JPH0242628B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転する砥石を工作物に押圧し、該
工作物に所望の研削加工を実行する際における研
削制御方法に関する。

［従来技術］ 工作物を研削する、いわゆる研削盤も作業性の
向上等を目的として数値制御するようになり、工
業の省力化等が図られている。

従来の研削盤の制御方法として使用されている
ものは、例えば工作物の表面に回転している砥石
を一定圧で押圧しつつ所定経路を移動させる方法
であり、工作物表面を研削する能力を圧力によつ
て制御している。

また、工作物の表面形状が複雑なものに対して
は砥石が該工作物表面に対して一定の関係を保ち
つつ押圧されるようにボールジヨイント等の簡易
倣い装置を具備するもの等も提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のごとき従来の研削制御方法も以
下のごとき問題点を有しており未だに充分なもの
とはいえなかつた。

単に圧力によつて砥石と工作物との関係を保と
うとするものにあつては、砥石と工作物との接触
面積が変化したとき、即ち工作物を研削する砥石
の有効面積が変化したときには研削を行う単位面
積当たりの圧力が変化することになり、一定の研
削を実行することができないのである。

このため、砥石を工作物表面に対して倣い誘導
するものが提案されているのであるが、この方法
にあつては工作物表面に対して研削を行う砥石の
単位面積当たりの圧力を一定にするのみの作用し
か奏しないのである。従つて、工作物表面の全面
に渡つて一定の研削深さに加工する場合には有効
であるが、工作物表面から凹凸を取り除いたり、
所望の形状に研削する等の要望を満足できるもの
ではなかつた。即ち、砥石を倣い誘導する方法に
あつては、工作物表面の精度をその前加工の精度
以上に仕上げることは不可能なのである。

本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、工作物を所望の精度、形状に研削できる
優れた研削制御方法を提供することをその目的と
している。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した
手段は、第１図の基本的構成図に示すごとく、 研削対象である工作物の形状を表す形状情報
と、当該工作物の形状を目標としている形状とす
るために必要な研削量を表す研削深さ情報と、当
該工作物の研削を実行する砥石の位置を表す砥石
位置情報とを入力し、 形状情報と砥石位置情報とから、前記砥石が前
記工作物を研削する際の当該工作物の研削面と砥
石とのなす研削実行角度を算出し、 研削実行角度及び前記研削深さ情報とから、前
記砥石を前記工作物に押圧する際の押圧力を決定
し、 当該押圧力にしたがつて、前記工作物に前記砥
石を押圧して研削を実行する ことを特徴とする研削制御方法をその要旨として
いる。

［作用］ 本発明においては、研削の実行条件を判断する
ために以下のごとき形状情報、研削深さ情報、砥
石位置情報の３種の情報を入力（S1）している。

形状情報は、研削対象である工作物の形状、す
なわち工作物の外形を表す情報である。

研削深さ情報とは、工作物の形状を目標として
いる形状とするために必要な研削量を表す情報で
ある。従つて、この研削深さ情報により大きな研
削量が規定されている位置では、他の位置に比較
して多くの研削作業を実行しなければ工作物を目
標としている形状に加工できないことが判明す
る。

砥石位置情報は、工作物の研削を実行する砥石
の位置を表す情報である。工作物を研削する際の
研削効率は、工作物に対して砥石がどの様に接し
ているか、すなわち砥石がどの位置に存在してい
るかに大きく左右される。そこで、砥石位置情報
を必須の情報として入力する。

なお、形状情報や研削深さ情報の入力の方法と
しては、例えば工作物の形状を操作者が数値化あ
るいは模式化等して入力するものでも、工作物の
形状をその他の装置等で形状認識させて完全自動
化するものであつてもよい。また、研削深さ情報
は、独立に入力しても、あるいは、形状情報に示
された形状をどの程度変化させるかのみを示す情
報形式により形状情報に付随的に入力しても、何
れでもよい。

次に、上記形状情報と砥石位置情報とから、砥
石が工作物を研削する際の当該工作物の研削面と
砥石とのなす研削実行角度を算出する（S2）。

例えば、砥石を一定圧力により工作物の研削面
に押圧制御しようとも、砥石の全面または一部が
工作物の研削面に対して接しているときでは、研
削の効率が大きく異なることは経験上明らかであ
る。従つて、この研削の効率を正確に判断するた
めの情報として研削実行角度を算出するのであ
り、この算出のために予め入力した形状情報及び
砥石位置情報を用いる。

続いて、研削実行角度及び前記研削深さ情報と
から、砥石を工作物に押圧する際の押圧力を決定
する（S3）。

前述のごとく研削実行角度により当該研削位置
での研削効率が正確に判明し、研削深さ情報によ
り当該研削位置の研削量が判明する。従つて、こ
れら２つの情報に基づき、砥石をどの程度の押圧
力により工作物に押圧すれば最良の条件により研
削作業を実行可能であるかが容易に判断できるの
である。

そして、この様にして決定された押圧力にした
がつて工作物に砥石を押圧し、研削を実行（S4）
するならば、工作物を所望の精度で、所望の形状
に自動的に研削加工することが達成される。

以下、本発明をより具体的に説明するために実
施例を挙げて詳述する。

［実施例］ 第２図は実施例の研削制御方法を適用した研削
装置の概略構成図を示している。図において１０
は砥石１２を所望の押圧力Ｆで工作物Ｗに押え付
け、高速で該砥石１２を回転して工作物Ｗの研削
を実行しつつ移動台１４を図中のＸ，Ｙ方向に移
動することで工作物Ｗの全面に渡つての研削を完
了する研削機本体である。この研削機本体１０に
対しての砥石１２の押圧力Ｆ及び移動台１４のＸ
又はＹ方向への移動量等の指令は、コントローラ
２０の演算結果としてリード線３０を介して研削
機本体１０に伝送されている。研削機本体１０で
はその伝送されて来る指令に応じて図示しない
Ｘ，Ｙ軸用のステツプモータを駆動して移動台１
４を駆動し、第３図に詳細を示す砥石押圧力制御
装置を作動しているのである。

第３図の砥石押圧力制御装置について説明す
る。砥石１２は研削用モータ１６に直結されて回
転する。この研削用モータ１６はアタツチメント
１７内に図面上下方向に摺動自在に内蔵されてお
り、エアシリンダ１８内の空気圧により砥石１２
と一体となつて摺動するのである。なお、１６ｌ
はコントローラ２０からの指令信号を入力する信
号線、１８ｌは後述する圧力レギユレータからの
加圧された空気の導入及び排出口である。

次にコントローラ２０を中心とする上記システ
ムの信号処理のブロツク図を第４図に示す。図示
のごとくコントローラ２０はマイクロコンピユー
タによつて構成される論理回路であり、論理演算
を実行するCPU２１を中心に、後述する制御プ
ログラムや各種マツプを記憶するROM２２、一
時的な情報の記憶を行うRAM２３、コントロー
ラ２０の情報入力口でありバツフアやマルチプレ
クサ等からなる入力ポート２４、及びコントロー
ラ２０の演算結果出力口でありＤ／Ａ変換器や増
幅器等からなる出力ポート２５より構成されてい
る。なお、２６はコントローラ２０内の情報伝達
路となるバスラインを示している。

コントローラ２０に入力ポート２４を介して入
力される情報は工作物Ｗの形状情報、材質情報及
び研削深さ情報の３種である。これらの情報は、
予め操作者により数値化されて紙テープや磁気テ
ープ等の入力媒体に記録されたものを、テープリ
ーダ等により再生入力される。形状情報とは工作
物Ｗの研削を実行する面の形状のデータ、材質情
報とは工作物Ｗがどのような材質からなるもので
あるかを示し、主にその硬度を教示するデータ、
及び研削深さ情報とは工作物Ｗにどの程度の研削
を実行するかを示すデータである。

コントローラ２０は上記情報と予め内部に有す
るプログラムやマツプ等とから演算結果を求め、
その結果を出力ポート２５より外部機器、圧力レ
ギユレータ、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータへ出力す
るのである。ここでこれらの外部機器とは前記研
削機本体１０のアクチユエータで、前述のごとく
圧力レギユレータによつて砥石の工作物への押圧
力が、Ｘ軸及びＹ軸モータによつてその研削実行
位置が決定される。

次に本実施例のコントローラ２０内で実行され
る制御について、第５図のフローチヤートに基づ
き説明する。本フローチヤートは、実施例のシス
テムが起動されるとその処理が開始されるもの
で、まず、現在研削機本体１０にセツトされてい
る工作物Ｗの材質情報等を入力（ステツプ100）
すると、予めROM２２内に有する種々の材質、
硬度ごとに用意されたマツプから入力された材質
と一致するものを選択（ステツプ110）して以下
の処理に供する。このマツプとは、硬度毎に設定
されている研削角度と押圧力との関係を表わすも
のである。第６図の説明図に示すごとく、工作物
Ｗの研削位置（（x₁，y₁，z₁）あるいは（x₂，y₂，
z₂））によつて砥石研削を実行する研削実行角度
（θ₁あるいはθ₂）が決まる。このとき研削を深さ
DXについて実行したい場合の研削実行角度θnに
対する最適な砥石押圧力（F₁あるいはF₂）は、
工作物Ｗの硬度に応じて変更する必要がある。即
ち、硬度の低い工作物WSに対しては硬度の高い
工作物WHよりも同一研削実行角度θについて砥
石を押圧する力Ｆは小さくても充分な研削を実行
することが可能である。このように工作物Ｗの硬
度によつて砥石押圧力Ｆを変更する必要から、本
実施例では予め各硬度の工作物Ｗ毎に、研削実行
角度θに対する押圧力Ｆの関係をマツプとして保
持し、適宜選択して該マツプを利用するのであ
る。

マツプ選択が完了すると、工作物Ｗについての
他の情報である形状情報、研削深さ情報を入力
（ステツプ120）し、以後はこれら入力の完了した
情報に対する処理が行われる。

情報の処理の初めとして、ステツプ130では現
在研削機本体１０が工作物Ｗに対してのどの位置
で研削を実行する状態にあるかをＸ軸モータ、Ｙ
軸モータの現在状態から検出する。これは、Ｘ軸
モータ、Ｙ軸モータの回転角度を検出することに
より、あるいは直接移動台１４の移動量を検出す
ることにより実行される。そして、この現在位置
と前記入力した工作物Ｗの形状情報とから研削実
行角度θが算出（ステツプ140）される。第６図
に示す（In，Jn，Kn）が形状情報から得られる
工作物Ｗの任意の点の法線ベクトルであり、この
法線ベクトルと砥石１２の研削面とのなす角θが
研削実行角度そのものとなる。この様にして研削
実行角度θが求められると、ステツプ110で選択
した工作物Ｗに応じたマツプを用いて所望の研削
深さを実行するのに必要な砥石１２の押圧力Ｆの
検索（ステツプ150）が行われて一連の情報処理
が完了する。

続くステツプ160出力のステツプで、上記のご
とく求められた押圧力Ｆを得るための圧力レギユ
レータ制御信号を出力して研削の実行がなされ、
所望の研削加工が実現する。その後、ステツプ
170ではＸ軸モータ、Ｙ軸モータへ出力をして次
に研削を実行する位置が砥石１２の直下となるよ
うに移動台１４、即ち工作物Ｗを移動させると、
CPU２１の処理は再度ステツプ130へ戻り、以後
同様の処理を繰り返し行い工作物Ｗの研削加工が
完了するのである。

以上詳述のごとく本実施例制御による研削装置
は、予め入力する形状情報、研削深さ情報とを用
いて砥石１０の研削能力に密接な関係にある押圧
力Ｆを砥石１０の研削実行角度θを考慮しつつ算
出し、該算出結果に応じて研削を実行するのであ
り、更に種々の工作物Ｗに対応可能とするために
硬度に応じたマツプを内蔵する。

従つて、所望の研削深さ、表面処理等が高精度
で可能となり、品質向上に大きく貢献することに
なる。しかも、その研削は研削機本体１０が自動
的に実行するもので、操作者は研削開始前に必要
な情報入力を実行するのみであるから、工場の機
械化、自動化ラインの中に本制御による研削機本
体１０を組み込むことも可能で、省力化も同時に
達成できる。更に、再現性の高い研削が実行でき
るため、一度研削した工作物Ｗの出来上がりを検
討し、その結果をフイードバツクして入力してや
ることにより一層精度の高い研削加工が実現す
る。

［発明の効果］ 実施例を挙げ詳細に説明したごとく、本発明の
研削制御方法は、 研削対象である工作物の形状を表す形状情報
と、当該工作物の形状を目標としている形状とす
るために必要な研削量を表す研削深さ情報と、当
該工作物の研削を実行する砥石の位置を表す砥石
位置情報とを入力し、 形状情報と砥石位置情報とから、前記砥石が前
記工作物を研削する際の当該工作物の研削面と砥
石とのなす研削実行角度を算出し、 研削実行角度及び前記研削深さ情報とから、前
記砥石を前記工作物に押圧する際の押圧力を決定
し、 当該押圧力にしたがつて、前記工作物に前記砥
石を押圧して研削を実行することを特徴とする。

従つて、工作物の研削加工を所望の態様、研削
深さや面の荒さに精度高く達成することが可能と
なる。しかも、その研削は入力された各種情報に
基づき行われ人手の介入を必要としないため、工
程中に簡単に組み込むことができ、工場等の省力
化、自動化も同時に達成することができる優れた
制御方法となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施
例の概略構成図、第３図はその砥石押圧力制御機
構の概略図、第４図はその制御系のブロツク図、
第５図はその制御のフローチヤート、第６図はそ
の制御の説明図を示す。 １０……研削機本体、１２……砥石、１４……
移動台、２０……コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 研削対象である工作物の形状を表す形状情報
   と、当該工作物の形状を目標としている形状とす
   るために必要な研削量を表す研削深さ情報と、当
   該工作物の研削を実行する砥石の位置を表す砥石
   位置情報とを入力し、 形状情報と砥石位置情報とから、前記砥石が前
   記工作物を研削する際の当該工作物の研削面と砥
   石とのなす研削実行角度を算出し、 研削実行角度及び前記研削深さ情報とから、前
   記砥石を前記工作物に押圧する際の押圧力を決定
   し、 当該押圧力にしたがつて、前記工作物に前記砥
   石を押圧して研削を実行する ことを特徴とする研削制御方法。