JP2014531332A - 機械加工操作のインプロセス補償及び機械装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワークピースの機械加工表面についてインプロセス補償を実施するための方法であって、インプロセス補償プロセスが、ワークピースの機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるステップと、制御信号に基づいて補償パラメータ値を決定するステップと、インプロセス補償パラメータ値に基づいて機械加工操作を補償するステップとを備えている、方法に関する。また、本発明は、ワークピースについて例えば高硬度旋削のような機械加工操作を実施するための対応する機械装置に関する。

Description

本発明は、ワークピースに機械加工操作を実施するための方法及び機械装置であって、機械加工操作が、切削工具をワークピースの機械加工表面に接触させ、ワークピースと切削工具とを相対的に回転運動及び並進運動させることによって、ワークピースから材料を物理的に取り除くことを備えている、方法及び機械装置に関する。本発明は、例えば金属要素やセラミック要素の旋削、高硬度旋削、及び穿孔（内側旋削）のために、並びに、例えば旋盤操作、マニュアルに基づく自動旋盤操作、半自動旋盤操作、自動化機械加工操作のために利用される。機械加工操作は、例えばＣＮＣ（コンピュータ数値制御）に基づくものであり、指令は、ＣＮＣパラメータに基づいて機械加工操作を実施するように配置されている、例えば機械工具に伝達される。

例えば軸受要素、ロッド、軸、シャフト、カップリング、エンジン部材等のような様々な高性能且つ高品質の金属要素、鋼要素、又はセラミック要素が、旋削プロセスを利用することによってワークピースから製造される。旋削プロセスは、切削工具によってワークピースの機械加工表面から材料を物理的に取り除く機械加工操作を含んでいる。切削工具は、例えばカーバイドインサート、ＣＢＮインサート、セラミックインサートのような交換可能な工具インサート又はチップから成る場合がある。機械加工操作の際における材料除去は、適切な量の材料が旋削プロセスの回転毎に除去されるように、ワークピースと切削工具とを相対的に回転運動させ、ワークピースの機械加工表面を切削工具のチップと接触させ、切削工具をワークピースに対して相対的に移動させることによって実現される。

例えば高い寸法精度、具体的には決定的因子である真円度や円筒度のような、適切且つ高品質な性質を実現するために、例えば研削処理ステップ及び／又はホーニング処理ステップを含むさらなる処理が一般に利用されている。しかしながら、付加的な製造ステップは、付加的な機械を必要とし、製造時間、複雑さ、及びコストを高める。さらに、製造を容易に実施するためには、構成部品の意図した寸法及び表面仕上げを実現するためのその後の製造ステップが低減又は不要となるように、機械加工操作における構成部品の最終的な切削の品質を改善することが望ましい。特に、このことは、高硬度旋削による製造に当て嵌まる。高硬度旋削は、機械加工操作が最終的な構成部品の用途が必要とする硬度を有している、例えば転がり軸受の用途、具体的には軌道輪又は転動体のような最終的な構成部品のためのワークピースに実施される。

しかしながら、機械加工操作は、製造プロセスの際に最終仕上げされた構成部品の精度及び性質を損なわせる、切削工具とワークピースの機械加工表面との間における高度に複雑な相互作用を含んでいる。例えば硬化プロセスに起因する初期のワークピースの歪みは、処理すべき機械加工表面の高レベルの表面粗さ及び寸法誤差と同様に、機械加工結果に悪影響を及ぼす。さらに、確率論的な及び／又は一定しない切削工具に関連する旋削プロセスは、例えば剥離、破砕、摩耗、バリ（build-up edge）等のような、機械加工された構成部品の形状誤差を大きくするので、最終的な切削に影響を与える。これにより、構成部品の最終的な品質及び最終的な性能が低下し、製造生産性が損なわれる。

さらに、現在の手法を改善すること、機械加工操作について改善及び一層の効率化をすること、生産性の向上、及び寸法精度及び表面性質の向上に対して、ニーズが存在する。

従来技術の上述の欠点及び他の決定に鑑みて、本発明の目的は、概略的に、改善、一層の効率化、及び寸法精度の向上がなされたワークピースの機械加工操作を含む製造と、ワークピースの機械加工操作のための改善された機械装置とを提供することによって、上述の欠点を軽減することとである。

第１の実施態様では、本発明は、ワークピースについての機械加工操作を補償するための方法であって、ワークピースの機械加工表面に切削工具を接触させ、ワークピースと切削工具とを相対的に回転運動及び移動させることによって、ワークピースから材料を物理的に取り除くための機械加工操作を実施するステップを備えている方法において、方法が、機械加工操作についてのインプロセス補償を備えており、インプロセス補償が、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるステップと、制御信号に基づいて補償パラメータ値を決定するステップと、補償パラメータ値に基づいて機械加工操作を補償するステップとを備えている方法に関する。

優位には、本発明は、機械加工操作のインプロセス補償を可能とすることによって、ワークピースについての機械加工操作を改善することができる。特に、インプロセス補償は、特定のワークピースの製造プロセスの際に計測されるリアルタイム情報に基づいて、機械加工操作の精度を高めることができる。一層耐久性が高く且つ効果的なプロセスにおいて、向上した品質の構成部品を製造することができるので、例えば製造上の欠損及び／又は欠陥に起因して廃棄される製品の数量を著しく低減させることができる。さらに、インプロセス補償を実施するための方法は、同一の機械装置を利用することによって、様々な構成部品及び様々な形状の構成部品についての一層の柔軟性及び多様性を有する製造を実現することができる。従って、機械加工操作の後に、例えば研削等のような煩雑でコスト高の後処理プロセスを実施する必要が、著しく低減されるか又は解消される。また、別個の後処理機械装置及び様々な構成部品の製造ラインについての別個の機械構成の必要性が、著しく低減されるか又は解消される。その代りに、本発明における機械加工操作を補償するための方法では、例えば形状誤差及び表面粗さ等に関する要件に適合する様々な高品質の構成部品を製造するために、同一のプロセス及び同一の機械装置を利用することができる。従って、機械加工操作を効果的に補償することによって、寸法及び形状に関する性質について十分な精度を有する構成部品が、例えば自動化された旋削、高硬度旋削や製造プロセスにおいて直接製造可能とされる。

本発明は、機械加工操作の際の切削工具とワークピースの機械加工表面との間における非常に複雑な且つ確率的な相互作用に起因する、形状誤差及び製造欠陥が製造プロセスの際に直接低減されるか又は直接補償されるという認識に基づいている。このことは、優位には、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の計測された大きさに関連して、機械加工操作の際に切削工具を補償することによって実現される。言い換えれば、機械加工表面の法線方向において切削工具に作用する計測された力すなわち法線力とインプロセス補償することなく計測された最終製品の計測された形状輪郭との相互関係を利用することによって、機械加工操作の寸法精度が、効果的なプロセスで著しく高められる。例えば、当該方法の典型的な実施例では、切削工具に作用する法線力の増分が、補償パラメータを決定するために利用される発生した制御信号によって計測され示される。機械加工操作は、決定された補償パラメータに基づいて、ワークピースに対する切削工具の位置を調整することによって適切に補償される。特に、切削工具は、機械加工すなわち切削操作の際に切削工具のチップがワークピース及び機械加工表面に関連する正確な相対位置に維持された状態で、増大された法線力に起因する機械加工装置の任意の部分の任意の撓みが相殺されるように、ワークピースに関連して調整される。

機械加工の際に切削工具に作用する増大された法線力は、例えばワークピースから除去すべき材料の厚さのような、機械加工前のワークピースの寸法の不正確さ又は材料の欠陥に起因する。例えば、機械加工操作後の理論的且つ理想的な最終寸法に関連して一般に計測される、除去すべき材料の増大された厚さは、切削工具、工具ホルダ及び／又は機械装置全体並びに例えば旋盤のリボルバーやラム装置のような任意の付加的な機械サポート装置の望ましくない撓みを発生させる切削工具に作用する法線力を増大させる。発生された撓みによって、切削工具のチップの望ましくない運動が発生するので、チップは、ワークピースの理論的且つ理想的な最終寸法に対するチップの正しい切削位置から離隔するように移動される。しかしながら、本発明における方法では、機械加工操作の際に発生する撓みは、切削工具が当該プロセスの際に許容誤差限界の範囲内において正しい位置に継続的に維持されるように計測及び補償されるので、所望の形状、寸法精度、及び表面特性を有する構成部品を実現することができる。さらに、切削工具に作用する法線力は、機械加工操作の際に、例えば欠損、破損、摩耗、バリ等のような切削工具の摩耗による影響を受ける。従って、本発明では、優位には、切削工具の摩耗が操作の際に補償される。

法線力と補償されない機械加工操作の際に発生する形状誤差との相互関係を発明人が理解していることは、直接的且つ優位な方法で機械加工操作を補償するための耐久性が高く且つ効果的な方法であって、優位には機械加工性能に影響を与える切削工具と機械加工表面との相互作用の複雑さが、単純化された検出可能な且つ制御可能性が高められた、法線力の大きさを表わす制御信号に低減される方法を実現する点において、特に優位である。

機械加工操作のインプロセス補償は、様々な実施例において、例えば自動化旋盤又は旋削機械装置の主制御システム又は主アルゴリズムによって制御される。言い換えれば、実際の制御パラメータ又はアルゴリズムは、所定の切削プロファイルに従って例えば切削工具の移動のような機械加工操作を制御するが、法線力の任意の計測誤差が相殺されるように補償される。例えば、インプロセス補償は、ＣＮＣの操作コードをリアルタイムで調整することを含んでいる。また、インプロセス補償は、主機械加工操作又は主制御システムから独立して又は主機械加工操作又は主制御システムと共に動作する、別個のサブ制御システム及び／又は別個のアクチュエータ装置によって実施される。例えば、アクチュエータは、制御信号に基づいて、ワークピース及び旋盤の主リボルバー又はラムに対して切削工具を動作せるように配置されている。さらに、典型的な実施例では、機械加工操作のインプロセス補償は、機械加工操作の主制御パラメータ及び別個のサブ制御システムを組み合わせて調整するように構成されている。

本発明の様々な実施例では、機械加工操作は、ワークピースを切削工具に対して回転させることを含んでいる。この場合、切削工具は、基本的に固定されているか、ワークピースの回転軸線に関する並進方向において移動可能とされるか、又は自由に移動可能とされる。代替的には、相対的な回転運動は、切削工具をワークピースに対して対応して回転させることによっても、又はワークピース及び切削工具の両方を互いに対して相対的に回転させることによっても実現可能とされる。

機械加工操作のインプロセス補償は、例えば旋削操作のための本発明に従って実現される。当該旋削操作は、長手方向旋削／長手方向表面研削、型彫り、表面研削、プランジング、又は溝切り、及び例えば軸受の構成部品、ロッド、軸、シャフト、カップリング、エンジンの構成部材等のような様座な構成部材に対する穴ぐりを含んでいるが、これらに限定される訳ではない。優位には、当該方法は、例えば内輪／外輪や転動要素のような軸受の構成部品を製造するためにさらに利用される。異なる型式及び大きさの軸受は、様々な軌道形状及び外形寸法を有している。特に、同一の機械装置が、異なる最終製品を提供するために利用される場合がある。例えば、軸受のリング又は転動体の場合に例えば転がり軸受の用途のような最終製品の用途によって必要とされる硬度を有している硬化された構成部品ワークピースに対して、機械加工操作が実施される場合に、このことは、軸受の構成部品を高硬度旋削によって製造することについて優位である。言い換えれば、本発明の異なる実施例では、硬化された鋼から作られた構成部品は、インプロセス旋削操作の後に直接最終仕上げされる。

本発明の典型的な実施例では、インプロセス補償で発生された制御信号は、切削工具のみに作用する法線力を示している。言い換えれば、ワークピースから切削工具に作用する力のうち法線成分のみが、補償パラメータを決定するために利用される。例えば、法線力成分のみという用語は、実際の法線方向に関して５°、１０°、又は１５°の範囲であれば、任意の方向の力成分として理解される。さらに、実際の法線方向は、一般には、ワークピースの最終的な理論的且つ理想的な機械加工表面に関して定義される。機械加工表面の実際の最終的な寸法及び表面は、少なくとも非常に小さいレベルであるが、小さい欠陥と粗さ変動とを有しているからである。

本発明の典型的な実施例では、機械加工操作を補償するステップが、例えばワークピース又は機械装置に対する切削工具のチップの位置を調整又は維持することによって、ワークピースに対して切削工具を補償することを備えている。より具体的には、インプロセス補償は、切削工具、工具ホルダ、機械の撓みを相殺するための小規模の調整を含んでいる。従って、インプロセス補償は、切削工具のチップが切削工具、工具ホルダ、周辺機器、及びサポート部材の撓みに起因してワークピースに対する略同一の相対位置に維持されている状態において、ワークピースに対する工具ホルダの位置を調整することを含んでいる。

本発明におけるインプロセス補償のさらなる優位な効果は、一層軽量で一層コスト効果が高い機械装置が利用可能とされることである。これら問題が機械加工操作の間に解消されるので、機械装置と機械装置のサポート部材との撓み及び曲げが問題ない程度に小さくなるからである。

切削工具を補償することが、法線方向においてワークピースに対して切削工具を動作させることを備えている。従って、操作の際に、例えば低減された法線力が検出され、発生された制御信号に示された場合には、小さくなった法線力に起因する機械装置の低減された撓みが相殺されるように、工具ホルダをワークピースから離隔するように調整することを備えている。言い換えれば、通常動作の際には、切削工具、工具ホルダ、及び付加的な機械装置が、撓みか又は弾性的に圧縮される。しかしながら、切削工具に作用する法線力が小さくなる場合には、切削機器の法線方向の撓みが低減されるので、例えば増大された切削深さのような望ましくない効果が生じる。従って、切削工具を法線方向においてワークピースに向かって又は離隔するように調整することによって、機械加工操作の補償が効果的に且つ直接になされる。優位には、切削工具及び工具ホルダは、例えば圧電アクチュエータや増幅圧電アクチュエータのようなアクチュエータによって調整される。アクチュエータは、加えられた制御電流に基づいて法線方向において工具ホルダを動作させるように配置されている。しかしながら、切削工具は、電気式、空圧式、及び／又は液圧式アクチュエータによっても動作可能とされる。例えば、アクチュエータは、電気エネルギ及び電気信号によって駆動され動作されるので、制御電流を加えることによって法線方向に延伸する。

法線力に基づくインプロセス補償のさらなる典型的な実施例では、機械加工操作を補償するステップが、ワークピースに対する切削工具の送り速度を調整することを備えている。従って、変動する法線力が、機械加工操作の相対的な送り速度を制御することによって切削工具の撓みが緩和されるように、機械加工操作の際に相殺される。任意には、典型的な実施例では、機械加工操作のインプロセス補償は、撓み安定化プロセスを備えており、撓み安定化プロセスは、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力を一定に維持した状態において、例えば接線方向や任意の方向の切削経路におけるワークピースに対する切削工具の瞬間的な送りを調整することを含んでいる。

例えば、撓みを無視した場合における理論的な切削深さすなわち理想的な切削深さ、一回転当たりのミリメートルを単位とする送り速度、又は切削回転速度が調整される。また、送り速度に関連する付加的なパラメータも当該調整に利用可能とされる。

当該方法のさらなる典型的な実施例では、補償パラメータ値を決定するステップは、制御信号に基づいて撓みパラメータ値を決定することを備えており、撓みパラメータ値が、ワークピースに対する切削工具のインプロセス撓みを示し、補償パラメータ値が、撓みパラメータ値に基づいて決定される。従って、当該方法は、制御信号に基づいて撓みパラメータを決定することができ、制御信号に基づいて撓みパラメータを決定することを含んでいる。例えば、撓みパラメータは、特定の機械装置に関連する及び／又は特定の動作モードに関連する撓み特性を示すパラメータ値のついての格納されたメモリから抽出される。切削工具に作用する計測された法線力に基づいて、撓みパラメータ値は、実施中の機械加工操作に関連する実際の撓みを示しており、補償パラメータをリアルタイムで決定するために抽出及び利用される。言い換えれば、撓みパラメータは、特定の機械及び／又は機械加工操作のための撓み特性を形成している。このことは、優位には、様々な機械及び機械加工操作条件において正確で効果的なインプロセス補償を可能とする。また、撓みパラメータは、制御信号に基づいて撓みパラメータ値を出力する撓みアルゴリズムによって決定される。一般的な撓みアルゴリズムが利用可能とされるか、又は当該アルゴリズムは、特定の設備及び動作条件に付いてカスタマイズ可能とされる。

さらなる典型的な実施例では、インプロセス補償ステップは、機械加工操作を実施するステップから独立して制御される。このことは、インプロセス補償が一層迅速に且つ一層正確に制御される点において優位である。インプロセス補償が、制御信号を入力として主に利用されるか、又は制御信号を入力としてのみ利用されるからである。さらに、当該方法は、既存の動作パラメータ／制御パラメータを大きく再構成することによって利用可能とされるか、又は既存の動作パラメータ／制御パラメータを大きく再構成することなく、既存の機械加工操作を改選するように配置されている。

例えば、典型的な実施例では、機械加工操作を実施するステップが、例えば機械加工操作制御ユニットによって、例えばＣＮＣコードのような機械加工操作パラメータに基づいて制御され、インプロセス補償ステップが、補償制御ユニットによって制御される。従って、機械加工操作及び補償操作を制御することが、一層効果的な方法で同時に実施可能とされる。

さらなる典型的な実施例では、ワークピースは、例えばリングや転動体のような転がり軸受構成部品として利用するための実質的にシリンドリカルな形状をした部材である。法線方向は、シリンドリカルな形状をした部材のラジアル方向に一致している。さらに、典型的な実施例では、当該方法は、優位には、機械加工操作を補償するステップは、ワークピースの形状誤差、非真円度及び／又は楕円度を補償するように利用される。例えば、ワークピースは、マイクロメートルの単位で突出していると共にワークピースを非円状にすることに貢献する、１つ以上のローブを備えている。より具体的には、ローブによって、ワークピースの表面は、ワークピースの機械加工深さがワークピースの回転速度及びローブの数量に比例した周波数で変動するように不均一とされる。しかしながら、本発明では、ワークピースの変動する機械加工表面に対応して切削工具をワークピースに対して補償することによって、ローブの機械加工操作に対する影響は補償される。

さらに、当該方法は、例えば、ワークピースのロックウエル硬さがＣスケールにおいて４５より大きくなるような機械加工操作の実施として定義される旋削プロセスや高硬度旋削プロセスである。一般に、高硬度旋削は、ワークピースを熱処理した後に実施される機械加工操作を含んでいる。例えば、高硬度旋削は、約０．０５ｍｍ〜約２ｍｍ又は約３ｍｍの切削深さを備えている。

本発明のさらなる実施態様又は典型的な実施例では、本発明は、コンピュータ製品プログラムが制御ユニット又はコンピュータ装置上で実行された場合に、本発明及び本発明の実施例における方法を実施するための読み取り可能媒体に格納されているプログラムコードを備えている、コンピュータプログラム製品又は装置に関する。

本発明のさらなる実施態様は、ワークピースについての機械加工操作を補償するためのコンピュータプログラム製品を格納しているコンピュータ読み取り可能な媒体において、コンピュータプログラム製品が、プロセッサによって実行された場合に、ワークピースの機械加工表面に切削工具を接触させ、ワークピースと切削工具とを相対的に回転運動及び移動させることによって、ワークピースから材料を物理的に取り除くための機械加工操作を実施するように、及び、機械加工操作についてのインプロセス補償を実施するように構成されているコードを備えており、インプロセス補償が、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるステップと、制御信号に基づいて補償パラメータ値を決定するステップと、補償パラメータ値に基づいて機械加工操作を補償するステップとを備えていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。様々な典型的な実施例において、コンピュータプログラムは、本発明及び／又は本発明の実施例における方法に従って動作するように構成されているコードをさらに備えている。

コンピュータ読み取り可能な媒体は、取り外し可能な不揮発性ランダムアクセスメモリ、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカードや本発明の技術分野で知られている類似するコンピュータ読み取り可能な媒体のいずれかである。

さらに、本発明のさらなる実施態様は、ワークピースを機械加工操作するための機械装置であって、機械加工操作が、ワークピースから材料を物理的に除去するステップを備えている、機械装置において、機械装置が、ワークピースを固定及び回転させるように配置されているワークピースホルダと、工具ホルダに取り付けられている切削工具と、工具ホルダのための動作装置とを備えており、動作装置が、切削工具をワークピースの機械加工表面と接触させるように、及び、機械加工操作パラメータに従ってワークピースに対して相対的に切削工具を移動させるように配置されており、機械装置が、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるように配置されているセンサと、センサに機能的に接続されている補償制御ユニットであって、制御信号に基づいて補償パラメータを決定するように配置されている補償制御ユニットとを備えており、補償制御ユニットが、補償パラメータに基づいて機械加工操作についてインプロセス補償を実施するように配置されている、機械装置に関する。このことは、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する力の計測された大きさに対して機械加工操作中の切削工具を補償することによって実現される。さらに、機械装置は、本発明のおける機械加工操作を補償するための方法に関する上述の類似する態様において優位である。

典型的な実施例では、センサは、多構成部品から成る圧電式動力計である。

例えば典型的な実施例では、補償制御ユニットは、制御信号に基づいてリアルタイムで機械加工操作パラメータを調整するように配置されている。動作装置は、調整された機械加工操作パラメータに基づいてワークピースに対して切削工具を調整するように配置されている。

本発明のさらなる実施態様は、ワークピースを機械加工操作するための機械装置であって、機械加工操作が、ワークピースから材料を物理的に除去するステップを備えている、機械装置において、機械装置が、機械加工操作を実施している際にワークピースを固定及び回転させるように配置されているワークピースホルダと、工具ホルダに取り付けられている切削工具と、工具ホルダを支持している動作装置とを備えており、動作装置が、切削工具をワークピースの機械加工表面と接触させるように、及び、機械加工操作パラメータに従って切削工具をワークピースに対して相対的に移動させるように配置されており、機械装置が、工具ホルダを支持しているアクチュエータであって、動作装置と工具ホルダとの間に配置されているアクチュエータを備えており、アクチュエータが、動作装置に対する工具ホルダの相対的な位置を調整するように配置されている、機械装置に関する。さらに、機械装置は、工具ホルダを支持しているアクチュエータであって、動作装置と工具ホルダとの間に配置されているアクチュエータを備えており、アクチュエータが、動作装置に対する工具ホルダの相対的な位置を調整するように配置されている。このことは、機械加工操作の際におけるワークピースに対する切削工具の制御が改善される点において優位である。切削工具は動作装置に対して制御される。例えば、アクチュエータは、インプロセス補償のために利用されるか、機械加工操作を能動的に制御することによって例えば摩擦が増大又は低減されるように機械加工された表面の特定の領域の表面特性や潤滑性を付与されるために利用される。さらに、機械装置は、本発明における方法に関連する上述の同様の態様において優位である。

機械装置の典型的な実施例では、アクチュエータが、法線方向において切削工具をワークピースに対して相対的に動作させるように配置されている。アクチュエータが、５００マイクロメートル、１００マイクロメートル、５０マイクロメートル、２５マイクロメートル、１５マイクロメートル、１０マイクロメートル、５マイクロメートル、又は１マイクロメートルの動作範囲を有している。また、アクチュエータは、０．１マイクロメートル〜５００マイクロメートルの範囲で、０．２マイクロメートル〜２０マイクロメートルの範囲で、又は０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの範囲で動作するように配置されている。従って、アクチュエータは、例えば最大１５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、８ｋＨｚ、６ｋＨｚや４ｋＨｚのような高い周波数で高速であるが小さい調整を実施するように最適化されている。アクチュエータは、特に小さい大きさ及び重量に起因して旋削装置の一般的な動作装置の動作の制御可能性を著しく高められる点において、さらに優位である。

本発明のさらに典型的な実施例では、機械装置が、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるように配置されているセンサと、センサに機能的に接続されている補償制御ユニットであって、制御信号に基づいて補償パラメータを決定するように配置されている補償制御ユニットとを備えており、アクチュエータが、制御信号に基づいて切削工具の位置を少なくとも部分的に調整するように配置されている。

典型的な実施例では、センサは、多構成部品から成る圧電式動力計である。

例えば、センサは、主動作装置とアクチュエータとの間に若しくはアクチュエータと工具ホルダとの間に配置されているか、又はアクチュエータと一体になっている。従って、アクチュエータとセンサとが、機械加工操作のインプロセス補償を可能とする優位な補償ユニットを形成している。特に、補償ユニットは、センサによって計測される切削工具に作用する法線力に基づいて、切削工具、切削ホルダ、及び周囲の装置機構を効果的に補償することができる。

さらに、様々な実施例では、例えば補償制御ユニットのような制御手段は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルデジタルシグナルプロセッサ、又は他のプログラマブル装置を備えている。制御手段は、また、代替的には、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルロジック装置、又はデジタルシグナルプロセッサを含んでいる。制御手段は、例えば上述のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルデジタルシグナルプロセッサのようなプログラマブル装置を含んでおり、さらに、プロセッサは、プログラマブル装置の動作を制御するコンピュータ実行可能なコードを含んでいる。

本発明のさらなる特徴及び優位点については、特許請求の範囲及び添付図面を見ることによって明らかとなるだろう。当業者であれば、本発明の様々な特徴を組み合わせることによって、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、以下に示す実施例以外の実施例を想到することができるだろう。

本発明の当該実施態様及び他の実施態様について、本発明の典型的な実施例を表わす添付図面を参照しつつ詳述する。

センサを備えている、本発明における機械加工操作のための機械装置の典型的な実施例の概略図である。 センサ及びアクチュエータを備えている、本発明における機械加工操作のための機械装置の典型的な実施例の概略図である。 本発明の典型的な実施例における、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力と機械装置の撓みとの関係を表わす概略的なグラフである。 本発明の典型的な実施例における、切削工具を調整するためのアクチュエータの駆動電流とアクチュエータの延伸量との関係を表わす概略的なグラフである。 試験片を補償しないで機械加工操作している際に切削工具に作用する法線力（下側のグラフ）と補償されない機械加工操作の後における試験片の最終的な表面形状（上側のグラフ）との関係を表わす概略的なグラフである。 本発明の典型的な実施例における、補償されない機械加工操作（下側のグラフ）とインプロセス補償された機械加工操作（上側のグラフ）との得られた試験結果を表わす概略的なグラフである。 本発明の典型的な実施例における、機械加工操作を実施する前のワークピースの概略的な断面図である。 本発明の典型的な実施例における、ワークピースを機械加工操作するための機械装置の概略的な断面図である。 本発明の典型的な実施例における、機械加工操作の際における切削工具のチップとワークピースとの概略的な拡大図である。 本発明における方法の典型的な実施例の概念的なフローチャートである。

本発明について、本発明の典型的な実施例を表わす添付図面を参照しつつ以下に詳述する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現可能とされるので、本明細書に示す実施例に限定されるように解釈されてはならない。むしろ、これら実施例は、完全性及び網羅性を提供するものである。本出願全体において、類似する構成部品には類似する参照符号が付されている。図面は、概略を表わすものにすぎず、縮尺が正しくない場合がある。

図１及び図２は、本発明における機械加工操作を実施するための２つの典型的な機械装置１０，２０を表わす。機械装置１０，２０それぞれが、例えばカーバイドインサート、ＣＢＮインサート、セラミックインサートや非セラミックインサートのような切削工具１２，２２と、機械加工操作の際に切削工具１２，２２を支持するための工具ホルダ１３，２３とを備えている。

図１に表わすように、工具ホルダ１３は、典型的には工具ホルダ１３及び切削工具１２をワークピースに対して移動させるためのリボルバー又はラムを備えている動作装置１４に固定状態で取り付けられている。動作装置１４は、制御システム１７によって制御されており、制御システム１７は、機械加工操作パラメータに基づいて機械加工操作プロセスを実行及び制御するように構成されている。

さらに、機械装置１０は、センサ１５すなわち力センサを備えており、センサ１５は、ワークピースの機械加工表面に関する法線方向において切削工具１２に作用する接触力の大きさを示す制御信号１６を発生させるように配置されている。図示の如く、センサ１５は、工具ホルダ１３と動作装置１４との間に配置されている。動作の際には、切削工具１２は、ワークピースと接触しつつ当該ワークピースを切削する状態を維持している。ワークピースの表面変動は、ワークピースが切削工具１２に対して回転動作している際に、変動する法線力を切削工具１２とワークピースとの間において連続的に発生させる。法線力は、センサ１５によって計測される。

さらに、機械装置１０は、機械加工操作についてのインプロセス補償を制御するための補償制御システムを備えている。補償制御システムは、サンプリング装置１９を備えている。サンプリング装置１９は、センサ１５に接続されており、例えばサンプリング及びフィルタリングすることによって、センサ１５が出力した制御信号１６を処理済み制御信号１６ｂに処理するように配置されている。さらに、補償制御システムは、補償制御ユニット１９′を備えており、補償制御ユニット１９′は、サンプリング装置１９によって供給された処理済み制御信号１６ｂに基づいて補償パラメータ値１６ｃを決定するように配置されている。さらに図示するように、補償パラメータ値１６ｃは、切削工具のチップが動作の際にワークピースに対する正しい配置及び切削深さで維持されるように、動作装置１４を制御及び調整することによってインプロセス補償を実施するために、制御システム１７に供給される。

図１は、サンプリング装置１９及び補償制御ユニット１９′を別体として備えている補償システムを表わす。しかしながら、例えば補償制御ユニット１９′が、機械加工操作制御ユニット１７のサブシステムとして、完成した機械装置一式の全体的な制御システム／ユニットに組み込まれている場合があることに留意すべきである。

図２に表わす機械装置２０は、説明及び提示がない場合には機械装置１０と同様に配置されている。図２に表わす機械装置２０では、工具ホルダ２３は、センサ２５及びアクチュエータ２８を介して支持されており、且つ、動作装置２４に固定された状態で取り付けられている。図示の如く、センサ２５及びアクチュエータ２８は、工具ホルダ２３と動作装置２４との間に配置されている。機械加工操作の際には、動作装置２４は、機械加工操作パラメータに基づいて機械加工操作プロセスを実施及び制御するように構成されている制御システム２７によって制御される。具体的には、動作装置２４が、機械加工操作パラメータに基づいて、切削工具２２と工具ホルダ２３とアクチュエータ２８とセンサ２５とを同時に一のユニットとして動作させる。

さらに、図２に表わすように、アクチュエータ２８は、動作装置２４に設けられている切削ユニットの動作から独立して、工具ホルダ２３及び切削工具２２の位置を動作装置２４に対して相対的に調整するように配置されている。従って、アクチュエータ２８は、機械加工操作についてのインプロセスリアルタイム補償を可能とする。

さらに、機械装置２０は、センサ２５からの情報を受信するように機能的に接続されている補償制御ユニット３０を備えており、当該情報は、補償パラメータを決定するために利用される。補償制御ユニット３０は、アクチュエータ２８に機能的に接続されており、補償パラメータは、アクチュエータ２８を制御するためのアクチュエータ制御信号３１を生成するために利用される。

より詳細には、センサ２５からの制御信号２６は、補償制御ユニット３０によって受信された処理済み制御信号２６ｂを生成させるために、サンプリング装置２９によってサンプリング及びフィルタリングされる。処理済み制御信号２６ｂは、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示している。さらに、補償制御ユニット３０は、処理済み制御信号２６ｂに基づいて、接触力によって発生する機械装置の撓みの大きさを示す撓みパラメータを決定する。撓みパラメータは、例えば図３ａに表わすアルゴリズムに従って決定される場合がある。図３ａは、機械加工表面に関して垂直な方向において切削工具に作用する接触力と機械装置の撓みとの関係を示す概略的なグラフである。ここで、ｘ軸は、例えばニュートン単位の当該接触力を表わし、ｙ軸は、例えばマイクロメートル単位の当該撓みを表わす。

特定の機械装置についての法線力と撓みとの関係すなわち機械装置の力−撓み特性が、補償制御ユニットによってアクセス可能とされるメモリ装置に格納される関数又はパラメータ値として表現される場合がある。例えば図３ａに表わすように、撓み−力関係は、撓み＝Ｃ×力に従った直線としてモデル化される場合がある。ここで、Ｃは定数である。また、変数Ｃが、機械装置についての撓み−力の関係を記述する一層複雑な関数によって表わされる場合もある。

同様に、図３ｂは、例えばアクチュエータ駆動電流のようなアクチュエータ制御信号３０とアクチュエータの延伸量との関係を示す概略的なグラフである。ここで、ｙ軸は、例えばアンペア単位のアクチュエータ制御信号３０を表わし、ｘ軸は、例えばマイクロメートル単位のアクチュエータの延伸量を表わす。当該関係は、アクチュエータ制御信号を撓みパラメータに基づいて決定するために利用される場合がある。例えば図２を参照すると、アクチュエータ制御信号は、方向１００においてアクチュエータ２８を並進運動させるための駆動電流によって形成されており、これにより、切削工具２２の工具チップが、動作装置２４及び／又は完全な機械装置２０の撓みを補償するために動作装置２４に対して相対的に移動される。

本発明におけるインプロセス補償は、機械加工表面の形状に沿った箇所それぞれにおける、法線力と計測された旋削された構成部品のボアの形状との相関関係に基づいている。このような関係は、類似するパターンの２つの概略的なグラフを表わす図４に例示されている。上側のグラフでは、補償されていないボアの形状についての変動が、ボアの特定の長さ部分の関数として、ミリメートル単位で表わされている。下側のグラフでは、構成部品について補償されていない機械加工操作をした際において切削工具に作用する計測された法線力が、ボアの特定の長さ部分について機械加工操作をした際における時間の関数として、ニュートン単位で表わされている。

本発明におけるインプロセス補償は、図５にさらに例示されており、図５は、非補償機械加工操作の試験結果（下側のグラフ）と、本発明の典型的な実施例におけるインプロセス補償機械加工操作の試験結果（上側のグラフ）とを概略的に表わす。ここで、ｙ軸は、ｘ軸に表わすミリメートル単位の試験構成部品の長さの関数とする、マイクロメートル単位の形状誤差曲線を表わす。試験構成部品は、８０マイクロメートルの切削深さの旋削プロセスにおける機械装置の撓みを評価するために、試験構成部品の未処理のままの機械加工表面の寸法誤差を模擬するための複数の同一形状の溝を備えていた。約４０マイクロメートルの深さと約７ミリメートルの長さとから構成される第１の溝は、約１１ミリメートルの地点に設けられており、約２０マイクロメートルの深さと約７ミリメートルの長さとから構成される第２の溝は、約２４ミリメートルの地点に設けられている。上側のグラフに表わすように、機械加工表面の寸法誤差に起因する機械装置の撓みについてのインプロセス補償を含む機械加工操作を実施した後に、結果として生じる誤差の分布が、下側のグラフにおいて溝が明確に視認可能とされる補償されていない試験構成部品について結果として生じる誤差の分布に対して、約±１マイクロメートルの範囲に低減される。

図６は、機械加工操作を実施する前におけるワークピース６０の概略的な断面図であるが、寸法は誇張されている。ワークピース６０は、実質的にシリンドリカルな形状とされるが、数マイクロメートルの範囲でラジアル方向に突出している複数のローブ６４ａ，６４ｂ，６４ｃを有しており、このことが、ワークピース６０を非円状にする原因とされる。ローブ６４ａ，６４ｂ，６４ｃが形成されていることによって、ワークピース６０の表面は、ワークピース６０の周に沿って不均一になっており、これにより、除去すべき材料の厚さに相当するワークピース６０の切削深さ６５が、半径６１を有している理論的且つ理想的な最終仕上げ円形状６２に対して変動している。より具体的には、機械加工操作を実施する際には、切削深さ６５が、ワークピース６０の回転速度及びローブの数量に比例する周波数で変動する。これにより、補償されない機械加工操作を実施する際には、切削深さが大きくなるので、切削工具及び機械装置に作用する法線力も大きくなり、切削工具及び機械装置がラジアル方向外方に撓み、これにより、切削工具の工具チップの位置ずれが、ローブ６４ａ，６４ｂ，６４ｃの位置に一致して発生する。従って、ワークピース６０の実際の最終仕上げ寸法は、理論的且つ理想的な寸法６２に対して増大した径方向厚さを有しており、当該径方向厚さは、点線によって示されている。しかしながら、インプロセス補償を利用することによって、ローブ６４ａ，６４ｂ，６４ｃに起因して切削工具に作用する増大した法線力が、本発明におけるインプロセス補償によって特定、計測、及び補償される。

図７は、機械装置７０の概略的な断面図である。図７では、球面軸受の外輪７１の形態をしたワークピースは、内側軌道面７２において中ぐり機械加工操作を実施されている。外輪７１は、回転軸線７３を有しているワークピースホルダ７６に固定されていると共に及びワークピースホルダ７６によって回転されるようになっている。さらに、機械装置７０は、中ぐりプロセスの際に切削工具２２とアクチュエータ２８とセンサ２５とを動作及び支持するように配置されている動作装置システムを備えている。動作装置システムは、可動式サポート部材７４を備えており、可動式サポート部材７４は、機械構造物７００に固定されている固定式サポート部材７５に対して移動可能に配置されている。垂直方向動作及び水平方向動作によって固定式サポート部材７５に対する可動式サポート部材７４の相対位置を制御することによって、切削工具２２がワークピースに対して動作される。さらに説明すると、機械装置７０は撓んでおり、可動式サポート部材７４が、ワークピースの機械加工表面から離隔する方向において、概略的に大きく誇張して点線で描かれた湾曲位置７７に至るまで湾曲されている。

図８は、切削工具８２の概略的な拡大図であって、機械加工操作の際における切削工具８２の切削工具チップとワークピース８１とを表わす。切削工具８２は、理想的な機械加工表面に相当する理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法８２ａに基づく所定の経路に沿って移動される。しかしながら、除去すべき材料の厚さに相当する切削深さ８５は、ワークピースの外面における寸法変化に起因して、所定の経路に沿って変化するので、理想的な機械加工表面に関する法線方向８６ａにおいて切削工具８２に作用する力８７ａに影響を及ぼす。

第２の理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法８２ｂに相当する代替的な所定の切削経路が、さらに図示されており、力８７ｂが、対応する理想的な機械加工表面に関する法線方向８６ｂにおいて切削工具８２に作用する。所定の理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法についての法線力は、当該理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法についての法線方向において力８７ｂの投影（projection）として決定される。従って、典型的な実施例では、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力は、切削工具と、機械加工操作を制御する機械加工操作パラメータによって特定されるワークピースの理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法とが成す角度を比較することによって決定される。

図９は、本発明における方法ステップの典型的な実施例を表わす。第１のステップ８０１では、機械加工表面に関する法線方向において切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号が発生する。図１及び図２それぞれに関連して説明したように、例えば、制御信号は、センサ１５又はセンサ２５から得られた情報に基づいている。発生した制御信号は、ステップ８０５ａにおいて特定の機械装置に関連する撓みパラメータ値を決定するためにさらに利用される。そして、撓みパラメータは、ステップ８０５ｂにおいて補償パラメータ値を決定するために利用される。次に、例えば図２に表わす方向１００におけるアクチュエータ２８の延伸量を提供することによって、又は図１に表わす動作装置１４を制御することによって、機械加工操作を補償するための制御信号が出力される。

本発明が特定の典型的な実施例を参照しつつ説明されているが、当業者にとって、多くの様々な変更及び改良等は明白なものである。説明した実施例に対する変更については、当業者であれば、図面、明細書、及び特許請求の範囲の研究から本発明を実施する際に理解及び実現されるだろう。例えば本発明における方法ステップは、相互に相違する順序で実施可能とされるが、典型的な実施例として説明された実施順序又は特許請求の範囲に規定された実施順序に限定される訳ではない。

さらに、“備えている（comprising）”との用語は、他の要素やステップを排除するものではなく、“一の（a）”又は“一の（an）”との不定冠詞は、複数を排除するものではない。

１０ 機械装置
１２ 切削工具
１３ 工具ホルダ
１４ 動作装置
１５ センサ（力センサ）
１６ 制御信号
１６ｂ 処理済み制御信号
１６ｃ 補償パラメータ値
１７ 制御システム
１９ サンプリング装置
１９′ 補償制御ユニット
２０ 機械装置
２２ 切削工具
２３ 工具ホルダ
２４ 動作装置
２５ センサ
２６ 制御信号
２６ｂ 処理済み制御信号
２７ 制御システム
２８ アクチュエータ
２９ サンプリング装置
３０ 補償制御ユニット
３１ アクチュエータ制御信号
６０ ワークピース
６１ 半径
６２ 理論的且つ理想的な最終仕上げの円形状
６４ａ ローブ
６４ｂ ローブ
６４ｃ ローブ
６５ 切削深さ
７０ 機械装置
７１ 外輪
７２ 内側軌道面
７３ 回転軸線
７４ 可動式サポート部材
７５ 固定式サポート部材
７６ ワークピースホルダ
７７ 撓み位置
８１ ワークピース
８２ 切削工具
８２ａ 理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法
８２ｂ 第２の理論的且つ理想的な最終仕上げ寸法
８６ａ 法線方向
８６ｂ 法線方向
８７ａ 切削工具８２に作用する力
８７ｂ 切削工具８２に作用する力
１００ 方向
７００ 機械構造物

Claims (16)

1. ワークピースについての機械加工操作を補償するための方法（８００）であって、
   前記ワークピースの機械加工表面に切削工具を接触させ、前記ワークピースと前記切削工具とを相対的に回転運動及び移動させることによって、前記ワークピースから材料を物理的に取り除くための機械加工操作を実施するステップを備えている前記方法において、
   前記方法が、前記機械加工操作についてのインプロセス補償を備えており、
   前記インプロセス補償が、
   前記機械加工表面に関する法線方向において前記切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるステップ（８０１）と、
   前記制御信号に基づいて補償パラメータ値を決定するステップ（８０５）と、
   前記補償パラメータ値に基づいて前記機械加工操作を補償するステップ（８１０）と、
   を備えていることを特徴とする方法。
2. 前記機械加工操作を補償するステップが、前記ワークピースに対して前記切削工具を補償することを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記切削工具を補償することが、前記法線方向において前記ワークピースに対して前記切削工具を動作させることを備えていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記機械加工操作を補償するステップが、前記ワークピースに対する前記切削工具の送り速度を調整することを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記補償パラメータ値を決定するステップが、前記制御信号に基づいて撓みパラメータ値を決定することを備えており、
   前記撓みパラメータ値が、前記ワークピースに対する前記切削工具のインプロセス撓みを示しており、
   前記補償パラメータ値が、前記撓みパラメータ値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記インプロセス補償を実施するステップが、前記機械加工操作を実施するステップから独立して制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ワークピースが、例えばリングや転動体のような転がり軸受の構成部品として利用するための略シリンドリカルな形状の部材とされ、
   前記法線方向が、前記シリンドリカルな形状の部材のラジアル方向と一致していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記機械加工操作を補償するステップが、前記ワークピースの形状誤差及び／又は非真円度を補償することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記方法が、旋削プロセス又は高硬度旋削プロセスとされることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. ワークピースについての機械加工操作を補償するためのコンピュータプログラム製品を格納しているコンピュータ読み取り可能な媒体において、
    前記コンピュータプログラム製品が、プロセッサによって実行された場合に、
    前記ワークピースの機械加工表面に切削工具を接触させ、前記ワークピースと前記切削工具とを相対的に回転運動及び移動させることによって、前記ワークピースから材料を物理的に取り除くための機械加工操作を実施するように、及び
    前記機械加工操作についてのインプロセス補償を実施するように、
    構成されているコードを備えており、
    前記インプロセス補償が、
    前記機械加工表面に関する法線方向において前記切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号を発生させるステップ（８０１）と、
    前記制御信号に基づいて補償パラメータ値を決定するステップ（８０５）と、
    前記補償パラメータ値に基づいて前記機械加工操作を補償するステップ（８１０）と、
    を備えていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。
11. ワークピースを機械加工操作するための機械装置（１０）であって、前記機械加工操作が、前記ワークピースから材料を物理的に除去するステップを備えている、前記機械装置（１０）において、
    前記機械装置（１０）が、
    前記ワークピースを固定及び回転させるように配置されているワークピースホルダと、
    工具ホルダ（１３）に取り付けられている切削工具（１２）と、
    前記工具ホルダ（１３）のための動作装置（１４）と、
    を備えており、
    前記動作装置が、前記切削工具（１２）を前記ワークピースの機械加工表面と接触させるように、及び、機械加工操作パラメータに従って前記ワークピースに対して相対的に前記切削工具（１２）を移動させるように配置されており、
    前記機械装置（１０）が、
    前記機械加工表面に関する法線方向において前記切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号（１６）を発生させるように配置されているセンサ（１５）と、
    前記センサ（１５）に機能的に接続されている補償制御ユニット（１９）であって、前記制御信号に基づいて補償パラメータを決定するように配置されている前記補償制御ユニット（１９）と、
    を備えており、
    前記補償制御ユニットが、前記補償パラメータに基づいて前記機械加工操作についてインプロセス補償を実施するように配置されていることを特徴とする機械装置（１０）。
12. 前記補償制御ユニットが、前記制御信号に基づいて前記機械加工操作パラメータをリアルタイムで調整するように配置されており、
    前記動作装置（１４）が、調整された前記機械加工操作パラメータに基づいて前記ワークピースに対して前記切削工具を調整するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の機械装置（１０）。
13. ワークピースを機械加工操作するための機械装置（２０）であって、前記機械加工操作が、前記ワークピースから材料を物理的に除去するステップを備えている、前記機械装置（２０）において、
    前記機械装置（２０）が、
    機械加工操作を実施している際に前記ワークピースを固定及び回転させるように配置されているワークピースホルダと、
    工具ホルダ（２３）に取り付けられている切削工具（２２）と、
    前記工具ホルダ（２３）を支持している動作装置（２４）と、
    を備えており、
    前記動作装置（２４）が、前記切削工具（２２）を前記ワークピースの機械加工表面と接触させるように、及び、機械加工操作パラメータに従って前記切削工具（２２）を前記ワークピースに対して相対的に移動させるように配置されており、
    前記機械装置（２０）が、
    前記工具ホルダ（２３）を支持しているアクチュエータ（２８）であって、前記動作装置（２４）と前記工具ホルダ（２３）との間に配置されている前記アクチュエータ（２８）を備えており、
    前記アクチュエータ（２８）が、前記動作装置（２４）に対する前記工具ホルダ（２３）の相対的な位置を調整するように配置されていることを特徴とする機械装置（２０）。
14. 前記アクチュエータ（２８）が、法線方向において前記切削工具を前記ワークピースに対して相対的に動作させるように配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の機械装置（２０）。
15. 前記アクチュエータ（２８）が、５００マイクロメートル、１００マイクロメートル、５０マイクロメートル、２５マイクロメートル、１５マイクロメートル、１０マイクロメートル、５マイクロメートル、又は１マイクロメートルの動作範囲を有していることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の機械装置（２０）。
16. 前記機械装置（２０）が、
    前記機械加工表面に関する法線方向において前記切削工具に作用する接触力の大きさを示す制御信号（２６）を発生させるように配置されているセンサ（２５）と、
    前記センサ（２５）に機能的に接続されている補償制御ユニット（３０）であって、前記制御信号（２６）に基づいて補償パラメータを決定するように配置されている前記補償制御ユニット（３０）と、
    を備えており、
    前記アクチュエータ（２８）が、前記制御信号（２６）に基づいて前記切削工具の位置を少なくとも部分的に調整するように配置されていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の機械装置（２０）。

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