JPH02131868A - 数値制御研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多軸同時制御型の数値制御研削装置に閣し、詳
しくは、複数軸の同ｌＩ８ｌ＋１１御により研削を行う
数値ｌＩＩＩ御研削装置において、砥石の摩耗による形
状ｆｉｌｌ差を補償しながら研削作業を実行する機能を
有する数値制御研削装置に閏する。

［従来技術］ 従来、複数軸の同時数値ＩＩ御により工作物を複雑な３
次元形状に研削加工する数値制御研削装置がある。所望
形状を得るために、この研削装置では、所定の研削動作
ステップの繰返しからなる研削加工を行って訃だが、研
削加工中における砥石の摩耗が形状誤差に与える影響を
無？！４することができず、予め研削加工中の砥石摩耗
聞を見込んで砥石の研削加工開始位直を決定するように
していた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、精密な研削加工における一回の研削動作ステッ
プでは僅かサブミクロン程度の切込みしか行わないので
、所望の形状を得るために多数の研削動作ステップを繰
返す必要があり、このような多数回の研削動作ステップ
の実施後における砥石摩耗量の予測は簡単では無く、実
際上においても、多数回の研削動作ステップ後の砥石摩
耗量は大きなバラツキをもっていた。

更に、上記した従来の研削加工では、研削すべき形状や
材質の変更によっていちいち砥石摩耗量を予測せねばな
らないという不便さがあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、砥石の
摩耗による形状ＷＡ斧を補償しつつ研削加工し得る数値
制御研削装置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］ 本発明は、複数軸の同時数値ｉｌｌ　ｍにより研削加工
を行う敗値Ｉｌｌ御研削＠置において、工具テーブル及
び工作物テーブルと、該工具テーブルに保持された回転
台と、該回転台に保持された砥石台と、該砥石台を該回
転台に対して法縮方向に相対移動させる砥石台移動手段
と、該工具テーブル及び該工作物テーブルの少なくとも
一方を少なくとも研削位置及び基準位置に移動させるテ
ーブル駆動装置と、該工具テーブル及び該工作物テーブ
ルの少なくとも一方が該基準位置にあるとき砥石台に保
持された砥石の研削面を１１１１するＩｌ像手段と、該
繍像手段の出力信号から砥石の摩耗量を算出し、摩耗愚
に相当する変位量だけ該砥石台移動手段を駆動し該砥石
台を変位させる摩耗補償制御手段とを有するように構成
されている。

【作用１ 互いに相対移動し得る工具テーブル及び工作物テーブル
の少なくとも一方が基準位置《古い換えれば、所定の非
研削位置》にあるときに、Ｉｌ縁手段は砥石を撮像する
。

摩耗補償ＩＩＩａｌｌ手段は、ｍ一手段の出力信号から
砥石の摩耗量を算出し、砥石台移動手段の駆動により摩
耗愚に相当する変位岱だけ砥石台を変位させる。

なお、砥石の摩耗吊の算出は、工具テーブル及び工作物
テーブルの少なくとも一方が基準位置にきた時に緻像し
た砥石の研削面位置と、予め設定された砥石の基準の研
削面位置との、摩耗方向における差により得られる。

従って、本発明の数値制Ｗ研削装置では、工具テーブル
が研削位置から基準位置に戻る毎に、砥石摩耗聞を求め
、更に求めた砥石摩耗量を利用して砥石をその摩耗方向
と逆の方向に変位させて砥石摩耗による形状誤差を低減
している。

［実施例］ 本発明の数値１，ＩＩ　ｍ　Ｉｉｌ！削装置の一実施例
を第１図の構成図及び第２図の部分側面図で説明する。

数１ａ　１，ＩＩ　ｍ研削装置は、複数軸の同時数値制
御により研削加工を行う装置であり、ベッド１０上に保
持された工作物テーブル２０及び工具テーブル３０、工
具テーブル３０に保持された回転台３１、回転台３１上
に固定された砥石台移動装１ｔ５０、砥石台移動装置５
０に保持された砥石台６０、工作物テーブル２０を移動
するサーボ．モータ２５、工具テーブル３０を移動する
サーポモータ３３、砥石７０《第２図参照》の研削面７
２を撮像するＣＣＤカメラ８０、このＣＣＤカメラ８０
などの出力信号を処理して砥石台移動装ｒａ５０などを
駆勤する制葬装１１９０１その他からなる。

なお、サーボモータ２５は本発明で言うテーブル駆動ｖ
ｔＷを、砥石台移動装［５０は本発明で言う砥石台移動
手段を、ＣＯＤカメラ８０は本発明で言うｍ像手段をそ
れぞれ構成しており、制ｉＩｌ装置９０は本発明で言う
摩耗補償制御手段を包含している。

この数値＆ｌＩ　Ｉｎ　？ｉｌ！削装置を順次説明すれ
ば、まず、ベッド１０上にはＸ方向に伸びる案内レール
１２及びサーボモータ２５が配設されている。案内レー
ル１２上には、サーボモータ２５に接続されたボール螺
子１１に螺合してボール螺子１１の回転によりＸ方向に
移動する工作物テーブル２０が配設されている。工作物
テーブル２０上には主軸台２１が固定され、主軸台２１
にはＸ方向に伸びる主軸２２（第２２図参照）が回転自
在に保持され、この主軸２２に主軸モータ２３が連結さ
れている．主軸２２の先靖には、主軸２２と一体的に回
転ずるホルダ２４（第２図′参照）が配設されており、
ホルダ２４は工作物Ｗを保持している。

また、ベッド１０の他の部分には、Ｙ軸方向に伸びる案
内レール１３及びサーボモータ３３が配設されている。

案内レール１３上には、サーボモータ３３に接続された
ボール螺子１４に螺合してボール螺子１４の回転により
Ｙ軸方向に移動する工具テーブル３０が配設され１いる
。工具テーブル３０上の略中央部には、回転台３１が回
転自在に配設されており、回転台３１は工具テーブル３
０に埋め込まれたサーボモータ２９（第２図参照）の回
転軸に連結されている。又、回転台３１の周縁部には、
砥石台移動装！！Ｉ５０が固定されている。

なお、回転台３１の中心点を通る鉛直纏は、回転台３１
上において、主軸２２の軸芯の延長線と交わっている。

砥石台移動装１５０は、第２図に示すように、回転台３
１に固定された基部５１と、砥石台６０を回転台３１に
対して法翰方向へ相対移動可能とする基部５１に保持さ
れた摺動部５２と、基部５１に配設され摺動部５２を上
記法線方向に移動させるサーボモータ５３と、砥石台固
定用の台座５４とを有している。

第２図に示すように、台座５４には、砥石台６０が斜め
下方向に向って配設されており、砥石台６０には砥石軸
モータ６１が配設されている。砥石軸モータ６１の回転
軸先端には、砥石７０が取付けられている。

従うて、サーボモータ２５は工作物テーブル２０のＸ方
向の位置をｉ＃３１ａシ、サーボモータ３３は工具テー
ブル３０のＹ軸方向の位置をυｊｗし、サーボモータ２
９は回転台３１の回転角を制御し、主軸モータ２３は工
作物Ｗを回転し、砥石軸モータ６１は砥石７０を回転し
て、後述の研削加工が実行される。研削加工によって、
工作物Ｗの加工園は回転対称となるが、その研削形状は
３個のサーボモーター２５、２９、３３の同時数値制御
により決定される。

次に、工作物テーブル２０のＸ方向の位置と工具テーブ
ル３０のＹ方尚の位置とを正確に測定するために使用す
るレーザ干渉式位置測定装置について、簡単に説明する
。

このレーザ干渉式位ａｌｌ定装置は、第１図に示めすよ
うに、ベッド１０上に配設されたレーザ発振器４１とビ
ームスプリツタ４０と導光簡４２、４３とＸ軸距離セン
サ４４とＹ軸距離センサ４５とを備えており、更に、工
作物テーブル２０に配設されたミラー４６と、工具テー
ブル３０に配設されたミラー４７とを備えている。レー
ザ発振器４１はベッド１０の一端部に配設され、レーザ
発振器４１の光発射端にビームスプリツタ４０が結合さ
れている。ビームスブリッタ４０からＸ１Ｙ方向に伸び
る導光９１４２、４３を介して、サーボモータ２５近傍
にＸ輪距離センサ４４が配設され、サーポモータ３３の
近傍にＹ軸距離センサ４５が配設されている．Ｘ軸距離
センサ４４の一端からは、Ｘ方向に伸縮自在の導光簡４
１０が伸びており、導光１１４１０の先端は工作物テー
ブル２０に固定されたミラー４６と結合している。同様
にＹ軸距雌センサ４５の一端からは、Ｘ方向に導光筒４
２０が伸びており、導光１１１４２０の先端には、ベッ
ド１０に固定されたミラー４３０が結合されている。そ
して、ミラー４３０からは、Ｙ方向に伸縮自在の導光筒
４４０が伸びており、導光１４４０の先端は工具テーブ
ル３０に固定されたミラー４７に結合している。

このレーザ干渉位置測定装置では、レーザ発撮器４１か
らのレーザ光をビームスプリツタ４０で二分割した後、
導光簡４３、Ｘ軸距離センサ４４、導光筒４１０を介し
てミラー４６に送光し、同時に導光筒４２、Ｙ軸距離セ
ンサ４５、導光筒４２０、４４０、ミラー４３０を介し
てミラー４７に送光している。

そして、Ｘ輪距離センサ４４は、ミラー４６からの反射
光と入射光との位相差信号を制御装Ｍ９０に送り、Ｙ軸
距離センサ４５は、ミラー４７からの反射光と入射光と
の位相差信号を制御装置９０に送っている。

ＣＣＯカメラ８０は、工具テーブル３０のＹ方向におけ
る一端に配設され、ＣＣＤカメラ８０の光軸は主軸２２
の軸芯延長線及び回転台３１の中心点を通る鉛直線と直
交している。工具テーブル３０のＹ方向における他端に
は、ＣＯＤカメラ８０と対向するようにストロボ装１８
１が配設されている。

ｉｌｌ　ｔｉｌｌ装１９０は、ｃｐｕ，メモリ、インタ
フＩ一ス、キーボード、表示装置、制御部等をもつマイ
ク口コンピュータで構成されており、更に映像信号をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ及びデジタル化された映
像信号を画像処理する画一プロセッサを内蔵している。

制御装置９０は、ＣＣＤ力メラ８０、ｘ輪距離センサ４
４、Ｙ軸距離センサ４５から検出信号を受け取り、サー
ボモータ２５、２９、３３、５３、主軸モータ２３及び
砥石モータ６１に制御信号を送っている。なお、制御装
置９０のメモリには、工作物Ｗの加工面のプロフィルを
創成するための加工データが収納されている。

更に、制御装［９０のメモリには、砥石７０の研削面の
理想位１ｔＰが記憶されている。

以下、Ｎｗ装１１９０の制御動作を、第５図のフローチ
ャートにより説明する。

まず、メモリ等をリセットした後で、主軸モータ２３及
び砥石モータ６１を回転する（８１０１）次に、Ｓ１０
３において、前記加工プログラムの最初の研削動作ステ
ップに基づいて、サーボモータ２３、２９、３３を駆動
し、工作物テーブル２０、工具テーブル３０、回転台３
１を移動させ、回転する工作物Ｗの加工面Ｗｌ（第３図
参照》を、回転する砥石７０の研削面で研削する。この
最初の研削動作ステップは、工作物ＷのＸ方向への移動
の代わりに砥石７０が反対方向に逆動したと仮定すると
、第３図に示す閉経路Ａ−Ｂ−Ｃ→Ａで表わされる。こ
の閉経路において、砥石７０は軽路ａ−＋Ｃで工作物Ｗ
に当接して工作物Ｗの加工而Ｗ１を研削し、経路Ｃ→Ａ
では工作物Ｗから隔離される。

次に、前期した最初の研削動作ステップが終了して砥石
７０がＡ地点に達して砥石７０及び工作物７０が互いに
最遠となったときく実際には工作物テーブル２０が基準
位置に達したとき》、前記した研削加工プログラムが終
了したかどうかを判別し（Ｓ１０５）、終了していてれ
ばプログラムを終了し、そうでなければＳ１０７に進ん
で、ストロボ装Ｗ１８１を発光させ、この発光と同期し
て緻像された映像信号をＣＣＤカメラ８０から制御装置
９０に送る。

次に、Ｓ１０９において、撤像された映像信号を制御ｖ
４置９０内蔵の前記Ａ／Ｄコンバータ及び画像プロセッ
サでＡ／Ｄ変換及び画像処理して、砥石７０の研削面の
研削後位置７２《第４図参照》を求める。なお、砥石７
０の研削而の研削前位置７１が第４図に点線で図示され
ている。但し、研削前位置７１はＳ１０３によって予め
理想位置Ｐ（第４図参照）に誘導されている。これらの
研削前位置７１、研削後の研削面位ｅ７２、ｌ！ＩＩ想
位置Ｐはすべて、Ｘ方向に計測または設定されている。

次に、研削前位置７１（もしくは予め記憶されている理
想位ＩＦＰ）と研削後位１１１７２との差を計痒し、理
想位置Ｐからの砥石７０の摩耗量を検出する（８１１１
）。

次に、サーボモータ５３を駆動して、算出された摩耗＆
に相当する変位量だけ、砥石台６０をＸ方向、即ち、工
作物Ｗに近接する方向に送り、Ｓ１０３に戻る。

Ｓ１０３では、記憶した加工プログラムから次の砥石台
動作ステップを実行し、以下全加工プログラムを終了す
るまで、ルーチンを繰返し、プログラムされた多数の研
削動作ステップを実施する。

各研削動作ステップは多少の異同はあるものの、基本的
には第３図の閉軽路Ａ−４Ｂ−＋Ｃでそれぞれ構成され
ている。

なお、上記実施例では、ＣＣＤカメラ８０の光軸は主軸
と直角な方向に設定したが、ミラー等を追加してＣＣＤ
カメラ８０の光軸を屈折すれば、ＣＣＤカメラ８０の配
設位置は、工具テーブル８０上において変更可能である
。ストＯポ装１１８１の配設位置も又、同様に変更可能
である。

ストロボ装置８１はレーザーダイオードなどの固体発光
装置などに代替してもよく、又、これらレーザーダイオ
ードの光を光ファイバーにより案内することも可能であ
る。

又、第１図では砥石７０は黒く搬像されるが、ストロボ
装置８１をＣＯＤカメラ８０の近傍とすれば砥石７０は
反射光により白く緻像できる。

更に、前記した砥石研削面の理想位Ｉ！Ｐは、第４図の
ように研削前位置７１と一致させる他に、研削前位ＷＩ
７１と研削後位Ｗ１７２との中間に設定しても良い。理
想位ＩＰを研削前位［７１と一致させた場合には、第３
図に示ず研削経路ａ−＋Ｃにおいて，研削開始位２１Ｂ
付近で誤差０となるが、研削終了位ＷＩＧ付近で摩耗恐
ΔＸ（第４図参照）だけ誤差が残留する。理想位ａｐを
前記したように中間に設定した場合には、研削開始位置
Ｂ付近で１／２ΔＸだけアンダーカットとなり、研削終
了位置Ｃ付近で１／２ΔＸだけオーバカットとなり、よ
り形状誤差が少なくなる。

上記説明した本実施例の数値制御研削装置では、以下の
利点がある。

（１）研削動作を構成する各研削動作ステップはそれぞ
れ、砥石７０と工作物Ｗとが隔離した状態をもつので、
各隔離状態毎に撮像して摩耗を多段階に補正することに
より、高１１度の摩耗補償が可能となる。

（２）砥石の回転を停止させることなく、摩耗団を観察
できるため、摩耗品判定時間が短い。

［発明の効果］ 上記説明したように本発明の数値１１ｊｌ御研削装置は
、砥石の研削面を［像ずる撮像手段と、砥石台を摩耗方
向と逆方向に移動する砥石台移動手段と、Ｉｌ像手段の
出力信号から砥石摩耗量を算出し砥石台を移動して砥石
摩耗Φを補償する摩耗補償！，ＩＩ　ＩＩＩ手段とを備
えているので、砥石摩耗による形状誤差を大幅に低減す
ることができる。

更に、形状誤差の低減が可能となるので形状誤差補正の
ために必要な余分の研削が不要となり、研削時間及び砥
石摩耗を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例にかかる数値制御研
削装置の構成図、第２図は同装置のＤ翰矢視の部分側面
図、第３図は研削動作ステップを示す経路図、第４図は
ＣＯＤカメラ８０のｍ像画面図、第５図はＭ　ＩＩＩ装
１１９０の処理手順を示したフローチャートである。 Ｗ・・・工作物、１０・・・ベッド、１２、１３・・・
案内レール、ＩＬ１４・・・ボール螺子、２０・・・工
作物テーブル、２１・・・主軸台、２２・・・主軸、２
３・・・主軸モータ、２４・・・工作物ホルダ、２５、
２９、３３、３４、５３・・・サーボモータ、３０・・
・工具テーブル、３１・・・回転台、４０・・・ビーム
スプリツタ、４１・・・レーザ発振器、４２、４３・・
・導光筒、４４・・・Ｘ軸距離センサ、４５・・・Ｙ軸
距離センサ、４６、４７、４３０・・・ミラー、４１０
１４２０、４４０・・・導光筒、５０・・・砥石台移！
ＩｌｌＳ！ｉ置（砥石台移動手段）、５１・・・基部、
５２・・・摺動部、５４・・・台座、６０・・・砥石台
、６１・・・砥石軸モータ、７０・・・砥石区 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数軸の同時数値制御により研削加工を行う数値
   制御研削装置において、 工具テーブル及び工作物テーブルと、 該工具テーブルに保持された回転台と、該回転台に保持
   された砥石と、 該砥石台を該回転台に対して法線方向に相対移動させる
   砥石台移動手段と、 該工具テーブル及び該工作物テーブルの少なくとも一方
   を少なくとも研削位置及び基準位置に移動させるテーブ
   ル駆動装置と、 該工具テーブル及び該工作物テーブルの少なくとも一方
   が該基準位置にあるとき砥石台に保持された砥石の研削
   面を撮像する撮像手段と、 該撮像手段の出力信号から砥石の摩耗量を算出し、摩耗
   量に相当する変位量だけ該砥石台移動手段を駆動し該砥
   石台を変位させる摩耗補償制御手段と、 を有することを特徴とする数値制御研削装置。