(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工機のテーブル上に載置固定されたワークを加工する方法において、
前記ワークにおける少なくとも３平面の中心位置に基づいてワーク中心位置を求め、
前記ワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量を求め、
前記ワークの加工面が前記加工機のバイトに対して直交する状態とした上で、前記テーブル中心位置に対する前記ズレ量、および前記ワーク中心位置と前記ワークの加工基準点との距離に基づいて、前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角を求め、
前記テーブル中心位置と前記ワークの加工基準点との距離、前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角、および前記加工面の傾斜角に基づいて、前記テーブル中心位置に対する前記加工基準点の座標値を求め、
当該座標値に基づいて前記ワークを加工することを特徴とする加工方法。
【請求項２】
加工機のテーブル上に載置固定されたワークの加工を制御する装置において、
前記ワークにおける少なくとも３平面の中心位置、および前記ワークの加工基準点の各データを入力して記憶するデータ入力記憶部と、
前記３平面の中心位置の各データに基づいてワーク中心位置のデータを求めるワーク中心位置演算部と、
前記ワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量のデータを求めるズレ量演算部と、
前記テーブル中心位置に対する前記ズレ量、および前記ワーク中心位置と前記加工基準点との距離の各データに基づいて、前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離のデータ、および前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角度のデータを求める第１演算部と、前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、および前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角度の各データに基づいて、前記テーブル中心位置に対する前記加工基準点の座標値を求める第２演算部とを有する加工基準点補正部とを備え、
前記座標値に基づいて前記ワークの加工を制御することを特徴とする加工制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工機のテーブル上に載置固定されたワークを加工する加工方法、およびその加工を制御する加工制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークの穴あけ、ねじ立て、面取り、中ぐり等の複数の加工が可能な加工機としてマシニングセンタ（ＭＣ：Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒ）がある。このマシニングセンタは、数値情報で操縦される数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）工作機械と、その側面や背面に多種類の工具をストックし、必要に応じて選択して自動的に数値制御工作機械にセットする工具自動交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｏｌ  Ｃｈａｎｇｅｒ）とを組み合わせることにより構成されている。
【０００３】
このようなマシニングセンタにより加工されるワークとしては、例えばバルブがある。バルブは、水や石油等の液体、空気や蒸気・ガス等の気体、固形物の混じった液体（スラリー）等を輸送するためのパイプに接続されており、例えばゲートバルブ（仕切弁）、グローブバルブ（玉形弁）、チャッキバルブ（逆止め弁）、ボールバルブ（ボール弁）、バタフライバルブ（バタフライ弁）等の種類がある。
【０００４】
図８は、ゲートバルブの一例を示す一部断面側面図である。このゲートバルブ１０は、ボディ１１、ボンネット１２、ステム（弁棒）１３、ジスク（弁体）１４、ハンドル１５、シート（弁座）１６等で概略構成されている。ボディ１１は、ステンレス鋼や鋳鋼で製作されており、流体が流れるための円筒形状の貫通した流路１１ａが形成され、パイプとの接続のためのサイドフランジ１１ｂ、１１ｃが流路１１ａの両端に形成されている。さらに、ステム（弁棒）１３等が挿入される円筒形状の貫通孔１１ｄが流路１１ａの略中央であって直交する方向に形成され、ボンネット１２との接続のためのボンネットフランジ１１ｅが貫通孔１１ｄの外端に形成されている。
【０００５】
ボンネット１２は、ステンレス鋼や鋳鋼で製作されており、ステム１３等が挿入される円筒形状の貫通孔１２ａが形成され、ボディ１１の径方向外側へ突き出る形でボンネットフランジ１１ｅに取り付けられている。ステム１３は、ステンレス鋼で製作されており、貫通孔１２ａ内に挿入され、流路１１ａ側の一端にジスク１４が連結され、突出端側の他端部の外周面に形成されているネジ１３ａにヨークスリーブ１５ａを介してハンドル１５が接続されている。
【０００６】
ジスク１４は、ステンレス鋼や鋳鋼で断面がくさび状の円盤状に形成されており、くさびがステム１３の軸方向を向き、かつ盤面が流路１１ａの直交方向を向くように連結されている。ハンドル１５は、軟鋼で円形状に形成されており、回転中心がステム１３の軸と一致するように螺合され、ボンネット１２の突出端に回転自在に取り付けられている。シート１６は、円環状に形成されており、ジスク１４が流路１１ａを完全に閉じるように位置決めされたときに、ジスク１４の両側の盤面に２つのシート１６のシート面がそれぞれ密着するように、流路１１ａ内におけるボディ１１にそれぞれ一体に形成されている。
【０００７】
このような構成によれば、ハンドル１５を回転させることでステム１３を軸方向に移動させ、ジスク１４を流路１１ａと直交する方向に移動させて、流路１１ａを開閉させることができる。すなわち、ジスク１４を流路１１ａ側に移動させることにより、くさび状になったジスク１４は傾斜している２つのシート１６の間に押し込まれることになる。したがって、ジスク１４の両側の盤面は２つのシート１６のシート面に密着することになるので、流路１１ａ内の流体の移動を止めることができる。
【０００８】
このゲートバルブ１０は、ジスク１４の両側の盤面と２つのシート１６のシート面との密着により流路１１ａを閉じる構成となっているため、ボディ１１に取り付けられているシート１６のシート面の平坦度を高精度に加工する必要がある。この加工に当たっては、先ず、加工基準点の特定作業を行う。すなわち、図面に記載されているワーク中心位置、この例ではボディ１１の中心位置からの距離と、シート１６の傾斜角度により加工基準点を特定する。
【０００９】
次に、ボディ１１の中心位置をマシニングセンタのテーブル上に垂直に投影し、そのボディ１１の中心位置をテーブルの中心位置に一致させると共に、ボディ１１が水平となるように位置合わせ、すなわちサイドフランジ１１ｂ、１１ｃおよびボンネットフランジ１１ｅの内径中心を、テーブルに別途取り付けられている芯合わせゲージの中心に一致させる。そして、この状態のボディ１１をテーブルに固定し、加工基準点を基準にボディ１１に取り付けられているシート１６のシート面を加工する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したゲートバルブ１０のボディ１１は砂型鋳造されているが、このような鋳物は１つ１つの形状が微妙に異なっているため、ボディ１１をテーブルに位置合わせして固定する作業は、ボディ１１が異なる毎に行う必要があり、工数が掛かり過ぎていた。特に、サイドフランジ１１ｂ、１１ｃおよびボンネットフランジ１１ｅの内径中心を、テーブルに別途取り付けられている芯合わせゲージの中心に一致させる作業は、ゲートバルブ１０の口径が大きくなる程、調整に時間を要していた。
【００１１】
そこで、本発明は、加工機のテーブル上に載置固定されたワークを効率よく加工する加工方法、およびその加工を制御する加工制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る加工方法は、加工機のテーブル上に載置固定されたワークを加工する方法において、前記ワークにおける少なくとも３平面の中心位置に基づいてワーク中心位置を求め、前記ワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量を求め、前記ワークの加工面が前記加工機のバイトに対して直交する状態とした上で、前記テーブル中心位置に対する前記ズレ量、および前記ワーク中心位置と前記ワークの加工基準点との距離に基づいて、前記テーブル中心位置と前記加工基準点との距離、前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角を求め、前記テーブル中心位置と前記ワークの加工基準点との距離、前記テーブル中心位置と前記加工基準点と前記ワーク中心位置とのなす角、および前記加工面の傾斜角に基づいて、前記テーブル中心位置に対する前記加工基準点の座標値を求め、当該座標値に基づいて前記ワークを加工することを特徴とする。
【００１４】
このような発明によれば、ワークの加工基準点を少なくともワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量に基づいて補正をかけているので、加工を行う際に、ワーク中心位置とテーブル中心位置とを正確に一致させなくても、加工部の加工を高精度に行うことができる。そして、この加工基準点の具体的な補正は、ワーク中心位置と加工基準点との距離や、テーブル中心位置と加工基準点との距離、およびテーブル中心位置と加工基準点とワーク中心位置とのなす角度を用いて数値計算により行えるので、コンピュータ等による自動作業が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態である加工方法を説明するためのフローチャート、図２は本発明の一実施の形態である加工制御装置を示すブロック図、図３は図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際の動作例を説明するための第１のフローチャート、図４は図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際の動作例を説明するための第２のフローチャート、図５はワークおよび加工機の具体例を示す斜視図、図６は図２の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する際の具体的処理を説明するための第１の図、図７は図２の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する際の具体的処理を説明するための第２の図である。
【００１７】
本実施形態の加工方法は、図１に示すように、先ず、ワークを加工機のテーブル上に載置固定し、ワークにおける少なくとも３平面の中心位置の座標を算出する。そして、算出した３平面の中心位置の座標によりワークの中心位置の座標を算出する（ステップＳ１）。次に、算出したワークの中心位置の座標とテーブルの中心位置の座標、すなわち原点座標とのズレ量を得る（ステップＳ２）。
【００１８】
そして、得られたズレ量により予め与えられているワークの加工基準点の座標を補正し（ステップＳ３）、補正した加工基準点の座標を基準としてワークを加工する。このように、ワークの加工基準点をワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量に基づいて補正をかけているので、加工を行う際に、ワーク中心位置とテーブル中心位置とを正確に一致させなくても、加工部の加工を高精度に行うことができる。
【００１９】
このような加工方法は、例えばマシニングセンタの加工制御装置に適用することができる。すなわち、図２に示すように、データ入力記憶部２１、ワーク中心位置演算部２２、ズレ量演算部２３、第１演算部２４と第２演算部２５を有する加工基準点補正部２６を備えた加工制御装置２０とすることにより実現することができる。
【００２０】
データ入力記憶部２１は、ワークにおける少なくとも３平面の中心位置の座標データＤＡ、およびワークの加工基準点の座標データＤＢを入力して記憶するようになっている。ワーク中心位置演算部２２は、データ入力記憶部２１から読み出した３平面の中心位置の座標データＤＡに基づいてワークの中心位置の座標データＤＣを求めるようになっている。
【００２１】
ズレ量演算部２３は、ワーク中心位置演算部２２から送出されるワークの中心位置の座標データＤＣとテーブルの中心位置の座標データ、すなわち原点座標とのズレ量のデータＤＤを求めるようになっている。加工基準点補正部２６は、ズレ量演算部２３から送出されるズレ量のデータＤＤに基づいてデータ入力記憶部２１から読み出したワークの加工基準点の座標データＤＢを補正するようになっている。
【００２２】
つまり、この加工基準点補正部２６の第１演算部２４は、ワーク中心位置演算部２２から送出されるワークの中心位置の座標データＤＣとデータ入力記憶部２１から読み出したワークの加工基準点の座標データＤＢとからそれらの距離を求め、その距離のデータおよびズレ量演算部２３から送出されるズレ量のデータＤＤに基づいて、原点座標とワークの加工基準点の座標データＤＢとの距離のデータＤＥ、および原点座標とワークの加工基準点の座標データＤＢとワークの中心位置の座標データＤＣとのなす角度のデータＤＦを求めるようになっている。
【００２３】
そして、第２演算部２５は、第１演算部２４から送出される原点座標とワークの加工基準点の座標データＤＢとの距離のデータＤＥ、および原点座標とワークの加工基準点の座標データＤＢとワークの中心位置の座標データＤＣとのなす角度のデータＤＦに基づいて、新たなワークの加工基準点の座標データＤＧを求めるようになっている。
【００２４】
このような構成において、その動作を図５〜図７の具体例を用いて図３および図４のフローチャートに沿って説明する。ここで、図５に示すワークおよび加工機は、図８に示すゲートバルブ１０のボディ１１およびマシニングセンタのテーブル３１とバイト３２であり、ボディ１１のシート１６のシート面をバイト３２により加工する場合を示している。
【００２５】
先ず、図５に示すように、ボディ１１をテーブル３１上に載置して固定する（ステップＳ１１）。そして、図示しない例えばタッチセンサ等を用いてボンネットフランジ１１ｅの内径を測定し（ステップＳ１２）、測定した内径によりボンネットフランジ１１ｅの内径中心の座標ａを算出する（ステップＳ１３）。
【００２６】
同様に、タッチセンサ等を用いて右側のサイドフランジ１１ｂの内径を測定し（ステップＳ１４）、測定した内径により右側のサイドフランジ１１ｂの内径中心の座標ｂを算出し（ステップＳ１５）、さらに左側のサイドフランジ１１ｃの内径を測定し（ステップＳ１６）、測定した内径により左側のサイドフランジ１１ｃの内径中心の座標ｃを算出する（ステップＳ１７）。
【００２７】
次に、図５に示すように、算出した各フランジ１１ｅ、１１ｂ、１１ｃの内径中心座標ａ、ｂ、ｃを用いてボディ１１の仮の中心座標ｄ’を算出する。すなわち、各サイドフランジ１１ｂ、１１ｃの内径中心を通るボディ１１の中心軸と、ボンネットフランジ１１ｅの内径中心を通るボンネット１２の中心軸との交点をボディ１１の仮の中心座標ｄ’とする（ステップＳ１８）。そして、このボディ１１の仮の中心座標ｄ’をテーブル３１上に垂直投影したときのボディ１１の中心座標ｄを求め、このボディ１１の中心座標ｄとテーブル３１の中心座標、すなわち原点座標ｅとの間にズレが有るか否かを判断する（ステップＳ２１）。
【００２８】
ボディ１１の中心座標ｄと原点座標ｅとの間にズレが無い場合は、バイト３２が加工面であるシート１６のシート面に直交する状態にする。すなわち、図６（Ａ）に示す状態から、テーブル３１をシート１６のシート面の傾斜角度α回転させた図６（Ｂ）に示す状態にすればよく、そのときの補正された加工基準点ｆのＸ座標ｆｘおよびＹ座標ｆｙは、ボディ１１の中心座標ｄ（原点座標ｅ）と加工基準点ｆとの距離Ａ及びシート１６のシート面の傾斜角度αを用いて次式（１）および（２）のように表わされる（ステップＳ３１、３２、３７）。
ｆｘ＝Ａｓｉｎα・・・（１）
ｆｙ＝Ａｃｏｓα・・・（２）
【００２９】
一方、ボディ１１の中心座標ｄと原点座標ｅとの間にズレが有る場合も、バイト３２が加工面であるシート１６のシート面に直交する状態にする。すなわち、図７（Ａ）に示す状態から、テーブル３１をシート１６のシート面の傾斜角度α回転させた図７（Ｂ）に示す状態にする。そして、図７（Ａ）に示すズレ量のＸ成分ＤおよびＹ成分Ｅ、およびボディ１１の中心座標ｄと加工基準点ｆとの距離Ａにより、図７（Ｂ）に示す原点座標ｅと加工基準点ｆとの距離Ｆ、および原点座標ｅと加工基準点ｆとボディ１１の中心座標ｄとのなす角度βを次式（３）および（４）を用いて算出する（ステップＳ３３〜３６）。
Ｆ＝√（Ｄ２＋（Ｅ＋Ａ）２）・・・（３）
β＝ｔａｎ−１（Ｄ／（Ｅ＋Ａ））・・・（４）
【００３０】
そして、図７（Ｃ）に示すように、そのときの補正された加工基準点ｆのＸ座標ｆｘおよびＹ座標ｆｙは、原点座標ｅと加工基準点ｆとの距離Ｆ、原点座標ｅと加工基準点ｆとボディ１１の中心座標ｄとのなす角度β、およびシート１６のシート面の傾斜角度αを用いて次式（５）および（６）のように表わされる（ステップＳ３７）。
ｆｘ＝Ｆｓｉｎ（β−α）・・・（５）
ｆｙ＝Ｆｃｏｓ（β−α）・・・（６）
【００３１】
このようにして補正された加工基準点ｆの座標値を、基準すなわち加工原点として加工制御を行うことにより、シート１６のシート面の平坦度やシート周辺部の加工を高精度に行うことができる。
従って、本発明の加工方法、または本発明の加工制御装置を用いた加工によれば、シート１６の加工はもちろんのこと、その他の部分も高精度に加工することができるため、弁座シール性や弁開閉の円滑性等の性能が向上したバルブを得ることができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、ゲートバルブ、特に円形のボンネットフランジ１１ｅを有し、シート１６をボディ１１に一体に形成した構造における傾斜したシート面の加工について説明したが、これに限定されるものではなく、オーバル（小判）形のボンネットフランジ１１ｅを有するものや、別体のシート１６を嵌合あるいは螺合する構造のボディ１１の加工に対しても適用可能であり、更には、他の弁種等、あらゆるワークの加工に対して本発明は適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
ワークの加工基準点を少なくともワーク中心位置とテーブル中心位置とのズレ量に基づいて補正をかけているので、加工を行う際に、ワーク中心位置とテーブル中心位置とを正確に一致させなくても、加工部の加工を高精度に行うことができ、加工工数を大幅に低減させることができる。
また、加工基準点の具体的な補正は、ワーク中心位置と加工基準点との距離や、テーブル中心位置と加工基準点との距離、およびテーブル中心位置と加工基準点とワーク中心位置とのなす角度を用いて数値計算により行えるので、コンピュータ等による自動作業が可能となり、加工効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の一実施の形態である加工制御装置を示すブロック図である。
【図３】図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際の動作例を説明するための第１のフローチャートである。
【図４】図５のワークを図２の加工制御装置により加工する際の動作例を説明するための第２のフローチャートである。
【図５】ワークおよび加工機の具体例を示す斜視図である。
【図６】図２の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する際の具体的処理を説明するための第１の図である。
【図７】図２の加工制御装置により図５のワークの加工を制御する際の具体的処理を説明するための第２の図である。
【図８】ゲートバルブの一例を示す一部断面側面図である。
【符号の説明】
１０    ゲートバルブ
１１    ボディ
１１ａ  流路
１１ｂ、１１ｃ  サイドフランジ
１１ｅ  ボンネットフランジ
１２    ボンネット
１３    ステム
１４    ジスク
１５    ハンドル
１６    シート
２０    加工制御装置
２１    データ入力記憶部
２２    ワーク中心位置演算部
２３    ズレ量演算部
２４    第１演算部
２５    第２演算部
２６    加工基準点補正部
３１    テーブル
３２    バイト
【図１】
0003557403.tif 000002
【図２】
0003557403.tif 000003
【図３】
0003557403.tif 000004
【図４】
0003557403.tif 000005
【図５】
0003557403.tif 000006
【図６】
0003557403.tif 000007
【図７】
0003557403.tif 000008
【図８】
0003557403.tif 000009