(57)【要約】【課題】加工条件を制御することによって加工の高精度化・安定化を図ることができる加工装置を提供すること。【解決手段】被加工物Ｗを支持するテーブル２３と、被加工物Ｗとブレード２２とを当接させるとともに相対的な移動を行うテーブルドライバ３３と、ブレード２２が受ける加工抵抗を検出するスピンドルドライバ３４と、スピンドルドライバ３４による検出結果から得られた加工抵抗の絶対値と加工抵抗のばらつきとに基づいて加工条件を制御する制御器３１とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工装置において、
前記被加工物を支持する被加工物支持部と、
前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動部と、
前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出部と、
この検出部による検出結果から得られた前記加工抵抗の絶対値と前記加工抵抗のばらつきとに基づいて加工条件を制御する制御部とを備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
さらに前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給部とを備え、
前記加工条件は、前記加工液供給部の前記加工液ノズルの噴出角度であることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工装置において、
前記被加工物を支持する被加工物支持部と、
前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給部と、
前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動部と、
前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出部と、
この検出部による検出結果から得られた前記加工抵抗のばらつきに基づいて前記加工液供給部の前記加工液ノズルの噴出角度を制御する制御部とを備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項４】
被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工方法において、
前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動工程と、
前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出工程と、
この検出工程による検出結果から得られた前記加工抵抗の絶対値と前記加工抵抗のばらつきとに基づいて加工条件を制御する制御工程とを備えていることを特徴とする加工方法。
【請求項５】
被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工方法において、
前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給工程と、
前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動工程と、
前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出工程と、
この検出工程による検出結果から得られた前記加工抵抗のばらつきに基づいて前記加工液ノズルの噴出角度を制御する制御工程とを備えていることを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を加工具を用いて研削加工等する加工装置及び加工方法に関し、特に加工精度を向上できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
研削装置等の加工装置では、加工具を駆動するスピンドル等が被加工物から受ける加工抵抗の絶対値をモニタすることにより、加工条件の選定・最適化が図られていた（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００３】
一方、冷却及び洗浄等のために加工部位の周囲に加工液を注液することがあった。この加工液の噴出条件は加工中において固定されていた。
【特許文献１】特開平９−１５５７３７号公報
【特許文献２】特開平３−１０４５６１号公報
【特許文献３】特開平４−３５４６７３号公報
【特許文献４】特開平４−１２２４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した加工装置であると次のような問題があった。すなわち、加工抵抗の絶対値をモニタしてフィードバックした場合であっても、加工精度を一定以上に高めることができなかった。
【０００５】
そこで本発明は、加工抵抗の絶対値の他に加工抵抗のばらつきも考慮して加工条件を制御することによって加工の高精度化・安定化を図ることができる加工装置及び加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の加工装置及び加工方法は次のように構成されている。
【０００７】
（１）被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工装置において、前記被加工物を支持する被加工物支持部と、前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動部と、前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出部と、この検出部による検出結果から得られた前記加工抵抗の絶対値と前記加工抵抗のばらつきとに基づいて加工条件を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）に記載された加工装置であって、さらに前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給部とを備え、前記加工条件は、前記加工液供給部の前記加工液ノズルの噴出角度であることを特徴とする。
【０００９】
（３）被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工装置において、前記被加工物を支持する被加工物支持部と、前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給部と、前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動部と、前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出部と、この検出部による検出結果から得られた前記加工抵抗のばらつきに基づいて前記加工液供給部の前記加工液ノズルの噴出角度を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
（４）被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工方法において、前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動工程と、前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出工程と、この検出工程による検出結果から得られた前記加工抵抗の絶対値と前記加工抵抗のばらつきとに基づいて加工条件を制御する制御工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
（５）被加工物に加工具を接触させて加工を行う加工方法において、前記被加工物と前記加工具との接触点近傍に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給工程と、前記被加工物と前記加工具とを当接させるとともに相対的な移動を行う駆動工程と、前記加工物が受ける加工抵抗を検出する検出工程と、この検出工程による検出結果から得られた前記加工抵抗のばらつきに基づいて前記加工液ノズルの噴出角度を制御する制御工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工条件を制御することによって加工の高精度化・安定化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態に係る研削装置（加工装置）１０の構成を示す説明図である。図１中Ｗは板状の被加工物、Ｌはダミーボードを示している。
【００１４】
研削装置１０は、研削加工を行う加工部２０と、この加工部２０の制御を行う制御部３０とを備えている。加工部２０は、スピンドル２１と、このスピンドル２１の回転軸に設けられたブレード（加工具）２２と、被加工物Ｗを支持し水平面内の２軸方向に移動するテーブル２３と、加工点近傍に研削水（加工液）を噴出する研削水ノズル（加工液ノズル）２４と、この研削水ノズル２４に研削水を供給する研削水供給部２５と、研削水ノズル２４による研削水の噴出方向を制御する研削水ノズル変位機構２６とを備えている。
【００１５】
制御部３０は、制御器３１と、テーブル２３上の被加工物Ｗの位置を検出し制御器３１に位置信号を出力する位置センサ３２と、制御器３１の指令によりテーブル２３を駆動するテーブルドライバ３３と、制御器３１の指令によりスピンドル２１を駆動するスピンドルドライバ３４と、Ｉ−Ｖ変換回路３５と、ＡＤボード３６と、パーソナルコンピュータ３７とを備えている。また、加工液噴出角度θは研削水（加工液）と被加工物Ｗとのなす角度を示している。
【００１６】
ここで、研削装置１０の制御原理について説明する。図２は、加工時間とスピンドル電流との関係を示すグラフである。図２によれば、被加工物Ｗにブレード２２が当接し研削が行われている加工をしている際にスピンドル電流が増大、すなわち加工抵抗が増大していることがわかる。
【００１７】
図３は被加工物Ｗとブレード２２との位置関係を示す説明図である。図中Ｑで示す部分がブレード２２が被加工物Ｗに貫入している貫入面積を示す部分であり、この部分がブレード２２と被加工物Ｗとの当接部分となる。なお、矢印Ｒはブレード２２の回転方向、矢印Ｔはテーブル２３の移動方向を示している。
【００１８】
図４はブレード位置と単位貫入面積当たりの累積加工抵抗との関係を示すグラフである。ここで、ばらつきは図４中に示す理想直線とプロットされた実際のデータとの差の２乗値として示される。
【００１９】
図５は、加工条件を変化させた場合のばらつきの変化を動特性タグチメソッドを用いて解析して示す要因効果図である。例えば、加工条件Ａはダミーボードの位置、加工条件Ｂはブレードの材質、加工条件Ｃは加工液噴出角度θ、加工条件Ｄはスピンドル回転数である。縦軸のＳ／Ｎ比の値が大きいほど、ばらつきが小さいことを示している。
【００２０】
図５によれば、加工条件Ｃである加工液噴出角度θの変化によって加工抵抗ばらつきに顕著な差が生じており、加工液角度を最適化することによって加工抵抗ばらつきを改善できることがわかる。
【００２１】
また、図６は研削水角度とワークの各種電気特性のマトリックスプロットを示す図である。図６によれば、研削水の噴出角度により各種電気特性が変化することがわかる。
【００２２】
このように構成された研削装置１０では、次のようにして加工制御を行う。すなわち、制御器３１によりスピンドル２１を回転駆動し、ブレード２２を被加工物Ｗに当接させる。このときの加工抵抗はスピンドル電流として制御器３１においてモニタされ、加工抵抗のばらつきが算出される。このため、制御器３１では、被加工物Ｗの種類・構成やブレード２２の経時変化によって、時々刻々変化する加工状況が把握される。この加工状況は、Ｉ−Ｖ変換回路３５及びＡＤボード３６を介してパーソナルコンピュータ３７に表示される。
【００２３】
加工抵抗のばらつきを最小限にするような最適な加工液噴出角度θも時々刻々変化することから、以下のようにしてリアルタイムに加工液噴出角度θの制御を行う。すなわち、ＳＮ比がＹ［ｄＢ］大きくなると加工抵抗ばらつきは１０（−Ｙ／１０）倍となる関係にある。加工抵抗のばらつきの逆数と加工液噴出角度θとが線形にあるため、図５中においてΔＹ［ｄＢ］のばらつき変化時の噴出角度制御分（ΔＸ）は、
ΔＸ＝Ｘ０＊１０（ΔＹ／１０）                                    …式（１）
と算出することができる。ここで、Ｘ０は加工液噴出角度θの初期値である。
【００２４】
このようにして、加工液噴出角度θを調整することで加工抵抗ばらつきを最小限に抑え、加工の高精度化・安定化を図ることが可能となる。なお、加工抵抗ばらつきの他、加工抵抗絶対値をも指標の１つとして加えるようにしても良い。この際、両指標に重み付けを施すことにより、より最適な加工条件を求めるようにしてもよい。
【００２５】
上述したように本発明の一実施の形態に係る研削装置１０によれば、加工抵抗のばらつきをリアルタイムでモニタし、検出された加工抵抗のばらつきが小さくなるように加工液噴出条件、上述の例では加工液噴出角度θを制御することで加工の高精度化・安定化を可能とすることができる。なお、加工液噴出角度θの他、電気特性に有意な差が認められるものであれば、加工液水流量、スピンドル回転数等の他の加工条件を変化させてもよいのはもちろんである。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る研削装置の構成を示す説明図。
【図２】同研削装置に組み込まれたスピンドルに流れるスピンドル電流の変化を示す説明図。
【図３】同研削装置における被加工物とブレードの位置関係を示す説明図。
【図４】累積加工抵抗とブレードの位置との関係を示す説明図。
【図５】加工抵抗ばらつきと加工条件との関係を示す説明図。
【図６】研削水角度とワークの各種電気特性のマトリックスプロットを示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０…研削装置、２０…加工部、２１…スピンドル、２２…ブレード（加工具）、２３…テーブル、２４…研削水ノズル（加工液ノズル）、３０…制御部、３１…制御器、３３…テーブルドライバ、３４…スピンドルドライバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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