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(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】2024-08-16
(45)【発行日】2024-08-26
(54)【発明の名称】ワーク加工装置の制御装置及び制御方法並びにプログラム
(51)【国際特許分類】
B24B 19/02 20060101AFI20240819BHJP
B23Q 17/22 20060101ALI20240819BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20240819BHJP
B24B 49/04 20060101ALI20240819BHJP
G05B 19/404 20060101ALI20240819BHJP
B23Q 15/22 20060101ALI20240819BHJP
【ＦＩ】
B24B19/02
B23Q17/22 A
B24B49/12
B24B49/04 Z
G05B19/404 H
B23Q15/22
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020082997
(22)【出願日】2020-05-11
(62)【分割の表示】P 2020035651の分割
【原出願日】2020-03-03
(65)【公開番号】P2020146835
(43)【公開日】2020-09-17
【審査請求日】2023-03-01
(31)【優先権主張番号】P 2019040657
(32)【優先日】2019-03-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】飯田 貴大
(72)【発明者】
【氏名】西川 輝彦
(72)【発明者】
【氏名】清水 翼
【審査官】山村 和人
(56)【参考文献】
【文献】実開平０７－００７８０８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１０－０２３１５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３２０３９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５２０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５５－１６９３１１（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ １９／０２
Ｂ２３Ｑ １７／２２
Ｂ２３Ｑ １５／２２
Ｂ２４Ｂ ４９／００ － ４９／１８
Ｇ０５Ｂ １９／４０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒形状の表面を有するワークを加工するワーク加工装置の制御装置であって、前記ワークの表面までの距離を測定するためのセンサー部から取得した測定結果に基づいて、前記ワークの中心軸に平行な第１の軸の回りに回転可能に前記ワークを支持するワーク支持部に支持された前記ワークについて、前記第１の軸に垂直かつ前記ワークの表面を切削するためのブレードに平行な第２の軸に沿う方向における、前記ワークの表面の頂点の位置を算出する検出部と、
前記ワークの表面の切削位置が前記第２の軸に沿う方向の頂点に位置するように前記ワーク支持部を制御し、かつ、前記ブレードの切り込み方向が、前記ワークの中心軸と前記ワークの表面の切削位置とによって規定される平面上になるように、前記ワーク支持部と前記ブレードとを相対移動させて、前記ブレードにより前記切削位置に溝を形成する制御部と、
を備えるワーク加工装置の制御装置。
【請求項2】
前記第１の軸の回りに前記ワークを回転させたときの少なくとも３つの回転位置において、前記第２の軸に沿う方向における少なくとも３つの頂点の位置を算出し、前記少なくとも３つの頂点の位置に基づいて前記第１の軸の回りに前記ワークを回転させたときの前記ワークの中心の軌跡を算出し、前記ワークの中心の位置及び前記ワークの半径に基づいて前記切削位置を算出する演算部をさらに備える請求項１記載のワーク加工装置の制御装置。
【請求項3】
前記検出部は、前記ワークの表面の切削基準位置が前記第２の軸に沿う方向の前記頂点に位置するときの前記切削基準位置を算出し、前記演算部は、前記少なくとも３つの頂点の位置及び前記切削基準位置の算出結果に基づいて前記ワークの中心の位置及び前記ワークの半径を算出する、請求項２記載のワーク加工装置の制御装置。
【請求項4】
前記検出部は、前記ワークの表面を撮像可能なカメラが前記ワークの頂点よりも遠方に合焦した状態で、前記カメラを前記第１の軸に垂直な第３の軸に沿う方向に移動させて取得した画像に基づいて、前記ワークの表面の頂点を検出する、請求項１から３のいずれか１項記載のワーク加工装置の制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記ワークの表面における切削位置の高さ位置の測定結果に基づいて、前記ブレードの切り込み深さを調整する、請求項１から４のいずれか１項記載のワーク加工装置の制御装置。
【請求項6】
円筒形状の表面を有するワークを加工するワーク加工装置の制御方法であって、前記ワークの表面までの距離を測定するためのセンサー部から取得した測定結果に基づいて、前記ワークの中心軸に平行な第１の軸の回りに回転可能に前記ワークを支持するワーク支持部に支持された前記ワークについて、前記第１の軸に垂直かつ前記ワークの表面を切削するためのブレードに平行な第２の軸に沿う方向における、前記ワークの表面の頂点の位置を算出するステップと、
前記ワークの表面の切削位置が前記第２の軸に沿う方向の頂点に位置するように前記ワーク支持部を制御し、かつ、前記ブレードの切り込み方向が、前記ワークの中心軸と前記ワークの表面の切削位置とによって規定される平面上になるように、前記ワーク支持部と前記ブレードとを相対移動させて、前記ブレードにより前記切削位置に溝を形成するステップと、
を含むワーク加工装置の制御方法。
【請求項7】
請求項６記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はワーク加工装置及び方法に係り、円筒形状のワークを加工するためのワーク加工装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
円筒形状のワークを加工する場合、ワーク回転軸回りにワークを回転可能に支持し、砥石等の加工工具を用いて研削を行う。例えば、特許文献１には、円筒形状のワークをワーク回転軸回りに回転させつつ、ワークの円筒面又は端面（ワーク回転軸に直交する面）に加工工具を当接させて研削を行う研削盤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－１０５１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
円筒形状のワークの表面に対して、円筒の長さ方向（中心軸方向）に伸びる溝を形成する加工（以下、溝入れ加工という。）を行う場合がある。例えば、コンベックス型の超音波プローブを作成する場合には、円筒形状のパッキング材の表面に、駆動電極を備える圧電素子（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛）の層を形成し、この圧電素子の層に溝入れ加工を行って複数の素子に切断する。これにより、パッキング材の表面に超音波を送受信するための複数の素子が形成された超音波プローブが作成される。
【0005】
上記のような溝入れ加工を行う場合には、まず、ワークをワーク支持部に回転可能に取り付ける。そして、ワークを回転させてワークの加工位置（溝を形成する目標位置。以下、切削位置という。）とブレードとが対向するように位置合わせを行い、ブレードをワークの中心軸に向けて切り込ませて溝を１本形成する。この位置合わせと切削とを繰り返すことにより、ワークの表面の各切削位置に溝を形成することが可能になる。
【0006】
上記のような溝入れ加工では、ブレードの切り込み方向をワークの表面に対して垂直にすることが求められる。すなわち、ブレードの切り込み方向とワークの半径方向（ワークの表面（円筒面）の法線方向）とを一致させることが求められる。超音波プローブにおいて、ブレードの切り込み方向がワークの半径方向に対して傾くと、複数の素子の加工精度が低下し、素子間で超音波の送受信等の特性にばらつきが生じる。素子間の特性のばらつきは、超音波画像にノイズが生じる原因となり得る。
【0007】
ブレードの切り込み方向とワークの半径方向とを一致させるためには、ワークをワーク支持部に取り付ける際に、円筒形状のワークの中心軸とワーク回転軸とを一致させることが考えられる。しかしながら、ワークの取付精度（機械精度）を十分に確保することができない場合には、ワークの中心軸とワーク回転軸とがずれてしまい、溝入れ加工の加工精度が悪化するという問題があった。
【0008】
また、ワークの中心軸とワーク回転軸とを一致させる場合、加工可能なワークのサイズは、例えば、ワーク回転軸とブレードとの間の距離、ワーク支持部及びブレードの可動範囲等の制約を受ける。サイズの大きなワークの加工を行うためには、ワーク回転軸とブレードとの間の距離と、ワーク支持部及びブレードの可動範囲とを確保する必要があり、装置が大型化し、コストが高くなるという問題があった。
【0009】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、円筒形状の表面を有する多様な形状及びサイズのワークに対して、その表面に高精度で溝入れ加工を行うことが可能なワーク加工装置及び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】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るワーク加工装置は、円筒形状の表面を有するワークを加工するワーク加工装置であって、ワークの中心軸に平行な第１の軸の回りに回転可能にワークを支持するワーク支持部と、ワーク支持部に支持されたワークの表面を切削するためのブレードを備える切削部と、第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向における、ワークの表面の頂点の位置を算出する検出部と、ワークの表面の切削位置が第２の軸に沿う方向の頂点に位置するようにワーク支持部を制御し、かつ、ブレードの切り込み方向が、ワークの中心軸とワークの表面の切削位置とによって規定される平面上になるように、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成する制御部とを備える。
【0011】
第１の態様によれば、円筒形状のワークの表面に対して溝入れ加工を行う際に、ワークの中心軸と第１の軸（ワーク回転軸）とが一致していない場合であっても、ブレードの切り込み方向をワークの表面に対して垂直に保つことができるので、溝入れ加工を高精度で行うことが可能になる。さらに、第１の態様によれば、ワークの中心軸とワーク回転軸とを一致させる必要がないため、ワークの形状及びサイズに応じてワークの取り付け姿勢を調整することができ、多様なサイズのワークに対応することが可能になる。
【0012】
本発明の第２の態様に係るワーク加工装置は、第１の態様において、第１の軸の回りにワークを回転させたときの少なくとも３つの回転位置において、第２の軸に沿う方向における少なくとも３つの頂点の位置を算出し、少なくとも３つの頂点の位置に基づいて第１の軸の回りにワークを回転させたときのワークの中心の軌跡を算出し、ワークの中心の位置及びワークの半径に基づいて切削位置を算出する演算部をさらに備える。
【0013】
本発明の第３の態様に係るワーク加工装置は、第２の態様において、検出部は、ワークの表面の切削基準位置が第２の軸に沿う方向の頂点に位置するときの切削基準位置を算出し、演算部は、少なくとも３つの頂点の位置及び切削基準位置の算出結果に基づいてワークの中心の位置及びワークの半径を算出するようにしたものである。
【0014】
本発明の第４の態様に係るワーク加工装置は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、ワークの表面を撮像可能なカメラをさらに備え、検出部は、カメラがワークの頂点よりも遠方に合焦した状態で、カメラを第１の軸に垂直な第３の軸に沿う方向に移動させて取得した画像に基づいて、ワークの表面の頂点を検出する。
【0015】
本発明の第５の態様に係るワーク加工装置は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、ワークの表面における切削位置の高さ位置を測定するセンサー部をさらに備え、制御部は、切削位置の高さ位置の測定結果に基づいて、ブレードの切り込み深さを調整する。
【0016】
本発明の第６の態様に係るワーク加工装置は、外側に凸の曲面形状の表面を有するワークを加工するワーク加工装置であって、第１の軸の回りに回転可能にワークを支持するワーク支持部と、ワーク支持部に支持されたワークの表面を切削するためのブレードを備える切削部と、ワークの表面を測定するセンサー部と、ワークの表面の測定結果に基づいて、第１の軸に垂直な平面上におけるワークの表面形状を算出する演算部と、演算部により算出したワークの表面形状に基づいて、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、ワークの表面に溝を形成する制御部とを備える。
【0017】
本発明の第７の態様に係るワーク加工装置は、第６の態様において、演算部は、ワークの表面形状と、ワークの表面に形成する溝の間隔に基づいて、ワークの表面において溝を形成する切削位置を算出し、制御部は、切削位置に基づいて、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成する。
【0018】
本発明の第８の態様に係るワーク加工装置は、第６又は第７の態様において、第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向における、ワークの表面の頂点の位置を算出する検出部をさらに備え、検出部は、ワークの基準回転位置から第１の軸の回りにワークを所定の回転角回転させた複数の回転位置における頂点の位置を検出し、演算部は、複数の回転位置における頂点の位置と、基準回転位置からの回転角に基づいて基準回転位置におけるワークの表面上の複数の点の位置を算出し、複数の点の位置に基づいてワークの表面形状を示す表面形状関数を算出する。
【0019】
本発明の第９の態様に係るワーク加工装置は、外側に凸の曲面形状の表面を有するワークを加工するワーク加工装置であって、第１の軸の回りに回転可能にワークを支持するワーク支持部と、ワーク支持部に支持されたワークの表面を切削するためのブレードを備える切削部と、ワークの表面を測定するセンサー部と、ワークの表面の測定結果に基づいて、第１の軸に垂直な平面上におけるワークの表面形状を算出する演算部と、ワークの表面形状と、ワークの表面において溝を形成する切削位置に基づいて、切削位置が第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向の頂点になるように、ワークを第１の軸の回りに回転させ、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成する制御部とを備える。
【0020】
本発明の第１０の態様に係るワーク加工装置は、第９の態様において、演算部は、ワークの表面形状に基づいて、切削位置におけるワークの表面に対する法線を算出し、制御部は、法線が、第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向と平行になるように、ワークを第１の軸の回りに回転させ、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成する。
【0021】
本発明の第１１の態様に係るワーク加工装置は、第９の態様において、演算部は、ワークの表面形状に基づいて、切削位置におけるワークの表面に対する接線を算出し、制御部は、接線が、第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向と垂直になるように、ワークを第１の軸の回りに回転させ、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成する。
【0022】
本発明の第１２の態様に係るワーク加工装置は、第１から第１１の態様のいずれかにおいて、ワーク支持部においてワークが固定される固定面と、ブレードの切削送り方向とを調整するための調整機構をさらに備える。
【0023】
本発明の第１３の態様に係るワーク加工方法は、円筒形状の表面を有するワークを加工するワーク加工方法であって、ワークの中心軸な第１の軸の回りに回転可能にワークをワーク支持部に支持するステップと、第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向における、ワークの表面の頂点の位置を算出するステップと、ワークの表面の切削位置が第２の軸に沿う方向の頂点に位置するようにワーク支持部を制御し、かつ、ブレードの切り込み方向が、ワークの中心軸とワークの表面の切削位置とによって規定される平面上になるように、ワーク支持部とブレードとを相対移動させて、切削位置に溝を形成するステップとを含む。
【0024】
本発明の第１４の態様に係るワーク加工方法は、外側に凸の曲面形状の表面を有するワークを加工するワーク加工方法であって、第１の軸の回りに回転可能にワークをワーク支持部に支持するステップと、センサー部により、ワークの表面を測定し、ワークの表面の測定結果に基づいて、第１の軸に垂直な平面上におけるワークの表面形状を算出するステップと、ワークの表面形状に基づいて、ワーク支持部とブレードとを相対移動させて、ワークの表面に溝を形成するステップとを含む。
【0025】
本発明の第１５の態様に係るワーク加工方法は、外側に凸の曲面形状の表面を有するワークを加工するワーク加工方法であって、第１の軸の回りに回転可能にワークをワーク支持部に支持するステップと、センサー部により、ワークの表面を測定するステップと、ワークの表面の測定結果に基づいて、第１の軸に垂直な平面上におけるワークの表面形状を算出するステップと、ワークの表面形状と、ワークの表面において溝を形成する切削位置に基づいて、切削位置が第１の軸に垂直かつブレードに平行な第２の軸に沿う方向の頂点になるように、ワークを第１の軸の回りに回転させ、ワーク支持部と切削部とを相対移動させて、切削位置に溝を形成するステップとを含む。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、円筒形状のワークの表面に対して溝入れ加工を行う際に、ワークの中心軸とワーク回転軸とを一致させなくても、高精度で溝を形成することが可能になる。さらに、本発明によれば、ワークの中心軸とワーク回転軸とを一致させる必要がないため、ワークの形状及びサイズに応じてワークの取り付け姿勢を調整することができる。これにより、多様なサイズのワークの加工を行うことが可能になる。また、本発明によれば、ワークの表面が円筒形状であるか非円筒形状であるかに関わらず、表面形状を算出することにより、ブレードの切り込み位置及び深さの調整を高精度で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、添付図面に従って本発明に係るワーク加工装置及び方法の実施の形態について説明する。
【0029】
［ワーク加工装置］
まず、本発明の一実施形態に係るワーク加工装置について、図１を参照して説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）はそれぞれワーク加工装置の正面図及び側面図である。なお、以下の説明では、３次元直交座標系を用いて説明する。ワーク回転軸（Ｒ軸。第１の軸）はＸ軸と平行とする。
まず、本発明の一実施形態に係るワーク加工装置について、図１を参照して説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）はそれぞれワーク加工装置の正面図及び側面図である。なお、以下の説明では、３次元直交座標系を用いて説明する。ワーク回転軸（Ｒ軸。第１の軸）はＸ軸と平行とする。
【0030】
図１に示すように、ワーク加工装置１は、制御装置１０、Ｘ駆動部２０Ｘ、Ｙ駆動部２０Ｙ、Ｚ駆動部２０Ｚ、Ｒ駆動部２０Ｒ、切削ユニット２２、ブレード２４、センサー部２６、ワーク支持部２８及びワークテーブル３０を含んでいる。なお、図１（Ａ）では、図面の簡略化のために制御装置１０等を省略している。
【0031】
ワークテーブル３０は、モーター及びボールねじ等を含むＸ駆動部２０ＸによりＸ方向に移動可能となっている。ワークテーブル３０の上面には、ワーク支持部２８が設けられている。ワーク支持部２８には、回転テーブル２８Ｒが取り付けられている。回転テーブル２８Ｒは、モーター等を含むＲ駆動部２０Ｒによりワーク回転軸（Ｒ軸）回りに回転可能となっている。回転テーブル２８Ｒは、ワークＷを固定するための機構（例えば、クランプ機構）を備えている。上記構成により、ワークＷは、回転テーブル２８Ｒに固定及び支持されてワーク回転軸（Ｒ軸）回りに回転可能であり、かつ、Ｘ方向に移動可能となっている。
【0032】
切削ユニット（切削部）２２は、不図示のＹテーブル及びＺテーブルを介してＹＺ方向に移動可能となっている。Ｙテーブルは、不図示のＹベースの側面に設けられている。Ｙテーブルは、モーター及びボールねじ等を含むＹ駆動部２０ＹによりＹ方向に移動可能となっている。Ｙテーブルには、不図示のＺテーブルが取り付けられている。Ｚテーブルは、モーター及びボールねじ等を含むＺ駆動部２０ＺによりＺ方向に移動可能となっている。
【0033】
Ｚテーブルには、切削ユニット２２が固定されている。切削ユニット２２には、ブレード２４が取り付けられている。ブレード２４は、円盤状の切削刃であり、不図示のスピンドルモーターにより回転可能となっている。ブレード２４は、ＺＸ平面に平行に保持されている。ブレード２４としては、ダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ（Cubic form of Boron Nitride）砥粒をニッケルで電着した電着ブレード、又は樹脂で結合したレジンブレード等が用いられる。ブレード２４は、Ｙ駆動部２０ＹによりＹ方向に移動可能となっており、Ｚ駆動部２０ＺによりＺ方向に切り込み送り可能となっている。
【0034】
切削ユニット２２には、センサー部２６が設けられている。センサー部２６は、ワークＷの表面ＷＳの各点までの距離を測定するための変位センサーを備えている。変位センサーとしては、例えば、レーザー変位センサー、光学式又は接触式の変位センサーもしくはＴＯＦ（Time of Flight）カメラ等を用いることができる。
【0035】
さらに、センサー部２６は、撮像装置を備えている。撮像装置は、顕微鏡及びカメラ等を含んでおり、ワークＷのアライメント及び加工状態の評価を行うために、ワークＷの表面ＷＳの撮像を行う。カメラとしては、例えば、エリアセンサーカメラを用いることができる。
【0036】
上記構成により、円筒形状の表面ＷＳを有するワークＷを回転軸Ｒ回りに回転させてアライメントを行いながら、ワークＷの表面ＷＳに溝入れ加工を行うことが可能になる。
【0037】
なお、本実施形態では、ワークテーブル３０がＸ方向に移動し、切削ユニット２２がＹＺ方向に移動するようにしたが、ワークテーブル３０及び切削ユニット２２の移動方向はこれに限定されない。例えば、ワークテーブル３０がＹＺ方向に移動し、切削ユニット２２がＺＸ方向に移動するようにしてもよい。すなわち、ワークテーブル３０と切削ユニット２２とがＸＹＺ方向に沿って相対移動可能となっていればよい。
【0038】
また、ワーク加工装置１は、回転テーブル２８ＲにおいてワークＷが固定される固定面と、ワークＷの切削方向（ブレード２４の切削送り方向、Ｘ軸）とを調整するための調整機構を備えていてもよい。調整機構としては、図２に示すように、ワークＷと回転テーブル２８Ｒとの間にワークＷを傾斜させる手動又は自動の傾斜ステージ機構３２を用いることができる。また、調整機構としては、例えば、手動又は自動により、ワーク加工装置１のＸ軸（Ｒ軸）に対して直角な軸（例えば、Ｙ軸又はＺ軸）周りにワーク支持部２８を回転させる機構を用いることもできる。これにより、ワークＷに対するブレード２４の切削送り方向と、ワーク加工装置１のＸ軸（Ｒ軸）とを平行にすることができる。
【0039】
また、本実施形態では、センサー部２６を切削ユニット２２に設けて一体的に移動可能としたが、センサー部２６及び切削ユニット２２は別々に移動可能となっていてもよい。
【0040】
次に、ワーク加工装置１の制御系について説明する。制御装置１０は、ワーク加工装置１の各部の動作を制御する。制御装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ等の汎用のコンピュータによって実現可能である。
【0041】
制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ストレージデバイス（例えば、ハードディスク等）等を含んでいる。制御装置１０では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、制御装置１０の各部の機能が実現される。
【0042】
図１に示すように、制御装置１０は、制御部１２、検出部１４及び演算部１６として機能する。
【0043】
制御部１２は、入出力部１８を介してオペレーターから操作入力を受け付けて、制御装置１０の各部を制御し、Ｘ駆動部２０Ｘ、Ｙ駆動部２０Ｙ、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＲ駆動部２０Ｒの動作を制御する。
【0044】
入出力部１８は、操作入力のための操作部材（例えば、キーボード、ポインティングデバイス等）及び表示部を含んでいる。
【0045】
検出部１４は、センサー部２６の変位センサーからワークＷの表面ＷＳの測定結果のデータを取得し、ワークＷの表面ＷＳまでの距離を算出する。また、検出部１４は、ワークＷの表面ＷＳの位置ごとの高さを算出して、ワークＷのＺ軸（第２の軸）方向の頂点（Ｚ座標が最大の点）の座標を算出することが可能である。
【0046】
演算部１６は、ワークＷの表面ＷＳの頂点に基づいて、後述の補正円Ｃの算出及び加工位置（切削位置）の座標の算出等を行う。
【0047】
図３に示すような円筒形状の表面ＷＳを有する板状のワークＷに対して溝入れ加工を行う場合、制御部１２は、Ｙ駆動部２０Ｙ及びＲ駆動部２０Ｒを制御して、演算部１６により算出されたワークＷの表面ＷＳの切削位置とブレード２４とのアライメントを行う。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚを制御してブレード２４のＺ方向の切り込み送りを行いつつ、Ｘ駆動部２０Ｘを制御してワークテーブル３０のＸ方向の切削送りを行う。これにより、図３に示すように、ワークＷの円筒形状の表面ＷＳに、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが形成される。
【0048】
【0049】
以下の説明では、ワークＷの表面ＷＳの周方向に角度δおきに溝Ｇを形成する場合について説明する。なお、図４から図６では、ワークＷは、表面ＷＳとその中心を結ぶ扇形に簡略化して示している。また、ワーク回転軸（Ｒ軸）の位置を原点（Ｙ，Ｚ）＝（０，０）とする。
【0050】
まず、円筒形状の表面ＷＳを有するワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付けて、ワークＷの切削位置のアライメントに用いる補正円Ｃ１を算出する。本実施形態では、ワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付ける場合、ワークＷの中心軸とワーク回転軸（Ｒ軸）とは互いに平行であればよく、一致させる必要はない。
【0051】
補正円Ｃ１を算出する場合、図４に示すように、ワークＷをＲ軸回りに回転させ、少なくとも３つの回転位置においてワークＷの頂点（Ｚ座標が最大の点）の座標を求める。各回転位置においてワークＷの頂点の座標を求める場合、制御部１２は、Ｙ駆動部２０Ｙを制御して、センサー部２６の変位センサーを用いてワークＷの表面ＷＳを走査し、ワークＷの表面ＷＳの走査位置ごとに、変位センサーからワークＷの表面ＷＳまでの距離を測定する。
【0052】
検出部１４は、走査位置ごとの変位センサーからワークＷの表面ＷＳまでの距離のデータから各走査位置のＺ座標を算出する。そして、検出部１４は、各走査位置のワークＷの表面ＷＳの形状を算出し、ワークＷの表面ＷＳにおいてＺ座標が最大となる頂点の座標を算出する。図４に示す例では、３つの回転位置Ｗ１、Ｗ２及びＷ３におけるワークＷの頂点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の座標をそれぞれ（Ｙ１，Ｚ１）、（Ｙ２，Ｚ２）及び（Ｙ３，Ｚ３）とする。
【0053】
演算部１６は、３点Ｐ１（Ｙ１，Ｚ１）、Ｐ２（Ｙ２，Ｚ２）及びＰ３（Ｙ３，Ｚ３）を通る円（３点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３により形成される三角形の外接円）である補正円Ｃ１を算出する。補正円Ｃ１は、ワークＷをＲ軸回りに回転させたときの、ワークＷの頂点の軌跡である。演算部１６は、３点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のうちの２点を結ぶ線分の垂直二等分線の交点を、補正円Ｃ１の中心として求める。そして、演算部１６は、補正円Ｃ１の中心と３点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のうちのいずれかとの距離を、補正円Ｃ１の半径Ｒｃとして算出する。
【0054】
ここで、ワークＷの中心軸とＲ軸とが一致している場合には、補正円Ｃ１の中心は原点（Ｙ，Ｚ）＝（０，０）と一致し、補正円Ｃ１の半径ＲｃはワークＷの半径ｒと等しくなる。この場合、以下の計算を行わずに、ブレード２４をＲ軸の真上、すなわち、Ｙ＝０の平面に平行に配置し、ワークＷをＲ軸回りに角度δずつ回転させて切削位置がＹ＝０の位置になるようにアライメントを行って切削を行う。これにより、ワークＷの円筒形状の表面ＷＳに、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇを形成することができる。
【0055】
一方、図４に示すように、ワークＷの円筒形状の表面ＷＳの中心ＷＣとＲ軸とが一致しない（離れている）場合には、補正円Ｃ１の中心はＲ軸と一致しない。この場合、以下の計算を行って、ブレード２４と切削位置とのアライメントを行う。
【0056】
図５に示すように、ワークＷの表面ＷＳには、切削位置の基準（切削基準位置）を示すアライメントマークＭ１が少なくとも１つ形成されている。ワークＷの円筒面の中心ＷＣとＲ軸とが一致しない場合には、まず、制御部１２は、Ｒ駆動部２０Ｒを制御して、アライメントマークＭ１がワークＷの頂点に位置するように回転テーブル２８Ｒを駆動する。以下、アライメントマークＭ１がワークＷの頂点となる回転位置をＷ４とする。
【0057】
なお、図５に示す例では、以降の計算を簡単にするために、アライメントマークＭ１がワークＷの線対称の対称軸上に形成されているものとするが、アライメントマークＭ１の形成位置はこれに限定されない。
【0058】
また、ワークＷの表面ＷＳにアライメントマークＭ１を形成することは必須ではない。例えば、ワークＷの表面ＷＳと対称軸との交点、又はワークＷの表面ＷＳの円筒状の部分の中央部又は端部等が自動的に切削基準位置として設定されるようにしてもよいし、切削基準位置をオペレーターが手動操作で設定可能としてもよい。
【0059】
演算部１６は、センサー部２６の撮像装置を用いて検出されたワークＷの頂点のアライメントマークＭ１の位置から、アライメントマークＭ１のＹ座標、すなわち、Ｒ軸に対するアライメントマークＭ１のＹ方向ズレ量ｄを算出する。このとき、Ｒ軸を中心とする半径Ｒｃの補正円Ｃ０と直線Ｙ＝ｄとの交点Ｐ４がワークＷの中心ＷＣの位置となる。すなわち、補正円Ｃ０は、回転テーブル２８Ｒを回転させたときのワークＷの中心ＷＣの軌跡と一致する。
【0060】
次に、演算部１６は、式（１）により、Ｒ軸（原点（Ｙ，Ｚ）＝（０，０））とワークの中心の位置Ｐ４とを結ぶ線分がＺ軸となす角（以下、ズレ角θという。）を算出する。
【0061】
θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｄ／Ｒｃ） …（１）
また、制御部１２は、センサー部２６を用いて、変位センサーからアライメントマークＭ１までの距離を測定する。検出部１４は、変位センサーからアライメントマークＭ１までの距離のデータからアライメントマークＭ１のＺ座標、すなわち、高さｈを算出する。そして、演算部１６は、式（２）によりワークＷの半径ｒを算出する。
また、制御部１２は、センサー部２６を用いて、変位センサーからアライメントマークＭ１までの距離を測定する。検出部１４は、変位センサーからアライメントマークＭ１までの距離のデータからアライメントマークＭ１のＺ座標、すなわち、高さｈを算出する。そして、演算部１６は、式（２）によりワークＷの半径ｒを算出する。
【0062】
ｒ＝ｈ－Ｒｃ・ｃｏｓθ …（２）
次に、演算部１６は、式（３）及び式（４）により、回転位置Ｗ４におけるワークＷの中心座標（Ｙ４，Ｚ４）を求める。
次に、演算部１６は、式（３）及び式（４）により、回転位置Ｗ４におけるワークＷの中心座標（Ｙ４，Ｚ４）を求める。
【0063】
Ｙ４＝ｄ …（３）
Ｚ４＝ｈ－ｒ …（４）
アライメントマークＭ１の検出後、制御部１２は、Ｘ駆動部２０Ｘ及びＹ駆動部２０Ｙを制御して、アライメントマークＭ１が形成された切削基準位置の真上にブレード２４を移動させる。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＸ駆動部２０Ｘを制御して、切削基準位置の切削を行う。このとき、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの表面ＷＳに対して垂直になる。換言すれば、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの中心軸とワークＷの表面ＷＳの切削基準位置とによって規定される平面上になる。これにより、切削基準位置に、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが形成される。
Ｚ４＝ｈ－ｒ …（４）
アライメントマークＭ１の検出後、制御部１２は、Ｘ駆動部２０Ｘ及びＹ駆動部２０Ｙを制御して、アライメントマークＭ１が形成された切削基準位置の真上にブレード２４を移動させる。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＸ駆動部２０Ｘを制御して、切削基準位置の切削を行う。このとき、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの表面ＷＳに対して垂直になる。換言すれば、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの中心軸とワークＷの表面ＷＳの切削基準位置とによって規定される平面上になる。これにより、切削基準位置に、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが形成される。
【0064】
次に、切削基準位置に対して角度δ回転した切削位置に対して溝入れ加工を行う場合について説明する。なお、図６では、図示の便宜上、角度δを実際の溝入れ加工の間隔よりも誇張して示している。
【0065】
まず、制御部１２は、図６に示すように、Ｒ駆動部２０Ｒを制御して、回転テーブル２８Ｒを角度δ回転させる。このときのワークの回転位置をＷ５とする。
【0066】
演算部１６は、式（５）及び式（６）により、回転位置Ｗ５におけるワークＷの中心ＷＣの位置Ｐ５の座標（Ｙ５，Ｚ５）を算出する。
【0067】
Ｙ５＝Ｙ４・ｃｏｓδ－Ｚ４・ｓｉｎδ …（５）
Ｚ５＝Ｙ４・ｓｉｎδ＋Ｚ４・ｃｏｓδ …（６）
回転位置Ｗ５では、切削位置は、ワークＷの中心ＷＣの点Ｐ５の真上のワークＷの頂点Ｐ６になる。演算部１６は、式（５）及び式（６）により、切削位置Ｐ６の座標（Ｙ６，Ｚ６）を求める。
Ｚ５＝Ｙ４・ｓｉｎδ＋Ｚ４・ｃｏｓδ …（６）
回転位置Ｗ５では、切削位置は、ワークＷの中心ＷＣの点Ｐ５の真上のワークＷの頂点Ｐ６になる。演算部１６は、式（５）及び式（６）により、切削位置Ｐ６の座標（Ｙ６，Ｚ６）を求める。
【0068】
Ｙ６＝Ｙ５ …（７）
Ｚ６＝Ｚ５＋ｒ …（８）
制御部１２は、切削位置Ｐ６の座標（Ｙ６，Ｚ６）に基づいて、Ｙ駆動部２０Ｙ及びＺ駆動部２０Ｚを制御して、切削位置Ｐ６とブレード２４とのアライメント及び切削深さの制御を行う。これにより、切削基準位置から周方向に角度δ離れた切削位置に、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが形成される。
Ｚ６＝Ｚ５＋ｒ …（８）
制御部１２は、切削位置Ｐ６の座標（Ｙ６，Ｚ６）に基づいて、Ｙ駆動部２０Ｙ及びＺ駆動部２０Ｚを制御して、切削位置Ｐ６とブレード２４とのアライメント及び切削深さの制御を行う。これにより、切削基準位置から周方向に角度δ離れた切削位置に、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが形成される。
【0069】
以下、ワークＷを角度δ回転させて、ワークＷの回転位置ごとにワークＷの中心ＷＣの位置及び切削位置を算出してアライメントを行う。また、アライメントマークＭ１に対して図中左側の領域についても、同様にして溝Ｇを形成する。これにより、図３に示すように、ワークＷの表面ＷＳに、ワークＷの円筒面の中心ＷＣに向かって伸びる所定深さの溝Ｇが角度δ間隔で形成される。
【0070】
本実施形態によれば、ワーク支持部２８の回転テーブル２８ＲにワークＷを取り付けるときに、ワークＷの中心軸とワーク回転軸（Ｒ軸）とを一致させなくても、切削位置がワークＷの頂点になるようにワークＷの位置を制御することができる。これにより、ワークＷの表面ＷＳに対して垂直に溝入れ加工を行うことが可能にできるので、溝入れ加工を高精度に行うことが可能になる。
【0071】
さらに、本実施形態によれば、ワークＷの中心軸とＲ軸とを一致させる必要がないので、回転テーブル２８ＲにワークＷを固定するときの位置及び姿勢の自由度が増す。このため、サイズの大きなワーク又は細長いワークであっても、ワークＷのサイズ及び形状に応じて、ワークＷの取り付け位置及び姿勢を調整して、ブレード２４とＲ軸との間の空間に収まるように取り付けることができる。
【0072】
なお、本実施形態では、溝Ｇの間隔δを一定としたが、溝Ｇの間隔が一定でない場合であっても、上記と同様の手順により溝入れ加工を行うことが可能である。
【0073】
また、本実施形態では、溝Ｇの間隔を角度δにより定めたが、ワークＷの周方向の距離により定めてもよい。この場合、ワークＷの半径ｒを用いて、ワークＷの周方向の距離をワークのＷの回転角度に換算することにより、上記と同様の手順により溝入れ加工を行うことが可能である。
【0074】
［ワーク加工方法］
次に、本実施形態に係るワーク加工方法（溝入れ加工方法）について図７を参照して説明する。
次に、本実施形態に係るワーク加工方法（溝入れ加工方法）について図７を参照して説明する。
【0075】
まず、円筒形状の表面ＷＳを有するワークＷがワーク加工装置１に搬入されて、回転テーブル２８Ｒに固定される（ステップＳ１０）。
【0076】
次に、制御部１２は、Ｒ駆動部２０Ｒを制御してワークＷを回転させて、少なくとも３つの回転位置（図４のＷ１からＷ３）において、センサー部２６の変位センサーを用いて、ワークＷの表面ＷＳを走査する。検出部１４は、変位センサーによる測定結果のデータを用いて、少なくとも３つの回転位置におけるワークＷの頂点（図４のＰ１からＰ３）の座標を算出する（ステップＳ１２）。
【0077】
次に、演算部１６は、少なくとも３つのワークＷの頂点の座標から、ワークＷの頂点の軌跡に相当する補正円Ｃ１の半径Ｒｃを算出する（ステップＳ１４）。
【0078】
次に、制御部１２は、アライメントマークＭ１が形成された切削基準位置がワークＷの頂点になるようにワークＷを回転させる（ステップＳ１６。図５の回転位置Ｗ４）。そして、検出部１４は、回転位置Ｗ４におけるワークＷの頂点（切削基準位置）を検出して、ワークＷの頂点のＹ方向ズレ量ｄ及び高さｈを算出する（ステップＳ１８）。また、演算部１６は、回転位置Ｗ４におけるワークＷの中心ＷＣの位置Ｐ４の座標及びワークＷの半径ｒを算出する（ステップＳ２０）。
【0079】
次に、制御部１２は、Ｙ駆動部２０Ｙ及びＺ駆動部２０Ｚを制御して、ブレード２４とワークＷの切削基準位置とのアライメントを行う。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚを制御してブレード２４のＺ方向の切り込み送りを行いつつ、Ｘ駆動部２０Ｘを制御してワークテーブル３０のＸ方向の切削送りを行って、ブレード２４により切削基準位置の切削を行う（ステップＳ２２）。
【0080】
次に、制御部１２は、Ｒ駆動部２０Ｒを制御して、次の切削位置がワークＷの頂点になるようにワークＷを回転させる（ステップＳ２４。図６の回転位置Ｗ５）。そして、演算部１６は、回転位置Ｗ５におけるワークＷの中心ＷＣの位置Ｐ５、及び切削位置Ｐ６の座標を算出する（ステップＳ２６）。
【0081】
次に、制御部１２は、切削位置Ｐ６の座標に基づいてＹ駆動部２０Ｙ及びＺ駆動部２０Ｚを制御して、ブレード２４とワークＷの切削基準位置とのアライメントを行う。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚを制御してブレード２４のＺ方向の切り込み送りを行いつつ、Ｘ駆動部２０Ｘを制御してワークテーブル３０のＸ方向の切削送りを行って、ブレード２４により切削基準位置の切削を行う（ステップＳ２８）。このとき、制御部１２は、切削位置Ｐ６のＺ座標に基づいて、ブレード２４の切り込み深さの制御を行う。
【0082】
次に、制御部１２は、ステップＳ２４からＳ３０の工程を繰り返して、ワークＷの表面ＷＳに順次溝Ｇを形成する。そして、すべての切削位置の切削が終了すると（ステップＳ３０のＹｅｓ）、ワークＷの溝入れ加工が終了する。
【0083】
なお、本実施形態では、ワークＷの表面ＷＳの位置ごとの高さを算出して、ワークＷのＺ軸方向の頂点の座標を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワークＷの表面ＷＳを測定して得られる画像（例えば、コントラスト、光量又はシェーディング等）に基づいて、頂点の座標を算出するようにしてもよい。
【0084】
図８は、ワークの頂点を検出する手順を説明するための図である。図８（Ａ）は、ワークとセンサー部の位置関係を示す図であり、図８（Ｂ）は、コントラストの変化を示すグラフである。なお、図８に示す例では、ワークＷの表面ＷＳの形状が円筒（真円）形状の場合について説明する。
【0085】
図８に示す例では、センサー部２６は、フォーカスレンズと、撮像素子（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device））とを備えるカメラを備えている。ワークＷの表面ＷＳの頂点Ｐｃ（Ｚ座標が最大の点。すなわち、カメラに最も近い点）の検出を行う場合、制御部１２は、センサー部２６のカメラのフォーカスレンズを制御して、ワークＷの表面ＷＳの頂点Ｐｃよりも遠方の点に合焦させた状態でフォーカスレンズを固定する。
【0086】
次に、制御部１２は、Ｙ駆動部２０Ｙを制御して、センサー部２６のカメラをＹ方向（第３の軸に沿う方向）に移動させて画像を撮像する。そして、制御部１２は、この画像に基づいて頂点の検出を行う。図８（Ａ）に示す例では、位置２６Ａ及び２６Ｃにおいて、センサー部２６のカメラがワークＷの表面ＷＳの点ＦＰ１及びＦＰ２に合焦し、位置２６Ｂ及び２６Ｄでは非合焦状態となる。
【0087】
図８（Ｂ）に示すように、センサー部２６のカメラから出力されるコントラスト値は、それぞれカメラの合焦位置ＦＰ１及びＦＰ２に対応する位置Ｙ１及びＹ２で極大となる。ワークＷの表面形状が円筒（真円）形状の場合、ワークＷの表面ＷＳがＺ軸に対して略線対称であるため、ワークＷの頂点ＰｃのＹ座標Ｙｃは、Ｙｃ（＝｜Ｙ２－Ｙ１｜／２）となる。頂点ＰｃのＺ座標Ｚｃについては、センサー部２６のカメラのフォーカス機能により測定してもよいし、変位センサーを用いて測定してもよい。また、ワークＷの表面ＷＳの形状があらかじめわかっている場合には、表面形状から算出してもよい。
【0088】
なお、図８に示す頂点検出方法では、被写界深度を浅くする（例えば、センサー部２６のカメラのレンズの焦点距離を長くするか又は絞り値（Ｆ値）を小さくする）ことが好ましい。これにより、センサー部２６のカメラが合焦する範囲を狭くすることができるので、合焦位置ＦＰ１及びＦＰ２の検出を精度よく行うことが可能になる。
【0089】
また、図８では、表面ＷＳが円筒（真円）形状のワークＷについて説明したが、円筒形状からずれた非円筒形状のワークＷであっても、表面ＷＳがＺ軸に対して略線対称の場合には、図８に示す頂点検出方法により頂点Ｐｃの位置を検出することが可能である。
【0090】
また、表面ＷＳがＺ軸に対して略線対称でない場合でも、図８に示す頂点検出方法と変位センサーを用いた検出とを併用することで、頂点検出を行うことが可能である。例えば、図８に示す頂点検出方法により合焦位置ＦＰ１とＦＰ２との中線近傍を頂点Ｐｃの概略位置を特定し、変位センサーを用いて頂点Ｐｃの正確な位置を検出することにより、頂点検出を効率的に行うことが可能になる。
【0091】
また、コントラスト値以外の物理量、例えば、光量又はシェーディング等の変化に基づいて、頂点の位置を算出するようにしてもよい。
【0092】
［ワークの表面形状が円筒（真円）形状ではない場合］
上記の実施形態では、ワークＷの表面Ｗｓの形状が円筒（真円）形状の場合について説明したが、ワークＷ（例えば、圧電素子の層）の曲げ加工を行う際の精度によりワークＷの表面Ｗｓの形状が円筒（真円）形状とならない場合がある。
上記の実施形態では、ワークＷの表面Ｗｓの形状が円筒（真円）形状の場合について説明したが、ワークＷ（例えば、圧電素子の層）の曲げ加工を行う際の精度によりワークＷの表面Ｗｓの形状が円筒（真円）形状とならない場合がある。
【0093】
図９は、ワークの表面形状が円筒形状ではない例を示す図である。図９において、符号Ｗｉは理想的な円筒（真円）形状の場合のワークＷの表面を示している。なお、図９では、図示の便宜上、ワークＷの変位及び溝の形状を誇張して示している。
【0094】
図９に示す例では、切削位置において、ワークＷの表面Ｗｓが理想的な円筒形状の表面Ｗｉに対して－Ｚ側に変位している。このため、円筒形状の表面Ｗｉを仮定して溝入れ加工を行うと、符号Ｇｉで示すように、ブレード２４の切り込み深さが浅くなる。ブレード２４の切り込み深さが足りない場合、ワークＷが駆動電極を備える圧電素子の層の場合には、駆動電極の分割ができなくなる。
【0095】
このため、センサー部２６により、切削位置の実際のＺ方向の高さ位置を測定する。そして、演算部１６により、理想的な円筒形状の場合との差分ｄを算出する。そして、制御部１２は、溝Ｇｓの溝入れ加工を行うときに、ブレード２４が差分ｄだけ－Ｚ方向に深くなるように切削送りを行う。
【0096】
逆に、切削位置において、ワークＷの表面Ｗｓが＋Ｚ側に変位している場合には、ブレード２４が＋Ｚ方向に浅くなるように切削送りを行う。すなわち、上記の実施形態では、切削位置の実際のＺ方向の高さ位置の測定結果に基づいて、ブレード２４の切削送りの深さを調整することにより、ワークＷの切断を確実に行うことが可能になる。
【0097】
［外側に凸の曲面形状のワークに対する溝入れ加工の具体例］
次に、外側に凸の曲面形状のワークに対する溝入れ加工の手順について、図１０から図１７を参照して説明する。図１０から図１７は、外側に凸の曲面形状のワークに対する溝入れ加工の手順を説明するための図である。なお、図１３は、図１２の一部拡大図（ＸＩＩＩ部の拡大図）である。
次に、外側に凸の曲面形状のワークに対する溝入れ加工の手順について、図１０から図１７を参照して説明する。図１０から図１７は、外側に凸の曲面形状のワークに対する溝入れ加工の手順を説明するための図である。なお、図１３は、図１２の一部拡大図（ＸＩＩＩ部の拡大図）である。
【0098】
以下の説明では、ワークＷの表面ＷＳの周方向に等間隔で溝Ｇを形成する場合について説明する。なお、図１０から図１７では、ワークＷは、表面ＷＳとその中心を結ぶ扇形に簡略化して示している。また、ワーク回転軸（Ｒ軸）の位置を原点（Ｙ，Ｚ）＝（０，０）とする。
【0099】
（手順１：ワークの表面形状の算出）
まず、ワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付けて、ワークＷの表面ＷＳの形状を算出する。本実施形態では、ＹＺ平面におけるワークＷの表面ＷＳの形状を示す表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出する。なお、本実施形態では、ワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付ける場合、ワークＷの中心軸とワーク回転軸（Ｒ軸）とは互いに平行であればよく、一致させる必要はない。
まず、ワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付けて、ワークＷの表面ＷＳの形状を算出する。本実施形態では、ＹＺ平面におけるワークＷの表面ＷＳの形状を示す表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出する。なお、本実施形態では、ワークＷを回転テーブル２８Ｒに取り付ける場合、ワークＷの中心軸とワーク回転軸（Ｒ軸）とは互いに平行であればよく、一致させる必要はない。
【0100】
図１０に示すように、ワークＷの表面ＷＳには、切削位置の基準（切削基準位置）Ｐ０を示すアライメントマークＭ１が少なくとも１つ形成されている。以下の説明では、切削基準位置Ｐ０がワークＷの表面ＷＳの頂点（Ｚ座標が最大の点）となる位置を基準回転位置Ｗ０とし、基準回転位置Ｗ０を基準としてワークＷを反時計回りにそれぞれ角度φ（一例で１０°）、２φ、３φ、４φ回転させた位置を回転位置Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４とする。そして、回転位置Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４におけるワークＷの表面ＷＳの頂点を、それぞれＰｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３及びＰｃ４とする。
【0101】
なお、図１０等に示す例では、ワークＷの表面ＷＳを楕円形として示しており、図中の符号Ｃ０からＣ４は、それぞれ回転位置Ｗ０からＷ４における表面ＷＳの中心の位置を示している。
【0102】
【0103】
検出部１４は、ワークＷの表面ＷＳを走査して、各回転位置Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４におけるワークＷの頂点Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３及びＰｃ４を求める。これにより、図１３に示すように、基準回転位置Ｗ０における頂点（基準切削位置）Ｐ０の座標（Ｙ０，Ｚ０）と、基準切削位置Ｗ０を基準として反時計回りにそれぞれ角度φ、２φ、３φ、４φ回転させた回転位置Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４におけるワークＷの頂点Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３及びＰｃ４の座標（Ｙｃ１，Ｚｃ１）、（Ｙｃ２，Ｚｃ２）、（Ｙｃ３，Ｚｃ３）及び（Ｙｃ４，Ｚｃ４）が算出される。
【0104】
演算部１６は、回転位置Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及びＷ４におけるワークＷの頂点Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３及びＰｃ４を、Ｒ軸を中心に時計回りにそれぞれ角度φ、２φ、３φ、４φ回転させた点Ｐｃｒ１、Ｐｃｒ２、Ｐｃｒ３及びＰｃｒ４の座標（Ｙｃｒ１，Ｚｃｒ１）、（Ｙｃｒ２，Ｚｃｒ２）、（Ｙｃｒ３，Ｚｃｒ３）及び（Ｙｃ４，Ｚｃ４）を算出する。図１４に示すように、点Ｐｃｒ１、Ｐｃｒ２、Ｐｃｒ３及びＰｃｒ４は、ワークＷが基準回転位置Ｗ０にある場合にワークＷの表面ＷＳに位置することになる。
【0105】
同様に、制御部１２は、基準回転位置Ｗ０を基準としてワークＷを時計回りにそれぞれ角度φ、２φ、３φ、４φ回転させた回転位置ごとに、検出部１４を用いて頂点の検出を行う。そして、演算部１６は、これらの頂点を反時計回りに角度φずつ回転させた点Ｐｃｒ－１、Ｐｃｒ－２、Ｐｃｒ－３及びＰｃｒ－４の座標を算出する。これにより、基準回転位置Ｗ０におけるワークＷの表面ＷＳ上の点Ｐｃｒ－４、Ｐｃｒ－３、Ｐｃｒ－２、Ｐｃｒ－１、Ｐ０、Ｐｃｒ１、Ｐｃｒ２、Ｐｃｒ３及びＰｃｒ４の座標が算出される。
【0106】
演算部１６は、ワークＷの表面ＷＳ上の点Ｐｃｒ－４、Ｐｃｒ－３、Ｐｃｒ－２、Ｐｃｒ－１、Ｐ０、Ｐｃｒ１、Ｐｃｒ２、Ｐｃｒ３及びＰｃｒ４の座標を用いて、ワークＷの表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出する。ここで、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）は、例えば、ワークＷの表面ＷＳ上の点Ｐｃｒ－４、Ｐｃｒ－３、Ｐｃｒ－２、Ｐｃｒ－１、Ｐ０、Ｐｃｒ１、Ｐｃｒ２、Ｐｃｒ３及びＰｃｒ４の座標を用いて、例えば、多項式補間、区分多項式補間、ラグランジュ補間、スプライン補間又はニュートン補間等により求めることができる。なお、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）の演算方法は、これに限定されず、例えば、最小二乗近似を適用してもよい。
【0107】
図１０から図１４に示す例では、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）の算出のために頂点検出を行う回転位置の数を９つとしたが、本発明はこれに限定されない。回転位置の数は、要求精度等に応じて増減可能である。また、複数の回転位置の測定を行う角度も等角度である必要はなく、例えば、円筒形状からのずれが大きいと考えられる部分（例えば、Ｙ方向の両端部近傍等）については、頂点の数を増加させることも可能である。
【0108】
なお、本実施形態では、複数の回転位置における頂点の座標の検出結果に基づいて、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、センサー部２６として、ワークＷの表面ＷＳ全体をＹ方向にスキャニング可能な変位センサーを用いて、ワークＷの回転位置ごとの頂点検出を行うことなく、ワークＷの表面ＷＳの形状を測定し、その測定結果に基づいて、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出してもよい。
【0109】
（手順２：切削位置の算出）
次に、ワークＷの面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）に基づいて、ワークＷの表面ＷＳにおける切削位置を算出する。
次に、ワークＷの面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）に基づいて、ワークＷの表面ＷＳにおける切削位置を算出する。
【0110】
図１５に示すように、本実施形態では、基準切削位置Ｐ０の図中左右に等間隔（ピッチＰ）で５本ずつ、合計１１本の溝Ｇを形成する例について説明する。なお、溝Ｇの本数はこれに限定されるものではない。以下の説明では、基準切削位置Ｐ０を基準として図中右方の切削位置をＰ０側から順にＰ１からＰ５とし、基準切削位置Ｐ０を基準として図中左方の切削位置をＰ０側から順にＰ－１からＰ－５とする。ここで、切削位置Ｐｎは、基準切削位置Ｐ０から表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）上において図中右方（＋Ｙ側）に距離ｎＰだけ移動した位置であり、切削位置Ｐ－ｎは、基準切削位置Ｐ０から表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）上において図中左方（－Ｙ側）に距離ｎＰだけ移動した位置である（ｎ＝１，…，５）。
【0111】
演算部１６は、ワークＷが基準回転位置Ｗ０にある場合の切削位置Ｐ１からＰ５及びＰ－１からＰ－５の座標を算出する。表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）上における切削位置Ｐｎ－１からＰｎまでの距離Ｐは下記の式（９）により表される。なお、ｆ’（Ｙ）は、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）をＹで一次微分（偏微分）して得られる関数である。
【0112】
【数1】
【0113】
式（９）に対して、ｎ＝１として、切削基準位置Ｐ０のＹ座標Ｙ０及びピッチＰを代入し、切削位置Ｐ１のＹ座標Ｙ１について方程式（９）を解くことにより、Ｙ１が算出される。切削位置Ｐ１のＺ座標Ｚ１は、Ｙ１を表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）に代入することにより算出される。
【0114】
以下、方程式（９）に切削位置Ｐｎ－１のＹ座標Ｙｎ－１を代入して解くことにより切削位置ＰｎのＹ座標Ｙｎが算出され、Ｙｎを表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）に代入することにより切削位置ＰｎのＺ座標Ｚｎが算出される。上記の演算を繰り返すことにより、ワークＷが基準回転位置Ｗ０にある場合の切削位置Ｐ１からＰ５及びＰ－１からＰ－５の座標が算出される。
【0115】
溝Ｇの間隔（ピッチＰ）が短い場合、換言すれば、切削位置Ｐｎ－１とＰｎとの間の表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を直線とみなせる場合には、下記の式（１０）と表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を用いて切削位置Ｐｎの座標を求めることも可能である。
【0116】
【数2】
【0117】
なお、式（９）では、切削位置Ｐｎの座標をその隣の切削位置Ｐｎ－１の座標から算出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、下記の式（１１）を用いることにより、切削位置Ｐｎの座標を基準切削位置Ｐ０の座標から算出するようにしてもよい。
【0118】
【数3】
【0119】
また、本実施形態では、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）と溝Ｇの間隔（ピッチＰ）に基づいて、切削位置Ｐｎの座標を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワークＷの表面に切削位置Ｐｎを示すアライメントマークがあらかじめ形成されている場合には、手順２を省略することも可能である。
【0120】
（手順３：切削時のワークの回転角の算出）
上記の通り、ワークＷの加工精度（分割精度）を確保するため、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの表面ＷＳに対して垂直にする必要がある。このため、演算部１６は、切削位置Ｐｎの切削を行う場合、切削位置ＰｎがワークＷの頂点となるワークＷの回転角（基準回転位置Ｗ０からの回転角）δｎを算出する。そして、制御部１２は、切削位置Ｐｎの切削を行う場合、切削位置ＰｎがワークＷの頂点となるように、ワークＷを回転させる。
上記の通り、ワークＷの加工精度（分割精度）を確保するため、ブレード２４の切り込み方向は、ワークＷの表面ＷＳに対して垂直にする必要がある。このため、演算部１６は、切削位置Ｐｎの切削を行う場合、切削位置ＰｎがワークＷの頂点となるワークＷの回転角（基準回転位置Ｗ０からの回転角）δｎを算出する。そして、制御部１２は、切削位置Ｐｎの切削を行う場合、切削位置ＰｎがワークＷの頂点となるように、ワークＷを回転させる。
【0121】
ワークＷが基準回転位置Ｗ０にある場合に、切削位置Ｐｎにおける法線をＬｎとすると、法線Ｌｎの傾きは－１／ｆ’（Ｙｎ）となる。図１６に示すように、この法線ＬｎとＺ軸とのなす角をδｎとすると、下記の式（１２）が得られる。なお、図１６では、簡単のため、法線Ｌ４と角δ４のみを図示している。
【0122】
【数4】
【0123】
図１４に示すように、切削位置ＰｎをワークＷの表面ＷＳの頂点にするためには、ワークＷを基準回転位置Ｗ０から反時計回りにδｎ回転させて、法線ＬｎがＺ軸に平行になるようにすればよい。上記の式（１２）を解くことにより、切削位置ＰｎをワークＷの表面ＷＳの頂点にするための基準回転位置Ｗ０からの回転角δｎを算出することができる。
【0124】
なお、ワークＷが基準回転位置Ｗ０においてＺ軸に対して線対称の場合、｜δｎ｜＝｜δ－ｎ｜となる。
【0125】
また、本実施形態では、切削位置Ｐｎにおける表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）の法線Ｌｎの傾きを算出して、法線ＬｎがＺ軸に平行になるようにしたが、切削位置Ｐｎにおける表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）の接線の傾きを算出して、この接線がＺ軸と垂直になるようにしてもよい。
【0126】
（手順４：切削時の切削位置の座標の算出）
次に、切削位置ＰｎをワークＷの表面ＷＳの頂点にあるときの切削位置Ｐｎの座標を算出する。ワークＷが基準回転位置Ｗ０にあるとき（回転前）の切削位置Ｐｎの座標を（Ｙｎ，Ｚｎ）、ワークＷを基準回転位置Ｗ０から反時計回りに回転角δｎ回転させたとき（回転後）の切削位置Ｐｒｎの座標を（Ｙｒｎ，Ｚｒｎ）とする。このとき、回転後の切削位置Ｐｒｎの座標（Ｙｒｎ，Ｚｒｎ）は、下記の式（１３）及び（１４）により算出される。
次に、切削位置ＰｎをワークＷの表面ＷＳの頂点にあるときの切削位置Ｐｎの座標を算出する。ワークＷが基準回転位置Ｗ０にあるとき（回転前）の切削位置Ｐｎの座標を（Ｙｎ，Ｚｎ）、ワークＷを基準回転位置Ｗ０から反時計回りに回転角δｎ回転させたとき（回転後）の切削位置Ｐｒｎの座標を（Ｙｒｎ，Ｚｒｎ）とする。このとき、回転後の切削位置Ｐｒｎの座標（Ｙｒｎ，Ｚｒｎ）は、下記の式（１３）及び（１４）により算出される。
【0127】
Ｙｒｎ＝Ｙｎ・ｃｏｓδｎ－Ｚｎ・ｓｉｎδｎ …（１３）
Ｚｒｎ＝Ｙｎ・ｓｉｎδｎ＋Ｚｎ・ｃｏｓδｎ …（１４）
なお、本実施形態では、基準回転位置Ｗ０を基準としてワークＷの回転角δｎを算出したが、ほかの切削位置Ｐｎ（例えば、最も±Ｙ側の切削位置Ｐ５又はＰ－５）を基準として算出してもよい。
Ｚｒｎ＝Ｙｎ・ｓｉｎδｎ＋Ｚｎ・ｃｏｓδｎ …（１４）
なお、本実施形態では、基準回転位置Ｗ０を基準としてワークＷの回転角δｎを算出したが、ほかの切削位置Ｐｎ（例えば、最も±Ｙ側の切削位置Ｐ５又はＰ－５）を基準として算出してもよい。
【0128】
（溝入れ加工）
次に、制御部１２は、Ｘ駆動部２０Ｘ、Ｙ駆動部２０Ｙ、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＲ駆動部２０Ｒを制御して溝入れ加工を行う。以下の説明では、簡単のため、溝入れ加工の開始時点におけるワークＷの回転位置が基準回転位置Ｗ０であり、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、…の順番で溝入れ加工を行うものとする。なお、溝入れ加工の順序は、これに限定されるものではなく、例えば、溝入れ加工の開始時にＰ－５を頂点として、Ｐ－５、Ｐ－４、…、Ｐ４、Ｐ５の順で溝入れ加工を行うようにしてもよい。
次に、制御部１２は、Ｘ駆動部２０Ｘ、Ｙ駆動部２０Ｙ、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＲ駆動部２０Ｒを制御して溝入れ加工を行う。以下の説明では、簡単のため、溝入れ加工の開始時点におけるワークＷの回転位置が基準回転位置Ｗ０であり、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、…の順番で溝入れ加工を行うものとする。なお、溝入れ加工の順序は、これに限定されるものではなく、例えば、溝入れ加工の開始時にＰ－５を頂点として、Ｐ－５、Ｐ－４、…、Ｐ４、Ｐ５の順で溝入れ加工を行うようにしてもよい。
【0129】
まず、制御部１２は、ワークＷが基準回転位置Ｗ０にある状態で、ワークＷの基準切削位置Ｐ０に対する溝入れ加工を行う。ここで、制御部１２は、Ｙ駆動部２０Ｙ及びＺ駆動部２０Ｚを制御して、ブレード２４とワークＷの基準切削位置Ｐ０（Ｙ０，Ｚ０）とのアライメントを行う。そして、制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚを制御してブレード２４のＺ方向の切り込み送りを行いつつ、Ｘ駆動部２０Ｘを制御してワークテーブル３０のＸ方向の切削送りを行って、ブレード２４により基準切削位置Ｐ０の切削を行う。このとき、制御部１２は、基準切削位置Ｐ０のＺ座標Ｚ０に基づいてＺ駆動部２０Ｚを制御して、ブレード２４の切り込み深さの制御を行う。
【0130】
次に、基準切削位置Ｐ０に対する溝入れ加工が終了すると、切削位置Ｐ１（Ｐｒ１）に対する溝入れ加工を行う。制御部１２は、Ｚ駆動部２０Ｚを制御して、ブレード２４を＋Ｚ方向に退避させる。その後、制御部１２は、Ｒ駆動部２０Ｒを制御して、手順１及び２により算出した切削位置Ｐ１（Ｙ１，Ｚ１）がワークＷの頂点Ｐｒ１（Ｙｒ１，Ｚｒ１）に移動するように、ワークＷを基準回転位置Ｗ０から反時計回りに回転角δ１だけ回転させる。これにより、ワークＷの頂点の切削位置Ｐｒ１（Ｙｒ１，Ｚｒ１）における表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）の法線Ｌ１がＺ軸と平行になる。そして、制御部１２は、基準切削位置Ｐ０の場合と同様に、切削位置Ｐｒ１（Ｙｒ１，Ｚｒ１）に対する溝入れ加工を行う。
【0131】
次に、切削位置Ｐｒ１における溝入れ加工が終了すると、切削位置Ｐ２（Ｐｒ２）に対する溝入れ加工を行う。制御部１２は、ブレード２４を退避させ、ワークＷを反時計回りにさらに回転角（δ２－δ１）だけ回転させた後、上記と同様に、切削位置Ｐｒ２（Ｙｒ２，Ｚｒ２）に対する溝入れ加工を行う。
【0132】
以下、上記の手順を繰り返すことにより、切削位置Ｐ１からＰ５及びＰ－１からＰ－５（Ｐｒ１からＰｒ５及びＰｒ－１からＰｒ－５）に対する溝入れ加工が終了する。
【0133】
本実施形態によれば、ワークＷの表面ＷＳが非円筒形状の場合であっても、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出することにより、ブレード２４の切り込み方向をワークＷの表面ＷＳに対して垂直にすることができる。これにより、ブレード２４の切り込み位置の調整を高精度で行うことが可能になる。
【0134】
さらに、本実施形態によれば、ワークＷの中心軸とＲ軸とを一致させる必要がないので、回転テーブル２８ＲにワークＷを固定するときの位置及び姿勢の自由度が増す。このため、サイズの大きなワーク又は細長いワークであっても、ワークＷのサイズ及び形状に応じて、ワークＷの取り付け位置及び姿勢を調整して、ブレード２４とＲ軸との間の空間に収まるように取り付けることができる。
【0135】
なお、本実施形態では、ワークＷの表面ＷＳにおける溝Ｇの間隔が等間隔の場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、溝Ｇの間隔が非等間隔の場合であっても、ワークＷの表面ＷＳの関数を用いて切削位置を算出することができる。したがって、上記の実施形態に係るワーク加工方法は、溝Ｇの間隔が非等間隔の場合にも適用することができる。
【0136】
［非円筒形状のワークに対するワーク加工方法］
次に、非円筒形状のワークに対するワーク加工方法（溝入れ加工方法）について図１８を参照して説明する。
次に、非円筒形状のワークに対するワーク加工方法（溝入れ加工方法）について図１８を参照して説明する。
【0137】
まず、ワークＷがワーク加工装置１に搬入されて、回転テーブル２８Ｒに固定される（ステップＳ１０）。
【0138】
次に、制御部１２は、ワークＷの表面ＷＳの形状を示す表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、制御部１２は、Ｒ駆動部２０Ｒを制御してワークＷを回転させて、複数の回転位置（図１０から図１４のＷ０からＷ４参照）において、センサー部２６のカメラ（図８参照）を用いてワークＷの表面ＷＳの測定を行う。検出部１４は、センサー部２６による測定結果のデータを用いて、各回転位置Ｗ０からＷ４におけるワークＷの頂点（図１３のＰ０、Ｐｃｒ１からＰｃｒ４及びＰｃｒ－１からＰｃｒ－４参照）の座標を算出する。演算部１６は、各回転位置におけるワークＷの頂点に基づいて、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を算出する（図１０から図１４参照）。なお、ステップＳ１０２では、ワークＷの表面ＷＳのＺ座標を測定可能なセンサーを用いて、表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）を直接求めるようにしてもよい。
【0139】
次に、演算部１６は、ワークＷの表面形状関数Ｚ＝ｆ（Ｙ）と、ワークＷの表面ＷＳに形成する溝Ｇの間隔に基づいて、ワークＷの表面ＷＳにおける切削位置Ｐｎの座標（Ｙｎ，Ｚｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【0140】
次に、演算部１６は、切削位置Ｐｎ（Ｙｎ，Ｚｎ）がワークＷの頂点になるときのワークＷの回転角δｎを算出する（ステップＳ１０６）。そして、演算部１６は、切削位置Ｐｎ（Ｙｎ，Ｚｎ）がワークＷの頂点になるようにワークＷを回転させたときの切削位置Ｐｒｎの座標（Ｙｒｎ，Ｚｒｎ）を算出する（ステップＳ１０８）。
【0141】
次に、制御部１２は、Ｘ駆動部２０Ｘ、Ｙ駆動部２０Ｙ、Ｚ駆動部２０Ｚ及びＲ駆動部２０Ｒを制御して溝入れ加工を行う（ステップＳ１１０：溝入れステップ）。その後、制御部１２は、ステップＳ１１０の溝入れ加工の工程を繰り返して、ワークＷの表面ＷＳに溝Ｇを順次形成する。
【0142】
なお、上記の実施形態では、曲げ加工を行う際の精度によりワークの表面の形状が真円形状とならない場合について説明したが、本発明の適用範囲は、真円形状からのずれがあるワークに限定されない。本発明は、外側（＋Ｚ側）に凸の曲面形状を有するワークに対する溝入れ加工に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0143】
１…ワーク加工装置、１０…制御装置、１２…制御部、１４…検出部、１６…演算部、１８…入出力部、２０Ｘ…Ｘ駆動部、２０Ｙ…Ｙ駆動部、２０Ｚ…Ｚ駆動部、２０Ｒ…Ｒ駆動部、２２…切削ユニット、２４…ブレード、２６…センサー部、２８…ワーク支持部、２８Ｒ…回転テーブル、３０…ワークテーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】