾値Ｃ未満は範囲Ｒ_Ｄとなっており、それぞれの範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃには、それぞれ対応する加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃが設定されている。

【0044】

加工力Ｆ_Ａは、準備工程において予め想定した本加工での加工力より小さいテスト加工力で準備用被加工物を切削加工したときに加工痕の幅が範囲Ｒ_Ａに含まれる幅ａとなった場合に、当該幅ａと想定される本加工での加工痕の幅Ｗとの相対関係を考慮して、本加工における加工痕が、準備工程において所望の形状（正常な形状）とした加工痕と同程度の幅を有するものとなるように、テスト加工力以上の加工力に設定される。同様に、加工力Ｆ_Ｂは、テスト加工力で準備用被加工物を切削加工したときに加工痕の幅が範囲Ｒ_Ｂに含まれる幅ｂとなった場合に、当該幅ｂと想定される本加工での加工痕の幅Ｗとの相対関係を考慮して、本加工における加工痕が、準備工程において所望の形状（正常な形状）とした加工痕と同程度の幅を有するものとなるように、テスト加工力及び加工力Ｆ_Ａよりも大きい加工力に設定されている。また同様に、加工力Ｆ_Ｃは、テスト加工力で準備用被加工物を切削加工したときに加工痕の幅が範囲Ｒ_Ｃに含まれる幅ｃとなった場合に、当該幅ｃと想定される本加工での加工痕の幅Ｗとの相対関係を考慮して、本加工における加工痕が、準備工程において所望の形状（正常な形状）とした加工痕と同程度の幅を有するものとなるように、テスト加工力、加工力Ｆ_Ａ及び加工力Ｆ_Ｂよりも大きい加工力に設定されている。

【0045】

加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃは、例えば、準備工程において、新品のスクレイパー１０を用いて、加工力を種々変更しながら準備用被加工物の表面を切削加工し、それぞれの加工における加工痕の幅のデータを取得するととともに、刃１２の劣化状態が相違する複数種類のスクレイパー１０を用いて、加工力を種々変更しながら準備用被加工物の表面を切削加工し、それぞれの加工における加工痕の幅のデータを取得し、これら取得したデータの相関関係から得ることができる。

【0046】

制御部６０は、上記手順で計測したテスト加工での加工痕の幅Ｗ_Ｔを閾値Ａ～Ｃと比較し、何れの範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｄに属するかを判断する。そして、制御部６０は、テスト加工での加工痕の幅Ｗ_Ｔが範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃの何れかに属した場合には、当該属した範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃに対応する加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃを本加工力として設定し、当該本加工力で、スクレイパー１０によりワーク２の複数個所を切削加工するように、ロボットアーム２０の作動を制御し、ワーク２に対する本加工を実行する。

【0047】

一方、制御部６０は、テスト加工での加工痕の幅Ｗ_Ｔが範囲Ｒ_Ｄに属する幅ｄである場合には、スクレイパー１０の刃１２が寿命であると判断し、ワーク２に対して本加工を行うことなく、スクレイパー１０の交換を実行した後、ワーク２に対して次のテスト加工を行うように、ロボットアーム２０の作動を制御する。スクレイパー１０の交換は、ロボットアーム２０の先端のホルダー３０としてスクレイパー１０を自動着脱可能なものを用い、交換用のスクレイパー１０を保持したマガジンとの間で、自動的に行う構成とすることができる。

【0048】

次に、図３に示すフローチャート図を参照しつつ、上記構成を有する切削装置１の、ワーク２を切削加工（キサゲ加工）する際の動作について説明する。

【0049】

切削装置１が作動を開始すると、まず、ステップＳ１において、制御部６０は、ワーク２に対してテスト加工を行うように、ロボットアーム２０の作動を制御する。すなわち、制御部６０は、予め想定した本加工での加工力より小さいテスト加工力でスクレイパー１０によりワーク２を切削加工するように、ロボットアーム２０の作動を制御する。なお、テスト加工において、スクレイパー１０によりワーク２に対して行われる切削加工はキサゲ加工であり、当該キサゲ加工は、ワーク２の被加工面２ａの一か所のみに対して行われる。

【0050】

次に、ステップＳ２において、テスト加工により被加工面２ａに形成された加工痕がカメラ５０により撮影され、ステップＳ３において、制御部６０の画像処理部６０ｃは、カメラ５０により撮影された加工痕の画像データを解析し、テスト加工での加工痕の幅Ｗ_Ｔを測定する。

【0051】

次に、ステップＳ４において、制御部６０は、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅が閾値Ａ以上であるか否かを判定する。

【0052】

ステップＳ４において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ａ以上であると判定した場合、制御部６０は、閾値Ａ以上の範囲Ｒ_Ａに対応した加工力Ｆ_Ａを本加工力に設定する。そして、ステップＳ５において、制御部６０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、当該加工力Ｆ_Ａでワーク２の本加工を実行する。

【0053】

一方、ステップＳ４において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ａ以上ではないと判定した場合、ステップＳ６において、制御部６０は、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。

【0054】

ステップＳ６において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｂ以上であると判定した場合、制御部６０は、閾値Ｂ以上の範囲Ｒ_Ｂに対応した加工力Ｆ_Ｂを本加工力に設定する。そして、ステップＳ７において、制御部６０は、ロボットアーム２０の作動を制御して、当該加工力Ｆ_Ｂでワーク２の本加工を実行する。

【0055】

一方、ステップＳ６において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｂ以上ではないと判定した場合、ステップＳ８において、制御部６０は、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｃ以上であるか否かを判定する。

【0056】

ステップＳ８において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｃ以上であると判定した場合、制御部６０は、閾値Ｃ以上の範囲Ｒ_Ｃに対応した加工力Ｆ_Ｃを本加工力に設定する。そして、ステップＳ９において、制御部６０は、ロボットアーム２０の作動が制御して、当該加工力Ｆ_Ｃでワーク２の本加工を実行する。

【0057】

一方、ステップＳ８において、制御部６０が、カメラ５０で撮影したテスト加工における加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ｃ以上ではないと判定した場合、ステップＳ１０において、制御部６０はスクレイパー１０の交換を実行するように、ロボットアーム２０及びマガジン等の作動を制御する。スクレイパー１０が交換されると、制御部６０は、再度、ステップＳ１におけるテスト加工から、上記と同様の手順を実行する。

【0058】

このように、本実施の形態の切削装置１では、加工対象となるワーク２に対し、本加工を行う前に、同一のワーク２に対してテスト加工を行い、このテスト加工でワーク２の被加工面２ａに形成された加工痕の形状に基づいて本加工で用いる本加工力を決定し、本加工を行うようにしたので、本加工を行う際の本加工力として、スクレイパー１０の刃１２の状態に応じた適切な加工力を設定することができる。すなわち、同一のテスト加工力でワーク２の被加工面２ａを切削加工しても、スクレイパー１０の刃１２の劣化の状態により加工痕の幅は相違することになるので、テスト加工でワーク２に形成される加工痕の幅が狭いほど、スクレイパー１０の刃１２の劣化が進行していると判断し、その分、スクレイパー１０が新品の場合に所望の加工痕が得られる加工力よりも大きな加工力を本加工力として設定することで、本加工において、所望の形状の加工痕が得られるようにしている。したがって、本実施の形態の切削装置１によれば、スクレイパー１０の刃１２の状態に係わらず、ワーク２の被加工面２ａを、スクレイパー１０により精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0059】

また、本実施の形態の切削装置１では、テスト加工によりワーク２の被加工面２ａに形成される加工痕の幅Ｗ_Ｔに基づいて本加工力を決定するようにしているので、本加工を行う際の本加工力として、スクレイパー１０の刃１２の状態だけでなく、ワーク２の材質ないし硬さにも応じた適切な加工力を設定することができる。したがって、本実施の形態の切削装置１によれば、スクレイパー１０の刃１２の状態やワーク２の硬さに係わらず、ワーク２の被加工面２ａを精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0060】

さらに、本実施の形態の切削装置１では、テスト加工におけるテスト加工力を、予め想定した本加工での加工力より小さい加工力に設定するようにしているので、テスト加工において、ワーク２の被加工面２ａがスクレイパー１０により不意に深堀りされることを防止することができる。これにより、ワーク２が不意に深堀りされて、加工精度が低下し、あるいは再度被加工面２ａの全体を切削加工し直す必要が生じることを防止することができる。

【0061】

さらに、本実施の形態の切削装置１では、一度テスト加工を行って本加工力を設定すれば、本加工において、設定した本加工力でワーク２の複数（多数）の箇所を切削加工することができるので、テスト加工に掛かる時間の増加を抑制して、ワーク２の被加工面２ａの全体を効率よく切削加工することができる。

【0062】

さらに、本実施の形態の切削装置１では、スクレイパー１０の刃１２が、交換が必要な程度に劣化した場合には、これを判別して、スクレイパー１０を交換することができる。これにより、刃１２が過度に劣化したスクレイパー１０によってワーク２の被加工面２ａが切削加工されることで加工精度が低下してしまうことを防止して、ワーク２を精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0063】

さらに、本実施の形態の切削装置１では、制御部６０を、テスト加工で形成された加工痕の幅Ｗ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較に基づいて、本加工力を決定する構成としたので、簡単な構成で容易に所望の本加工力を決定することができる。

【0064】

本実施の形態において、制御部６０は、本加工において、テスト加工でワーク２に形成された加工痕の場所をスクレイパー１０により切削加工するように、ロボットアーム２０の作動を制御する構成とすることができる。

【0065】

すなわち、テスト加工力は、予め想定した本加工での加工力より小さい値に設定されるので、テスト加工においてワーク２に形成される加工痕は、本加工によりワーク２に形成される加工痕よりも幅が小さいものとなるので、テスト加工でワーク２に形成された加工痕の場所を、本加工において、テスト加工力よりも大きい本加工力で、再度スクレイパー１０により切削加工を行う構成とすることで、ワーク２のテスト加工が行われた部分に所望の形状の加工痕を形成することができる。

【0066】

この構成によれば、テスト加工を行った部分を含めて、ワーク２の被加工面２ａの全体を精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0067】

また、本実施の形態において、制御部６０は、ワーク２の被加工面２ａの、仮想的に分割した複数の領域のそれぞれにおいて、テスト加工と本加工とを行うように、ロボットアーム２０の作動を制御する構成とすることができる。

【0068】

すなわち、制御部６０は、例えばカメラ５０により撮影されたワーク２の被加工面２ａの画像に基づいて被加工面２ａを複数の領域に仮想的に分割し、それぞれの領域において、テスト加工を行った後、本加工を行うように、ロボットアーム２０の作動を制御する構成とすることができる。

【0069】

この構成によれば、ワーク２の被加工面２ａの全体を切削加工ないしキサゲ加工する際、それぞれの領域の切削加工を開始する毎に、スクレイパー１０の刃１２の状態をテスト加工によって確認し、当該状態に応じた本加工力を設定することができる。よって、スクレイパー１０の刃１２の状態に応じたより適切な本加工力で、ワーク２の被加工面２ａの全体をより精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0070】

さらに、本実施の形態において、制御部６０は、テスト加工で形成された加工痕の幅Ｗ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較に基づいて、本加工力を決定する構成に限らず、テスト加工において、テスト加工力でスクレイパー１０による切削加工を行った後、加工力を増加させながらスクレイパー１０による切削加工を複数回行うようにロボットアーム２０の作動を制御し、加工痕が予め設定された条件を最初に満たした場合に、当該加工痕を形成したときの加工力を本加工力として決定する構成とすることもできる。

【0071】

すなわち、予め想定した本加工での加工力よりも小さいテスト加工力で切削加工が行われるテスト加工においては、ワーク２の被加工面２ａがスクレイパー１０により深堀りされることがないので、テスト加工の後、テスト加工力よりも大きい加工力となるように徐々に加工力を増加させながら繰り返し切削加工を行い、当該切削加工による加工痕が、予め設定された条件を最初に満たした場合に、当該加工痕を形成したときの加工力を本加工力として設定することで、ワーク２の被加工面２ａがスクレイパー１０により深堀りされることなく、所望の加工痕を得られる本加工力を設定することができる。この場合においても、制御部６０は、加工痕が予め設定された条件を最初に満たすか否かを、加工痕の幅が予め設定された幅に達したか否かに基づいて判断することができる。

【0072】

この構成によれば、実際に所望の加工痕を得られることが確認された加工力を本加工力として設定することができるので、スクレイパー１０の刃１２の状態やワーク２の硬さに係わらず、ワーク２の被加工面２ａをより精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0073】

上記のように、本実施の形態の切削装置１は、カメラ５０を備え、制御部６０が、テスト加工において、カメラ５０で撮影した加工痕の画像を画像処理することで加工痕の幅Ｗ_Ｔを取得し、この加工痕の幅Ｗ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較に基づいて、本加工力を決定するように構成されているが、これに限らず、図４に変形例として示すように、カメラ５０に替えて形状計測器７０を備え、制御部６０が、テスト加工において、形状計測器７０により加工痕の形状を計測することで加工痕の深さＤ_Ｔを取得し、図５に示すように、加工痕の深さＤ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較に基づいて、本加工力を決定するように構成されたものとすることもできる。

【0074】

この場合、形状計測器７０としては、例えば白色光干渉計など、加工痕の三次元形状を計測することが可能な種々の計測器を用いることができる。

【0075】

また、閾値Ａは、準備工程において、新品のスクレイパー１０により形成された所望の形状（正常な形状）の加工痕すなわち想定される本加工での加工痕の深さＤよりも小さい値に設定され、閾値Ｂは閾値Ａよりも小さい値に設定され、閾値Ｃは閾値Ｂよりも小さい値に設定される。閾値Ｃは、スクレイパー１０の刃１２が、交換が必要な程度に劣化している場合の加工痕の深さに対応したものとされる。さらに、閾値Ａ以上は範囲Ｒ_Ａ、閾値Ｂ以上かつ閾値Ａ未満は範囲Ｒ_Ｂ、閾値Ｃ以上かつ閾値Ｂ未満は範囲Ｒ_Ｃ、閾値Ｃ未満は範囲Ｒ_Ｄに設定され、それぞれの範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃには、それぞれ対応する加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃが設定される。

【0076】

そして、制御部６０は、図３に示す場合と同様の手順で、テスト加工における加工痕の深さＤ_Ｔに対応した加工力を設定し、当該加工力で本加工を実行するようにロボットアーム２０の作動を制御するように構成される。

【0077】

上記構成の変形例の切削装置１によっても、本加工を行う際の本加工力として、スクレイパー１０の刃１２の状態に応じた適切な加工力を設定することができる。すなわち、同一のテスト加工力でワーク２の被加工面２ａを切削加工しても、スクレイパー１０の刃１２の劣化の状態が大きいほど加工痕の深さは浅くなるので、変形例の切削装置１では、テスト加工でワーク２に形成される加工痕の深さが浅いほど、スクレイパー１０の刃１２の劣化が進行していると判断し、その分、スクレイパー１０が新品の場合に所望の加工痕が得られる加工力よりも大きな加工力を本加工力として設定することで、本加工において、所望の形状の加工痕が得られるようにしている。

【0078】

このように、図４、図５に示す変形例の切削装置１によっても、スクレイパー１０の刃１２の状態に係わらず、ワーク２の被加工面２ａを、スクレイパー１０により精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0079】

本実施の形態の切削装置１は、他の変形例として、図６に示すように、カメラ５０と形状計測器７０の両方を備え、制御部６０が、テスト加工において、カメラ５０で撮影した加工痕の画像を画像処理することで加工痕の幅Ｗ_Ｔを取得するとともに、形状計測器７０により加工痕の形状を計測することで加工痕の深さＤ_Ｔを取得し、図７に示すように、加工痕の幅Ｗ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較及び加工痕の深さＤ_Ｔと予め定められた閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較に基づいて、本加工力を決定する構成とすることもできる。

【0080】

この場合、加工痕の幅Ｗ_Ｔとの比較に用いられる閾値Ａ、Ｂ、Ｃの値と、加工痕の深さＤ_Ｔとの比較に用いられる閾値Ａ、Ｂ、Ｃの値は、それぞれ個別に設定される。また、範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃは、例えば、加工痕の幅Ｗ_Ｔが閾値Ａより大きく且つ加工痕の深さＤ_Ｔが閾値Ａより小さい場合には範囲Ｒ_Ｂに設定するというように、加工痕の幅Ｗ_Ｔの閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較及び加工痕の深さＤ_Ｔの閾値Ａ、Ｂ、Ｃとの比較のうち、より小さい閾値Ａに対応する範囲に合わせて設定される。そして、これら範囲Ｒ_Ａ～Ｒ_Ｃに対応して加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃが設定される。

【0081】

このような他の変形例の切削装置１によれば、スクレイパー１０の刃１２の劣化の状態を、加工痕の幅Ｗ_Ｔと加工痕の深さＤ_Ｔの両方に基づいて正確に判断することができるので、本加工における加工力をスクレイパー１０の刃１２の状態により適したものに設定することを可能として、スクレイパー１０の刃１２の状態に係わらず、ワーク２の被加工面２ａを、スクレイパー１０により精度よく切削加工ないしキサゲ加工することができる。

【0082】

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【0083】

例えば、前記実施の形態では、切削装置１を、キサゲ加工を行う構成のものとしたが、これ限らず、ワーク２の被加工面２ａを切削加工するものであれば、キサゲ加工を行うものに限られない。この場合、切削部として、スクレイパー１０に替えて、当該切削加工に適した種々の切削工具等を用いることができる。

【0084】

また、前記実施の形態では、テスト加工で形成された加工痕の幅Ｗ_Ｔないし加工痕の深さＤ_Ｔと比較するための閾値として、３つの閾値Ａ、Ｂ、Ｃを用いるようにしているが、閾値の数は３つに限らず、任意の数だけ設定することができる。

【0085】

さらに、前記実施の形態では、制御部６０は、テスト加工で形成された加工痕の幅Ｗ_Ｔないし加工痕の深さＤ_Ｔから本加工力を決定するために、数値テーブル（データテーブル）に記載されて記憶手段６０ｂに記憶された閾値Ａ、Ｂ、Ｃを用いる構成とされているが、これに限らず、テスト加工で形成された加工痕の幅ないし加工痕の深さ、テスト加工力の値などを、記憶手段６０ｂに格納された数式に代入することで、本加工力を算出する構成とすることもできる。

【0086】

さらに、切削装置１は、上記した準備工程を、当該装置で自動的に行う構成としてもよい。この場合、準備工程において、加工力ないしスクレイパー１０を種々変更して行われる複数回の切削加工について、それぞれの加工力を力覚センサー４０で検出するとともに加工痕の形状をカメラ５０で撮影し、これらの情報を制御部６０に蓄積してデータ化し、当該データに基づいて、テスト加工力、閾値Ａ～Ｃ、加工力Ｆ_Ａ～Ｆ_Ｃ等を設定する構成とすることができる。

【0087】

さらに、準備工程において、切削加工を準備用被加工物に対して行うに限らず、製品となるワーク２の、仕上がりの際に除去される部分に対して切削加工を行うようにしてもよい。

【0088】

さらに、前記実施の形態では、駆動部として、ロボットアーム２０を例示したが、これらに限らず、スクレイパー１０を駆動して移動させることができるものであれば、ロボットアーム２０以外の種々の構成のものを採用することができる。

【0089】

さらに、テスト加工において、同一の加工力により複数回のテスト加工を行い、これら複数回のテスト加工で得た複数の加工痕の平均の幅ないし平均の深さを、閾値Ａ、Ｂ、Ｃと比較する加工痕の幅Ｗ_Ｔないし加工痕の深さＤ_Ｔとして用いるようにしてもよく、あるいは、複数回のテスト加工で得た複数の加工痕の最大の幅ないし最大の深さを、閾値Ａ、Ｂ、Ｃと比較する加工痕の幅Ｗ_Ｔないし加工痕の深さＤ_Ｔとして用いるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１ 切削装置
２ ワーク（被加工物）
２ａ 被加工面（表面）
３ 基台
１０ スクレイパー（切削部）
１１ 本体部
１２ 刃
２０ ロボットアーム（駆動部）
２１ 本体部
２２ 第１回動部
２３ 第１アーム部
２４ 第２回動部
２５ 第２アーム部
２６ 第３回動部
３０ ホルダー
４０ 力覚センサー
５０ カメラ
６０ 制御部
６０ａ 中央演算処理装置
６０ｂ 記憶手段
６０ｃ 画像処理部
７０ 形状計測器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】