WO2020235280A1 - 加工機の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

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WO2020235280A1
WO2020235280A1 PCT/JP2020/017043 JP2020017043W WO2020235280A1 WO 2020235280 A1 WO2020235280 A1 WO 2020235280A1 JP 2020017043 W JP2020017043 W JP 2020017043W WO 2020235280 A1 WO2020235280 A1 WO 2020235280A1
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work
temperature
machining
processing
coolant
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PCT/JP2020/017043
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潤也 松田
知則 佐伯
慶一 清水
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マツダ株式会社
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    • G05B2219/49219—Compensation temperature, thermal displacement

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device for a processing machine and a control method thereof.
  • Patent Document 1 when there is a change in the grinding fluid temperature measured by the temperature sensor, the correction value of the grinding target value is calculated based on the change amount, and the grinding target value of the grinder is calculated based on the correction value.
  • the technique of correction is disclosed.
  • control device of the processing machine is located at a position different from the first portion of the work and the first portion and from the reference plane of the work.
  • a control device for a processing machine that processes a second portion at a distant position in this order.
  • the processing machine includes a coolant supply device that supplies coolant to the second portion of the work during machining work.
  • a calculation unit that includes a temperature detection device that detects the temperature of the coolant, estimates the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining operation as the temperature of the work, and calculates the amount of deformation due to thermal expansion of the work.
  • the correction unit that corrects the processing position of the second portion with respect to the reference surface and the processing of the second portion are started at the corrected processing position after the predetermined time.
  • a command unit is provided, and the predetermined time is a predetermined time from the start of the processing work until the difference between the temperature near the second portion of the work and the temperature of the coolant is within a predetermined range. It is characterized by being.
  • the accuracy of the machining position of the workpiece is improved by correcting the jig position on the processing machine side.
  • the work of machining the work raises the temperature of the work, and the work itself may undergo thermal expansion, resulting in a shift in the machining position.
  • the temperature of the work rises by processing the first portion and the second portion, and the work causes thermal expansion. Then, the processing position of the second portion located away from the reference plane is displaced.
  • the temperature of the work rises due to the processing of the second part itself, so that the fluctuation range of the work temperature is large and the processing position shifts during the processing of the second part. Will occur. It has been difficult to deal with such a shift in the machining position due to thermal expansion of the work itself by correcting the jig position on the machining machine side. Further, since it is difficult to directly measure the temperature of the work during the machining work, it is also difficult to correct the machining position of the work from the work temperature.
  • the inventors of the present application have stated that the temperature of the work, which has risen through the machining of the first portion from the start of the machining work, eventually becomes close to the temperature of the coolant, and that the temperature of the work and the temperature of the coolant from the start of the machining work are different. We found that the time to get closer is almost constant regardless of the outside temperature.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining work is estimated as the temperature of the work, the deformation amount of the work is calculated, and the machining position of the second portion is corrected based on the deformation amount.
  • the machining position of the second portion can be corrected by more accurately considering the amount of thermal expansion of the work without measuring the temperature of the work itself.
  • the processing of the second portion is started after the temperature of the work and the temperature of the coolant are close to each other.
  • the fluctuation of the work temperature during the machining of the second portion is small, and the deviation of the machining position is small.
  • the accuracy of the processing position of the second portion can be improved.
  • the second technique is characterized in that, in the first technique, the predetermined range of the difference between the temperature near the second portion of the work and the temperature of the coolant is within ⁇ 1 ° C.
  • the accuracy of the machining position of the second part can be further improved.
  • the third technique includes, in the first or second technique, a time measuring device for measuring the time from the start of the processing work, and the command unit is a measurement signal of the time measuring device indicating the passage of the predetermined time. Is used as a trigger to cause the processing machine to start processing the second portion.
  • the fourth technique is any one of the first to third techniques, wherein the work is a cylinder block of an engine, and the reference surface is an upper deck surface which is a fastening surface with a cylinder head.
  • the second portion is characterized by being a crank bearing hole.
  • the distance dimensional accuracy between the upper deck surface of the cylinder block and the crank bearing hole is improved.
  • the error in the engine compression ratio due to the accuracy of the machining position of the crank bearing hole can be reduced.
  • the processing machine includes a first tool for processing the crank bearing hole and a second tool having a longer total length than the first tool.
  • the command unit is characterized in that the processing machine starts machining the crank bearing hole using the first tool, and then performs additional machining of the crank bearing hole using the second tool. ..
  • the crank bearing hole Since the crank bearing hole has a long shape in the cylinder row direction, a machining tool with a long overall length is required for its machining. However, if the crank bearing hole is machined using a long machining tool from the beginning, it becomes difficult to ensure the accuracy of the machining position due to the sagging of the machining tool. According to this configuration, the accuracy of the machining position can be improved by performing the first machining of the long crank bearing hole with the relatively short first tool. Further, by performing the first machining with the relatively short first tool, a long guide hole of the second tool is formed, and the accuracy of the subsequent additional machining is improved.
  • the method for controlling the processing machine according to the sixth technique disclosed herein is to set a first portion of the work and a second portion at a position different from the first portion and at a position away from the reference plane of the work.
  • a method of controlling a processing machine that processes in this order wherein the processing machine has a coolant supply device that supplies coolant to the second portion of the work during processing work, and a temperature detection that detects the temperature of the coolant.
  • An apparatus is provided, and a calculation step of estimating the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining operation as the temperature of the work and calculating the amount of deformation due to thermal expansion of the work, and based on the amount of deformation, A machining position correction step of correcting the machining position of the second portion with respect to the reference surface, and a second site machining step of starting machining of the second portion at the corrected machining position after the machining position correction step.
  • the predetermined time is a predetermined time from the start of the processing work until the difference between the temperature near the second portion of the work and the temperature of the coolant is within a predetermined range. It is characterized by.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining work is estimated as the temperature of the work
  • the amount of deformation of the work is calculated
  • the machining position of the second part is corrected based on the amount of deformation.
  • the seventh technique is characterized in that, in the sixth technique, the predetermined range of the difference between the temperature near the second portion of the work and the temperature of the coolant is within ⁇ 1 ° C.
  • the accuracy of the machining position of the second part can be further improved.
  • the eighth technique is that in the sixth or seventh technique, the work is a cylinder block of an engine, the reference surface is an upper deck surface which is a fastening surface with a cylinder head, and the second portion is. , It is a crank bearing hole.
  • a ninth technique is the eighth technique, wherein the processing machine includes a first tool for machining the crank bearing hole and a second tool having a longer total length than the first tool.
  • the crank bearing hole is machined using the first tool, and then the crank bearing hole is additionally machined using the second tool.
  • the accuracy of the machining position can be improved by performing the initial machining of the long crank bearing hole with the relatively short first tool. Further, by performing the first machining with the relatively short first tool, a long guide hole of the second tool is formed, and the accuracy of the subsequent additional machining is improved.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining work is estimated as the temperature of the work, the amount of deformation of the work is calculated, and the second portion is machined based on the amount of deformation. Correct the position. As a result, the machining position of the second portion can be corrected by more accurately considering the amount of thermal expansion of the work without measuring the temperature of the work itself. As a result, the accuracy of the processing position of the second portion can be improved.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of a machining center. It is a perspective view which shows the machining center main body. It is an enlarged view around the jig of FIG. 2, and the workpiece positioned by the jig is shown by a two-dot chain line. It is a figure which shows the structure of a control device. It is sectional drawing which shows an example of the cylinder block to be processed. It is a side view which shows an example of a crankshaft. It is a figure for demonstrating the change of the processing position of the crank bearing hole from the upper deck surface by thermal expansion. This is the flow of the control method of the machining center. This is the flow of the coordinate system correction process.
  • FIG. 1 shows the configuration of the machining center 1 (processing machine) according to the present embodiment.
  • the machining center 1 includes a machining center main body 10, a coolant supply device 200, an automatic tool change device (ATC) 300, and a control device 400.
  • ATC automatic tool change device
  • FIG. 2 shows an example of the machining center main body 10.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the jig 18 of FIG. In FIG. 3, the work W indicated by the alternate long and short dash line is positioned by the jig 18.
  • the machining center main body 10 has an XYZ coordinate system including an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis as a machine coordinate system.
  • the X-axis direction and the Z-axis direction are horizontal directions, and the Y-axis direction is a vertical direction.
  • the machining center main body 10 includes a spindle 14, a column 16, a processing table 20, a rotation mechanism 22, and a feed mechanism 24.
  • Various tools 12 such as drills, end mills, and milling cutters are mounted on the spindle 14.
  • the spindle 14 rotates the tool 12 around the rotation center line Cs extending in the Z-axis direction.
  • the column 16 moves the spindle 14 in the Y-axis direction as well as in the X-axis direction.
  • the processing table 20 is for mounting a jig 18 for positioning the work W.
  • the rotation mechanism 22 rotates the processing table 20 about the rotation center line Ct extending in the Y-axis direction.
  • the feed mechanism 24 moves the rotation mechanism 22 in the Z-axis direction.
  • the jig 18 is an ikele jig having a base 30, a jig body 31, and an opening 32.
  • the base 30 is fixed to the upper surface of the processing table 20 (see FIG. 2).
  • the jig main body 31 has a plate shape and is formed so as to stand upright on the base 30.
  • the opening 32 is provided in the jig main body 31 so as to penetrate in the thickness direction thereof.
  • the jig 18 has a plurality of clamp devices (not shown) in addition to the base 30, the jig body 31 and the opening 32.
  • the clamping device is for clamping the work W and holding its position.
  • the jig 18 has a cylindrical master ring 40 provided on the upper side of the opening 32 in the jig main body 31.
  • the master ring 40 is used for correcting the coordinate system of the machining center main body 10 in the coordinate system correction step S1 of the control method described later.
  • the center line of the master ring 40 is referred to as Cm.
  • the work W is processed while being held by the jig 18.
  • the work W is an engine cylinder block, but the work W is fixed to the jig 18 so that the upper deck surface 111, which will be described later, is located at the position of reference numeral B in FIG.
  • the column 16 moves the spindle 14 in the X-axis direction and the Y-axis direction
  • the jig 18 moves the work W in the Z-axis direction
  • the rotation mechanism 22 rotates the work W around the rotation center line Ct.
  • the relative position of the work W with respect to the spindle 14 is changed. This makes it possible to process the work W from all directions.
  • the machining center main body 10 is a numerically controlled processing machine. That is, the machining center main body 10 is configured to perform various machining in the order of machining sites set according to the machining program data 421 which will be described later and is created in advance corresponding to the work W.
  • the coolant supply device 200 is for supplying coolant to the work W during the machining operation to suppress an excessive temperature rise of the work W.
  • the coolant is supplied to the processed portion of the work W, that is, the entire work W including the correction target external position (first portion) and the correction target portion (second portion) described later.
  • the coolant supply device 200 includes a tank 202, a supply path 201, a pump 203, and a temperature sensor 204 (temperature detection device), as shown in FIG.
  • the tank 202 stores the coolant.
  • the supply path 201 connects the machining center main body 10 and the tank 202 so that the coolant circulates.
  • the pump 203 is provided on the supply path 201 to create a flow of coolant.
  • the temperature sensor 204 is arranged in the tank 202 and detects the temperature of the coolant stored in the tank 202.
  • the coolant sent into the machining center main body 10 through the supply path 201 is directed toward the work W from, for example, a nozzle (not shown) arranged around the work W in the machining center main body 10, the tip of the spindle 14, the tip of the tool 12, and the like. Be supplied.
  • the coolant supplied to the work W is returned to the supply path 201 through a drain (not shown) provided in the lower part of the machining center main body 10.
  • the ATC 300 is for replacing the tool 12 attached to the spindle 14.
  • the ATC 300 includes an accommodating section 301 provided with a plurality of tool magazines for waiting for various tools 12 as described above.
  • the ATC 300 replaces the tool 12 attached to the spindle 14 with another tool 12 waiting in the tool magazine according to the machining program data 421 described later (according to the tool number of the machining program data 421).
  • the machining center main body 10 performs various machining using various tools 12.
  • the accommodating portion 301 also accommodates a tool 12 other than the processing tool. Specifically, for example, it is a touch sensor or the like used in the coordinate system correction step S1 described later.
  • the control device 400 includes a control unit 410, a storage unit 420, a display unit 430, and an operation unit 440.
  • the control unit 410 and the storage unit 420 are composed of, for example, a general-purpose computer or the like.
  • the display unit 430 and the operation unit 440 are composed of, for example, a display, a keyboard, a liquid crystal touch panel, and the like.
  • the control unit 410 includes a calculation unit 411, a correction unit 412, and a command unit 413.
  • the storage unit 420 includes various types of information required for the operation of the machining center main body 10, specifically, for example, machining program data 421, position data 422, temperature data 423, coordinate system correction value data 424, machining position correction value data 425, and the like. The data is stored.
  • the machining program data 421 is numerical control program data, and is described so as to sequentially perform a series of machining operations of the work W by the machining center 1 described later.
  • the machining program data 421 is described so that the external position to be corrected and the crank bearing hole 130, which will be described later, are machined in this order.
  • the specific contents of other data will be described later in the item of control method.
  • the work W to be processed is a cylinder block of an in-line 4-cylinder engine for automobiles.
  • the cylinder block includes four cylinder bores 113A, 113B, 113C, 113D.
  • the cylinder block includes an upper block 110 and a lower block 120.
  • the upper block 110 and the lower block 120 are joined to each other on the lower surface 115 of the upper block 110 and the upper surface 125 of the lower block 120.
  • a crank bearing hole 130 (second portion) for arranging the crankshaft C illustrated in FIG. 6 is provided in the vicinity of the joint surface.
  • the directions of the work W and the crankshaft C are as shown in FIGS. 5 and 6 for convenience. That is, the upper block 110 side of the cylinder block is the upper side, the lower block 120 side is the lower side, the output side is the front side, and the side opposite to the output side is the rear side.
  • the crankshaft C shown in FIG. 6 includes a crankpin CP to which a connecting rod (not shown) is connected, a counterweight CW, and a crank journal CJ.
  • the crankshaft C has a crank so that the central shaft C1 of the crankshaft C coincides with the central shaft P of the crank bearing hole 130 and the position of each crankpin CP corresponds to each of the cylinder bores 113A, 113B, 113C, 113D. It is arranged in the bearing hole 130.
  • An upper deck surface 111 (reference surface), which is a fastening surface with a cylinder head (not shown), is provided at the upper end of the upper block 110.
  • the crank bearing hole 130 is located away from the upper deck surface 111.
  • FIG. 7 is a view of the state in which the cylinder block, which is the work W, is fixed to the jig main body 31 as viewed from the front side.
  • the upper figure shows the work W before thermal expansion
  • the lower figure shows the work W after thermal expansion.
  • the machining position of the crank bearing hole 130 is determined by the distance D from the upper deck surface 111 to the central axis P of the crank bearing hole 130.
  • This distance D affects the reciprocating distance of the piston of the engine. That is, a design value for realizing a desired compression ratio is set for this distance D, and if the actual distance D deviates more than the design value, the reciprocating distance of the piston fluctuates and the compression ratio fluctuates. There is a risk. Therefore, it is desirable that the error between the actual distance D from the upper deck surface 111 to the crank bearing hole 130 and the design value thereof is as small as possible when the product is finished.
  • the product is finished, that is, the cylinder block becomes a constant temperature.
  • the position of the crank bearing hole 130 moves in the + direction from the position of the distance D1.
  • the distance D from the upper deck surface 111 to the central axis P of the crank bearing hole 130 may be shorter than the design value D1. Therefore, when the work W is expanded, it is necessary to correct the machining position of the crank bearing hole 130 to the position of the distance D2 in consideration of the expansion amount.
  • the processing position of the crank bearing hole 130 is extremely important because it is related to the compression ratio of the engine, and in the present specification, the crank bearing hole 130 is referred to as a correction target portion.
  • processing other than the above-mentioned crank bearing hole 130 does not require correction of the processing position. Is referred to as the correction target external position (first part).
  • the machining center 1 is controlled by a coordinate system correction step S1, a correction target external position processing step S2, a coolant temperature measurement step S3, a coolant temperature determination step S4, and an estimated work temperature. It includes a determination step S5 (calculation step), a machining position correction value calculation step S6 (calculation step), a machining position correction step S7 (correction step), and a correction target site machining step S8 (second site machining step).
  • the jig 18 is fixed on the machining table 20 of the machining center main body 10 so that the master ring 40 of the jig main body 31 faces the spindle 14 (see FIG. 2). .. Specifically, in the initial position, the jig 18 is fixed to the machining table 20 so that the center line Cm of the master ring 40 is parallel to the Z-axis direction. Then, the work W is fixed by the clamping device so that its upper deck surface 111 is arranged at the position of reference numeral B in FIG.
  • the coordinate system correction step S1 is a step of correcting the XYZ coordinate system of the jig 18.
  • the machining accuracy of the work W is improved by correcting the expansion of the ball screw shaft of the machining center main body 10 itself and the variation in the position of the jig 18 itself.
  • the position of the master ring 40 is detected using the above-mentioned touch sensor or the like, the amount of deviation between the detected coordinate position data and the coordinates of the predetermined jig arrangement position is calculated, and the amount of deviation is calculated. Based on this, the machining program data 421 is corrected.
  • FIG. 9 shows an example of the coordinate system correction step S1.
  • a touch sensor is attached to the spindle 14 as a tool 12, and the position of the master ring 40 is detected by the tip of the touch sensor (master ring position measurement step S11).
  • the detected position information of the master ring 40 is stored in the storage unit 420 as position data 422 (see FIG. 4). Then, it is determined whether or not the position data 422 is included in the range of the reference value (mastering position determination step S12).
  • the position data 422 When the position data 422 is included in the range of the reference value, the amount of deviation between the detected position data 422 and the coordinates of the predetermined jig placement position, that is, the coordinate system correction value is calculated (coordinate system correction). Value calculation step S13).
  • the calculated coordinate system correction value information is stored in the storage unit 420 as the coordinate system correction value data 424.
  • the machining program data 421 is corrected based on the coordinate system correction value data 424 (machining program data correction step S14). Then, the process proceeds to the next correction target external position processing step S2.
  • the master ring 40 is cleaned (master ring cleaning step S15). Then, the position data 422 of the master ring 40 after cleaning is detected again by the touch sensor (master ring position remeasurement step S16). It is determined whether or not the re-detected position data 422 is included in the range of the reference value (mastering position redetermination step S17). If it is within the range of the reference value, the process proceeds to the coordinate system correction value calculation step S13. If it is out of the reference value range, the operation of the machining center 1 is stopped due to a mastering measurement abnormality (S18).
  • a method for performing correction with higher accuracy by combining a touch sensor and a small tester or the like having higher detection accuracy and reliability than the touch sensor for example, as in the method described in Japanese Patent No. 5272598. It may be adopted.
  • the machining program data 421 describes that the machining center main body 10 processes the external position of the work W to be corrected and the crank bearing hole 130 which is the correction target portion in this order. Therefore, when the coordinate system correction step S1 is completed, the machining of the correction target external position starts according to the program content of the machining program data 421 (correction target external position machining step S2).
  • the external position to be corrected is a target part for drilling a fine hole, thread cutting, finishing a flat surface, processing a product assembly location, etc., but in the external position processing step S2 to be corrected, all of these are Processing may or may not be completed. When all the processing is not completed, although not shown in FIG. 8, it is possible to process the remaining correction target external position after the correction target portion processing step S8 is completed.
  • the temperature sensor 204 detects the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining work of the machining center 1, that is, the start of the operation of the coordinate system correction step S1 (coolant temperature measurement step S3). Specifically, the coolant temperature is monitored by the temperature sensor 204 from the start of operation to the end of operation of the machining center 1. Then, the temperature data 423 is taken into the control device 400 as a macro variable of the machining center 1, for example, and stored in the storage unit 420.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of processing that is, the start of operation of the coordinate system correction step S1 is used in the next step.
  • the details of the predetermined time will be described later.
  • the difference between the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the operation of the coordinate system correction step S1 described above and the estimated work temperature described later at the time of the previous operation of the machining center 1 is within the reference value. Whether or not it is determined (S41). Further, it is determined whether or not the temperature of the coolant is equal to or lower than the upper limit value and equal to or higher than the lower limit value (S42, S43).
  • the reference value is not intended to be limited, the difference from the estimated work temperature at the time of the previous operation can be, for example, within ⁇ 5 ° C.
  • the upper limit value is not intended to be limited, it can be set to, for example, about 40 ° C. in consideration of the operation of the machining center 1 in a high temperature environment in summer.
  • the lower limit is not intended to be limited, but can be set to, for example, about 17 ° C. in consideration of the operation of the machining center 1 in a low temperature environment in winter.
  • the calculation unit 411 sets the temperature of the coolant in the estimation work temperature determination step S5 to the operation of the coordinate system correction step S1. It is estimated to be the temperature of the work W itself after a predetermined time from the start (S51). In the present specification, the temperature of the work W itself estimated in this way is referred to as an estimated work temperature.
  • the calculation unit 411 calculates the amount of deformation due to thermal expansion of the work W, that is, the machining position correction value, based on the estimated work temperature determined as described above (machining position correction value calculation step S6).
  • the amount of deformation ⁇ L (m) due to thermal expansion can be calculated by the following equation (1).
  • ⁇ L L ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ T ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • L is the length of the material (m)
  • ⁇ is the coefficient of thermal expansion ( 10-6 / ° C.)
  • ⁇ T is the amount of temperature change (° C.).
  • L is the distance D from the upper deck surface 111 to the central axis of the crank bearing hole 130.
  • the temperature change amount ⁇ T is the difference between the reference temperature (specifically, for example, room temperature) of the design value of the work W and the estimated work temperature.
  • the calculated deformation amount ⁇ L is stored in the storage unit 420 as the processing position correction value data 425.
  • the correction unit 412 corrects the processing position information from the upper deck surface 111 of the crank bearing hole 130 in the processing program data 421 based on the calculated processing position correction value data 425 (machining position correction step S7). ..
  • the machining center main body 10 processes the crank bearing hole 130 at the corrected machining position after the above-mentioned predetermined time according to the command of the command unit 413 (correction target). Part processing step S8).
  • the long tool 312 (second tool) having a longer overall length than the short tool 311 ) Is programmed to perform additional machining of the crank bearing hole 130 (see FIG. 1).
  • the tool magazine of the accommodating portion 301 is made to stand by the short tool 311 and the long tool 312 for machining the crank bearing hole 130 of the work W. Then, the first machining of the crank bearing hole 130 is performed by the short tool 311 according to the program contents of the machining program data 421. After processing with the short tool for a certain period of time, the short tool 311 is changed to the long tool 312 by the ATC 300, and the hole formed by the short tool 311 is additionally machined.
  • crank bearing hole 130 Since the crank bearing hole 130 has a long shape in the cylinder row direction, a tool 12 having a long overall length is required for its processing. However, if the crank bearing hole 130 is machined using a long tool 12 from the beginning, it becomes difficult to ensure the accuracy of the machining position due to the tool 12 sagging or the like. According to this configuration, the accuracy of the machining position can be improved by performing the first machining of the long crank bearing hole 130 with the relatively short short tool 311. Further, by performing the first machining with the relatively short short tool 311, the guide hole of the long tool 312 is formed, and the accuracy of the subsequent additional machining is improved.
  • the sizes of the short tool 311 and the long tool 312 are appropriately determined depending on the configuration of the work W.
  • a tool 12 having a length of about 1/5 of that of the long tool 312 may be used. Good.
  • the predetermined time in the coolant temperature determination step S4 is set in advance by a test method such as an experiment or a simulation analysis, and the work W is cranked from the start of the machining operation. It is characterized in that the time until the difference between the temperature near the bearing hole 130 and the temperature of the coolant is within a predetermined range is set.
  • the following is an example of a method of setting a predetermined time by an experiment.
  • the positions indicated by reference numerals 131, 133, and 135, respectively the first crank journal CJ of the crankshaft C illustrated in FIG. 6.
  • a thermocouple was welded to the bearing portion where the crank journal CJ1, the third crank journal CJ3 and the fifth crank journal CJ5 are arranged), and the temperature of the work W being machined by the machining center 1 was monitored.
  • the coolant temperature was also monitored.
  • the result of each temperature change with respect to the elapsed time is shown in FIG.
  • the machining program data 421 is programmed so that the crank bearing hole 130 is machined after all the machining of the external position to be corrected is performed.
  • the coolant temperature is almost constant from the start of processing to the end of processing.
  • the temperatures of the above three points of the work W gradually increase with the processing of the points not subject to correction.
  • the temperatures of the above three points of the work W and the temperature of the coolant are substantially the same, that is, the above of the work W.
  • the difference between the temperatures at the three locations and the coolant temperature is within ⁇ 0.5 ° C.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the machining work is determined as the estimated work temperature
  • the machining position correction value is calculated
  • the machining position correction value is calculated based on the machining position correction value.
  • the machining position of the crank bearing hole 130 is corrected. As a result, the machining position of the crank bearing hole 130 can be corrected in consideration of the amount of deformation due to thermal expansion of the work W without measuring the temperature of the work W itself.
  • the predetermined time can vary depending on the type, model, etc. of the work W and is not particularly limited, but is set to, for example, about 250 seconds to 300 seconds in the control device and control method according to the present embodiment. be able to.
  • the predetermined time can be set by setting the order of the machining parts in the machining program data 421.
  • the machining program data 421 may be created so as to perform the steps from the coolant temperature measurement step S3 to the correction target site machining step S8 after all the machining of the correction target external position is completed.
  • the machining program data 421 is created so as to perform the steps from the coolant temperature measurement step S3 to the correction target site machining step S8 after all the machining of all five correction target external positions is completed as in the above example. You may. Further, after the processing of the above three locations is completed, the steps from the coolant temperature measurement step S3 to the correction target portion processing step S8 are performed, and although not shown in FIG. 8, the remaining two locations are outside the correction target.
  • the machining program data 421 may be created so as to perform the machining of the order.
  • the machining of the crank bearing hole 130 is programmed to start after a predetermined time from the start of the machining work.
  • the predetermined range of the difference between the temperature near the crank bearing hole 130 of the work W and the temperature of the coolant is preferably within ⁇ 1 ° C, more preferably within ⁇ 0.5 ° C. As a result, the accuracy of the machining position of the crank bearing hole 130 can be further improved.
  • machining from the crank journal CJ5 side by the short tool 311 of the crank bearing hole 130 is started when the elapsed time exceeds 300 seconds. Then, from the elapsed time indicated by the alternate long and short dash line of reference numerals K1, K2, K3, K4, and K5, the processing of the bearing portions of the crank journals CJ5, CJ4, CJ3, CJ2, and CJ1 by the long tool 312 is started in this order. .. Then, the machining of the crank bearing hole 130 is completed at the elapsed time indicated by the alternate long and short dash line of reference numeral K6.
  • the temperature of the bearings of the crank journals CJ5, CJ3, and CJ5 increased by about 1 ° C. with the start of processing of each bearing because the coolant discharge pressure from the tip of the tool 12 was slightly high. Comparing the timing of the temperature rise of each bearing portion, it is considered that the temperature rise is local and the temperature of the entire vicinity of the crank bearing hole 130 during machining does not rise significantly.
  • the predetermined time is set by setting the order of the machining parts in the machining program data 421, but the setting is not limited to this configuration.
  • the control device 400 may further include a time measuring device (not shown) that measures the time from the start of the machining work of the work W. Then, the control device 400 may cause the machining center main body 10 to start machining the crank bearing hole 130 by using the measurement signal of the time measuring device indicating the passage of a predetermined time as a trigger. By using the measurement signal of the time measuring device as a trigger, it is possible to more easily control the machining start timing of the crank bearing hole 130.
  • the time information of the time measuring device is stored in the storage unit 420 as time data.
  • the coolant temperature determination step S4 is provided, but the present invention is not limited to this configuration, and the coolant temperature determination step S4 may not be provided.
  • the temperature of the coolant after a predetermined time from the start of the operation of the coordinate system correction step S1 measured in the coolant temperature measuring step S3 can be determined as it is as the estimated work temperature in the next estimated work temperature determining step S5. ..
  • the temperature sensor 204 is arranged in the tank 202, but the present invention is not limited to the configuration as long as the temperature of the coolant can be detected, and the temperature sensor 204 may be arranged at another position such as on the supply path 201. Good.
  • the configuration of the control device 400 shown in FIG. 4 of the above embodiment is an example, and a configuration other than the configuration shown in FIG. 4 may be included.
  • the configurations of the machining center main body 10 and the ATC 300 of the above embodiment are examples and are not limited to the configurations.
  • the machining center main body 10 of the above embodiment is a horizontal 4-axis control method, but the machining center main body 10 may be a vertical type or the like, or may be a 3-axis control, a 5-axis control or other multi-axis control method.
  • the ATC 300 is a magazine type, but may be a turret type or the like.
  • the crank bearing hole 130 is machined using the short tool 311 and the long tool 312, but the configuration is not limited to this. Specifically, for example, when the crank bearing hole 130 is short, processing may be performed with a single tool 12. Processing may be performed using three or more tools 12. The selection of the tool 12 can be appropriately changed according to the configuration of the work W.
  • crank bearing hole 130 is machined from the bearing portion side of the crank journal CJ5 No. 5, but the configuration is not limited to this and the crank journal No. 1 is used. It may be performed from the bearing portion side of CJ1.
  • the work W is a cylinder block of an automobile engine, but the configuration is not limited to this.
  • the cylinder block is not limited to an automobile, and may be a vehicle engine or an industrial engine.
  • the engine is not limited to the in-line 4-cylinder engine, and may be a single-cylinder engine or other multi-cylinder engine.
  • the cylinder block is not limited to the cylinder block, and a cylinder head or the like may be used.
  • the camshaft bearing hole is the second part.
  • the work W has a plurality of machined portions, one of which is located at a position away from the reference plane, and the work W is subjected to machining such that the position is specified by the distance from the reference plane.
  • the control device and control method of the present disclosure can be applied.
  • FIG. 11 shows the size change amount ( ⁇ m) of the distance D and the estimated work temperature (° C.) when the cylinder block as the work W is machined without correcting the machining position of the crank bearing hole 130. Shows the relationship with. Specifically, after processing all the correction target external positions in the correction target external position processing step S2 of FIG. 8, the correction target is corrected without performing the steps from the coolant temperature measurement step S3 to the processing position correction step S7. Proceeding to the site processing step S8, the crank bearing hole 130 was processed.
  • FIG. 12 shows the relationship between the size change amount of the distance D and the estimated work temperature when the machining position of the crank bearing hole 130 is corrected, as shown in FIG. 8 as an example.
  • the estimated work temperature is the temperature of the coolant at the time (about 280 seconds later) from the start of the machining work by the machining center 1 to the end of the correction target external machining step S2. Further, the measurement of the size change amount of the distance D was performed by cooling the work W after the processing to 20 ° C. Further, in FIGS. 11 and 12, the design value of the distance D is set to 0.
  • the design value was set to 0, and the amount of size change varied in a width of about 35 ⁇ m before and after that.
  • the width of the variation was reduced to about 10 ⁇ m.
  • the present disclosure is extremely useful in the field of a control device for a processing machine and a control method thereof.
  • Machining center 10 Machining center body 110 Upper block (cylinder block) 111 Upper deck surface (reference surface) 120 Lower block (cylinder block) 130 Crank bearing hole (second part) 200 Coolant supply device 204 Temperature sensor (temperature detector) 311 Short tool (1st tool) 312 Long Tool (2nd Tool) 400 Control unit 411 Calculation unit 412 Correction unit 413 Command unit W work

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Abstract

マシニングセンタ１の制御装置４００は、ワークＷの補正対象外部位と、該補正対象外部位とは異なる位置であり且つ該ワークＷのアッパーデッキ面１１１から離れた位置のクランク軸受穴１３０とを、この順で加工するマシニングセンタ１の制御装置４００である。マシニングセンタ１は、加工作業中にワークＷのクランク軸受穴１３０へクーラントを供給するクーラント供給装置２００と、クーラントの温度を検出する温度センサ２０４と、を備える。制御装置４００は、加工作業の開始から所定時間以後のクーラントの温度をワークＷの温度と推定して該ワークＷの熱膨張による変形量を算出する算出部４１１と、前記変形量に基づいて、クランク軸受穴１３０のアッパーデッキ面１１１に対する加工位置を補正する補正部４１２と、前記所定時間以後に、前記補正された加工位置において、クランク軸受穴１３０の加工を開始させる指令部４１３と、を備える。前記所定時間は、予め定められた、前記加工作業の開始からワークＷのクランク軸受穴１３０近傍の温度とクーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間である。

Description

加工機の制御装置及びその制御方法
　本開示は、加工機の制御装置及びその制御方法に関するものである。
　従来より、研削液（クーラント）の温度を用いて研削盤の研削目標値を補正することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、温度センサの測定した研削液温に変化があった場合にその変化量に基づいて研削目標値の補正値を演算し、その補正値に基づいて研削盤の研削目標値を補正する技術が開示されている。
特開２０１３－９４９０２号公報
　しかしながら、実際には、クーラントの温度は加工作業中比較的安定しているため、ワーク温度の変動を精確に反映していない可能性があり、加工位置の精度を向上させる上で、改善の余地があった。
　そこで本開示では、加工位置の精度を向上させることができる加工機の制御装置及びその制御方法を提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するために、ここに開示する第１の技術に係る加工機の制御装置は、ワークの第１部位と、該第１部位とは異なる位置であり且つ該ワークの基準面から離れた位置の第２部位とを、この順で加工する加工機の制御装置であって、前記加工機は、加工作業中に前記ワークの前記第２部位へクーラントを供給するクーラント供給装置と、前記クーラントの温度を検出する温度検出装置と、を備え、加工作業の開始から所定時間以後の前記クーラントの温度を前記ワークの温度と推定して該ワークの熱膨張による変形量を算出する算出部と、前記変形量に基づいて、前記第２部位の前記基準面に対する加工位置を補正する補正部と、前記所定時間以後に、前記補正された加工位置において、前記第２部位の加工を開始させる指令部と、を備え、前記所定時間は、予め定められた、前記加工作業の開始から前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間であることを特徴とする。
　加工機によるワークの加工作業を行う場合、加工機側の治具位置等の補正を行うことで、ワークの加工位置の精度を向上させることが行われている。しかしながら、ワークの加工作業によりワークの温度が上昇し、ワーク自体が熱膨張を起こして加工位置にずれが生じ得る。詳細には、第１部位と第２部位とを加工する加工機において、第１部位及び第２部位を加工することによりワークの温度が上昇し、ワークは熱膨張を起こす。そうすると、基準面から離れた位置にある第２部位の加工位置にずれが生じる。また、第２部位を第１部位よりも先に加工すると、第２部位自身の加工によりワークの温度が上昇するから、ワーク温度の変動幅が大きく、第２部位の加工中に加工位置のずれが生じてしまう。このようなワーク自体の熱膨張による加工位置のずれは、加工機側の治具位置等の補正では対応することは困難であった。また、加工作業中はワークの温度を直接測定することが困難であるため、ワーク温度からワークの加工位置の補正を行うことも困難であった。
　本願発明者らは、加工作業開始から、第１部位の加工を経て上昇したワークの温度が、やがてクーラントの温度と近くなること、及び、加工作業の開始からワークの温度とクーラントの温度とが近くなるまでの時間は、外気温によらずほぼ一定であることを見出した。本構成では、加工作業の開始から所定時間以後のクーラントの温度をワークの温度と推定して、ワークの変形量を算出し、その変形量に基づいて第２部位の加工位置を補正する。これにより、ワーク自体の温度を測ることなく、ワークの熱膨張量をより精確に考慮して第２部位の加工位置を補正することができる。また、本構成では、ワークの温度とクーラントの温度が近くなってから第２部位の加工を始める。これにより、第２部位の加工中のワーク温度の変動が小さく、加工位置のずれが小さくなる。そうして、第２部位の加工位置の精度を高めることができる。
　第２の技術は、第１の技術において、前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差の前記所定範囲は、±１℃以内であることを特徴とする。
　クーラントの温度とワークの温度との誤差を±１℃以内とすることにより、第２部位の加工位置の精度をより高めることができる。
　第３の技術は、第１又は第２の技術において、前記加工作業の開始から時間を計測する時間計測装置を備え、前記指令部は、前記所定時間の経過を示す前記時間計測装置の計測信号をトリガーとして、前記加工機に、前記第２部位の加工を開始させることを特徴とする。
　時間計測装置の計測信号をトリガーとすることにより、第２部位の加工開始タイミングをより容易に制御することができる。
　第４の技術は、第１乃至第３の技術のいずれか一において、前記ワークは、エンジンのシリンダブロックであり、前記基準面は、シリンダヘッドとの締結面であるアッパーデッキ面であり、前記第２部位は、クランク軸受穴であることを特徴とする。
　本構成によれば、シリンダブロックのアッパーデッキ面とクランク軸受穴との距離寸法精度が向上する。そうして、クランク軸受穴の加工位置の精度に起因するエンジン圧縮比の誤差を低減させることができる。
　第５の技術は、第４の技術において、前記加工機は、前記クランク軸受穴の加工を行うための、第１ツール及び該第１ツールよりも全長が長い第２ツールを備えており、前記指令部は、前記加工機に、前記第１ツールを用いて前記クランク軸受穴の加工を開始させた後、前記第２ツールを用いて該クランク軸受穴の追加工を行わせることを特徴とする。
　クランク軸受穴は気筒列方向に長い形状を有しているため、その加工には、全長が長い加工ツールが必要となる。しかしながら、クランク軸受穴の加工を最初から長い加工ツールを用いて行うと、加工ツールの垂れ等により、加工位置の正確性を担保することが困難となる。本構成によれば、長いクランク軸受穴の最初の加工を比較的短い第１ツールで行うことにより、その加工位置の精度を向上させることができる。また、比較的短い第１ツールで最初の加工を行うことにより、長い第２ツールのガイド孔が形成され、その後の追加工の精度が向上する。
　ここに開示する第６の技術に係る加工機の制御方法は、ワークの第１部位と、該第１部位とは異なる位置であり且つ該ワークの基準面から離れた位置の第２部位とを、この順で加工する加工機の制御方法であって、前記加工機は、加工作業中に前記ワークの前記第２部位へクーラントを供給するクーラント供給装置と、前記クーラントの温度を検出する温度検出装置と、を備え、加工作業の開始から所定時間以後の前記クーラントの温度を前記ワークの温度と推定して該ワークの熱膨張による変形量を算出する算出工程と、前記変形量に基づいて、前記第２部位の前記基準面に対する加工位置を補正する加工位置補正工程と、前記加工位置補正工程後に、前記補正された加工位置において、前記第２部位の加工を開始させる第２部位加工工程と、を備え、前記所定時間は、予め定められた、前記加工作業の開始から前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間であることを特徴とする。
　本構成では、加工作業の開始から所定時間以後のクーラントの温度をワークの温度と推定して、ワークの変形量を算出し、その変形量に基づいて第２部位の加工位置を補正する。これにより、ワーク自体の温度を測ることなく、ワークの熱膨張量をより精確に考慮して第２部位の加工位置を補正することができる。そうして、第２部位の加工位置の精度を高めることができる。
　第７の技術は、第６の技術において、前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差の前記所定範囲は、±１℃以内であることを特徴とする。
　クーラントの温度とワークの温度との誤差を±１℃以内とすることにより、第２部位の加工位置の精度をより高めることができる。
　第８の技術は、第６又は第７の技術において、前記ワークは、エンジンのシリンダブロックであり、前記基準面は、シリンダヘッドとの締結面であるアッパーデッキ面であり、前記第２部位は、クランク軸受穴であることを特徴とする。
　本構成によれば、シリンダブロックのアッパーデッキ面とクランク軸受穴との距離寸法精度が向上する。そうして、クランク軸受穴の加工位置の精度に起因するエンジン圧縮比の誤差を低減させることができる。
　第９の技術は、第８の技術において、前記加工機は、前記クランク軸受穴の加工を行うための、第１ツール及び該第１ツールよりも全長が長い第２ツールを備えており、前記第２部位加工工程で、前記第１ツールを用いて前記クランク軸受穴の加工を行った後、前記第２ツールを用いて該クランク軸受穴の追加工を行うことを特徴とする。
　本構成によれば、長いクランク軸受穴の最初の加工を比較的短い第１ツールで行うことにより、その加工位置の精度を向上させることができる。また、比較的短い第１ツールで最初の加工を行うことにより、長い第２ツールのガイド孔が形成され、その後の追加工の精度が向上する。
　以上述べたように、本開示では、加工作業の開始から所定時間以後のクーラントの温度をワークの温度と推定して、ワークの変形量を算出し、その変形量に基づいて第２部位の加工位置を補正する。これにより、ワーク自体の温度を測ることなく、ワークの熱膨張量をより精確に考慮して第２部位の加工位置を補正することができる。そうして、第２部位の加工位置の精度を高めることができる。
マシニングセンタの構成を示す図である。 マシニングセンタ本体を示す斜視図である。 図２の治具周辺の拡大図であり、治具により位置決めされたワークを二点鎖線で示している。 制御装置の構成を示す図である。 加工対象のシリンダブロックの一例を示す断面図である。 クランク軸の一例を示す側面図である。 熱膨張によるアッパーデッキ面からのクランク軸受穴の加工位置の変化を説明するための図である。 マシニングセンタの制御方法のフローである。 座標系補正工程のフローである。 検証用ワークの各部の温度及びクーラント温度の時間変化を示すグラフである。 比較例のクーラント温度とサイズ変化量との関係を示すグラフである。 実施例のクーラント温度とサイズ変化量との関係を示すグラフである。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態１）
　＜マシニングセンタ＞
　図１に、本実施形態に係るマシニングセンタ１（加工機）の構成を示す。マシニングセンタ１は、マシニングセンタ本体１０と、クーラント供給装置２００と、自動工具交換装置（ＡＴＣ）３００と、制御装置４００と、を備える。
　≪マシニングセンタ本体≫
　図２は、マシニングセンタ本体１０の一例を示している。また、図３は、図２の治具１８周辺の拡大図である。図３中、二点鎖線で示すワークＷは、治具１８により位置決めされている。
　マシニングセンタ本体１０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなるＸＹＺ座標系を機械座標系として有している。Ｘ軸方向およびＺ軸方向は水平方向であって、Ｙ軸方向は鉛直方向である。
　マシニングセンタ本体１０は、スピンドル１４と、コラム１６と、加工テーブル２０と、回転機構２２と、送り機構２４と、を備える。スピンドル１４には、例えば、ドリル、エンドミル、フライスカッタ等の種々のツール１２が装着される。スピンドル１４は、Ｚ軸方向に延びる回転中心線Ｃｓ周りに、ツール１２を回転させる。コラム１６は、スピンドル１４をＹ軸方向に移動させるとともにＸ軸方向にも移動させる。加工テーブル２０は、ワークＷを位置決めする治具１８を載せるためのものである。回転機構２２は、加工テーブル２０を、Ｙ軸方向に延びる回転中心線Ｃｔを中心にして回転させる。送り機構２４は、回転機構２２をＺ軸方向に移動させる。
　図２及び図３に示すように、治具１８は、ベース３０と、治具本体３１と、開口部３２とを有するイケール治具である。ベース３０は、加工テーブル２０の上面に固定される（図２参照）。治具本体３１は、板状であり、ベース３０上に直立するように形成されている。開口部３２は、治具本体３１において、その厚さ方向に貫通するように設けられている。治具１８は、ベース３０、治具本体３１及び開口部３２に加え、複数のクランプ装置（不図示）を有する。クランプ装置は、ワークＷをクランプしてその位置を保持するためのものである。また、治具１８は、治具本体３１における開口部３２の上側に設けられた円筒状のマスターリング４０を有する。マスターリング４０は、後述する制御方法の座標系補正工程Ｓ１において、マシニングセンタ本体１０の座標系の補正に使用される。なお、図２及び図３に示すように、マスターリング４０の中心線をＣｍと称する。
　図３に示すように、ワークＷは治具１８に保持された状態で加工される。なお、本実施形態では、ワークＷはエンジンのシリンダブロックであるが、後述するアッパーデッキ面１１１が、図３の符号Ｂの位置にくるように、ワークＷは治具１８に固定される。マシニングセンタ本体１０では、コラム１６によるスピンドル１４のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動、並びに、治具１８によるワークＷのＺ軸方向の移動及び回転機構２２によるワークＷの回転中心線Ｃｔ周りの回転により、ワークＷのスピンドル１４に対する相対位置を変化させる。これにより、ワークＷを全方向から加工できるようになっている。
　また、マシニングセンタ本体１０は、数値制御式の加工機である。すなわち、マシニングセンタ本体１０は、ワークＷに対応して予め作成された後述する加工プログラムデータ４２１に従って種々の加工を設定された加工部位順に行うように構成されている。
　≪クーラント供給装置≫
　クーラント供給装置２００は、加工作業中にワークＷにクーラントを供給してワークＷの過度の温度上昇を抑制するためのものである。クーラントは、ワークＷの加工部位、すなわち、後述する補正対象外部位（第１部位）及び補正対象部位（第２部位）を含むワークＷ全体へ供給される。
　具体的には例えば、クーラント供給装置２００は、図１に示すように、タンク２０２と、供給路２０１と、ポンプ２０３と、温度センサ２０４（温度検出装置）とを備える。タンク２０２は、クーラントを貯留する。供給路２０１は、マシニングセンタ本体１０とタンク２０２との間をクーラントが循環するように両者を接続する。ポンプ２０３は、供給路２０１上に設けられ、クーラントの流れを生み出す。温度センサ２０４は、タンク２０２内に配置され、当該タンク２０２内に貯留されたクーラントの温度を検出する。
　供給路２０１を通じてマシニングセンタ本体１０内に送られたクーラントは、例えばマシニングセンタ本体１０においてワークＷの周囲に配置されたノズル（不図示）、スピンドル１４の先端及びツール１２の先端等からワークＷに向けて供給される。ワークＷに供給されたクーラントは、マシニングセンタ本体１０の下部に設けられたドレーン（不図示）を通じて供給路２０１に戻される。
　≪自動工具交換装置（ＡＴＣ）≫
　ＡＴＣ３００は、スピンドル１４に取付けるツール１２を交換するためのものである。図１に示すように、ＡＴＣ３００は、上述したような種々のツール１２を待機させる複数のツールマガジンを備えた収容部３０１を含む。ＡＴＣ３００は、後述する加工プログラムデータ４２１に従い（加工プログラムデータ４２１のツール番号に従い）、スピンドル１４に取付けられているツール１２を、ツールマガジンに待機する他のツール１２に交換する。これにより、マシニングセンタ本体１０は、種々のツール１２を使用して種々の加工を実行する。また、収容部３０１には、加工用のツール以外のツール１２も収容されている。具体的には例えば、後述する座標系補正工程Ｓ１において使用されるタッチセンサー等である。
　≪制御装置≫
　図４に示すように、制御装置４００は、制御部４１０と、記憶部４２０と、表示部４３０と、操作部４４０と、を備える。制御部４１０及び記憶部４２０は、例えば汎用のコンピュータ等により構成される。表示部４３０及び操作部４４０は、例えば、ディスプレイ、キーボード、液晶のタッチパネル等により構成される。
　制御部４１０は、算出部４１１と、補正部４１２と、指令部４１３とを備える。記憶部４２０には、マシニングセンタ本体１０の動作に要する情報、具体的には例えば加工プログラムデータ４２１、位置データ４２２、温度データ４２３、座標系補正値データ４２４、加工位置補正値データ４２５等を含む各種データが格納されている。
　加工プログラムデータ４２１は、数値制御プログラムデータであり、後述するマシニングセンタ１によるワークＷの一連の加工作業を順に行うように記述されている。特に、加工プログラムデータ４２１は、ワークＷの後述する補正対象外部位と、クランク軸受穴１３０とを、この順で加工するように記述されている。その他のデータの具体的な内容については、後の制御方法の項目において説明する。
　≪ワーク≫
　加工対象であるワークＷは、図５に示すように、自動車用の直列４気筒エンジンのシリンダブロックである。シリンダブロックは、４つのシリンダボア１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄを備えている。
　シリンダブロックは、アッパーブロック１１０と、ロアブロック１２０とを備える。アッパーブロック１１０とロアブロック１２０とは、アッパーブロック１１０の下面１１５と、ロアブロック１２０の上面１２５とにおいて互いに接合されている。接合された状態で、接合面近傍には、図６に例示するクランク軸Ｃを配置するためのクランク軸受穴１３０（第２部位）が設けられている。
　なお、本明細書において、ワークＷ及びクランク軸Ｃの方向は、便宜上図５及び図６に示すとおりとする。すなわち、シリンダブロックのアッパーブロック１１０側を上側、ロアブロック１２０側を下側、出力側を前側、出力側と反対側を後側とする。
　図６に示すクランク軸Ｃは、図示しないコンロッドが接続されるクランクピンＣＰと、カウンタウエイトＣＷと、クランクジャーナルＣＪとを備えている。クランク軸Ｃは、クランク軸Ｃの中心軸Ｃ１がクランク軸受穴１３０の中心軸Ｐと一致するとともに、各クランクピンＣＰの位置がシリンダボア１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄの各々に対応するように、クランク軸受穴１３０内に配置される。
　アッパーブロック１１０の上端には、シリンダヘッド（不図示）との締結面であるアッパーデッキ面１１１（基準面）が設けられている。クランク軸受穴１３０は、アッパーデッキ面１１１から離れた位置にある。
　ここに、図５及び図７を参照して、クランク軸受穴１３０の加工位置とワークＷの熱膨張の影響について説明する。なお、図７は、ワークＷであるシリンダブロックが治具本体３１に固定された状態を前側から見た図である。図７中、上側の図は熱膨張前、下側の図は熱膨張後のワークＷを示している。
　図５及び図７に示すように、クランク軸受穴１３０の加工位置は、アッパーデッキ面１１１からクランク軸受穴１３０の中心軸Ｐまでの距離Ｄで決定される。この距離Ｄは、エンジンのピストンの往復動距離に影響する。すなわち、この距離Ｄには所望の圧縮比を実現する設計値が定められており、実際の距離Ｄが設計値よりも大きくずれるとピストンの往復動距離が変動し、圧縮比が変動してしまう虞がある。従って、製品の仕上がり時において、アッパーデッキ面１１１からクランク軸受穴１３０までの実際の距離Ｄと、その設計値との間の誤差ができる限り小さいことが望ましい。
　しかし、シリンダブロックの加工では、クランク軸受穴１３０以外にも、クランク軸受穴１３０と異なる位置において細かい穴を明ける加工、ねじ切り加工、平面の仕上げ加工、製品の組み付け箇所の加工等を行う。従って、クランク軸受穴１３０及びそれ以外の部位の加工中にワークＷ全体の温度が上昇し得る。そうすると、図７に示すように、ワークＷ全体が膨張する。仮に、アッパーデッキ面１１１からクランク軸受穴１３０の中心軸Ｐまでの距離Ｄの設計値をＤ１とする。そして、膨張したワークＷで、距離Ｄ１の位置、すなわち図７の下側の図の二点鎖線の円の位置にクランク軸受穴１３０を加工すると、製品の仕上がり時、すなわちシリンダブロックが一定温度にまで冷却された状態では、クランク軸受穴１３０の位置が距離Ｄ１の位置よりも＋方向に移動してしまう。換言すると、アッパーデッキ面１１１からクランク軸受穴１３０の中心軸Ｐまでの距離Ｄが設計値Ｄ１よりも短くなる虞がある。従って、ワークＷが膨張した状態では、その膨張量を考慮して、クランク軸受穴１３０の加工位置を、距離Ｄ２の位置に補正する必要がある。
　このように、クランク軸受穴１３０の加工位置は、エンジンの圧縮比に関連することから極めて重要であり、本明細書において、クランク軸受穴１３０を補正対象部位と称する。また、上述のクランク軸受穴１３０以外の加工（細かい穴を明ける加工、ねじ切り加工、平面の仕上げ加工、製品の組み付け箇所の加工等）は、加工位置の補正までは要しないから、これらの加工部位を補正対象外部位（第１部位）と称する。
　＜制御方法＞
　次に、マシニングセンタ１の制御方法を説明する。マシニングセンタ１の制御方法は、図８及び図９に示すように、座標系補正工程Ｓ１と、補正対象外部位加工工程Ｓ２と、クーラント温度測定工程Ｓ３と、クーラント温度判定工程Ｓ４と、推定ワーク温度決定工程Ｓ５（算出工程）と、加工位置補正値算出工程Ｓ６（算出工程）と、加工位置補正工程Ｓ７（補正工程）と補正対象部位加工工程Ｓ８（第２部位加工工程）と、を備える。
　－座標系補正工程－
　まず、マシニングセンタ本体１０の初期位置において、治具１８は、マシニングセンタ本体１０の加工テーブル２０上に、治具本体３１のマスターリング４０がスピンドル１４と対向するように固定されている（図２参照）。詳細には、初期位置において、治具１８は、マスターリング４０の中心線ＣｍがＺ軸方向と平行となるように加工テーブル２０に固定される。そして、ワークＷは、クランプ装置により、そのアッパーデッキ面１１１が図３の符号Ｂの位置に配置されるように、固定される。
　ワークＷを精度よく加工するためには、ワークＷを保持する治具１８のＸＹＺ座標系における位置座標、基準点の座標を検出し、検出した座標に基づいて加工を実行する必要がある。
　すなわち、座標系補正工程Ｓ１は、治具１８のＸＹＺ座標系を補正する工程である。マシニングセンタ本体１０自体のボールネジの軸の膨張、治具１８自体の位置のばらつきを補正することによりワークＷの加工精度が向上する。具体的には例えば、上述のタッチセンサー等を用いてマスターリング４０の位置を検出し、検出された座標位置データと所定の治具配置位置の座標とのずれ量を算出し、当該ずれ量に基づいて加工プログラムデータ４２１を補正する。
　座標系補正工程Ｓ１の一例を図９に示す。まず、スピンドル１４に、ツール１２としてタッチセンサーを取り付け、当該タッチセンサーの先端でマスターリング４０の位置を検出する（マスターリング位置計測工程Ｓ１１）。検出されたマスターリング４０の位置情報は位置データ４２２として記憶部４２０に格納される（図４参照）。そして、位置データ４２２が基準値の範囲内に含まれているかどうかを判定する（マスターリング位置判定工程Ｓ１２）。
　位置データ４２２が基準値の範囲内に含まれている場合には、検出された位置データ４２２と所定の治具配置位置の座標とのずれ量、すなわち座標系補正値を算出する（座標系補正値算出工程Ｓ１３）。算出された座標系補正値情報は、座標系補正値データ４２４として記憶部４２０に格納される。そして、座標系補正値データ４２４に基づいて加工プログラムデータ４２１を修正する（加工プログラムデータ修正工程Ｓ１４）。そして、次の補正対象外部位加工工程Ｓ２へと進む。
　一方、検出された位置データ４２２が基準値の範囲外であれば、マスターリング４０の洗浄を行う（マスターリング洗浄工程Ｓ１５）。そして、洗浄後のマスターリング４０の位置データ４２２を再度タッチセンサーにより検出する（マスターリング位置再計測工程Ｓ１６）。再度検出された位置データ４２２が基準値の範囲内に含まれているかどうかを判定する（マスターリング位置再判定工程Ｓ１７）。基準値の範囲内であれば、座標系補正値算出工程Ｓ１３に進む。基準値の範囲外であれば、マスターリング計測異常によりマシニングセンタ１の動作は停止する（Ｓ１８）。
　なお、例えば特許５２７２５９８号公報に記載された方法のように、タッチセンサーと、該タッチセンサーよりも検出精度が高く信頼性が高いスモールテスター等とを組み合わせて、より精度の高い補正を行う方法を採用してもよい。
　－補正対象外部位加工工程－
　上述のごとく、加工プログラムデータ４２１は、マシニングセンタ本体１０が、ワークＷの補正対象外部位と補正対象部位であるクランク軸受穴１３０とをこの順で加工するように記述されている。従って、座標系補正工程Ｓ１が終了すると、加工プログラムデータ４２１のプログラム内容に従って、補正対象外部位の加工が始まる（補正対象外部位加工工程Ｓ２）。補正対象外部位は、上述のごとく、細かい穴を明ける加工、ねじ切り加工、平面の仕上げ加工、製品の組み付け箇所の加工等の対象部位であるが、補正対象外部位加工工程Ｓ２では、これら全ての加工を終了してもよいし、しなくてもよい。全ての加工が終了していない場合は、図８には図示していないが、補正対象部位加工工程Ｓ８終了後に残りの補正対象外部位の加工を行うようにすることができる。
　－クーラント温度測定工程－
　マシニングセンタ１の加工作業の開始、すなわち、座標系補正工程Ｓ１の動作開始から所定時間以後のクーラントの温度を温度センサ２０４により検出する（クーラント温度測定工程Ｓ３）。具体的には、マシニングセンタ１の動作開始から動作終了までクーラント温度を温度センサ２０４によりモニターする。そして、その温度データ４２３は、例えばマシニングセンタ１のマクロ変数として制御装置４００に取り込まれ、記憶部４２０に格納される。そして、記憶部４２０に格納された温度データ４２３のうち、加工開始、すなわち座標系補正工程Ｓ１の動作開始から所定時間以後におけるクーラントの温度を次工程において用いる。なお、上記所定時間の詳細については後述する。
　－クーラント温度判定工程－
　クーラント温度判定工程Ｓ４において、上述の座標系補正工程Ｓ１の動作開始から所定時間以後のクーラントの温度について、当該温度と、マシニングセンタ１の前回動作時の後述する推定ワーク温度との差が基準値以内かどうかを判定する（Ｓ４１）。また、クーラントの温度が、上限値以下及び下限値以上であるかどうかを判定する（Ｓ４２，Ｓ４３）。なお、基準値は、限定する意図ではないが、前回動作時の推定ワーク温度との差が例えば±５℃以内とすることができる。また、上限値は、限定する意図ではないが、夏場の高温環境下でのマシニングセンタ１の動作を考慮して、例えば約４０℃とすることができる。そして、下限値は、限定する意図ではないが、冬場の低温環境下でのマシニングセンタ１の動作を考慮して、例えば約１７℃とすることができる。
　－推定ワーク温度決定工程－
　クーラントの温度が、基準値以内であり、上限値以下及び下限値以上である場合には、算出部４１１は、推定ワーク温度決定工程Ｓ５において、当該クーラントの温度を、座標系補正工程Ｓ１の動作開始から所定時間以後のワークＷ自体の温度と推定する（Ｓ５１）。本明細書において、こうして推定されたワークＷ自体の温度を推定ワーク温度と称する。
　一方、クーラント温度が、基準値外、あるいは、上限値超又は下限値未満である場合には、温度センサ２０４の異常として、マシニングセンタ１の動作は停止する（Ｓ５２）。
　－加工位置補正値算出工程－
　算出部４１１は、上述のごとく決定された推定ワーク温度に基づいて、ワークＷの熱膨張による変形量、すなわち加工位置補正値を算出する（加工位置補正値算出工程Ｓ６）。
　具体的に、熱膨張による変形量ΔＬ（ｍ）は下記式（１）により算出することができる。
ΔＬ＝Ｌ×α×ΔＴ　・・・（１）
但し、式（１）中、Ｌは材料の長さ（ｍ）、αは熱膨張係数（１０－６／℃）、ΔＴは温度変化量（℃）である。本実施形態では、Ｌは、アッパーデッキ面１１１からクランク軸受穴１３０の中心軸までの距離Ｄである。温度変化量ΔＴは、ワークＷの設計値の基準温度（具体的には例えば常温）と、上記推定ワーク温度との差である。
　算出された変形量ΔＬは、加工位置補正値データ４２５として記憶部４２０に格納される。
　－加工位置補正工程－
　補正部４１２は、上記算出された加工位置補正値データ４２５に基づいて、加工プログラムデータ４２１中のクランク軸受穴１３０のアッパーデッキ面１１１からの加工位置の情報を修正する（加工位置補正工程Ｓ７）。
　－補正対象部位加工工程－
　そして、補正された加工プログラムデータ４２１に基づいて、指令部４１３の指令により、マシニングセンタ本体１０は、上述の所定時間以後に、補正された加工位置において、クランク軸受穴１３０の加工を行う（補正対象部位加工工程Ｓ８）。
　なお、加工プログラムデータ４２１は、マシニングセンタ本体１０が、ショートツール３１１（第１ツール）を用いてクランク軸受穴１３０の加工を行った後、ショートツール３１１よりも全長が長いロングツール３１２（第２ツール）を用いて該クランク軸受穴１３０の追加工を行うようにプログラムされている（図１参照）。
　具体的には、図１中二点鎖線で示すように、収容部３０１のツールマガジンに、ワークＷのクランク軸受穴１３０を加工するためのショートツール３１１及びロングツール３１２を待機させておく。そして、加工プログラムデータ４２１のプログラム内容に従って、クランク軸受穴１３０の最初の加工をショートツール３１１で行う。一定時間、ショートツールで加工を行った後、ＡＴＣ３００によりショートツール３１１をロングツール３１２に変更して、ショートツール３１１により形成された孔の追加工を行う。
　クランク軸受穴１３０は気筒列方向に長い形状を有しているため、その加工には、全長が長いツール１２が必要となる。しかしながら、クランク軸受穴１３０の加工を最初から長いツール１２を用いて行うと、ツール１２の垂れ等により、加工位置の正確性を担保することが困難となる。本構成によれば、長いクランク軸受穴１３０の最初の加工を比較的短いショートツール３１１で行うことにより、その加工位置の精度を向上させることができる。また、比較的短いショートツール３１１で最初の加工を行うことにより、ロングツール３１２のガイド孔が形成され、その後の追加工の精度が向上する。
　なお、ショートツール３１１及びロングツール３１２のサイズ等は、ワークＷの構成により適宜決定されるが、ショートツール３１１としては、例えばロングツール３１２の１／５程度の長さのツール１２を用いてもよい。
　そして、補正対象外部位も含めて全ての加工部位の加工が終了した時点で、マシニングセンタ１による加工作業は終了する。
　＜特徴及び作用効果＞
　ここに、本実施形態に係る制御装置及び制御方法は、クーラント温度判定工程Ｓ４における所定時間を、例えば実験、シミュレーション解析等の試験的手法により予め定められた、加工作業の開始からワークＷのクランク軸受穴１３０近傍の温度とクーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間とすることを特徴とする。
　以下、実験により所定時間を定める方法の一例を説明する。検証用のワークＷのクランク軸受穴１３０近傍、具体的には図５において、それぞれ符号１３１，１３３，１３５で示す位置（図６に例示するクランク軸ＣのクランクジャーナルＣＪのうち、それぞれ１番のクランクジャーナルＣＪ１、３番のクランクジャーナルＣＪ３及び５番のクランクジャーナルＣＪ５が配置される軸受部）に熱電対を溶接し、マシニングセンタ１による加工中のワークＷの温度をモニターした。また、同時にクーラント温度もモニターした。経過時間に対する各温度変化の結果を図１０に示す。なお、加工プログラムデータ４２１は、補正対象外部位の加工を全て行ってから、クランク軸受穴１３０の加工を行うようにプログラムされている。
　クーラント温度は、加工開始から加工終了まで、ほぼ一定の温度であることが判る。一方、ワークＷの上記３箇所の温度は、補正対象外箇所の加工に伴って、徐々に温度が上昇していることが判る。そして、図１０中矢印と円で示すように、加工開始から２５０秒～３００秒程度経過した時点で、ワークＷの上記３箇所の温度と、クーラントの温度とがほぼ同一、すなわちワークＷの上記３箇所の温度とクーラントの温度との差が±０．５℃以内になることが判る。また、本願発明者らの検証により、加工作業の開始からワークＷの上記３箇所の温度とクーラントの温度とが近くなるまでの時間は、外気温によらずほぼ一定であることが判った。
　従って、本実施形態に係る制御装置及び制御方法では、加工作業の開始から所定時間以後のクーラントの温度を推定ワーク温度と決定して加工位置補正値を算出し、当該加工位置補正値に基づいてクランク軸受穴１３０の加工位置を補正する。これにより、ワークＷ自体の温度を測ることなく、ワークＷの熱膨張による変形量を考慮してクランク軸受穴１３０の加工位置を補正することができる。
　また、本構成では、ワークＷの温度とクーラントの温度が近くなってからクランク軸受穴１３０の加工を始めるから、クランク軸受穴１３０の加工中のワークＷの温度の変動もある程度抑制され、加工位置のずれが小さくなり、クランク軸受穴１３０の加工位置の精度を高めることができる。そうして、クランク軸受穴の加工位置の精度に起因するエンジン圧縮比の誤差を低減させることができる。
　所定時間は、ワークＷの種類、機種等により変動し得るものであり、特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置及び制御方法では、例えば２５０秒～３００秒程度に設定することができる。なお、所定時間の設定は、加工プログラムデータ４２１における加工部位の順序の設定により行うことができる。
　具体的には例えば、補正対象外部位が５個所存在すると仮定して、座標系補正工程Ｓ１の開始から、５個所の補正対象外部位のうち５個所全ての加工が終わった時点で、２８０秒程度であったとする。そうすると、当該全ての補正対象外部位の加工が終わった後に、クーラント温度測定工程Ｓ３～補正対象部位加工工程Ｓ８までの工程を行うように加工プログラムデータ４２１を作成すればよい。
　また、仮に、座標系補正工程Ｓ１の開始から、５個所の補正対象外部位のうち例えば３個所の加工が終わった時点で、２８０秒程度であったとする。この場合、上述の例のように５個所の補正対象外部位全ての加工が終わった後に、クーラント温度測定工程Ｓ３～補正対象部位加工工程Ｓ８までの工程を行うように加工プログラムデータ４２１を作成してもよい。また、上記３個所の加工が終わった後に、クーラント温度測定工程Ｓ３～補正対象部位加工工程Ｓ８までの工程を行い、図８には図示していないが、その後に残りの２個所の補正対象外部位の加工を行うように加工プログラムデータ４２１を作成してもよい。
　このようにして、加工作業の開始から所定時間以降にクランク軸受穴１３０の加工を開始するようプログラムする。
　ワークＷのクランク軸受穴１３０近傍の温度とクーラントの温度との差の所定範囲は、好ましくは±１℃以内、より好ましくは±０．５℃以内である。これにより、クランク軸受穴１３０の加工位置の精度をより高めることができる。
　また、図１０の検証では、符号Ｋ０の一点鎖線で示すように、経過時間が３００秒を過ぎた頃からクランク軸受穴１３０のショートツール３１１によるクランクジャーナルＣＪ５側からの加工を開始している。そして、符号Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５の一点鎖線で示す経過時間から、ロングツール３１２による、それぞれクランクジャーナルＣＪ５，ＣＪ４，ＣＪ３，ＣＪ２，ＣＪ１の軸受部の加工をこの順に開始している。そして、符号Ｋ６の一点鎖線で示す経過時間において、クランク軸受穴１３０の加工は終了している。クランクジャーナルＣＪ５，ＣＪ３，ＣＪ５の軸受部の温度が各軸受部の加工開始とともに、約１℃程度増加しているのは、ツール１２先端からのクーラントの吐出圧がやや高いことによる。各軸受部の温度上昇のタイミングを比較すると、温度上昇は局所的なものであり、加工中のクランク軸受穴１３０近傍全体の温度は大きく上昇していないと考えられる。
　（実施形態２）
　以下、本開示に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
　上記実施形態において、所定時間の設定は、加工プログラムデータ４２１における加工部位の順序の設定により行う構成あったが、当該構成に限られない。具体的には例えば、制御装置４００は、ワークＷの加工作業の開始から時間を計測する不図示の時間計測装置をさらに備えるようにしてもよい。そして、制御装置４００は、所定時間の経過を示す時間計測装置の計測信号をトリガーとして、マシニングセンタ本体１０に、クランク軸受穴１３０の加工を開始させるようにしてもよい。時間計測装置の計測信号をトリガーとすることにより、クランク軸受穴１３０の加工開始タイミングをより容易に制御することができる。なお、時間計測装置の時間情報は時間データとして記憶部４２０に格納される。
　（その他の実施形態）
　上記実施形態では、クーラント温度判定工程Ｓ４を設ける構成であったが、当該構成に限られるものではなく、クーラント温度判定工程Ｓ４を設けなくてもよい。この場合、クーラント温度測定工程Ｓ３で測定された座標系補正工程Ｓ１の動作開始から所定時間以後におけるクーラントの温度をそのまま、次の推定ワーク温度決定工程Ｓ５で、推定ワーク温度として決定することができる。
　上記実施形態では、温度センサ２０４は、タンク２０２内に配置されていたが、クーラントの温度を検出できれば当該構成に限られるものではなく、供給路２０１上等の他の位置に配置されていてもよい。
　上記実施形態の図４に示す制御装置４００の構成は例示であり、図４に示す構成以外の構成を含んでもよい。また、上記実施形態のマシニングセンタ本体１０及びＡＴＣ３００の構成は、例示であり、当該構成に限られない。例えば、上記実施形態のマシニングセンタ本体１０は横型の４軸制御方式であったが、マシニングセンタ本体１０は、立型等であってもよいし、３軸制御、５軸制御その他の多軸制御方式であってもよい。上記実施形態では、ＡＴＣ３００はマガジン式であったが、タレット式等であってもよい。
　上記実施形態では、ショートツール３１１及びロングツール３１２を用いてクランク軸受穴１３０の加工を行う構成であったが、当該構成に限られるものではない。具体的には例えば、クランク軸受穴１３０が短い場合には、単一のツール１２で加工を行ってもよい。３本以上のツール１２を用いて加工を行ってもよい。ツール１２の選択はワークＷの構成に応じて適宜変更することができる。
　上記実施形態の図１０の検証では、クランク軸受穴１３０の加工を５番のクランクジャーナルＣＪ５の軸受部側から行う構成であったが、当該構成には限られるものではなく、１番のクランクジャーナルＣＪ１の軸受部側から行うようにしてもよい。
　上記実施形態では、ワークＷは自動車用エンジンのシリンダブロックであったが、当該構成に限られない。具体的には、自動車に限らず、車両用エンジン、産業用エンジンのシリンダブロックであってもよい。また、直列４気筒エンジンに限らず、単気筒エンジン、その他の多気筒エンジンであってもよい。また、シリンダブロックに限らず、シリンダヘッド等であってもよい。シリンダヘッドの場合は、カムシャフト軸受穴が第２部位となる。このように、ワークＷは、複数の加工箇所があり、そのうちの１つは、基準面から離れた位置にあり、その位置を基準面からの距離で特定するような加工を施すワークであれば本開示の制御装置及び制御方法を適用することができる。
　以下、具体的に行った実施例について説明する。
　図１１は、比較例として、クランク軸受穴１３０の加工位置の補正を行わずにワークＷとしてのシリンダブロックの加工を行った場合の距離Ｄのサイズ変化量（μｍ）と推定ワーク温度（℃）との関係を示している。具体的には、図８の補正対象外部位加工工程Ｓ２で全ての補正対象外部位の加工を行った後、クーラント温度測定工程Ｓ３から加工位置補正工程Ｓ７までの工程を行わずに、補正対象部位加工工程Ｓ８に進み、クランク軸受穴１３０の加工を行った。一方、図１２は、実施例として、図８に示すとおり、クランク軸受穴１３０の加工位置の補正を行った場合の距離Ｄのサイズ変化量と推定ワーク温度との関係を示している。なお、比較例及び実施例ともに、推定ワーク温度は、マシニングセンタ１による加工作業の開始から補正対象外部位加工工程Ｓ２が終了した時点（約２８０秒後）のクーラントの温度である。また、距離Ｄのサイズ変化量の測定は、加工終了後のワークＷを２０℃まで冷却して行った。さらに、図１１及び図１２において、距離Ｄの設計値を０としている。
　図１１に示すように、比較例では、設計値を０としてその前後約３５μｍの幅でサイズ変化量にばらつきがあった。一方、図１２に示すように、実施例では、そのばらつきの幅は約１０μｍにまで低減された。
　本開示は、加工機の制御装置及びその制御方法の分野において、極めて有用である。
１　マシニングセンタ（加工機）
１０　マシニングセンタ本体
１１０　アッパーブロック（シリンダブロック）
１１１　アッパーデッキ面（基準面）
１２０　ロアブロック（シリンダブロック）
１３０　クランク軸受穴（第２部位）
２００　クーラント供給装置
２０４　温度センサ（温度検出装置）
３１１　ショートツール（第１ツール）
３１２　ロングツール（第２ツール）
４００　制御装置
４１１　算出部
４１２　補正部
４１３　指令部
Ｗ　ワーク

Claims (9)

  1. 　ワークの第１部位と、該第１部位とは異なる位置であり且つ該ワークの基準面から離れた位置の第２部位とを、この順で加工する加工機の制御装置であって、
    　前記加工機は、
    　加工作業中に前記ワークの前記第２部位へクーラントを供給するクーラント供給装置と、
    　前記クーラントの温度を検出する温度検出装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　加工作業の開始から所定時間以後の前記クーラントの温度を前記ワークの温度と推定して該ワークの熱膨張による変形量を算出する算出部と、
    　前記変形量に基づいて、前記第２部位の前記基準面に対する加工位置を補正する補正部と、
    　前記所定時間以後に、前記補正された加工位置において、前記第２部位の加工を開始させる指令部と、
    を備え、
    　前記所定時間は、予め定められた、前記加工作業の開始から前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間である
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差の前記所定範囲は、±１℃以内である
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  3. 　請求項１又は請求項２において、
    　前記制御装置は、前記加工作業の開始から時間を計測する時間計測装置を備え、
    　前記指令部は、前記所定時間の経過を示す前記時間計測装置の計測信号をトリガーとして、前記加工機に、前記第２部位の加工を開始させる
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    　前記ワークは、エンジンのシリンダブロックであり、
    　前記基準面は、シリンダヘッドとの締結面であるアッパーデッキ面であり、
    　前記第２部位は、クランク軸受穴である
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  5. 　請求項４において、
    　前記加工機は、前記クランク軸受穴の加工を行うための、第１ツール及び該第１ツールよりも全長が長い第２ツールを備えており、
    　前記指令部は、前記加工機に、前記第１ツールを用いて前記クランク軸受穴の加工を開始させた後、前記第２ツールを用いて該クランク軸受穴の追加工を行わせる
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  6. 　ワークの第１部位と、該第１部位とは異なる位置であり且つ該ワークの基準面から離れた位置の第２部位とを、この順で加工する加工機の制御方法であって、
    　前記加工機は、
    　加工作業中に前記ワークの前記第２部位へクーラントを供給するクーラント供給装置と、
    　前記クーラントの温度を検出する温度検出装置と、を備え、
    　前記制御方法は、
    　加工作業の開始から所定時間以後の前記クーラントの温度を前記ワークの温度と推定して該ワークの熱膨張による変形量を算出する算出工程と、
    　前記変形量に基づいて、前記第２部位の前記基準面に対する加工位置を補正する加工位置補正工程と、
    　前記加工位置補正工程後に、前記補正された加工位置において、前記第２部位の加工を開始させる第２部位加工工程と、
    を備え、
    　前記所定時間は、予め定められた、前記加工作業の開始から前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差が所定範囲以内となるまでの時間である
    ことを特徴とする加工機の制御方法。
  7. 　請求項６において、
    　前記ワークの前記第２部位近傍の温度と前記クーラントの温度との差の前記所定範囲は、±１℃以内である
    ことを特徴とする加工機の制御装置。
  8. 　請求項６又は請求項７において、
    　前記ワークは、エンジンのシリンダブロックであり、
    　前記基準面は、シリンダヘッドとの締結面であるアッパーデッキ面であり、
    　前記第２部位は、クランク軸受穴である
    ことを特徴とする加工機の制御方法。
  9. 　請求項８において、
    　前記加工機は、前記クランク軸受穴の加工を行うための、第１ツール及び該第１ツールよりも全長が長い第２ツールを備えており、
    　前記第２部位加工工程で、前記第１ツールを用いて前記クランク軸受穴の加工を行った後、前記第２ツールを用いて該クランク軸受穴の追加工を行う
    ことを特徴とする加工機の制御方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5768735U (ja) * 1980-10-13 1982-04-24
JP2012187683A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Jtekt Corp 熱変位補正装置および熱変位補正方法
JP2013094902A (ja) 2011-11-01 2013-05-20 Nsk Ltd 研削盤の制御装置および制御方法
JP5272598B2 (ja) 2008-09-10 2013-08-28 マツダ株式会社 加工装置の治具座標特定方法及びその方法を用いた加工装置
JP2015039732A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 マツダ株式会社 工作機械及び工作機械を用いたワーク加工部測定方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61236461A (ja) * 1985-04-10 1986-10-21 Mazda Motor Corp シリンダブロツク加工制御装置
JPH04343642A (ja) * 1991-05-16 1992-11-30 Niigata Eng Co Ltd 切削加工に於ける加工品熱膨張補正方法
EP1406132B1 (fr) 2002-10-04 2006-04-26 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Mécanisme d'embrayage de chronographe
CN2587583Y (zh) * 2002-12-19 2003-11-26 哈伯精密工业有限公司 机械用冷却***的控制装置
JP2006021275A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Olympus Corp 機械加工装置及び機械加工方法並びに形状測定方法
FR2961420B1 (fr) * 2010-06-18 2012-08-24 Snecma Procede d'usinage avec compensation de la dilatation de la piece
JP5768735B2 (ja) 2012-02-03 2015-08-26 ブラザー工業株式会社 画像読取装置
JP6309936B2 (ja) * 2015-11-17 2018-04-11 ファナック株式会社 クーラント監視機能を有する制御装置
CN109715340A (zh) * 2016-09-27 2019-05-03 株式会社山本金属制作所 冷却液质量检测***以及冷却液管理***
JP6877989B2 (ja) * 2016-12-22 2021-05-26 オークマ株式会社 工作機械の温度推定方法及び熱変位補正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5768735U (ja) * 1980-10-13 1982-04-24
JP5272598B2 (ja) 2008-09-10 2013-08-28 マツダ株式会社 加工装置の治具座標特定方法及びその方法を用いた加工装置
JP2012187683A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Jtekt Corp 熱変位補正装置および熱変位補正方法
JP2013094902A (ja) 2011-11-01 2013-05-20 Nsk Ltd 研削盤の制御装置および制御方法
JP2015039732A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 マツダ株式会社 工作機械及び工作機械を用いたワーク加工部測定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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