JPH0698567B2 - 自由曲面加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は機械加工により所望の三次元自由曲面を実現す
る自由曲面加工機に関し、特にその実現に際して人手を
不用として完全な自動化を達成する自由曲面加工機に関
するものである。

［従来技術］ 従来、金型の製作等、三次元自由曲面に高い精度を要す
る機械加工は、熟練者の手作業と勘によって行われてお
り、多くの時間と労力を必要としている。例えば、粗い
型彫りのみを加工機等によって実行した後は、荒仕上げ
を手持グラインダーによって行い、次いで、熟練者の触
覚、視覚に頼って砥石等を用い研削、研磨がなされてい
る。このため、上記手作業の機械化を目的として三次元
自由曲面の研削機が近年開発されるに至っている。この
種の機器は研削作業に内容を定圧自己誘導倣いによって
又は代表的な作業点を倣い教示するティーチングによっ
て知り、所望の作業を達成しようとしているものであっ
て、加工面を定圧で倣いながら移動し、若しくは前もっ
て人手による作業点ティーチングにより加工面の情報入
力を必要としている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、上記従来の三次元自由曲面の加工には以上のご
とき問題点を有していた。

まず、定圧自己誘導倣いによる研削機は、加工面上を一
定の粗さにすることはできるものの前加工の形状通りに
しか研削できず、最終的には前記熟練者の作業が必要と
なる。すなわち、作業の所要時間をある程度短縮できる
効果に止まるのである。

又、ティーチングにより作業内容が教示される研削機に
あっては、人手により作業毎に代表的な作業点を教える
煩雑さがあり多品種少量生産への用途に問題があった。

更に、上記両者の研削機ともに研削機の自由度が低く、
一つのワークの研削を実行するのに幾度となくワークチ
ャックを行わねばならず、生産性が低く、かつ完全な自
動化が達成できないこと等が挙げられる。

すなわち、従来の加工機は全て自由度の低いオープン制
御であり、自由化に対する適用、加工精度等の面より充
分なものではなく、今日のオートメーション化に追従で
きないのである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、一度のワ
ークチャックで三次元自由曲面全てにわたり、迅速かつ
精度良く所望の機械加工を実行することのできる優れた
自由曲面加工機を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は、
第１図の基本的構成図に示すごとく、 ワークの目標形状である仕上げ三次元曲面形状を、デー
タに基づき決定して記憶し、前記ワークに対して切削を
行った後に、研削によって形状出しを行なう自由曲面加
工機において、 前記ワークの目標形状を実現するために、所定の加工条
件にて、加工具をワークの任意の位置に移動させるとと
もに、加工具のワークに対する加工量を変更する加工手
段C1と、 該加工手段C1による研削中に、前記ワークの加工範囲で
の相対形状を測定するワーク相対形状測定手段C2と、 該ワーク相対形状測定手段C2によって測定されたワーク
の相対形状と前記ワークの目標形状とを比較して、前記
加工手段C1の加工条件を変更する加工条件変更手段C3
と、 前記加工手段C1によって加工されたワークの絶対形状を
測定するワーク絶対形状測定手段C4と、 該ワーク絶対形状測定手段C4によって測定されたワーク
の絶対形状と前記ワークの目標形状とを比較して、加工
不足量を算出する加工不足量算出手段C5と、 該加工不足量算出手段C5によって算出された加工不足量
が所定値以上の場合は、再加工を行なう再加工制御手段
C6と、 を備えることを特徴とする自由曲面加工機をその要旨と
している。

［作用］ 本発明は、ワークの切削及び研削を行なって、所望の三
次元曲面を有するワークを形成する装置であり、ワーク
の最終的な形状（目標形状）は、例えば公知の各種記憶
素子に記憶されている。

尚、形状の記憶は通常膨大な情報量となるので、より正
確で、かつ迅速にその記憶を行うために、ワークの形状
を予めCAD（Computer Aided Design）により設計し、そ
のCADデータ（数値データ）を直接ROM等に書き込む等の
のデータの流れを構成することが好ましい。

本発明における加工手段C1とは、ワークの形状を変
化させるものであり、従ってワークの任意の位置へその
形状を変化させる加工具を移動させる能力及びその加工
具の稼働を制御する能力を有する。例えばワークの形状
を僅かに加工するのみであるときは、ワークの所定の位
置まで砥石等の加工具を移動させ、かつ砥石等の回転数
や押付圧力等を変化させワークに対する砥石等の稼働を
制御するものが加工手段C1に相当する。

また、加工手段C1はワークの任意の位置まで加工具を移
動させる能力を有するものであるから、加工具を保持す
る部分、いわゆるアーム又はヘッド部は三次元の自由度
を有するものである。例えば、加工具を移動させるため
にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び接触角度制御軸Ａ軸、Ｃ軸の５
軸を自由に制御可能な、移動用機構の採用がなされる。
更に、その加工具の実行する加工量を変更するために、
加工具の押付力制御軸の１軸を制御できることが好まし
く、上記移動用の制御軸と組み合わせ６軸加工手段がよ
り好ましい態様である。また、更に上記加工量を変更す
るための手段として、上記保持する加工具そのものを選
択、変更するものであることが好ましい。すなわち、加
工量が粗く大きな時は研削等の専用工具を、加工量が細
かく小さな時は研磨等の専用工具をと選択可能とするの
である。これは例えば、公知のオートマチックツールチ
ェンジーにより構成することが可能である。

ワーク相対形状測定手段C2とは、前記ワークの加工
実行範囲における三次元曲面形状を測定するものであ
る。これは、例えば現在提供されている各種のカメラ等
の形状センサなどの形状認識装置を利用することができ
る。つまり、研削等を実行し、ワーク形状に大きな変化
をもたらす場合には、常にワーク全体の形状を絶対的に
検出する必要がある。従って絶対的形状測定部は必須で
あるが、実際に研削を実行している部分にどれほどの形
状変化が生じているかをリアルタイムで検出し研削用工
具の使用状況等を知る上では、その部分の相対的形状の
変化を検出することで充分である。すなわち、研削用工
具の目詰りや摩耗等で研削能力が低下していることを検
出するためにはリアルタイムでの検出が簡単でかつ有効
である。尚、ワークの形状変化を伴わない単なる面精度
を出すための研磨行程にあっては、検出に時間を要する
絶対的形状検出より、却って簡略的な部分的、相対的な
形状検出を実行する方が作業性向上の面より好ましい。

加工条件変更手段C3とは、前記ワーク相対形状測定
手段によって測定した加工の状態に応じて前記加工手段
C1による加工の条件を変更するものである。具体的に
は、例えば研削中にリアルタイムに測定した相対形状に
基づいて（例えば研削装置の押圧力等の）研削条件を変
更し、最適な研削状態を常に保つために行なうものであ
る。これによって、例えば研削中に研削工具の目詰まり
や摩耗等で研削能力が低下した場合でも、速やかにその
補償を行なうことができることになる。

ワーク絶対形状測定手段C4とは、前記ワークの絶対
的な三次元曲面形状をワーク全体にわたって測定するも
のである。これは、例えばX,Y,Z方向に自由に移動でき
るヘッドを有し、その先端部に距離センサをもつ三次元
形状測定機などの各種の形状認識装置を利用することが
できる。これは、上述した様に、研削等を実行し、ワー
ク形状に大きな変化を持たらす場合には、常にワーク全
体の形状を絶対的に検出する必要があるからである。

加工不足量算出手段C5とは、上記ワーク絶対形状測
定手段C4の検出情報とワークの目標形状の情報との比較
を行うものである。これら２つの情報の比較によって仕
上げ形状と実際の形状との差、すなわち現在必要とされ
ている加工不足量が判明するのである。

再加工制御手段C6は、上記のごとくして判明した加
工不足量に応じて加工手段C1を制御するものである。つ
まり、必要とされている加工不足量の加工を加工手段C1
に実行させるのである。従って、例えば加工不足量が極
めて大きく、粗いものを必要としているものであれば、
加工手段C1に（大きな加工量を実現できる）目の粗い砥
石やグラインダ等を選択させ、その押付圧を高くかつ回
転数を高くする等の制御信号を送るのである。このよう
に本再加工制御手段C6は、上記した各種手段をより効率
的に稼働させるために適宜その制御量の集中管理を行う
のである。近年のコンピュータ技術の進歩により、再加
工制御手段C6として、このコンピュータを用い、上記各
手段を数値制御すれば、精度、処理速度の面より好まし
い。

以下本発明をより具体的に説明するために実施例を挙げ
て詳述する。

［実施例］ 第２図は実施例の自由曲面加工機をその機能毎に概略的
に示した説明図である。

図２において、１はいわゆる門型の加工機本体で門型の
支柱部３には上下方向（以下Ｚ方向という）に移動可能
な梁材５が架け渡してあり、該梁材５を包むようにヘッ
ド７が設けられている。更に、ヘッド７は、梁材５上を
自由に移動可能で紙面上下方向（以上Ｙ方向という）の
任意の位置に移動できる。また、ワーク９を載せるパレ
ット11は移動テーブル13によって紙面の表裏方向（以
下、Ｘ方向という）に移動可能である。以上の各構成機
器により本実施例の自由曲面加工機はX,Y及びＺの３軸
自由作動が達成できる。

また、ヘッド７は梁材５上を右方向に移動して門型の支
柱３の脇に併設されるオートマチックアタッチメントチ
ェンジャー15（以下AACという）に達すると種々の加工
に最も適したアタッチメント17が取り付けられる。同様
にアタッチメント17の保持するツール、例えば砥石、グ
ラインダー等は、アタッチメント17を取り付けたヘッド
７が梁材５上を左方向に移動して支柱３の脇に併設され
るオートマチックツールチェンジャー19（以下ATCとい
う）に達すると自動的に最適のものに交換される。21
は、前記加工機本体と同様に門型の機器でX,Y,Z方向に
自由に移動できるヘッド23を有し、その先端部に距離セ
ンサ25を持つワーク９の形状を三次元的に測定する形状
測定機である。そして、この形状測定機21と加工機本体
１との間は前記した移動テーブル13によってオンライン
で結ばれており、いわゆるオートマチックパレットチェ
ンジャー（以下APCという）を構成している。27及び29
は相互に情報通信を実行しているコンピュータからなる
コントローラで、それぞれ前記した３軸の移動量の制御
やATC19、AAC15及び移動テーブル13の制御を行う。この
コントローラ27及び29は更に外部の機器とも更新を実行
し、該外部の機器と閉ループを構成している。

上記アタッチメント17の詳細について第３図の説明図に
基づいて説明する。図示のように本実施例では特別な研
削・測定ツール30を有している。この研削・測定ツール
30はアタッチメント17で保持されるが、該アタッチメン
ト17の動作によってワーク９に対する接触角度が自由に
変更される（図中のＡ軸及びＣ軸方向への駆動によ
る）。研削・測定ツール30は例として荒取り用砥石31を
を取り付けているところを示している。この研削・測定
ツール30は簡略な形状センサ33をその側壁に有する。こ
れは例えば荒取り用砥石31によるり加工されるワーク９
表面に研削状況を、カメラ等によってとらえることによ
り、あるいはその表面粗度等を測定することにより検出
するものである。また、研削・測定ツール30は高周波モ
ータ37によってそれぞれのツールを所定回転数で回転駆
動するとともに、その高周波モータ37を支えるエアーシ
リンダ39の制御により各ツールのワーク９に対する押付
圧力の調節が可能である。このような特殊な研削・測定
ツール30によりワーク９に対する加工量が微妙に調節可
能となるのである。更に、上記説明した特殊なアタッチ
メント17に限らず、本実施例のAAC15は通常の５軸機が
有する押付圧力の調節機構のないアタッチメントも共有
する。

上記詳述したコントローラ27,29及び各種機器が、どの
ような情報の授受を実行しているかをブロック図的に示
したものが第４図の説明図である。

図から明らかな通り、本実施例の自由曲面加工機はCAD
システムの一部をなすように構成され、２つのコントロ
ーラ27,29はCADの下位に位置付けられる。40はCADと本
自由曲面加工機とを情報の互換性を取り結び付けている
中央監視システムでその直下には中央監視システム40か
らの指令に応じて研削条件を計算する研削条件システム
42、加工機駆動データ計算システム44及び形状測定機21
の動作を司る測定機駆動システム46が設けられている。

まず加工機側から説明すると、中央監視システム40から
どれだけの研削を実行するべきかという情報を入力する
研削条件計算システム42は予め入力されている種々の研
削相関関係から研削のため条件、例えば押付力Ｆ、ツー
ル移動速度Ｖ、ワークとの接触角度θ等を決定する。こ
の条件計算の基礎となるツールの動作とそれに対する研
削量との相関関係は、理論的に又は実験的に予め決定さ
れ、上記の研削相関関係として入力されているのであ
る。この研削条件計算システム42での演算結果、また、
中央監視システム40からの出力が研削条件の計算を必要
としない単なる表面研磨であるときには、その出力はそ
のまま加工機駆動データ計算システム44に入力される。
ここで、加工機の駆動をどのように行い、上記各上位機
からの命令に応えるかの計算がなされ、その結果が前述
したコントローラ27へ入力されるのである。形状測定機
側では中央監視システム40からの信号によって測定機駆
動データ計算システム46がコントローラ29に起動を命
じ、与えられたワークの形状を三次元にわたって検出す
る。

一方、中央監視システム40側へ向かって伝えられる情報
がある。アタッチメントとして前述の形状センサ33を有
するものを使用するとき、該センサ33からの検出出力は
研削状態判定システム48と研磨状態判定50とへ入力され
る。研削状態判定システム48は前記研削条件計算システ
ム42へその研削状態を示すデータを与え、ここに研削の
ためのフィードハック系が構成される。研磨状態判定シ
ステム50は上位の中央監視システム40へ研磨状態を伝え
るためのものもで、その出力を再研磨指令システム52へ
与える。この再研磨指令システム52によりワーク９の研
磨状態が充分か否か、すなわち再研磨を要するか否かが
判定され、中央監視システム40へその判定結果及び再研
磨を必要としているワーク９の部位の情報を与えるので
ある。

また、形状測定機21のコントローラ29は該測定機からの
出力、すなわち形状情報を測定データ判定システム54へ
与える。この測定データ判定測定システム54は同時に中
央監視システム40を介してCADのデータ、すなわちワー
ク９の最終形状のデータをも同時に入力しており、これ
ら２つのデータの比較を行い、この結果を再研削指令シ
ステム56へ伝える。そして、この再研削指令システム56
が上記データの比較結果により再研削を必要とするか否
かの判断を下し、その判断及びその判断が下されたワー
ク９の部位のデータ中央監視システム40へ伝達する。

次に、以上の如き構成をとる本実施例の自由曲面加工機
の動作につき説明する。

例えば、金型を製作するために本実施例の自由曲面加工
機は第５図に示す基本ルーチンに作業を進める。

まず、製作する金型がどのような形状のものであるかの
情報を上位のCADにて作成されたデータベースから入力
する（ステップ100）。次いで、この得られた情報に基
づき、ワークを概略的に上記形状の情報に近づけるいわ
ゆる切削の処理である型彫り（ステップ200）を実行
し、そして、その型彫り後の形状をより高い面精度とす
るために荒仕上げ（形状出しその１）（ステップ30
0）、形状出し（形状出しその２）（ステップ400）、磨
き（ステップ500）を順次実行するものである。これに
よりCADにて図面上に描かれたものが、現実の三次元形
状を有する製品として得られるのである。

なお、本発明の特徴的な制御は、後に詳述する様に、ス
テップ300の荒仕上げ及びステップ400の形状出しの処理
であり、両処理は切削の程度が若干異なるだけであり、
両処理とも（特許請求の範囲で記載した）形状出しの処
理に該当する。

第６図が上記各ステップの働きを説明するための説明図
である。図示のようにワーク９は型彫り用ツールによっ
て帯状に細かく削られて概略的に型取りされる。その後
にその型彫りによって生じた多数のカッタマークを無く
すために極めて粗い磨きである荒取りがなされ（約0.08
mmの深い研削）、次いでCADからの情報に則った形状に
仕上げる、いわゆる形状出し（約0.15mmの深さ研削）が
行われる。最後の磨き（約0.01mmの深さ研磨）とはワー
ク９の形状の変化を伴うものではなく、その表面精度を
より上げるため極めて細かい目の砥石によって行われる
研磨である。

以下、作業順に説明する。

上述の型彫り（ステップ200）は、通常用いられる
ボールエンドミル等で行われる。これは、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸の三次元の自由度を有するものであれば、加工面の
精度を何ら必要とないからであり、そのため簡単な三次
元自動研削機が提案されている。尚、ここではその動作
は詳細を記述しないが、本実施例の自由曲面加工機はそ
の後の処理（ステップ300及びステップ400）に大きな特
徴がある。

型彫りにより概略形状が形成されたワーク９は、次
に自動的に荒仕上げ（ステップ300）がなされる。

荒仕上げを実行している自由曲面加工機の研削・測定ツ
ール30の作動状態を示すものが前述した第３図である。
前述のように荒取り用砥石31を取りつけた研削・測定ツ
ール30は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸及びＣ軸による５軸
制御でワーク９に対して任意の位置に移動可能ある。そ
して、該研削・測定ツール30はその内蔵するエアーシリ
ンダー39の作動によりツールのワーク９に対する押付圧
力が可変なのである。このような研削・測定ツール30
は、以下のように制御されて荒取りの作業がなされる。

第７図がその荒仕上げ（形状出しその１）の研削のため
の制御のフローチャートである。本処理では、学習制御
としてワーク９の相対形状の測定に基づいて切削条件
（加工条件）の変更が行われるとともに、絶対形状の測
定に基づいて再切削（再加工）の制御が行われる。

図示のように、ステップ310はCAD情報に応じて研削・測
定ツール30を駆動し、三次元曲面を研削する処理をなす
もので、この処理により一応の研削が行われる。この切
削中に、ステップ311にて形状センサ33によってワーク
９の相対形状が測定される。即ちカメラ等によって切削
の状態が測定される。続くステップ312では前記ステッ
プ311にて測定された相対形状の形状情報から研削状況
を検出し、研削条件計算システム42で計算して現在実行
している研削とどれほどの差異が生じているかを比較す
る。そして、このようにして得られた比較結果から研削
条件計算システム42での計算に用いられる研削の基本と
なる数式や定数等をどの程度変更すべきかを求め、切削
条件の変更を行なう。

ここで、この切削条件の変更の処理である学習制御につ
いて第９図に示すブロック図に基づいて詳細に説明す
る。

図示のように、この学習制御は形状センサ33の検出結果
に基づいて研削条件を学習するものである。まず、形状
センサ33によって検出されたワーク９の形状情報が研削
状態判定システム48に入力される。この研削状態判定シ
ステム48では、その情報から研削状況を検出し、研削条
件計算システム42で計算して現在実行している研削とど
れほどの差異が生じているかを比較する。そして、この
ようにして得られた比較結果から研削条件計算システム
42での計算に用いられる研削の基本となる数式や定数等
をどの程度変更すべきか、いわゆる学習補正量が計算さ
れ、その結果は研削条件計算システム42に入力されて以
後の条件計算に反映されるのである。この学習制御によ
り加工機の６軸に対する制御量は常に最良状態を維持
し、精度の高い加工を実現することが可能となるのであ
る。

そして、前記学習制御を行なうとともに、ステップ313
にて一応の切削が終了したと判断されると、次のステッ
プ314に進み、一方ここで終了していないと判断される
と、ステップ310に戻って再度切削を行なう。

ステップ314では、APCによる動作でワーク９を形状測定
機21へ移動し、形状測定機21にてワーク９の絶対形状の
測定が行われる。

続くステップ315では、この測定された絶対形状の三次
元情報とCADからの情報との比較がなされ研削不足量
（加工不足量）の算出が行われる。続くステップ316で
は、前記ステップ315で算出された研削不足量が所定の
精度を達成するために定められた設定値以上か否かを判
定し、（設定値以上で）再研削が必要と認められる限り
再度ステップ310へ戻り以上の処理を繰り返すのであ
る。

すなわち、前記ステップ310〜316のワーク９の相対形状
の情報を用いた処理と絶対形状の情報を用いた処理と
を、第４図に示したブロック図に基づき説明するなら
ば、下記の様になる。

まず、CAD情報により中央監視システム40からどれだけ
の研削を実行すべきかのデータを入力する研削条件計算
システム42は、そのデータに忠実な研削を行うための研
削条件を計算し、その結果を加工機駆動データ計算シス
テム44に送る。これに従って、加工機駆動データ計算シ
ステム44がコントローラ27に制御量を指示して加工機１
が作動する。このようにして一応の研削がCAD情報に従
ってなされた後、APCによってワーク９は形状測定機21
へ移動され、形状の測定に供される。そして、この測定
結果は、コントローラ29、測定データ判定システム54及
び再研削指令システム56の作動によりCAD情報と比較が
なされ、未だに研削が不足している場所及びその不足の
程度が中央監視システ40へ送られるのである。その後は
中央監視システム40が上述と同様に作動するのである。

第５図に示すステップ400の処理、即ち形状出し
（形状出しその２）の処理も前記のステップ300とほぼ
同一の動作をなすもので、第７図と類似のフローチャー
トにより同様な制御部が作動して研削をする。ただ、こ
こで荒仕上げと相違するのはその面の精度であり、ステ
ップ400の形状出しではより細かい目の砥石をツールと
して使用し、より精度の高い形状測定を用いてCAD情報
に可能な限り近い形状を実現するのである。

ここで、上記ステップ300、ステップ400で行われる研削
条件計算システム42の計算手法を第８図に示す。

（Ａ）図のようなワーク９の表面状の任意の点、座標
（x,y,z）の点をどれほど研削するかが中央監視システ
ム40から入力されると、（Ｂ）図に示すようにその研削
をなすべき点の法線ベクトル（i,j,k）が算出される。
これは形状測定機21からの情報より、座標（x,y,z）の
点の形状が三次元的に把握されていることから通常の図
形処理により得られる。そして、この（x,y,z）及び
（i,j,k）の値から前述した加工機の６軸全ての制御量
が決定されるのである。つまり、まず、６軸のうち、X,
Y,Z軸の制御量についてはワーク９上の点（x,y,z）の位
置までツールを移動することから一義的に決定され、Ａ
軸及びＣ軸の制御量によってワーク９とツールとの接触
する面積が決定される。次いで、所望の研削を行うため
に必要なワーク９への押付圧力（Fa）の制御量が決定さ
れるのである。

以上ような制御に基づく研削、荒仕上げ及び形状出
しが終了した後に、磨き（第５図のステップ500）が実
行される。

この磨きはワーク９に形状変化を与えることを目的とす
るのではなく、単にその表面精度を向上するだけの処理
である。従って、前述のごとき形状測定機21を使用した
三次元形状の測定等は行なわれず、第10図にその詳細を
示すようなフローチャートに沿った制御がなされる。す
なわち、三次元曲面の研磨が実行され（ステップ50
1）、その実行部分の面粗度を検出し（ステップ502）、
面粗度が所望の値以下となるまで再度ステップ501に戻
り同様の制御を繰り返す（ステップ503）のである。

上記した各ステップの制御から明らかなように、このと
きの制御にはワーク９の絶対的な三次元形状を把握する
必要はなく、単に研磨を実行している部位についての狭
い範囲内の面粗度の測定で充分である。またその研磨
も、ワーク９の表面を一率に磨くという作業であるから
押付圧力等の加工量の制御は仕上げほど必要としない。
そこで、この作業時にはツールとしてはエアーシリンダ
ー39を備え、定圧倣い制御の採用が可能である。

この制御を実行するものが第４図のブロック図に示す形
状センサ33の出力を入力する研磨状態判定システム50、
その出力から再研磨を要するか否かを判定する再研磨指
令システム52、そしてその指令に基づき加工機駆動デー
タ計算システム44を作動させる中央監視システム40であ
る。

以上のように構成、制御される自由曲面加工機によれ
ば、三次元の任意の形状を全く人手を介さずして実現で
きるのである。しかも、型彫りから研磨までを完全自動
化しているため、その行程においても人手の介入を要し
ない。また、制御はCADデータという数値化された情報
に基づき正確実行されるので人的誤差やムラ等が無くな
り、三次元曲面の精度は極めて高く、ティーチング等の
煩しい作業も不要である。更に、ワーク９の相対形状を
検出する簡略的な形状センサ33の採用により、研削時に
は学習制御を同時に実行し高い精度の加工を維持するこ
とができる。その上、研磨時には加工の所要時間を短絡
するため定圧倣い制御をも併せて実行することができ
る。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したように、本発明の自由曲面
加工機は、加工手段とワーク相対形状測定手段と加工条
件変更手段とワーク絶対形状測定手段と加工不足量算出
手段と再加工制御手段とを備えることを特徴とするもの
である。

従って、仕上げ形状に則った加工が全て自動的に完了す
るのである。しかも、加工量さえも制御可能であること
から、その加工面の精度は高く、研磨等の最終的に熟練
した作業者に頼っていた工程までをも本自由曲面加工機
によって置き換えることが可能となるのである。

特に本発明では、加工中にワークの相対形状を測定し、
この情報を目標形状と比較して加工条件を変更すること
によって、例えば加工具の目詰まりや摩耗等を補償して
最適な加工条件で加工を行なうことができる。それとと
もに。ワークの絶対形状を測定し、この情報を目標形状
と比較して加工不足量を求め、この加工不足量が大きい
場合は再加工を行なうので、精密な形状出し加工を行な
うことができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は実施例の構成該
略図、第３図はそのアタッチメントの説明図、第４図は
その制御系のブロック図、第５図はその制御の基本ルー
チンのフローチャート、第６図はその作業の説明図、第
７図はその研削作業の詳細なフローチャート、第８図は
その制御量計算方法の説明図、第９図は研削時の学習制
御の説明図、第10図はその研磨作業の詳細なフローチャ
ートを示す。 C1……加工手段 C2……ワーク相対形状測定手段 C3……加工条件変更手段 C4……ワーク絶対形状測定手段 C5……加工不足量算出手段 C6……再加工制御手段 １……加工機 ９……ワーク 15……AAC 17……アタッチメント 19……ATC 27,29……コントローラ

フロントページの続き (72)発明者 外尾 勝育 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 渡辺 英人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 内海 昌秋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−45863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−144981（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−24156（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの目標形状である仕上げ三次元曲面
   形状を、データに基づき決定して記憶し、前記ワークに
   対して切削を行った後に、研削によって形状出しを行な
   う自由曲面加工機において、 前記ワークの目標形状を実現するために、所定の加工条
   件にて、加工具をワークの任意の位置に移動させるとと
   もに、加工具のワークに対する加工量を変更する加工手
   段と、 該加工手段による研削中に、前記ワークの加工範囲での
   相対形状を測定するワーク相対形状測定手段と、 該ワーク相対形状測定手段によって測定されたワークの
   相対形状と前記ワークの目標形状とを比較して、前記加
   工手段の加工条件を変更する加工条件変更手段と、 前記加工手段によって加工されたワークの絶対形状を測
   定するワーク絶対形状測定手段と、 該ワーク絶対形状測定手段によって測定されたワークの
   絶対形状と前記ワークの目標形状とを比較して、加工不
   足量を算出する加工不足量算出手段と、 該加工不足量算出手段によって算出された加工不足量が
   所定値以上の場合は、再加工を行なう再加工制御手段
   と、 を備えることを特徴とする自由曲面加工機。