(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、
前記被削材に対して前記切削工具を相対的に移動させる送り機構と、
前記回転機構および／または前記送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データから、前記切削工具と前記被削材との接触位置を特定する制御部と、を備え、
前記制御部は、接触前であることが確実な時間帯に取得された検出値の第１時系列データの平均値を用いて、前記切削工具と前記被削材とが接触している状態を特定するための閾値を設定して、前記閾値を超えた検出値を含む第２時系列データを特定し、
前記制御部は、第１時系列データの平均値と、第２時系列データを回帰分析して求めた回帰式をもとに、前記接触位置を特定する、
ことを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記被削材に対して前記切削工具を相対的に移動させる前に取得された検出値の第１時系列データの平均値を用いて、前記閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記制御部は、第１時系列データの標準偏差を用いて、前記閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。
【請求項４】
前記制御部は、回帰式の値が第１時系列データの平均値となるタイミングを導出して、前記接触位置を特定する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の切削装置。
【請求項５】
コンピュータに、
切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構および／または前記被削材に対して前記切削工具を相対的に移動させる送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データから、接触前であることが確実な時間帯に取得された検出値の第１時系列データを特定する機能と、
第１時系列データの平均値を用いて、前記切削工具と前記被削材とが接触している状態を特定するための閾値を設定する機能と、
前記閾値を超えた検出値を含む第２時系列データを特定する機能と、
第１時系列データの平均値と、第２時系列データを回帰分析して求めた回帰式をもとに、前記切削工具と前記被削材との接触位置を特定する機能と、
を実現させるためのプログラム。
【請求項６】
前記閾値を設定する機能は、第１時系列データの標準偏差を用いて前記閾値を設定する機能を含む、
請求項５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、切削工具を用いて被削材（ワーク）を切削する切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削装置における原点設定の手法として、切削工具の刃先位置を測定器で測定し、刃先位置を調整することが行われている。また別の手法として、切削工具で一度被削材を加工し、加工後の被削材の形状を測定器で測定して、測定結果から刃先位置を補正することも行われている。これらは、いずれも測定器を利用した原点設定手法である。
【０００３】
特許文献１は、加工機の主軸に装着される回転工具との接触を検知する接触検知装置を開示する。この接触検知装置は、回転工具と接触可能な円板状の接触子と、接触子と回転工具とが接触したときの接触振動を検知する振動センサを備える。接触子の平面部と側面部に回転工具を接触させることで、回転工具の長さと外径とが測定され、回転工具の正確な位置が把握される。
【０００４】
特許文献２は、切削工具の刃先と被接触物とを相対的に移動させて両者を接触させ、接触時における移動装置の移動位置に基づいて、その後の刃具と被加工物との相対移動を制御する刃具位置制御方法を開示する。この方法では、刃先が被接触物に接触したときに電気回路が閉成されて電流が流れることを利用して、そのときの切削工具移動装置の位置を検出する。検出された位置は、以後の切削工具の移動制御の基準位置とされる。
【０００５】
特許文献３は、Ｘ軸サーボ手段から入力される位置偏差と位置偏差基準値設定手段で設定された基準値を比較し、位置偏差が基準値を超えたとき、ワークとプローブの接触を判断する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９０１９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０１３０号公報
【特許文献３】特開２００９−３４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
原点設定を目的として、刃先位置や、加工後の被削材形状等を測定する測定器を設けることは、コスト高となり好ましくない。そこで測定器を利用することなく、高精度な原点設定を実現することが望まれている。
【０００８】
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところの１つは、測定器を付加することなく、工具刃先と被削材などの対象物との相対的な位置関係を特定する技術、または両者の相対的位置関係を特定するために必要となる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の切削装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材または部品に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部とを備える。制御部は、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて、切削工具が被削材または部品に接触したときの座標値を取得する機能を有する。制御部は、旋削加工後の被削材または被削材の回転中心との相対的な位置関係が既知である基準面に対し、旋削加工の際の切削工具の回転角度位置とは異なる少なくとも２つの位置で、切削工具が接触したときの座標値をもとに、切削工具と被削材の回転中心との相対的な位置関係を定める。
【００１０】
本発明の別の態様もまた切削装置である。この切削装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、対象物に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部とを備える。制御部は、切削工具を既知形状をもつ物体に対して相対移動させて、切削工具の刃先が物体の既知形状部分に接触したときの座標値を、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて取得する機能を有する。制御部は、切削工具の刃先が物体の既知形状部分の少なくとも３つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先のノーズ半径、工具刃先の中心座標、工具刃先の形状誤差の少なくとも１つを求める。
【００１１】
本発明のさらに別の態様もまた切削装置である。この切削装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部とを備える。制御部は、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて、切削工具が被削材に接触したときの座標値を取得する機能を有する。制御部は、切削加工後の被削材に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構による送り機能を利用して切削工具を相対移動させて、切削工具が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具の取付誤差、工具刃先の形状誤差、被削材に対する切削工具の相対移動方向のずれの少なくとも１つを特定する。
【００１２】
本発明のさらに別の態様もまた切削装置である。この切削装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データから、切削工具と被削材との接触位置を特定する制御部とを備える。制御部は、接触前に取得された検出値の第１時系列データと、接触後に取得された検出値の第２時系列データをもとに、接触位置を特定する。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、工具刃先と対象物との相対的な位置関係を特定する技術、また両者の相対的位置関係を特定するために必要となる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】切削装置の概略構成を示す図である。
【図２】接触検知手法に関する実験の概要を示す図である。
【図３】刃先がワークに接触して切り込んだ状態を示す図である。
【図４】実験中の送り軸に関する内部情報の時間変化を示す図である。
【図５】実験中の主軸回転軸に関する内部情報の時間変化を示す図である。
【図６】刃先の切り込み量の時間変化を示す図である。
【図７】切削力の主分力の外部センサによる検出値の変化を示す図である。
【図８】トルク出力の検出値の変化を示す図である。
【図９】主分力の検出値を信号処理してノイズを除去した主分力変化を示す図である。
【図１０】トルク検出値を信号処理してノイズを除去したトルク変化を示す図である。
【図１１】切削工具と被削材回転中心との相対的な位置関係を定める手法を説明するための図である。
【図１２】Ａ点座標の導出手法を示す図である。
【図１３】基準面を説明するための図である。
【図１４】切削工具をＣ軸回転可能に取り付けた切削装置の一例を示す図である。
【図１５】刃先と基準ブロックの既知形状部分とが接触した様子を示す図である。
【図１６】刃先と基準ブロックの位置関係を示す図である。
【図１７】基準ブロックの上面に接触させたときの切削工具の傾いた状態を模式的に示す図である。
【図１８】接触位置の高さ変化を示す図である。
【図１９】切削工具をＣ軸回転可能に取り付けた切削装置の別の例を示す図である。
【図２０】刃先と基準ブロックの既知形状部分とが接触した様子を示す図である。
【図２１】刃先と基準ブロックの位置関係を示す図である。
【図２２】基準ブロックの既知形状の部分を刃先に接触させた状態を示す図である。
【図２３】被削材を加工する様子を示す図である。
【図２４】工具中心の取付誤差を導出する手法を説明するための図である。
【図２５】工具刃先の形状誤差を特定する手法を説明するための図である。
【図２６】被削材回転軸と工具直進軸の平行度を特定する手法を説明するための図である。
【図２７】被削材回転軸と工具直進軸の直交度を特定する手法を説明するための図である。
【図２８】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図２９】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図３０】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図３１】Ｂ軸回転中心を導出する手法を説明するための図である。
【図３２】走査線加工における切削送り方向とピック送り方向とを概念的に示す図である。
【図３３】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図３４】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図３５】刃先形状誤差を測定する手法を示す図である。
【図３６】直線切れ刃による加工の様子を示す図である。
【図３７】同定手法を説明するための図である。
【図３８】座標変換を説明するための図である。
【図３９】加工面に刃先を接触させた状態を示す図である。
【図４０】ボールエンドミルの２つの異なる姿勢を示す図である。
【図４１】芯ずれ量を特定する手法を説明するための図である。
【図４２】Ｂ軸回転中心のずれ量を特定する手法を説明するための図である。
【図４３】Ｘ軸とＺ軸の間の直角からのずれ量を特定する手法を説明するための図である。
【図４４】走査線加工における切削送り方向とピック送り方向とを概念的に示す図である。
【図４５】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図４６】工具中心の取付誤差を推定する手法を説明するための図である。
【図４７】刃先形状誤差を測定する手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、実施形態の切削装置１の概略構成を示す。図１に示す切削装置１は、被削材６に対して切削工具１１の刃先１１ａを接触させて旋削加工する切削装置である。切削装置１は、ＮＣ工作機械であってよい。図１に示す切削装置１は、円筒状の被削材６を旋削して圧延用ロールを加工するロール旋盤であるが、旋削以外の他の種類の切削装置であってよく、たとえばエンドミルなどの回転工具を使用する切削装置であってもよい。
【００１７】
切削装置１はベッド５上に、被削材６を回転可能に支持する主軸台２および心押し台３と、切削工具１１を支持する刃物台４とを備える。回転機構８は主軸台２の内部に設けられて、被削材６が取り付けられた主軸２ａを回転させる。送り機構７はベッド５上に設けられて、被削材６に対して切削工具１１を相対的に移動させる。この切削装置１では、送り機構７が刃物台４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることで、被削材６に対して切削工具１１を相対的に移動させる。
【００１８】
図１においてＸ軸方向は、水平方向であって且つ被削材６の軸方向に直交する切込み方向、Ｙ軸方向は鉛直方向である切削方向、Ｚ軸方向は、被削材６の軸方向に平行な送り方向である。なお図１において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の正負は切削工具１１側から見た方向を示しているが、切削工具１１と被削材６との間で正負の方向は相対的なものであるため、本明細書では特に各軸の正負方向を厳密には定義せず、正負方向に言及する場合には各図に示した方向に従う。
【００１９】
制御部２０は、回転機構８による主軸２ａの回転を制御する回転制御部２１と、主軸２ａの回転中に送り機構７により切削工具１１を被削材６に接触させて切削工具１１による加工を行わせる移動制御部２２と、被削材６と切削工具１１との相対的な位置関係を導出する位置関係導出部２３を備える。移動制御部２２は、切削工具１１の移動を刃先１１ａの座標を基準に制御してよい。回転機構８および送り機構７は、それぞれ駆動モータなどの駆動部を有して構成され、回転制御部２１および移動制御部２２は、それぞれ駆動部への供給電力を調整して、回転機構８および送り機構７のそれぞれの挙動を制御する。
【００２０】
実施形態の切削装置１では被削材６が主軸２ａに取り付けられて、回転機構８により回転させられるが、別の例では、回転工具である切削工具が主軸２ａに取り付けられて、回転機構８により回転させられてもよい。また送り機構７は、被削材６に対して切削工具１１を相対的に移動させればよく、切削工具１１または被削材６の少なくとも一方を移動させる機構を有していればよい。
【００２１】
また送り機構７は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の並進方向の送り機能に限らず、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転方向の送り機能を有してよい。実施形態の送り機構７は、切削加工の際に必要な移動方向の送り機能だけでなく、切削加工の際に利用されない移動方向の送り機能を有することが好ましい。つまり送り機構７は、切削加工の際に利用する方向の送り機能に加えて、切削加工には必要とされない（いわば冗長な）移動方向の送り機能を有して構成される。冗長な方向の送り機能は、後述する前加工面に対して切削工具１１を相対移動させる際に利用されてよい。
【００２２】
工具交換時など、切削工具１１が新たに切削装置１に取り付けられたとき、移動制御部２２が高い移動精度（加工精度）を出すためには、原点設定が適切に実施されて、刃先１１ａの正確な座標値が特定される必要がある。実施形態では原点設定を行う際に、移動制御部２２が刃先１１ａを動かして対象物（たとえば前加工された被削材６）に接触させ、接触したタイミングを特定して、そのときの移動制御部２２の制御情報から、接触位置を特定する。このため切削装置１は、刃先１１ａが対象物に接触したことを検知する接触センサを有してよい。接触センサは、たとえば接触時の振動を検知する振動センサや、刃先が対象物に接触したときの導通を検出するセンサであってよい。
【００２３】
なお実施形態の切削装置１は、刃先１１ａが対象物に接触したときに変化する切削装置１の内部情報の履歴を分析して、刃先１１ａと対象物との接触を検知する機能を搭載してもよい。内部情報として、回転機構８および／または送り機構７に含まれる駆動モータに関する検出値を利用することで、新たな部品を追加せずに済む。切削装置１がこの機能を搭載した場合、接触を検知するためのセンサは不要となるが、接触検知精度を高める目的で接触センサが設けられてもよい。
【００２４】
図２は、接触検知手法に関する実験の概要を示す。この実験は、内部情報を利用した接触検知手法を検証するために実施したものであり、原点設定は実施済みであることを前提とする。ワークＷは、H3250 C4641BE（ネーバル黄銅）で径70mmの丸棒を使用した。実験中、回転制御部２１は、ワークＷが取り付けられた主軸を回転速度120rpmで回転する。移動制御部２２は、送り速度0.2mm/revで切削工具１１を接近させて切り込み深さ0.1mmまで切削した後、同じ送り速度で引き離す。図３は、刃先１１ａがワークＷに接触して切り込んだ状態を示す。
【００２５】
図４は、実験中の送り軸に関する内部情報の時間変化を示す。移動制御部２２は、時間ｔ２で切削工具１１の送りを開始し、一定の送り速度0.2mm/revで切削工具１１を切り込み方向に送って深さ0.1mmまで切削する（時間ｔ３）。その後、移動制御部２２は、送り速度0.2mm/revで切削工具１１を引き離す。
図５は、実験中の主軸回転軸に関する内部情報の時間変化を示す。回転制御部２１は、時間ｔ１で主軸の回転を開始する。回転速度は、120rpmである。
図６は、刃先の切り込み量の時間変化を示す。切り込み量は、図４に示す送り軸の内部情報から計算される。
【００２６】
図７は、切削力の主分力の外部センサによる検出値の変化を示す。この実験で使用した切削装置は、切削力を検出するための外部センサを搭載しており、図７には、外部センサが検出した切削力の時間変化が示される。
図８は、トルク出力の検出値の変化を示す。トルク検出値は、切削装置が搭載する推定機能を利用して算出されている。トルク値はモータ電流値に比例し、切削装置は、主軸の駆動モータのモータ電流を取得して、トルク出力を算出する。
図７に示す主分力の波形と、図８に示すトルク値の波形は、ほぼ一致している。そこでトルク出力（モータ電流）を分析することで、ワークＷと切削工具１１との接触を検知できることが分かる。
【００２７】
図９は、主分力の検出値を信号処理してノイズを除去した主分力変化を示す。
図１０は、トルク検出値を信号処理してノイズを除去したトルク変化を示す。ノイズ除去することで、トルク検出値の時系列データの信頼性を高めることができる。
以下、制御部２０が、信号処理したトルク検出値の時系列データから、切削工具１１とワークＷの接触を判断する手法を示す。なお制御部２０は、信号処理前のトルク検出値の時系列データを用いて接触を判断することも可能である。実施形態の位置関係導出部２３は、回転機構８および／または送り機構７に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データから、接触位置を特定する機能をもつ。
【００２８】
移動制御部２２による切削工具１１の送り終了後、位置関係導出部２３は、図１０に示すトルク推定値の時系列データを取得して、接触前に取得された検出値の第１時系列データと、接触後に取得された検出値の第２時系列データを特定する。このとき位置関係導出部２３は、接触のタイミングを把握していないため、以下の基準により第１時系列データと第２時系列データを特定する。
【００２９】
図５に示すように回転制御部２１は、時間ｔ１から主軸の回転を開始し、図４に示すように移動制御部２２は、時間ｔ２から切削工具１１の送りを開始している。したがって、時間ｔ１からｔ２の間は、主軸が回転中であり、且つ切削工具１１が確実に未接触の状態にある。そこで位置関係導出部２３は、時間ｔ１からｔ２の間に算出されたトルク検出値の時系列データを、接触前の第１時系列データとして特定する。なお切削工具１１の送り開始後、つまり時間ｔ２より後であっても、接触前であることが確実な時間帯であれば、当該時間帯に取得されたトルク検出値が第１時系列データに含まれてもよい。
【００３０】
位置関係導出部２３は、特定した第１時系列データの平均値Ｍ１および標準偏差σ１を算出する。この実験では、
Ｍ１＝0.1045
σ１＝0.0043
と算出される。
図１０において、ラインＬ１は、接触前のトルク平均値Ｍ１を、ラインＬ２は、平均値Ｍ１＋２σ１を、ラインＬ３は、Ｍ１−２σ１を示す。
【００３１】
次に位置関係導出部２３は、接触後に取得されたトルク検出値の第２時系列データを特定する。位置関係導出部２３は、所定の閾値を超えたトルク検出値の時系列データを、第２時系列データとして特定してよい。位置関係導出部２３は、第１時系列データにもとづいて、所定の閾値を設定してよい。たとえば位置関係導出部２３は、所定の閾値を（Ｍ１＋３σ１）として設定し、この閾値を超えたトルク検出値の連続した時系列データを、第２時系列データとして特定する。なお第２時系列データを特定する際、所定割合（たとえば２％）以下で閾値未満のトルク検出値が含まれている時間帯については、実質的に閾値を超えた時間帯であるとして、第２時系列データに含めてもよい。位置関係導出部２３は、時間ｔ３から遡って、トルク検出値が（Ｍ１＋３σ１）以下となる時間までの間のトルク検出値を、第２時系列データとして特定する。
【００３２】
位置関係導出部２３は、第２時系列データを回帰分析して求めた回帰式と、第１時系列データの平均値とから、刃先１１ａがワークＷに接触したタイミングを算出する。回帰分析の手法は適切なものが利用されればよいが、たとえば位置関係導出部２３は、最小二乗法により第２時系列データの回帰式および標準偏差σ２を導出し、当該回帰式とトルク平均値Ｍ１との交点を求める。この実験では、
【数１】
0006955296.tif 000002
σ２＝0.0031
と算出される。Ｘ軸は時間、Ｙ軸はトルク出力である。なお回帰式は、２次以上の近似曲線で表現されてもよい。図１０において、ラインＬ４は１次近似直線である回帰式を、ラインＬ２、Ｌ３は回帰式をＹ軸方向にそれぞれ２σ２、−２σ２だけずらしたラインを示す。
【００３３】
図１０において、○マークのポイントは、ラインＬ１とラインＬ４の交点である。したがって、
【数２】
0006955296.tif 000003
により、刃先１１ａがワークＷに接触したことが推定されるタイミングｐ２が算出される。
なお信頼区間を９５％（２σ）として最大誤差を推定すると、△マークのポイントは、ラインＬ３とラインＬ５の交点、□マークのポイントは、ラインＬ２とラインＬ４の交点である。したがって、
【数３】
0006955296.tif 000004
【数４】
0006955296.tif 000005
により最大時間誤差を含む接触タイミングｐ１、ｐ３が算出される。この結果、実験による接触位置の最大誤差ｅｐは、0.019mmと求まる。
【００３４】
このように位置関係導出部２３は、駆動モータに関する検出値の時系列データから、接触したタイミングを算出する。単純に検出量が所定の閾値を超えたタイミングを接触タイミングと判定する場合と比較すると、本手法では、検出量の履歴から導出される回帰式を用いるため、検出量が閾値に到達する前の正確な接触タイミングを求めることができる。
【００３５】
本手法では、切削工具１１またはワークＷを、回転または逆回転させながら接近させて微小な切削またはバニシング（押しならし）を行うため、ワークＷの表面に微小な切削痕または圧痕を残す。そのため本手法を最終仕上げ加工後に適用することは望ましくないが、その前の段階で本手法を適用し、その後、最終仕上げ加工を行うのであれば、本手法の適用時に微小な切削痕／圧痕が残ることに問題はない。
【００３６】
連続旋削の場合、図１０に示すように、刃先１１ａがゆっくりと切り込むに従ってゆっくりと増大する検出値が取得される。他方、ミリングのように断続切削の場合には、回転させながら接触させることで、切削力またはバニシング力が断続的に生じる。そのように断続的な力に対応する回転主軸モータの電流値を測定する際には、その各回転周期や各切れ刃通過周期にわたって測定した値の平均値や最大値を検出値とした時系列データを採用してよい。以上のように本手法では、ある程度ワークＷを加工してしまうことによって、接触領域を大きくして分解能を向上でき、また回転工具の場合にも回転位置を特定する必要がなく、実用的な接触検知を実現できる。
【００３７】
実施形態の切削装置１は、切削工具１１とワークＷの接触後の駆動モータに関する検出値の履歴を取得して、接触前の検出値にまでさかのぼって分析することで、切削工具１１とワークＷの接触タイミングを正確に導出し、接触位置を定めることができる。上記実験では、切削装置に搭載された機能により推定されたトルク出力値を駆動モータに関する検出値として利用したが、トルク推定機能を有しない切削装置においては、主軸回転モータの電流検出値や、送り軸回転モータの電流検出値の時系列データ、またはエンコーダによる検出値の時系列データ等を用いて、接触検知を行ってよい。
【００３８】
このように制御部２０は、送り機構７を制御して切削工具１１を相対移動させて、刃先１１ａが被削材６などの接触対象物に接触したときの座標値を取得する機能を有する。なお切削装置１は接触センサを備え、制御部２０は、接触センサからのセンシングデータから接触を検知して、接触したときの座標値を取得してもよい。以下、接触検知機能を有することを前提に、切削装置１において、切削工具１１と対象物との相対的な位置関係を定める手法を説明する。なお実施例１において被削材６の回転中心は、主軸２ａの回転中心と同義である。
【００３９】
＜実施例１＞
図１１は、切削工具と被削材回転中心との相対的な位置関係を定める手法を説明するための図である。以下では、被削材６の回転軸中心Ａ（ｘ，ｙ）を算出する手法を説明する。この例で被削材６は、一度旋削加工された状態にある。なお被削材６は、鋭利な工具切れ刃の欠損防止の観点から主軸２ａにより回転されていることが好ましいが、回転されていなくてもよい。
【００４０】
まず移動制御部２２は、工具刃先を下方から上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かして、Ｐ１点で旋削加工済の被削材６に接触させる。なおＰ１点のＸ軸方向の座標ｘ１は事前設定されており、Ｙ軸方向の座標が変数となる。接触検知は、位置関係導出部２３により、上述した手法によって行われてよいが、接触センサのセンシングデータを用いて行われてもよい。なお上記した接触検知手法によれば、位置関係導出部２３は、接触後の検出値変化から回帰直線を生成して、事後的に接触位置を特定する。そのため移動制御部２２が、工具刃先をＰ１点で接触させた瞬間には、まだ位置関係導出部２３は、接触位置を特定できておらず、移動制御部２２は、Ｐ１点で実際には接触しているが、Ｐ１点よりも僅かばかり上方に工具刃先を動かす必要がある（その分の切削は行われる）。
【００４１】
位置関係導出部２３が回帰直線を用いて接触したタイミングを導出すると、移動制御部２２は、接触したタイミングの座標、つまりＰ１点座標（ｘ１，ｙ１）を位置関係導出部２３に提供する。なお移動制御部２２は、厳密には切削工具１１の刃先１１ａの座標を管理しているのではなく、切削工具１１の座標を管理しているが、刃先座標と切削工具座標とは一対一の関係にあるため、以下、刃先座標をもとに説明を行う。
【００４２】
なお上記したように、被削材６は、既に旋削加工済のものが用いられる。これは、被削材６の回転軸、つまり主軸２ａの回転軸を中心とする同径の円の周上で、Ｐ１点と、後述するＰ２点座標、Ｐ３点座標とを検出するためである。そのため位置関係導出部２３は、旋削加工された被削材６に、工具刃先をＰ１点で接触させているが、前加工として行った旋削加工時のＸ軸およびＹ軸の座標値を、Ｐ１点とすることも可能である。
【００４３】
続いて移動制御部２２は、工具刃先を、下方（図１１におけるＹ軸負方向）に十分な距離だけ下げ、Ｘ軸正方向に既知の距離ｄだけ進める。その後、移動制御部２２は、工具刃先を上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かして、Ｐ２点で被削材６に接触させる。位置関係導出部２３が接触を検知して、接触タイミングを導出すると、移動制御部２２は、接触したタイミングの座標、つまりＰ２点座標（ｘ２，ｙ２）を位置関係導出部２３に提供する。
【００４４】
続いて移動制御部２２は、工具刃先を、下方（Ｙ軸負方向）に十分な距離だけ下げ、Ｘ軸正方向に既知の距離ｄだけ進める。なお進める距離は、既知の距離であればよく、Ｐ１点座標とＰ２点座標の間のＸ軸方向距離（ｄ）と異なっていても構わない。その後、移動制御部２２は、工具刃先を上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かして、Ｐ３点で被削材６に接触させる。位置関係導出部２３が接触を検知して、接触タイミングを導出すると、移動制御部２２は、接触したタイミングの座標、つまりＰ３点座標（ｘ３，ｙ３）を位置関係導出部２３に提供する。なお主軸２ａを回転させながら接触検知を行う場合には、接触時に僅かに切削が行われて半径が減少するため、Ｐ１点、Ｐ２点およびＰ３点のそれぞれの接触検知は、異なるＺ軸方向位置で行われることが望ましい。
【００４５】
位置関係導出部２３は、旋削加工の際の切削工具１１の回転角度位置とは異なる少なくとも２つの位置で切削工具１１が接触したときの座標値をもとに、切削工具１１と被削材６の回転中心との相対的な位置関係を定める。たとえば前加工として行った旋削加工時のＸ軸およびＹ軸の座標値をＰ１点としているとき、位置関係導出部２３は、Ｐ１点とそれぞれ異なる回転角度位置となるＰ２点、Ｐ３点の座標値をもとに、切削工具１１と被削材６の回転中心との相対的な位置関係を定める。なお実施例１において位置関係導出部２３は、３つのそれぞれ回転角度位置の異なる接触点、つまりＰ１点、Ｐ２点、Ｐ３点の座標値をもとに、切削工具１１と被削材６の回転中心との相対的な位置関係を定める。位置関係導出部２３は、３つの点を通る円が一つに定まることを利用して、被削材６の回転中心であるＡ点の座標（ｘ，ｙ）と半径Ｒを算出する。
【００４６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、Ａ点座標の導出手法を示す。図１２（ａ）に示されるように、ラインＬ１とラインＬ２の交点を算出することで、座標Ａを求めることができる。ラインＬ１、Ｌ２は、以下の（式５）、（式６）により、それぞれ表現される。
【数５】
0006955296.tif 000006
【数６】
0006955296.tif 000007
【００４７】
（式５）、（式６）から、（式７）が導出される。
【数７】
0006955296.tif 000008
ここで、
ｘ１−ｘ２＝−ｄ
ｘ２−ｘ３＝−ｄ
であり、
Ｐ２点座標（ｘ２，ｙ２）を（０，０）と定義すると、
【数８】
0006955296.tif 000009
と、Ａ点のｘ座標が導出される。
【００４８】
また図１２（ｂ）に示すラインＬ３は、以下の（式９）により表現される。
【数９】
0006955296.tif 000010
（式９）に、（式８）で求めたｘを代入すると、
【数１０】
0006955296.tif 000011
と、Ａ点のｙ座標が導出される。
なお、被削材６の回転半径は、以下のように求められる。
【数１１】
0006955296.tif 000012
【００４９】
位置関係導出部２３は、このようにして、Ｐ２点座標（ｘ２，ｙ２）を（０，０）としたときのＡ点座標を導出する。これにより位置関係導出部２３は、３つの接触位置の座標値をもとに、切削工具１１と被削材６の回転中心との相対的な位置関係を定める。
【００５０】
以下、Ａ点座標および半径Ｒの算出精度を考察する。図１０に関して、接触検知における接触位置検出誤差ｅｐを算出したが、以下では、この検出誤差ｅｐが、Ａ点座標および半径Ｒの精度に及ぼす影響について検証する。
【００５１】
ｘ座標の誤差をｅｘ、ｙ座標の誤差をｅｙ、半径Ｒの誤差をｅＲとする。
つまり、
【数１２】
0006955296.tif 000013
として誤差を考える。
【００５２】
このように誤差を考えた場合、（式８）で表現されたＡ点のｘ座標値、（式１０）で表現されたＡ点のｙ座標値、（式１１）で表現された半径Ｒは、以下のように表現される。
【数１３】
0006955296.tif 000014
【００５３】
誤差ｅｘを求めると、
【数１４】
0006955296.tif 000015
ここで、
【数１５】
0006955296.tif 000016
と近似できることから、誤差ｅｘは、
【数１６】
0006955296.tif 000017
と導出される。
【００５４】
同様に、誤差ｅｙを求めると、
【数１７】
0006955296.tif 000018
ここで、
【数１８】
0006955296.tif 000019
と近似できることから、誤差ｅｙは、
【数１９】
0006955296.tif 000020
と導出される。
【００５５】
誤差ｅＲは、
【数２０】
0006955296.tif 000021
で表現される。
【００５６】
このようにｘ座標の誤差ｅｘ、ｙ座標の誤差ｅｙ、半径Ｒの誤差ｅＲは、いずれも接触位置検出誤差ｅｐで表現でき、接触位置検出誤差ｅｐを小さくすることで、加工精度を高められることが確認された。
【００５７】
実施例１で説明したように、切削工具１１と被削材６の回転中心（主軸中心）との相対位置を特定できると、円筒面の加工に際して正確な直径に仕上げることが可能となり、端面の加工に際しては工具刃先の芯高が狂わないためにいわゆるへそが残ることがなく、球面や非球面加工に対しても高い加工精度を実現できる。
【００５８】
＜実施例２＞
実施例２で位置関係導出部２３は、切削工具１１と被削材６を取り付ける部品に設けられた基準面との接触を検知して、部品基準面に対する切削工具１１の相対的な位置を特定してもよい。部品の例としては、たとえば被削材６を支持する主軸２ａであってよく、切削工具１１を主軸２ａの端面や周面に設けられた基準面に接触させることで、位置関係導出部２３は、切削工具１１と主軸２ａとの接触位置を特定し、これによって切削工具１１と、被削材６の取付面や回転中心などとの相対的な位置関係を導出してもよい。
【００５９】
図１３は、基準面を説明するための図である。基準面には、ワークＷの取付面や回転中心などとの相対的な位置関係が既知である面が設定される。この例では、ワークＷを中心軸線回りに回転させて旋削加工を行う切削装置において、ワークＷを固定する主軸２ｂの端面を基準面１とし、主軸２ｂの周面を基準面２と設定する。つまり基準面１は主軸回転軸に垂直な平面、基準面２は主軸回転中心を中心とする円筒面である。位置関係導出部２３は、ワークＷの取付面や回転中心などとの相対的な位置関係が既知である基準面における接触位置の座標値をもとに、切削工具とワークＷの取付面や回転中心などとの相対的な位置関係を定める。
【００６０】
上記したように位置関係導出部２３は、切削工具１１と、部品である主軸２ｂとの接触を検知して、その接触位置を特定できる。
ここで位置関係導出部２３は、基準面１に対して工具刃先の接触検知を行うことで、ワークＷの長さ方向（図の左右方向）の工具刃先原点（ワークＷの取付面すなわちワークＷの左端の面に対する工具刃先の相対位置）を正確に知ることができる。これによりワークＷの端面（図の右端の面）を加工する際に、ワークＷの長さ（左右方向の長さ）を正確に仕上げることができる。
また位置関係導出部２３は、基準面２に対して、実施例１と同様にＹ軸位置が異なる３点（直径が既知であれば２点でよい）で工具刃先の接触検知を行うことで、ワークＷの半径方向の工具刃先原点（ワークＷの回転中心に対する工具刃先の相対位置）を正確に知ることができる。これによりワークＷの円筒面を加工する際に、ワークＷの直径を正確に仕上げることができる。
【００６１】
基準面は、ワークＷの一部に設定されてもよい。たとえば図１３において、基準面１がワークＷの一部である場合、その面からワークＷの右端面までの長さを正確に仕上げることができる。なお図１３では旋削加工の例を示しているが、平削り加工であれば、基準面（正確な平面）上の３点で接触検知すればその平面を特定できるため、基準面に平行な面を、正確な高さで仕上げることができる。また、基準面が正確にＺ軸に垂直な平面であれば、１点で接触検知するだけで底面（基準面と接触しているワークＷの面）と平行な面を正確な高さで仕上げることができる。
【００６２】
以下の実施例３〜１３では、主として実施例１で説明した３点接触検知を応用した技術について説明する。これから説明に使用する図面において、Ａ軸はＸ軸を中心とした回転軸、Ｂ軸はＹ軸を中心とした回転軸、Ｃ軸はＺ軸を中心とした回転軸を意味する。また本明細書および図面では、キャレット（ハット）付き記号に関し、たとえば記号が“ｙ”である場合に、表記の都合上、
【数２１】
0006955296.tif 000022
と表現していることに留意されたい。
つまり、記号ｙの上にキャレット（ハット）を付したものと、同じ記号ｙの横にキャレットを付したものとは、同一の変数を示す。実施例でキャレット付きの記号は、求めるべき変数であることを意味する。なおキャレットを上に付した記号は数式中で使用され、キャレットを横に付した記号は文章中で使用される。また異なる実施例の図面で重複して用いられている記号は、それぞれの実施例の理解のために利用されることに留意されたい。
【００６３】
＜実施例３＞
実施例１で、制御部２０は、旋削加工後の、換言すると前加工された被削材６上の３点の座標値をもとに、切削工具１１と被削材６の回転中心との相対的な位置関係を特定している。実施例３では、制御部２０は、刃先の原点設定用に高精度に加工された既知形状をもつ物体を利用して、切削工具１１と既知形状をもつ物体との相対的な位置関係を定めて、切削工具１１の刃先に関する情報を特定する。以下、切削工具１１の刃先に関する情報を特定するために用いる物体を「基準ブロック」と呼ぶ。制御部２０は、基準ブロックに切削工具１１の刃先を接触させることで刃先位置を同定するため、その前提として、少なくとも接触しにいく基準ブロックの形状を把握している。
【００６４】
図１４は、切削工具１１をＣ軸回転可能に取り付けた切削装置１の一例を示す。図１４（ａ）はＸ軸方向から見た切削装置１の様子を、図１４（ｂ）はＺ軸方向から見た切削装置１の様子を示す。切削工具１１は支持装置４２により支持され、支持装置４２は、Ｃ軸回転可能となるように取付軸４１に固定される。
【００６５】
Ｂ軸テーブル４３に、既知形状をもつ物体である基準ブロック４０が配置される。実施例３では、切削工具１１の刃先位置を特定するために、制御部２０が、刃先を基準ブロック４０に少なくとも３回接触させ、その接触点の位置座標を用いて、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。実施例３では、送り機構７がＢ軸テーブル４３を移動させる機能を有し、移動制御部２２はＢ軸テーブル４３を移動させて、切削工具１１の刃先１１ａと、基準ブロック４０の既知形状部分とを複数点で接触させる。基準ブロック４０は、刃先１１ａの接触により傷つきにくいように、高硬度な材料で形成される。実施例３では、刃先１１ａのノーズ半径、刃先丸みの中心座標、刃先形状の誤差が未知であり、これらの情報を特定する手法を説明する。以下、刃先１１ａの先端が一定の曲率（ノーズ半径）を有するものとし、刃先丸みの中心を「工具中心」と呼ぶこともある。
【００６６】
図１４（ａ）に示すＹＺ平面において、ノーズ半径Ｒ＾およびＹＺ平面における工具中心（ｚ＾，ｙ＾）を求める。
図１５は、刃先１１ａと基準ブロック４０の既知形状部分とが１点で接触した様子を示す。上記したように刃先１１ａは一定の曲率を有し、ノーズ半径Ｒ＾の円弧面をもつ。なおノーズ半径Ｒ＾は未知である。一方で基準ブロック４０は、形状が既知である部分で刃先１１ａと接触する。実施例３で形状が既知であるとは、位置関係導出部２３が、刃先１１ａが接触する可能性のある箇所の形状を認識していることを意味する。
【００６７】
基準ブロック４０は、少なくとも刃先１１ａと接触する箇所で既知の形状を有していればよく、刃先１１ａと接触する可能性のない箇所の形状を位置関係導出部２３が認識している必要はない。図１５に示す例で基準ブロック４０は、「＋」で示す位置を中心とした半径Ｒｗを有する円弧面を有しており、位置関係導出部２３は、刃先１１ａの原点設定を行う際に、刃先１１ａが当該円弧面と接触することを認識している。別の言い方をすれば、原点設定時、移動制御部２２が、刃先１１ａを基準ブロック４０の既知形状である円弧面に接触させるように、送り機構７を制御してＢ軸テーブル４３を移動させる。当該円弧面の形状データは、図示しないメモリに記録されていてよい。
【００６８】
移動制御部２２は、Ｂ軸テーブル４３を切削工具１１の刃先１１ａに向けて下方から上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かす。図１５では、○で示す接触点で、刃先１１ａと基準ブロック４０とが接触している。位置関係導出部２３は、このときの基準ブロック４０における円弧の回転中心位置「＋」の座標を（０，０）と定義する。
【００６９】
その後、移動制御部２２は、基準ブロック４０を、最初の接触位置を基準として、Ｚ軸方向に＋ΔＺ、−ΔＺだけ動かした位置で、刃先１１ａに接触させる。このいずれの場合でも、刃先１１ａが接触する基準ブロック４０の位置は、半径Ｒｗの円弧面上である。具体的に移動制御部２２は、図１５に示す状態から、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、ΔＺだけＺ軸負方向に動かし、その位置からＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の円弧面を刃先１１ａに接触させる。このときの接触点は、図中、△で示される。続いて移動制御部２２は、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、２ΔＺだけＺ軸正方向に動かし、その位置からＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の円弧面を刃先１１ａに接触させる。このときの接触点は、図中、□で示される。なお２回目の移動に際しては、Ｙ軸負方向の移動を省略してもよい。
【００７０】
このように移動制御部２２は、切削工具１１の刃先１１ａと基準ブロック４０の既知形状部分とを、少なくとも３点で接触させ、接触位置の座標値を位置関係導出部２３に提供する。位置関係導出部２３は、それぞれの接触位置での座標値をもとに、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。
【００７１】
図１６は、刃先１１ａと基準ブロック４０の位置関係を示す。図１５において、□で示す接触点で接触した場合、既知円弧中心の座標は（ΔＺ，ｈ２）となる。ｈ２は、移動制御部２２による検出値である。また図１５において△で示す接触点で接触した場合、既知円弧中心の座標は（−ΔＺ，−ｈ１）となる。ｈ１も、移動制御部２２による検出値である。
【００７２】
図１６に示すように、１回目に接触したときの基準ブロック４０における円弧面の半径中心を（０，０）とし、工具中心を（ｚ＾，ｙ＾）としたとき、
【数２２】
0006955296.tif 000023
連立すると、
【数２３】
0006955296.tif 000024
【００７３】
上記式より得られたｚ＾、ｙ＾を用いて、Ｒ＾を求める。
【数２４】
0006955296.tif 000025
【００７４】
以上のように、位置関係導出部２３は、３つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。具体的に位置関係導出部２３は、取付位置に関する情報として、刃先のノーズ半径Ｒおよび工具中心座標（ｚ，ｙ）を求める。
【００７５】
なお、既知の円弧形状を有する基準ブロック４０に対して、上記の３つの接触位置以外の円弧上の点に少なくとも１点以上で接触すれば、上記によって求められたノーズ半径Ｒおよび工具中心座標（ｚ，ｙ）を用いて予測される接触位置からのずれが、工具刃先の上記ノーズ半径Ｒの円弧からのずれ（誤差）として求められる。
【００７６】
次に位置関係導出部２３は、図１４（ｂ）に示すＸＹ平面において、Ｃ軸回転中心から刃先１１ａ先端までの距離ｌ＾と、最初の取付角度θ＾を求める計算を行う。たとえば複雑な自由曲面形状を加工する場合に、ＸＹＣ軸を同時制御して行う切削送りと、Ｚ軸方向のピックフィードとを繰り返すことがある。このようにＣ軸が切削送り運動に含まれる場合には、Ｃ軸回転中心から刃先１１ａ先端までの距離ｌ＾と、最初の取付角度θ＾に誤差があると加工精度が低下してしまう。そこで位置関係導出部２３は、刃先１１ａをＸＹ平面で動かしたときの、基準ブロック４０の既知形状部分との少なくとも３点の接触座標値をもとに、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。
【００７７】
図１７は、反時計回りに切削工具１１を回転させて、基準ブロック４０の上面（ｙ基準面）に刃先１１ａを接触させたときの切削工具１１の傾いた状態を模式的に示す。移動制御部２２は送り機構７を制御して、切削工具１１をＣ軸回りに回転させる。基準ブロック４０の上面はＹ軸の垂直面に平行であり、図１４（ｂ）に示すように、基準ブロック４０の上面位置は既知である。
【００７８】
移動制御部２２は、Ｂ軸テーブル４３を切削工具１１の刃先１１ａに向けて下方から上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かし、基準ブロック４０の上面を刃先１１ａに接触させる。その後、移動制御部２２は、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、切削工具１１を反時計回り方向にΔＣ回転させ、それから基準ブロック４０をＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の上面を刃先１１ａに接触させる。続いて移動制御部２２は、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、切削工具１１を反時計回り方向にさらにΔＣ回転させ、それから基準ブロック４０をＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の上面を刃先１１ａに接触させる。これにより位置関係導出部２３は、３点の接触位置におけるＹ軸方向の高さ（ｙ位置）を取得する。
【００７９】
図１８は、最初の接触位置（初期ｙ位置）からΔＣ回転させたときの接触位置の高さ変化Δｙ１を示す。最初の接触位置を基準として、さらにΔＣ回転させたときの接触位置の高さ変化Δｙ２とする。このときΔｙ１、Δｙ２に関して、以下の式が成立する。
【００８０】
【数２５】
0006955296.tif 000026
両式からｌ＾を消去させるよう連立させると、
【数２６】
0006955296.tif 000027
得られたθ＾を用いてｌ＾を求めると、
【数２７】
0006955296.tif 000028
【００８１】
以上のように、位置関係導出部２３は、Ｃ軸回転に関して、３つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具１１の初期の取付位置に関する情報を取得する。具体的に位置関係導出部２３は、取付位置に関する情報として、Ｃ軸回転中心から刃先１１ａまでの距離ｌと、初期の取付角度θを導出している。このように実施例３では、基準ブロック４０を用いることで、位置関係導出部２３が取付位置に関する情報を高精度に特定することができる。
【００８２】
＜実施例４＞
実施例４でも、制御部２０は、刃先の原点設定用に高精度に加工された既知形状をもつ物体（基準ブロック４０）を利用して、切削工具１１と基準ブロック４０との相対的な位置関係を定めて、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。
【００８３】
図１９は、切削工具１１をＣ軸回転可能に取り付けた切削装置１の別の例を示す。図１９（ａ）はＸ軸方向から見た切削装置１の様子を、図１９（ｂ）はＺ軸方向から見た切削装置１の様子を示す。切削工具１１は支持装置４２により支持され、支持装置４２は、Ｃ軸回転可能となるように取付軸４１に固定される。
【００８４】
Ｂ軸テーブル４３に、既知形状をもつ物体である基準ブロック４０が配置される。実施例４においても、切削工具１１の刃先位置を特定するために、制御部２０が、刃先を基準ブロック４０に少なくとも３回接触させ、その接触点の位置座標を用いて、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。実施例４も、実施例３と同じく、移動制御部２２がＢ軸テーブル４３を移動させて、切削工具１１の刃先１１ａと、基準ブロック４０の既知形状部分とを複数点で接触させる。
【００８５】
最初にノーズ半径Ｒ＾およびＸＹ平面における工具中心（ｘ＾，ｙ＾）を求める手法を説明する。
図２０は、刃先１１ａと基準ブロック４０の既知形状部分とが１点で接触した様子を示す。刃先１１ａは一定の曲率を有し、ノーズ半径Ｒ＾の円弧面をもつ。ノーズ半径Ｒ＾は未知である。基準ブロック４０は、形状が既知である部分で刃先１１ａと接触する。なお形状が既知であるとは、位置関係導出部２３が、刃先１１ａが接触する可能性のある箇所の形状を認識していることを意味する。
【００８６】
図２０に示す例で基準ブロック４０は、「＋」で示す位置を中心とした半径Ｒｗを有する円弧面を有しており、位置関係導出部２３は、刃先１１ａの原点設定を行う際に、刃先１１ａが当該円弧面と接触することを認識している。別の言い方をすれば、原点設定時、移動制御部２２が、刃先１１ａを基準ブロック４０の既知形状である円弧面に接触させるように、送り機構７を制御してＢ軸テーブル４３を移動させる。当該円弧面の形状データは、図示しないメモリに記録されていてよい。
【００８７】
移動制御部２２は、Ｂ軸テーブル４３を切削工具１１の刃先１１ａに向けて下方から上方（Ｙ軸正方向）にゆっくりと動かす。図２０では、○で示す接触点で、刃先１１ａと基準ブロック４０とが接触している。位置関係導出部２３は、このときの基準ブロック４０における円弧の回転中心位置「＋」の座標を（０，０）と定義する。
【００８８】
その後、移動制御部２２は、基準ブロック４０を、最初の接触位置を基準として、Ｘ軸方向に＋ΔＸ、−ΔＸだけ動かした位置で、刃先１１ａに接触させる。このいずれの場合でも、刃先１１ａが接触する基準ブロック４０の位置は、半径Ｒｗの円弧面上である。具体的に移動制御部２２は、図２０に示す状態から、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、ΔＸだけＸ軸負方向に動かし、その位置からＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の円弧面を刃先１１ａに接触させる。このときの接触点は、図中、△で示される。続いて移動制御部２２は、基準ブロック４０をＹ軸負方向に十分な距離だけ下げてから、２ΔＸだけＸ軸正方向に動かし、その位置からＹ軸正方向にゆっくりと動かして、基準ブロック４０の円弧面を刃先１１ａに接触させる。このときの接触点は、図中、□で示される。なお２回目の移動に際しては、Ｙ軸負方向の移動を省略してもよい。
【００８９】
このように移動制御部２２は、切削工具１１の刃先１１ａが基準ブロック４０の既知形状部分とを、少なくとも３点で接触させ、接触位置の座標値を位置関係導出部２３に提供する。位置関係導出部２３は、それぞれの接触位置での座標値をもとに、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。
【００９０】
図２１は、刃先１１ａと基準ブロック４０の位置関係を示す。図２０において、□で示す接触点で接触した場合、既知円弧中心の座標は（ΔＸ，ｈ２）となる。ｈ２は、移動制御部２２による検出値である。また図２０において△で示す接触点で接触した場合、既知円弧中心の座標は（−ΔＸ，−ｈ１）となる。ｈ１も、移動制御部２２による検出値である。
【００９１】
図２１に示すように、１回目に接触したときの基準ブロック４０における円弧面の半径中心を（０，０）とし、工具中心を（ｘ＾，ｙ＾）としたとき、
【数２８】
0006955296.tif 000029
連立すると、
【数２９】
0006955296.tif 000030
【００９２】
上記式より得られたｘ＾、ｙ＾を用いて、Ｒ＾を求める。
【数３０】
0006955296.tif 000031
【００９３】
以上のように、位置関係導出部２３は、３つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具１１の取付位置に関する情報を特定する。具体的に位置関係導出部２３は、取付位置に関する情報として、刃先のノーズ半径Ｒおよび工具中心座標（ｘ，ｙ）を求める。
【００９４】
次に位置関係導出部２３は、刃先１１ａのｚ座標を求める。
図２２は、基準ブロック４０の既知形状の部分を、切削工具１１の刃先１１ａに接触させた状態を示す。位置関係導出部２３は、このときのｚ座標値を取得することで、刃先の先端点を特定する。
【００９５】
なお移動制御部２２は、基準ブロック４０における既知の円弧面と刃先１１ａとが接触するように、基準ブロック４０を動かす必要がある。たとえば基準ブロック４０を動かしたときに、基準ブロック４０の円弧面が刃先１１ａと接触する前に、切削工具１１のすくい面と接触することがある。図示の例では、初期取付状態における、すくい面の角度が、Ｚ軸に対して９０度未満となる場合、基準ブロック４０のＺ軸方向の位置によっては、基準ブロック４０の円弧面と切削工具１１のすくい面とが接触して、基準ブロック４０の円弧面が刃先１１ａと接触できないことがある。このとき移動制御部２２は、刃先１１ａが既知円弧面の上部側で接触するように、基準ブロック４０をＹ軸負方向にずらすことが好ましい。
【００９６】
このように実施例４では、基準ブロック４０を用いることで、位置関係導出部２３が取付位置に関する情報を高精度に特定することができる。
【００９７】
＜実施例５＞
切削工具１１に取付誤差がある場合、切削加工後の被削材６は、本来予定していた形状と異なる形状をもつことになる。そのため実施例５では、実際に旋削加工した被削材６の加工面と、理想的に旋削加工された場合の被削材６の加工面（つまり設計上の加工面）との差分を利用して、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を特定する。工具中心の取付誤差を特定できれば、特定した取付誤差を補正した切削工具１１の送り経路を算出できる。実施例５において移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先の取付誤差を特定する。
【００９８】
以下では、誤差を導出するために旋削加工した被削材６の加工面を「前加工面」ないしは「既加工面」と呼ぶこともある。なお前加工面を、最終的な仕上げ面よりも肉厚に形成しておくことで、最終仕上げ面を加工する際に、補正した送り経路で仕上げ加工を行うことが可能となる。すなわち、最終的な仕上げ加工の前の中仕上げ加工後に、その加工面を利用して取付誤差を特定しておけばよい。
【００９９】
制御部２０は、被削材６の前加工面における少なくとも３点の座標値をもとに、切削工具１１の取付誤差を求める。前加工面の切削加工時に取得した１点の座標値を利用する場合、制御部２０は、切削工具１１を、旋削加工の際の切削工具１１の回転角度位置とは異なる位置で前加工面に接触させた少なくとも２点の座標値を取得して、切削工具１１の取付誤差を求めてもよい。つまり制御部２０は、切削工具１１を異なるｙ位置で前加工面に接触させた少なくとも２点の座標値を取得して、切削工具１１の取付誤差を求めてもよい。
【０１００】
なお前加工時に取得される座標値と、前加工面に接触させることで取得される座標値との精度が若干異なる可能性に配慮すると、制御部２０は、前加工時に取得した座標値は用いずに、切削工具１１を異なるｙ位置で前加工面に接触させた少なくとも３点の座標値を用いて、切削工具１１の取付誤差を求めてもよい。
【０１０１】
なお実施例１でも説明したように、接触点座標値を取得する際に、刃先１１ａの欠損防止の観点から、被削材６を回転させることがある。この場合、僅かながら接触点に溝入れが行われることになるため、次の接触点座標値を取得する際には、ｚ位置を実質的に同一とみなせる範囲内で少しだけずらすことが好ましい。以下では、制御部２０が、３点の座標値を用いて取付誤差を求める例を示すが、取付誤差の検出精度を高めるために、４点以上の座標値を用いてもよい。
【０１０２】
図２３（ａ）は、円筒面および半球面をもつ形状となるように被削材６を加工する様子を示す。被削材６は取付軸４１に回転可能に支持されている。実施例５において、切削工具１１は、取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）をもって切削装置１に取り付けられている。
図２３（ｂ）は、ＺＸ平面における取付誤差（Δｘ＾，Δｚ＾）を示す。Ｃ２は、理想的な工具中心位置を、Ｃ１は、誤差を含んだ工具中心位置を示す。図２３（ｃ）は、ＸＹ平面における取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾）を示す。
【０１０３】
図２３（ａ）において、矢印で示す送り経路は、理想中心Ｃ２が通過する経路である。ＮＣ工作機械では、工具中心がＣ２にあることを前提として、送り経路が計算される。移動制御部２２は、送り機構７によるＺ軸並進方向の送り機能およびＣ軸回転方向の送り機能を利用して、切削工具１１により被削材６を加工する。図２３（ａ）において、点線は、工具中心がＣ２にあるときの理想的な加工面を示す。この旋削加工では、半径Ｒｗの円筒面を加工することが設計値として定められている。
【０１０４】
しかしながら、実際の工具中心が取付誤差を含んでＣ１にある場合、移動制御部２２が、計算された送り経路にしたがって切削工具１１を移動させると、実線で示す加工面が形成されることになる。
【０１０５】
図２４（ａ）（ｂ）は、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾）を導出する手法を説明するための図である。ＸＹ平面における取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾）により、円筒面の半径はＲｗではなく、ｒｗ’となっている。移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値を取得する。実施例５で、移動制御部２２は、送り機構７によるＸ軸並進方向およびＹ軸並進方向の送り機能を利用して、複数の接触座標値を取得する。
【０１０６】
前加工の際と同じ移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を前加工面と接触させても、理論上は加工時と同じ座標位置で接触することになる。そこで実施例５では、前加工面と切削工具１１の接触によって工具中心の取付誤差を導出するために、前加工の際に利用した移動方向の送り機構７による送り機能とは異なる移動方向の送り機能を利用して、切削工具１１を前加工面に接触させる。つまり前加工時に必要な移動方向の送り機能以外の送り機能を利用して、切削工具１１の接触位置を導出する。上記したように移動制御部２２は、前加工時にはＺＣ軸の送り機能を利用しているが、取付誤差の推定処理に際しては、ＸＹ軸の送り機能を利用して、接触点座標を取得する。
【０１０７】
実施例１で説明したように、位置関係導出部２３は、円筒面上の３点の座標値を取得する。
図中、□は円筒面上の点を表現しており、
点１：（Ｒｗ＋Δｘ＾，Δｙ＾）
点２：（Ｒｗ＋Δｘ＾−Δｘ１，−ΔＹ＋Δｙ＾）
点３：（Ｒｗ＋Δｘ＾−Δｘ２，−２ΔＹ＋Δｙ＾）
となる。Δｘ１、Δｘ２は、移動制御部２２により検出される値である。
【０１０８】
なお、この例で点１として示す座標値は、前加工時に取得した座標を利用しているが、移動制御部２２は、３点で刃先１１ａを円筒面に接触させて、３点の座標値を取得してもよい。このとき刃先１１ａの欠損防止の観点から、被削材６を回転させる場合には、移動制御部２２は、円筒面上の異なるｚ位置で刃先１１ａを接触させて、３点の接触座標値を取得することが好ましい。
【０１０９】
位置関係導出部２３は、以下の計算を行う。
【数３１】
0006955296.tif 000032
以上のように、位置関係導出部２３は（Δｘ＾，Δｙ＾）を導出できる。
【０１１０】
Ｚ軸方向の取付誤差Δｚ＾は、実施例２で説明したように、たとえば取付軸４１の基準面を利用して位置関係導出部２３により導出されてよい。以上により、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）が特定される。このように実施例５では、前加工面と、目標とする設計加工面との差分を利用することで、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を特定し、移動制御部２２は、取付誤差を補正した送り経路を再計算できるようになる。
【０１１１】
＜実施例６＞
実施例６では、刃先１１ａの形状崩れを測定する手法を説明する。
実施例３でも説明したように、刃先１１ａには、凹凸が存在していることがある。そこで以下では、刃先の形状が転写される前加工面の凸凹を測定して、加工面の凸凹から、工具刃先の形状誤差を特定する手法を示す。実施例６では、刃先の形状くずれ以外の形状誤差要因による形状誤差を推定し得る場合に、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り運動が正確であるものとして前加工面の形状を１つの刃先点を利用して測定するため、推定した前加工面上の各点の位置と、検出される位置との差分によって、工具刃先の形状誤差が特定される。 実施例６において移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先の取付誤差を特定する。
【０１１２】
図２５（ａ）は、半球面を加工する様子を示す。移動制御部２２は、送り機構７によるＸ軸およびＺ軸並進方向の送り機能およびＣ軸回転方向の送り機能を利用して、切削工具１１により被削材６を加工する。図２５（ａ）には、工具中心の取付誤差がなく、理想的な送り経路で加工が行われている様子が示されている。なお工具中心の取付誤差が存在している場合は、工具刃先の形状誤差を推定する前に、実施例５で説明したように取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を測定しておくことが望ましい。以下では位置関係導出部２３が、半球面の理想的な前加工面の形状とのずれから、刃先の形状誤差を推定する。
【０１１３】
図２５（ａ）に示すように、この球面加工では、切削工具１１をＢ軸回転させない旋削加工を行っている。図２５（ａ）と（ｃ）を参照して、刃先１１ａのＡ点の形状は、被削材６におけるａ点の形状に転写され、刃先１１ａのＢ点の形状は、被削材６におけるｂ点の形状に転写され、刃先１１ａのＣ点の形状は、被削材６におけるｃ点の形状に転写される。このように被削材６におけるａからｃに至る前加工面には、刃先１１ａにおけるＡからＣに至る形状が転写される。
【０１１４】
このときＡからＣに至る形状が理想的な円弧形状を有していれば、加工される球面の断面は、理想的な円弧をもつ。しかしながら、図２５（ｃ）に示すように、刃先１１ａに凹凸が存在する場合、その凹凸は被削材６の加工面に転写される。
【０１１５】
図２５（ｂ）は、被削材６の球面形状を測定する様子を示す。移動制御部２２は、送り機構７によるＹ軸およびＺ軸並進方向の送り機能を利用して、複数の接触座標値を取得する。移動制御部２２は、工具中心をＣ軸回転中心に合わせた後、ｘ位置を変化させず（ｘ＝０）にθnをずらしながら、刃先１１ａを半球面原点方向に向けて動かし、複数点で接触させる。θnのずらし量を小さくすることで、接触点を多くとることができる。位置関係導出部２３は、複数の接触点の座標を取得することで、ｘ＝０における球面上の円弧の形状を特定する。位置関係導出部２３は、被削材６の実際の球面形状を取得することで、推定された球面形状からのずれ量を取得でき、したがって刃先１１ａの崩れ形状を導出できる。図２５（ｄ）は、θnにおける球面のずれ量の検出値がΔｒｗ，ｎであることを示しているが、このとき刃先１１ａにおける半径方向崩れはΔＲｎ＾（＝−Δｒｗ，ｎ）（図２５（ｃ）参照）となる。このように位置関係導出部２３は、刃先形状を測定できる。
【０１１６】
実施例６によると、移動制御部２２が、切削後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかったＹ軸並進方向の送り機能を利用することで、位置関係導出部２３が、理想形状であれば接触するはずの位置とのずれ量から、刃先形状のプロファイルを特定できる。位置関係導出部２３が、刃先形状のプロファイルを特定することで、移動制御部２２が、刃先形状のプロファイルを加味した送り経路を計算できるようになる。あるいは、他の加工誤差要因が小さいと推定される場合には、直接、実施例６で測定された形状誤差の分だけ工具移動経路を補正して最終仕上げ加工を行ってもよい。
【０１１７】
＜実施例７＞
実施例５では、切削工具１１に取付誤差がある場合に、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を導出する手法を説明した。実施例７では、切削工具１１に取付誤差があるだけでなく、工具の送り方向にも誤差がある場合に、これら誤差を導出する手法を説明する。
【０１１８】
実施例７においても移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先の取付誤差を特定する。
【０１１９】
図２６（ａ）は、切削工具１１をＺ軸方向に動かして前加工したときの様子を示す。移動制御部２２は、送り機構７によるＺ軸並進方向の送り機能およびＣ軸回転方向の送り機能を利用して、切削工具１１により被削材６を加工する。この旋削加工では、Ｚ軸に平行なラインＬ１に沿って切削工具１１を送ったところ、実施例５で説明した工具中心の取付誤差が存在していたことと、Ｚ軸とＣ軸回転中心とが平行でなかったことを理由として、目標とする円筒面に加工誤差が生じている。ラインＬ１について付言すると、ＮＣ工作機械では、ラインＬ１がＺ軸に沿っており、したがってＣ軸回転中心と平行であることを前提として、切削工具１１の送り経路を計算していたところ、Ｚ軸とＣ軸回転中心とが実際には平行でなかったために、移動制御部２２は、実線矢印で送り経路として示す経路で、刃先１１ａを移動させている。したがって、目標とは異なる形状の前加工面が作成されている。
【０１２０】
なお、この平行度の誤差要因については、工作機械の製造時の組立誤差以外に、設置時や送り機構移動時、被削材取付時の重量分布変化による変形、加工力による変形、気温・加工熱による熱変形などが考えられる。この中で、加工力による変形を考慮する場合には、前加工時と最終仕上げ加工時で、加工力が同程度になるような加工条件を設定することが望ましい。
【０１２１】
誤差導出処理において、移動制御部２２は、送り機構７によるＸ軸並進方向、Ｙ軸並進方向およびＺ軸並進方向の送り機能を利用して、複数の接触座標値を取得する。移動制御部２２は、ｚ位置であるＺ１、Ｚ２のそれぞれにおいてｙ位置を変化させて３回ずつｘ方向に移動したときの刃先１１ａの接触座標値を導出する。３点の接触座標値を導出することで、実施例５で説明したように、理想とする工具中心位置からの位置ずれ量（Δｘ＾１，Δｙ＾１）、（Δｘ＾２，Δｙ＾２）が導出される。
【０１２２】
位置関係導出部２３は、（Δｘ＾１，Δｙ＾１，Ｚ１）、（Δｘ＾２，Δｙ＾２，Ｚ２）を導出することで、送り経路の軌道を算出できる。ここで任意のｚにおいて、Ｃ軸回転中心に対して相対的にもつと予想される位置誤差を（Δｘ＾，Δｙ＾）とすると、
【数３２】
0006955296.tif 000033
したがって、
【数３３】
0006955296.tif 000034
となる。なお、ここでは２つのＺ位置での位置ずれを線形補間したが、３つ以上のＺ位置での位置ずれを測定して補間の次数を上げても良い。
【０１２３】
このように実施例７によると、移動制御部２２が、切削後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかったＸ軸およびＹ軸並進方向の送り機能を利用することで、位置関係導出部２３が、理想形状であれば接触するはずの位置とのずれ量から、Ｃ軸に対する切削工具１１の送り方向の平行度を推定できる。実施例７では、Ｃ軸に対する切削工具１１の送り方向の平行度を推定することで、位置関係導出部２３は、被削材６に対する切削工具１１の相対移動方向のずれを特定できる。上式で示したように任意のｚにおける位置誤差が求まることで、移動制御部２２は、この位置誤差を補正した送り経路を算出できるようになる。
【０１２４】
＜実施例８＞
図２７は、切削工具１１をＸ軸方向およびＺ軸方向に動かして球面を前加工したときの様子を示す。この旋削加工では、Ｃ軸に対してＸ軸が直交するべきところ、直交性が崩れていることで、球面に加工誤差が生じている。ＮＣ工作機械では、Ｘ軸を基準として、球面を加工するためのラインＬ２となる送り経路を計算していたところ、工具制御用のＸ軸と被削材６の回転軸となるＣ軸との直交性が崩れているために、移動制御部２２は、実線矢印で送り経路として示す経路で、刃先１１ａを移動させている。
【０１２５】
誤差導出処理において、移動制御部２２は、刃先１１ａを、ある加工点Ｐ１と、Ｃ軸に対して対称となる点Ｐ２で接触させる。このときのＸ方向の移動距離（２ΔＸ）とＹ方向検出値（Δｚ）の差分から、Ｃ軸とＸ軸間の直交度を示すθ＾が、以下の式で求められる。
【数３４】
0006955296.tif 000035
このように直交度を示すθ＾が求まれば、移動制御部２２は、このθ＾を０とする工具の送り経路を算出して補正する。
なお、この手法は、球面以外の面（平面や非球面を含む）に対しても適用可能である。
【０１２６】
実施例８においても移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先の取付誤差を特定する。
このように実施例８では、Ｃ軸に対するＸ軸の直交度を推定することで、位置関係導出部２３は、被削材６に対する切削工具１１の相対移動方向のずれ量を特定できる。
【０１２７】
＜実施例９＞
実施例５では、円筒面に刃先１１ａを接触させたときの座標値を利用して、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を推定した。実施例９では、前加工された球面に刃先１１ａを接触させたときの座標値を利用して、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を推定する手法を説明する。前加工された球面は、たとえば図２３に示す被削材６から円筒面を除外したものであってよい。移動制御部２２は、送り機構７によるＸ軸並進方向の送り機能、Ｚ軸並進方向の送り機能およびＣ軸回転方向の送り機能を利用して、切削工具１１により被削材６を前加工する。
【０１２８】
実施例９で示す手法では、同じＺ位置にある３点に刃先１１ａを接触させるように刃先１１ａを移動制御する。誤差導出処理において、移動制御部２２は、送り機構７によるＸ軸並進方向、Ｙ軸並進方向およびＺ軸並進方向の送り機能を利用して、複数の接触座標値を取得する。
【０１２９】
図２８（ａ）は、刃先１１ａがＰ１を加工している様子を示す。ＮＣ工作機械上の工具中心座標は既知であり、（Ｘ１，０，Ｚ１）である。またＸＹ平面に対する工作物中心ＯｃとＰ１を結ぶ線分の角度はθ１である。刃先１１ａのノーズ半径をＲとすると、加工点でもあるＰ１の座標は、
Ｐ１：（Ｘ１−Ｒcosθ１，０，Ｚ１−Ｒsinθ１）
となる。
【０１３０】
Ｐ１の座標が定まると、Ｐ１と同じＺ位置（Ｚ１−Ｒsinθ１）にあり（図２８（ｂ）参照）、Ｙ軸負方向にＰ１からΔＹ、２ΔＹ変位した位置に（図２８（ｃ）参照）、接触するべきＰ２、Ｐ３を設定する。また、ＸＹ面内でＣ軸回転中心とＰ１を結ぶ線分とＣ軸回転中心とＰ２を結ぶ線分間の角度をαとし、Ｃ軸回転中心とＰ１を結ぶ線分とＣ軸回転中心とＰ３を結ぶ線分間の角度をβとする（図２８（ｂ）参照）。
図２９は、ＸＹ平面に対する工作物中心Ｏｃと接触点を結ぶ線分の角度を示す。ここでＰ２との線分の角度をθ２、Ｐ３との線分の角度をθ３とする。
したがって、Ｐ２に接触するための工具中心座標（Ｃ２）、Ｐ３に接触するための工具中心座標（Ｃ３）は、以下のように計算される。
Ｃ２：（Ｘ２＋Ｒcosθ２，−ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ２）
Ｃ３：（Ｘ３＋Ｒcosθ３，−２ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ３）
【０１３１】
位置関係導出部２３は、以下の幾何学的関係式により、Ｘ２、Ｘ３、α、β、θ１、θ２，θ３を計算する。
【数３５】
0006955296.tif 000036
各座標値の原点はＯcであり、ＯcはＣ軸回転中心線上にあって、加工点の軌跡（円弧であって、ＸＺ面に平行な平面上にある）の中心（工具取付誤差がある場合、その分、Ｃ軸回転中心線からずれている）と同じｚ座標値を持つ点である。
【０１３２】
移動制御部２２は、Ｐ２、Ｐ３に刃先１１ａを接触させる。このとき移動制御部２２は、刃先１１ａの中心座標の（ｙ，ｚ）をそれぞれＣ２，Ｃ３の上記座標値に合わせてから、Ｘ方向に移動して刃先１１ａを球面に接触させる。このとき、計算値と同じｘ座標値で接触すれば、中心座標の取付誤差がないことが判定される。一方で、計算値と異なるＮＣ工作機械上の工具中心のｘ位置で接触すると、Ｘ方向の移動量が誤差として検出される。
【０１３３】
検出Ｃ２：（Ｘ２＋Δｘ２＋Ｒcosθ２，−ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ２）
検出Ｃ３：（Ｘ３＋Δｘ３＋Ｒcosθ３，−２ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ３）
Δｘ２、Δｘ３は、検出値である。
【０１３４】
検出値から、Ｐ２、Ｐ３は、以下のように近似的に導出できる。
検出Ｐ２：（Ｘ２＋Δｘ２，−ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１）
検出Ｐ３：（Ｘ３＋Δｘ３，−２ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１）
なおｚ位置の誤差に関して言えば、工具ノーズ半径が加工面半径に対して一般に小さいこと、仮に取付誤差があっても加工点の軌跡形状（ＸＺ面に平行な平面上にある）は取付誤差分平行移動しているだけでＹ方向に見た曲率は正しい（ＸＹ断面をＺ方向に見た曲率が誤差を持つ）ことから、ｘ位置に比べてｚ位置のずれは小さい。したがってｚ位置のずれは無視できる。
【０１３５】
図３０（ａ）は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３により形成される初期円と、初期円から導出された誤差（Δｘ２、Δｘ３）を用いて形成される仮想円との関係を示す。仮想円は、Ｐ１、検出Ｐ２、検出Ｐ３を通る。（Δｘ’，Δｙ’）は、仮想円の中心である。
図３０（ｂ）は、仮想円の中心座標を原点に戻した座標系を示す。このとき工具取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾）が、下式によって推定される。
（Δｘ＾，Δｙ＾）＝（−Δｘ’，−Δｙ’）
【０１３６】
位置関係導出部２３は、推定された工具取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾）を用いて、以下の幾何学的関係式により、Ｘ２、Ｘ３、α、β、θ１（１つ目の接触点については、加工時と同じままであり、最初の接触時と変化しない。従ってＸ１、Ｚ１と同様にθ１も変化はなく、必ずしも再計算しなくてよい）、θ２，θ３をあらためて計算する。
【数３６】
0006955296.tif 000037
【０１３７】
これにより
Ｃ２：（Ｘ２−Δｘ＾＋Ｒcosθ２，−ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ２）
Ｃ３：（Ｘ３−Δｘ＾＋Ｒcosθ３，−２ΔＹ，Ｚ１−Ｒsinθ１＋Ｒsinθ３）
が導き出される。
【０１３８】
移動制御部２２は、導出したＣ２、Ｃ３を利用して、新たなＰ２、Ｐ３に刃先１１ａを接触させる。移動制御部２２は、刃先１１ａの中心座標の（ｙ，ｚ）をそれぞれＣ２，Ｃ３の上記座標値に合わせてから、Ｘ方向に動して刃先１１ａを球面に接触させる。このとき、計算値と同じ中心座標で接触すれば、中心座標の取付誤差の推定値に推定誤差がないことが判定される。この処理を繰り返し行うことで、計算値と同じとみなすことのできる中心座標で刃先１１ａが被削材６の球面に接触することになり、すなわち推定誤差が十分に小さくなり、正確な取付誤差を求められる。
【０１３９】
実施例９においても移動制御部２２は、切削加工後の被削材６に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させて、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先の取付誤差を特定する。
このように実施例９では、前加工された球面と、目標とする設計加工面との差分を繰り返し計算により収束させることで、工具中心の取付誤差（Δｘ＾，Δｙ＾、Δｚ＾）を特定する。
【０１４０】
＜実施例１０＞
実施例５〜９では、切削工具１１をＢ軸回転させない旋削加工について説明したが、実施例１０では、切削工具１１をＢ軸回転させて、刃先１１ａの一点のみを使用する加工について説明する。
図３１（ａ）は、加工時に刃先１１ａの一点が切削に利用される様子を示す。このような加工では、Ｂ軸中心ＯＢに対する相対的な工具中心Ｃの取付位置に誤差があると加工誤差を生じる。
図３１（ｂ）は、Ｂ軸中心ＯＢと工具中心Ｃとの間の距離Ｌ＾と、初期の取付角度θ＾を求めるための説明図である。図示されるように移動制御部２２は、所定のｙ座標、ｚ座標で、取付角度を＋ΔＢ、−ΔＢだけ変更して、刃先１１ａの接触点におけるｘ座標の増分Δｘ１、Δｘ２を検出し、これらを用いて次式のように計算を行う。
【０１４１】
【数３７】
0006955296.tif 000038
以上により、Ｂ軸回転中心に対する相対的な工具中心Ｃの取付位置である、距離Ｌ＾と角度θ＾が求められる。
【０１４２】
＜実施例１１＞
実施例１１では、走査線加工による前加工面を利用して、まずＣ軸回転中心の誤差を同定する。実施例１１においても、前加工面に対して刃先１１ａを複数点で接触させて、理想プロファイルとの差分を導出することで、工具中心から見た相対的なＣ軸回転中心位置の誤差を同定する。
【０１４３】
図３２は、走査線加工におけるＸＺ面内の切削送り方向とＹＺ面内のピック送り方向とを概念的に示す。Ｃ軸回転中心の誤差を同定するために、ＹＺ平面内工作物形状と、ＸＺ平面内工作物形状とを利用できる。
【０１４４】
＜ＹＺ平面内工作物形状の利用＞
図３３（ａ）は、加工時の刃先１１ａの様子を示す。図３３（ａ）で、点線は加工時の工具中心の切削運動プロファイルを、実線は前加工面プロファイルを表現する。理想的な工具中心の切削運動プロファイルおよび前加工面プロファイルは、既知である。
図３３（ｂ）は、Ｃ軸（ここでは工具側にＣ軸が取り付けられている）を加工時の姿勢から９０度回転した後、前加工面に対して複数の点で刃先１１ａを接触させている様子を示す。図３３（ｂ）で、実線は接触点をつないだ接触面プロファイルを表現する。
【０１４５】
位置関係導出部２３は、接触面プロファイルと前加工面プロファイルとが最もフィットするように、Ｃ軸回転中心のＹ方向誤差（Ｃ軸回転後、回転前のＸ方向誤差）を数値解析により同定する。具体的に位置関係導出部２３は、各接触位置を前加工面プロファイルにより推定した上で、実際に接触した検出位置との誤差を導出し、その誤差の総和が最小になるようにＣ軸回転中心座標を同定する。
【０１４６】
＜ＸＺ平面内工作物形状の利用＞
図３４（ａ）は、加工時の刃先１１ａの様子を示す。図３４（ａ）で、点線は加工時の工具中心の切削運動プロファイルを、実線は前加工面プロファイルを表現する。理想的な工具中心の切削運動プロファイルおよび前加工面プロファイルは、既知である。
図３４（ｂ）は、Ｃ軸を加工時の姿勢から９０度回転した後、前加工面に対して複数の点で刃先１１ａを接触させている様子を示す。図３４（ｂ）で、実線は接触点をつないだ接触面プロファイルを表現する。
【０１４７】
位置関係導出部２３は、接触面プロファイルと前加工面プロファイルとが最もフィットするように、Ｃ軸回転中心のＸ方向誤差（Ｃ軸回転後、回転前のＹ方向誤差）を数値解析により同定する。具体的に位置関係導出部２３は、各接触位置を前加工面プロファイルにより推定した上で、実際に接触した検出位置との誤差を導出し、その誤差の総和が最小になるようにＣ軸回転中心座標を同定する。
【０１４８】
図３３（ｂ）または図３４（ｂ）に示したように、工具中心から見た相対的なＣ軸回転中心位置が同定される。Ｃ軸回転中心位置が同定されると、それを利用して、刃先１１ａの形状誤差を測定できる。
図３５は、刃先形状誤差を測定する手法を示す。移動制御部２２が、Ｃ軸を加工時の姿勢から９０度回転させて、前加工面上で刃先１１ａを、同じ刃先位置が接触するように曲線に沿って複数点で接触させる。図３５は、破線が示す尾根に沿って刃先のＺ方向最下点で前加工面に接触する様子を表現している。位置関係導出部２３は、各接触点における計算上の接触位置と検出された接触位置のずれ量から、実施例６と同様にして、刃先形状の崩れを測定する。
【０１４９】
＜実施例１２＞
実施例１２では、等高線加工による前加工面を利用して、Ｃ軸回転中心の誤差を同定する。この場合、位置関係導出部２３は、実施例９で説明したようにＣ軸とＺ軸の位置を変えずに、ＸＹ位置を変えて接触した２点以上の座標値を利用することで、Ｃ軸回転中心と刃先１１ａのｘｙ相対位置を同定できる。
【０１５０】
また前加工時とＣ軸回転位置が９０度異なる姿勢で、同じ刃先位置が接触する曲線上で多点接触させることで、工具刃先の形状誤差を測定できる。また実施例７で説明したように、Ｚ位置を変えて、前加工時とＣ軸回転位置が９０度異なる姿勢で２点以上の接触を行わせることで、Ｃ軸回転中心とＺ軸の平行度（傾き）を同定できる。
【０１５１】
＜実施例１３＞
実施例１３では、直線切れ刃を転写した加工面を利用して、工具の取付角度とＢ軸回転中心位置を同定する手法を説明する。
図３６は、直線切れ刃である刃先１１ａが加工している様子を示す。以下、工具の取付角度によって決まる既加工面の微細溝の主な傾斜面の傾きφ^、Ｂ軸回転中心と刃先先端との距離であるＬ＾、Ｚ軸に対する傾きとなるβ＾を同定する手法を説明する。傾きφ^は、−Ｘ軸から反時計回りを正とした角度であり、傾きβ＾は、−Ｚ軸からの角度とする。
図３７は、同定手法を説明するための図である。移動制御部２２は、任意の角度θ１で、刃先１１ａを前加工面とＰ１で接触させ、Ｐ１のｚ位置であるｚ１を検出する。移動制御部２２は、同じ姿勢のまま、刃先１１ａを前加工面とＤＸずらしたＰ２で接触させ、Ｐ２のｚ位置であるｚ２を検出する。
これにより、ｄｚ＝ｚ２−ｚ１とすると、
φ＾＝atan(ｄｚ/｜ＤＸ｜)
と算出される。この傾き角度が目的形状の傾き角度とずれている場合には、その差分をＢ軸で補正することでより正確な傾斜面を持つ微細溝加工を最終仕上げで行うことができる。
【０１５２】
図３８は、座標変換を説明するための図である。
刃先先端点とＢ軸回転中心の相対関係は、以下のように表現される。
【数３８】
0006955296.tif 000039
【０１５３】
切削位置でのｚ座標を０とするべく、φを用いて座標系を変換すると、
【数３９】
0006955296.tif 000040
となる。
【０１５４】
図３９（ａ）（ｂ）は、それぞれ刃先１１ａの姿勢を変化させて、前加工面に接触させた状態を示す。
図３９（ａ）は、Ｂ軸をθ１回転させた状態で、傾きφに垂直な方向（Ｚ’軸に平行）に刃先１１ａを動かして前加工面に接触させた状態を示す。図３９（ｂ）は、Ｂ軸をθ２回転させた状態で、傾きφに垂直な方向（Ｚ’軸に平行）に刃先１１ａを動かして前加工面に接触させた状態を示す。θ１、θ２は、反時計回りの角度を正とする。このとき、ｚ値として、それぞれｚ’１とｚ’２とが検出される。
【０１５５】
そこで、以下の関係性が成立する。
【数４０】
0006955296.tif 000041
なおｘ’１＋、ｘ’２＋は、適当なずらし量であり、ずらさなくてもよい。
【０１５６】
上記した２つの接触点におけるｚ’座標は、以下のように求められる。
【数４１】
0006955296.tif 000042
連立して解くと、
【数４２】
0006955296.tif 000043
【０１５７】
したがって、
【数４３】
0006955296.tif 000044
【０１５８】
したがって、
【数４４】
0006955296.tif 000045
と算出される。
【０１５９】
このように実施例１３によれば、直線切れ刃を転写した加工面において、刃先１１ａを複数点で接触させることで、Ｂ軸回転中心を導出できる。このように正確なＢ軸回転中心を知ることにより、例えば自由曲面上に微細溝が形成される複雑形状のように、微細溝の傾斜面の角度が変化するためにＢ軸を回転させて加工を行う必要がある場合に、工具刃先のｘｙ位置がずれて加工精度が劣化する（工具刃先位置に対する相対的なＢ軸回転中心位置に誤差があると、Ｂ軸回転に起因して工具刃先のｘｙ位置に誤差を生じる）ことを防ぐことができる。
【０１６０】
以下の実施例１４〜１８では、回転工具である切削工具１１に関するずれ量の特定処理について説明する。実施例１４〜１８において、移動制御部２２は、切削加工後の被削材に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構７による送り機能を利用して切削工具１１を相対移動させ、位置関係導出部２３は、切削工具１１が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具１１に関するずれ量を特定する。いずれの実施例でも回転工具を代表して、先端に半球状のボール部を有するボールエンドミルに関するずれ量を求めるが、ラジアスエンドミルなどの他の種類の回転工具についても、同様にずれ量を特定できる。
【０１６１】
＜実施例１４＞
実施例１４では、ボールエンドミルの切れ刃の形状誤差を特定する手法を説明する。
図４０は、被削材６の前加工面に接触させたボールエンドミルの２つの異なる姿勢Ａ、Ｂを示す。２つの姿勢Ａ、Ｂでは、ボール部の中心から見て異なる角度位置の刃先が前加工面に接触する。姿勢Ａは、たとえば前加工面を形成時の姿勢であってもよい。実施例１４では、切れ刃半径Ｒの崩れ以外の値は既知であることを前提とする。
【０１６２】
図４０において、ボール部の中心からＢ軸中心ＯＢまでの距離Ｌ、姿勢Ａにおける角度θ、姿勢Ｂにおける角度（θ＋Δθ）、姿勢Ａから姿勢Ｂに遷移するときのＢ軸中心ＯＢの理想的な移動量ΔＸｒは既知である。このとき、Ｂ軸中心ＯＢの移動量を計測し、移動量が（ΔＸｒ＋Δｘｅｒ）である場合、ボール形状の崩れ量ΔＲｅｒ＾は、以下のように求まる。
ボール形状の崩れ量ΔＲｅｒ＾＝移動のずれ量Δｘｅｒ
以上により、２つの異なる姿勢でボールエンドミルを前加工面に接触させることで、切れ刃の崩れ形状（形状誤差）を測定できる。
【０１６３】
＜実施例１５＞
実施例１５では、ボールエンドミルの主軸取付誤差（工具振れ量ΔＲ＾）を特定する手法を説明する。
図４１は、ボールエンドミルと主軸の芯ずれ量を特定する手法を説明するための図である。図４１において、実線で示すボールエンドミルは芯ずれがない場合の輪郭形状を、点線で示すボールエンドミルは芯ずれが生じている場合の輪郭形状を示す。図示されるように、ボールエンドミルが芯ずれしている場合、軸ブレすることで理想値よりも大きな外周で切削が行われる。実施例１５では、工具振れ量ΔＲ＾以外の値は既知であることを前提とする。移動制御部２２は、２つの姿勢Ａ、Ｂでボールエンドミルを前加工面に接触させる。
【０１６４】
主軸とＺ軸とが平行になるＢ軸回転位相θ０、姿勢Ａにおける角度θ、姿勢Ｂにおける角度（θ＋Δθ）が既知であり、姿勢Ａと姿勢Ｂとで回転Δθにより変わる振れの量がΔｘと測定されたとする。このとき、
【数４５】
0006955296.tif 000046
により工具の振れ量ΔＲ＾が求められる。
【０１６５】
＜実施例１６＞
実施例１６では、Ｂ軸中心ＯＢの誤差を特定する手法を説明する。
図４２は、Ｂ軸中心のずれ量を特定する手法を説明するための図である。実施例１６では、ボール部の中心からＢ軸中心ＯＢまでの距離Ｌ＾、任意の姿勢における角度θ＾が未知であり、それ以外の値は既知である。移動制御部２２は、任意の姿勢の角度θ＾でボールエンドミルを前加工面に接触させた後、既知のΔθで前後に２回変化させて、接触させる。実施例１６では、移動制御部２２が角度（θ＾＋Δθ）、角度（θ＾−Δθ）で接触させ、位置関係導出部２３がそのときのＸ軸方向の移動量Δｘ１、Δｘ２を測定した。このとき、以下の式でＬ＾、θ＾が求められる。
【数４６】
0006955296.tif 000047
以上のように未知のＬ＾、θ＾を、３つの異なる姿勢で接触させることで導出できる。
【０１６６】
＜実施例１７＞
実施例１７では、Ｘ軸とＺ軸の直交度に関する指標θｘｚ＾を特定する。指標θｘｚ＾は、Ｘ軸とＺ軸の間の直角からのずれ量である。
図４３は、Ｘ軸とＺ軸の間の直角からのずれ量を特定する手法を説明するための図である。ボール部の中心からＢ軸中心ＯＢまでの距離Ｌ、姿勢Ａにおける角度θ、姿勢Ｂにおける角度（θ＋Δθ）、姿勢Ａから姿勢Ｂに遷移するときのＢ軸中心ＯＢの理想的な移動量ΔＸｒ（Ｘ軸がＺ軸に直交している場合の移動量）、ボール部の切れ刃半径Ｒは既知である。姿勢Ａから姿勢Ｂに遷移するときに、切れ刃が前加工面に接触するまでの実際の移動量Δｘ１から、Ｘ軸とＺ軸の直交度に関する指標θｘｚ＾が、以下のように求まる。
【数４７】
0006955296.tif 000048
【０１６７】
実施例１７は、Ｘ軸とＺ軸の直交度に関する指標を導出する手法を示すが、実施例７に関して説明したように、回転工具を前加工した被削材６に接触させることで、Ｃ軸に対する回転工具の送り方向の平行度を推定することも可能である。
【０１６８】
＜実施例１８＞
実施例１８では、走査線加工による前加工面を利用して、まずＣ軸回転中心の誤差を同定する。実施例１８においても、前加工面に対して切削工具１１の切れ刃を複数点で接触させて、理想プロファイルとの差分を導出することで、工具中心から見た相対的なＣ軸回転中心位置の誤差を同定する。
【０１６９】
図４４は、走査線加工におけるＸＺ面内の切削送り方向とＹＺ面内のピック送り方向とを概念的に示す。Ｃ軸回転中心の誤差を同定するために、ＹＺ平面内工作物形状と、ＸＺ平面内工作物形状とを利用できる。
【０１７０】
＜ＹＺ平面内工作物形状の利用＞
図４５（ａ）は、加工時の切れ刃の様子を示す。図４５（ａ）で、点線は加工時のボール部中心の切削運動プロファイルを、実線は前加工面プロファイルを表現する。理想的なボール部中心の切削運動プロファイルおよび前加工面プロファイルは、既知である。
図４５（ｂ）は、ワークをＣ軸まわりに９０度回転した後、前加工面に対して複数の点で刃先を接触させている様子を示す。図４５（ｂ）で、実線は接触点をつないだ接触面プロファイルを表現する。
【０１７１】
位置関係導出部２３は、接触面プロファイルと前加工面プロファイルとが最もフィットするように、Ｃ軸回転中心のＹ方向誤差（Ｃ軸回転後、回転前のＸ方向誤差）を数値解析により同定する。具体的に位置関係導出部２３は、各接触位置を前加工面プロファイルにより推定した上で、実際に接触した検出位置との誤差を導出し、その誤差の総和が最小になるようにＣ軸回転中心座標を同定する。
【０１７２】
＜ＸＺ平面内工作物形状の利用＞
図４６（ａ）は、加工時の切れ刃の様子を示す。図４６（ａ）で、点線は加工時のボール部中心の切削運動プロファイルを、実線は前加工面プロファイルを表現する。理想的なボール部中心の切削運動プロファイルおよび前加工面プロファイルは、既知である。
図４６（ｂ）は、ワークをＣ軸まわりに９０度回転した後、前加工面に対して複数の点で刃先を接触させている様子を示す。図４６（ｂ）で、実線は接触点をつないだ接触面プロファイルを表現する。
【０１７３】
位置関係導出部２３は、接触面プロファイルと前加工面プロファイルとが最もフィットするように、Ｃ軸回転中心のＸ方向誤差（Ｃ軸回転後、回転前のＹ方向誤差）を数値解析により同定する。具体的に位置関係導出部２３は、各接触位置を前加工面プロファイルにより推定した上で、実際に接触した検出位置との誤差を導出し、その誤差の総和が最小になるようにＣ軸回転中心座標を同定する。
【０１７４】
図４５（ｂ）または図４６（ｂ）に示したように、ボール部中心から見た相対的なＣ軸回転中心位置が同定される。Ｃ軸回転中心位置が同定されると、それを利用して、刃先の形状誤差を測定できる。
図４７は、刃先形状誤差を測定する手法を示す。移動制御部２２が、ワークをＣ軸まわりに９０度回転させて、前加工面上で刃先を、同じ刃先位置が接触するように曲線に沿って複数点で接触させる。図４７は、破線が示す尾根に沿って刃先のＺ方向最下点で前加工面に接触する様子を表現している。位置関係導出部２３は、各接触点における計算上の接触位置と検出された接触位置のずれ量から、実施例６と同様にして、刃先形状の崩れを測定する。
【０１７５】
以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１７６】
本開示の態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の切削装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材または部品に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部と、を備える。制御部は、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて、切削工具が被削材または部品に接触したときの座標値を取得する機能を有する。制御部は、旋削加工後の被削材または被削材の回転中心との相対的な位置関係が既知である基準面に対し、旋削加工の際の切削工具の回転角度位置とは異なる少なくとも２つの位置で、切削工具が接触したときの座標値をもとに、切削工具と被削材の回転中心との相対的な位置関係を定める。この態様によると制御部が、２つ以上の接触位置の座標値をもとに切削工具と被削材の回転中心との相対的な位置関係を定めることで、位置関係を測定するための測定器等を別途搭載する必要がない。
【０１７７】
本開示の別の態様もまた、切削装置である。この装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、対象物に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部と、を備える。制御部は、切削工具を既知形状をもつ物体に対して相対移動させて、切削工具の刃先が物体の既知形状部分に接触したときの座標値を、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて取得する機能を有する。制御部は、切削工具の刃先が物体の既知形状部分の少なくとも３つの位置で接触したときの座標値をもとに、工具刃先のノーズ半径、工具刃先の中心座標、工具刃先の形状誤差の少なくとも１つを求める。この態様によると制御部が３つ以上の接触位置の座標値をもとに工具刃先に関する値を求めることができ、測定器等を別途搭載する必要がない。
【０１７８】
本開示のさらに別の態様もまた、切削装置である。この装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構による主軸の回転および送り機構による切削工具の相対移動を制御する制御部と、を備える。制御部は、接触センサの検知情報、または回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データを用いて、切削工具が被削材に接触したときの座標値を取得する機能を有する。制御部は、切削加工後の被削材に対し、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構による送り機能を利用して切削工具を相対移動させて、切削工具が少なくとも２つの位置で接触したときの座標値をもとに、切削工具の取付誤差、工具刃先の形状誤差、被削材に対する切削工具の相対移動方向のずれの少なくとも１つを特定する。制御部は、切削加工の際には利用しなかった移動方向の送り機構による送り機能を利用することで、測定器を搭載することなく、切削工具の取付誤差、工具刃先の形状誤差、被削材に対する切削工具の相対移動方向のずれの少なくとも１つを特定できる。
【０１７９】
本発明のさらに別の態様もまた、切削装置である。この装置は、切削工具または被削材が取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対して切削工具を相対的に移動させる送り機構と、回転機構および／または送り機構に含まれる駆動モータに関する検出値の時系列データから、切削工具と被削材との接触位置を特定する制御部と、を備える。制御部は、接触前に取得された検出値の第１時系列データと、接触後に取得された検出値の第２時系列データをもとに、接触位置を特定する。この態様によると、制御部が、接触前の検出値にまでさかのぼって分析することで切削工具と被削材の接触タイミングを正確に導出し、接触位置を定めることができる。
【０１８０】
制御部は、所定の閾値を超えた検出値を含む第２時系列データを取得してもよい。制御部は、第１時系列データにもとづいて、所定の閾値を設定してもよい。制御部は、第１時系列データの平均値を用いて、所定の閾値を設定してもよい。制御部は、第２時系列データを回帰分析して求めた回帰式と、第１時系列データの平均値とから、接触位置を特定してもよい。
【符号の説明】
【０１８１】
１・・・切削装置、２ａ・・・主軸、６・・・被削材、７・・・送り機構、８・・・回転機構、１１・・・切削工具、２０・・・制御部、２１・・・回転制御部、２２・・・移動制御部、２３・・・位置関係導出部、４０・・・基準ブロック、４１・・・取付軸、４２・・・支持装置、４３・・・Ｂ軸テーブル。
【図１】
0006955296.tif 000049
【図２】
0006955296.tif 000050
【図３】
0006955296.tif 000051
【図４】
0006955296.tif 000052
【図５】
0006955296.tif 000053
【図６】
0006955296.tif 000054
【図７】
0006955296.tif 000055
【図８】
0006955296.tif 000056
【図９】
0006955296.tif 000057
【図１０】
0006955296.tif 000058
【図１１】
0006955296.tif 000059
【図１２】
0006955296.tif 000060
【図１３】
0006955296.tif 000061
【図１４】
0006955296.tif 000062
【図１５】
0006955296.tif 000063
【図１６】
0006955296.tif 000064
【図１７】
0006955296.tif 000065
【図１８】
0006955296.tif 000066
【図１９】
0006955296.tif 000067
【図２０】
0006955296.tif 000068
【図２１】
0006955296.tif 000069
【図２２】
0006955296.tif 000070
【図２３】
0006955296.tif 000071
【図２４】
0006955296.tif 000072
【図２５】
0006955296.tif 000073
【図２６】
0006955296.tif 000074
【図２７】
0006955296.tif 000075
【図２８】
0006955296.tif 000076
【図２９】
0006955296.tif 000077
【図３０】
0006955296.tif 000078
【図３１】
0006955296.tif 000079
【図３２】
0006955296.tif 000080
【図３３】
0006955296.tif 000081
【図３４】
0006955296.tif 000082
【図３５】
0006955296.tif 000083
【図３６】
0006955296.tif 000084
【図３７】
0006955296.tif 000085
【図３８】
0006955296.tif 000086
【図３９】
0006955296.tif 000087
【図４０】
0006955296.tif 000088
【図４１】
0006955296.tif 000089
【図４２】
0006955296.tif 000090
【図４３】
0006955296.tif 000091
【図４４】
0006955296.tif 000092
【図４５】
0006955296.tif 000093
【図４６】
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【図４７】
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