JPH04164562A - 研磨加工における領域設定方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は研磨加工における領域設定方法及び装置に関し
、詳しくはポケット形状の金型等のワークを製作するに
際し、そのワーク表面を研磨加工するに先立ってその研
磨領域を簡便な手段により設定し得る研磨加工における
領域設定方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、金型等の製作は、まず、倣いフライス盤や立形
マシニングセンタ等の倣い制御装置を有する工作機械に
よる形状加工と、油砥石、スティック砥石やダイヤモン
ドペースト等による鏡面研磨加工とに大別される。上記
形状加工については高度に自動化された工作機械を使用
しているため、極めて高能率な自動加工が可能である。

しかしながら、その後工程である研磨加工においては、
作業者による手仕上げに依存しているのが実状であり、
この研磨加工を自動化して作業能率と製品の寸法的な精
度を向上させることが強く要望されていた。

そこで、この要望に応えるため、本出願人は先に自己倣
い研磨装置（特開昭６０−２６３６６２号公報）を提案
して研磨加工の自動化を実現させている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記自己倣い研磨装置による自動研磨加工で
は、研磨工具によりワーク表面を研磨加工するに先立っ
てそのワーク表面での研磨領域を予め設定しておく必要
がある。その研磨領域設定方法としては、研磨領域の境
界点を数値データとして入力する方法、或いはティーチ
ング等の簡易的な手段により実際に研磨工具の砥石を移
動させ軌跡を教示する方法等がある。

しかしながら、これら研磨領域設定方法ではそのティー
チングなどの研磨領域設定の操作に多くの煩雑さを伴い
、特に精密金型によっては極めて複雑な形状のものが多
いため、上記研磨領域設定の操作が非常に煩雑となり多
くの時間を費やし、また、研磨領域設定の確認が難しく
、しかも、座標値の計算やテスト加工といった作業も必
要であり、作業能率が大幅に低下するという問題があっ
た。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので
、その目的とするところは、ワーク表面を研磨加工する
に先立つ研磨領域設定の操作を簡略化し得る研磨加工に
おける領域設定方法及び装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための技術的手段として、本発明方
法は、工作機械の主軸に装着された研磨工具によりワー
ク表面を研磨加工するに際し、上記ワーク表面をワーク
撮像手段により画像認識させ、その認識画像を画像処理
手段により画像処理し、その画像処理手段からの出力信
号に基づいて画像表示手段によりワーク表面の画像を現
出させ、上記画像表示手段の表示画面に現出したワーク
表面の画像に直接入力手段により研磨領域を設定し、こ
れにより得られた入力位置データを制御手段により変換
して送出する研磨工具の移動指令に基づいて、研磨工具
をワーク表面に対して研磨加工動作させるようにしたこ
とである。

また、本発明方法において、工作機械の主軸に装着され
た研磨工具によりワーク表面を修正研磨加工するに際し
ては、画像表示手段の表示画面に現出したワーク表面の
画像に対して直接入力手段により修正研磨領域の設定点
を連続的に移動させ、これにより得られた入力位置デー
タを制御手段により変換して送出する研磨工具の移動指
令に基づいて、研磨工具を上記設定点の移動に追従移動
させながらワーク表面に対して局部的に修正研磨加工動
作させることが望ましい。

更に、本発明装置は、工作機械の主軸に装着された研磨
工具により研磨加工されるワーク表面を画像認識するワ
ーク撮像手段と、このワーク撮像手段で得られた認識画
像を画像処理する画像処理手段と、この画像処理手段か
らの出力信号に基づいてワーク表面の画像を現出させる
画像表示手段と、この画像表示手段の表示画面に現出し
たワーク表面の画像に研磨領域を設定する直接入力手段
と、この直接入力手段により得られた入力位置データを
変換して研磨工具の移動指令を送出し、これに基づいて
研磨工具をワーク表面に対して研磨加工動作させる制御
手段とを具備したものである。

［作用］ 本発明方法及び装置では、ワーク表面をワーク撮像手段
により撮像した上で画像処理手段により画像処理し、こ
れにより得られたワーク表面の画像を画像表示手段によ
り現出させてその画面上で直接入力手段によりワーク表
面の画像にその研磨領域を設定するようにしたから、研
磨領域設定の操作の簡略化が図れる。

また、ワーク表面を修正研磨加工する場合、上記画面上
でのワーク表面の画像に基づいて、画面上で直接入力手
段により修正研磨領域の設定点を連続的に移動させ、こ
の設定点の移動に研磨工具を追従移動させることにより
、局部的な研磨加工が実現可能となる。

［実施例］ 本発明に係る研磨加工における領域設定方法及び装置の
実施例を第１図乃至第５図を参照しながら説明する。第
１図は自己倣い研磨装置における研磨領域設定装置の外
観を、第２図は研磨領域設定装置の概略構成を示し、同
図において、（１）は装置本体（２）に対してサーボモ
ータ〔図示せず〕によりＸ、Ｙ軸方向〔図中矢印方向〕
に移動可能に取り付けられたテーブル、（３）は上記装
置本体（２）に対してＺ軸方向に移動可能に取り付けら
れた主軸頭で、Ｚ軸方向について高精度に位置決めされ
る。（４）は上記テーブル（１）上に着脱自在に位置決
め載置された被研磨加工物であるワークで、例えば、第
３図に示すようなポケット形状の金型がある。ここで、
以下ワークを金型と称す。この金型（４）はその上面に
凹状のポケット部（５）を形成したもので、そのポケッ
ト部（５）はポケット底面部（６）とポケット側面部（
７）とからなる。（８）は上記主軸頭（３）に下方に向
けて固着されたワーク撮像手段であるＣＣＤカメラで、
テーブル（１）上の金型（４）のポケット部（５）をそ
の上方から撮像して画像認識する。尚、このワーク撮像
手段はＣＣＤカメラ（８）以外のものであってもよい。

この時、ＣＣＤカメラ（８）はテーブル（１）上の視野
の拡大及び縮小を自動的に行なう。上記主軸頭（３）に
はＣＣＤカメラ（８）のほかに、砥石等の研磨工具が着
脱自在に装着される研磨加工用主軸〔図示せず〕が取り
付けられている。（９）はＣＣＤカメラ（８）に電気的
に接続された画像処理手段である画像処理装置で、ＣＣ
Ｄカメラ（８）からの画像信号を二値化してその二値化
信号をフレームメモリ内に画素として記憶保持する。（
１０）は装置本体（２）に取り付けられた制御手段であ
るパーソナルコンピュータ〔以下パソコンと称す〕で、
上記画像処理装置（９）に電気的に接続される。このパ
ソコン（ｌＯ）はテーブル（１）及び主軸頭（３）の位
置決め機能などの自己倣い研磨装置における自動研磨加
工を機械制御すると共に、ＣＣＤカメラ（８）で撮像し
た画像データを演算処理する機能などの研磨領域設定装
置における領域設定を自動制御する。尚、上記ＣＣＤカ
メラ（８）で撮像した画像とテーブル（１）及び主軸頭
（３）などの移動量との相対関係は予め求められており
、この関係から画像の実寸法が自動的に計算される機能
が組み込まれている。（１１）は上記パソコン（１０）
の一部として設けられた画像表示手段であるデイスプレ
ィで、画像処理装置（９）からの出力信号に基づいて金
型（４）表面の画像を表示する。（１２）はパソコン（
１０）に設けられた直接入力手段である直接入力装置で
、上記デイスプレィ（１１）の表示画面で表示された金
型（４）表面の画像にその金型（４）での研磨領域を直
接的に入力して設定する。この直接入力装Ｗ　（１２）
は、例えば、デイスプレィ（１１）の表示画面を押圧す
ることによりその押圧点位置をデジタル化するための接
触点検出装置である透明なタッチパネル等が上記デイス
プレィ（１１）の表示画面に貼着され、そのタッチパネ
ルのある画面上で指やそれに代わる器具〔指示棒〕によ
り入力するようにしたもの、或いは上記タッチパネルで
入力する以外にデスク上で移動操作することによりデイ
スプレィ（１１）の表示画面上で入力するマウスなどが
ある。

上記構成からなる研磨領域設定装置の動作、即ち、研磨
領域設定方法を以下に説明する。

まず、テーブル（１）を装置本体（２）に対してＸＳＹ
軸方向に移動させて、テーブル（１）上に載置された金
型（４）を主軸頭（３）にあるＣＣＤカメラ（８）の直
下に位置決め配置すると共に、そのＣＣＤカメラ（８）
をＹ軸方向に移動させることによりテーブル（１）上で
の視野を拡大成いは縮小してＣＣＤカメラ（８）で上記
テーブル（１）上の金型（４）表面を適正に撮像できる
ようにＣＣＤカメラ（８）を位置決め配置する。

この状態で上記ＣＣＤカメラ（８）によりテーブル（１
）上の金型（４）表面を撮像して画像認識し、ＣＣＤカ
メラ（８）から送出される画像信号を画像処理装置（９
）に取り込む。この画像処理装置（９）では上記画像信
号を二値化してその二値化信号をフレームメモリ内に画
素として記憶保持した上でパソコン（１０）に出力する
。そのパソコン（１０）では画像処理装置（９）からの
出力信号に基づいてＣＣＤカメラ（８）で撮像した画像
データを演算処理し、デイスプレィ（１１）にテーブル
（１）の金型（４）表面を表示する。

このデイスプレィ（１１）の表示画面に基づいて金型（
４）表面での研磨領域を設定する。具体的には、上記表
示画面では、第４図（ａ）に示すように金型（４）表面
の画像、即ち金型（４）外周の輪郭及び凹状のポケット
部（５）の輪郭が表示される。尚、図中の斜線部分は金
型（４）上面の合わせ面を示す。ここで、上記斜線部分
で囲まれたポケット部（５）のポケット底面部（６）を
研磨加工することを考える。この時、ポケット底面部（
６）を研磨加工するため、研磨領域を第４図（ｂ）の鎖
線で示すように設定する必要がある。

そこで、第４図（Ｃ）に示すようにデイスプレィ（１１
）の表示画面上で直接入力装置（１２）により研磨領域
を入力設定する。具体的には、例えば、上記表示画面の
タッチパネル上で上記研磨領域の境界点を指示棒で押圧
することによりその押圧点位置を検出してデジタル化し
、そのデジタル化した入力位置データをパソコン（１０
）に取り込む。

このパソコン（１０）では入力位置データに基づいて自
動的に座標値が演算処理され研磨領域位置データとして
記憶保持される。尚、ＣＣＤカメラ（８）を主軸頭（３
）に取り付けているため、そのＹ軸方向の移動によりデ
イスプレィ（１１）の表示画面の視野及び分解能が変化
するが、予めこれらの相対関係がパソコン（１０）に入
力されているので任意のＺ軸位置での入力位置が座標値
として認識されることになる。その後、この研磨領域位
置データに基づいてパソコン（１０）が自己倣い研磨装
置における自動研磨加工を機械制御する。即ち、上記パ
ソコン（１０）から出力される研磨領域位置データから
なる移動指令によりテーブル（１）をＸ、Ｙ軸方向に移
動させると共に主軸頭（３）をＹ軸方向に移動させ、主
軸頭（３）の主軸に装着された砥石などの研磨工具を移
動させてテーブル（１）上の金型（４）のポケット底面
部（６）を自動的に研磨加工する。

次に、自己倣い研磨装置により修正研磨加工する際の研
磨領域設定方法について説明する。

まず、第５図に示すように上述したデイスプレィ（１１
）の表示画面に表示された金型（４）表面の画像に基づ
いて修正研磨領域を直接入力装置（１２）により入力設
定する。具体的には、例えば、上記表示画面のタッチパ
ネル上で上記修正研磨領域の設定点を指示棒で連続的に
、例えば、ジグザグ状に移動させることにより、その設
定点位置を検出してデジタル化し、そのデジタル化した
入力位置データをパソコン（１０）に取り込む。このパ
ソコン（１０）では、前述と同様、入力位置データに基
づいて自動的に座標値が演算処理され修正研磨領域位置
データとして記憶保持され、この修正研磨領域位置デー
タからなる移動指令に基づいてパソコン（１０）が自己
倣い研磨装置における自動研磨加工を機械制御し、上記
指示棒の移動に主軸頭（３）の主軸に装着された砥石な
どの研磨工具（１３）を追従移動させながらテーブル（
１）上の金型（４）のポケット底面部（６）を自動的に
修正研磨加工する。

［発明の効果コ 本発明に係る研磨加工における領域設定方法及び装置に
よれば、研磨領域の境界点を数値データとして入力する
方法、或いはティーチング等のように実際に研磨工具を
移動させてその軌跡を教示する方法等の研磨領域設定の
操作に煩雑な作業を必要とすることなく、非常に簡単な
操作でもって研磨領域を任意に設定することができ、ま
た、目視により画面上でワーク表面と研磨領域とが重な
り合った状態で確認することが可能となり、作業者の負
担軽減さらには大幅な操作性の向上が図れる。これは上
記ワーク表面を局部的に修正研磨加工する際にも、作業
者の負担軽減、大幅な操作性の向上が図れてその実用的
価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明に係る研磨加工における領域
設定方法及び装置の実施例を説明するためのもので、第
１図は自己倣い研磨装置における研磨領域設定装置の外
観を示す正面図、第２図は研磨領域設定装置の概略構成
図、第３図はワークの具体例である金型を示す斜視図、
第４図（ａ）〜（Ｃ）は研磨領域設定の入力手順を示す
表示画面の各正面図、第５図は修正研磨領域設定の入力
状態を示す表示画面、及びその修正研磨領域設定入力に
よる修正研磨加工状態での研磨工具と金型を示す説明図
である。 （４）・・・ワーク、 （６）・・・ワーク表面、 （８）・・・ワーク撮像手段、 （９）・・・画像処理手段、 （１０）・・・制御手段、 （１１）・・・画像表示手段、 （１２）・・・直接入力手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）工作機械の主軸に装着された研磨工具によりワー
   ク表面を研磨加工するに際し、 上記ワーク表面をワーク撮像手段により画像認識させ、
   その認識画像を画像処理手段により画像処理し、その画
   像処理手段からの出力信号に基づいて画像表示手段によ
   りワーク表面の画像を現出させ、上記画像表示手段の表
   示画面に現出したワーク表面の画像に直接入力手段によ
   り研磨領域を設定し、これにより得られた入力位置デー
   タを制御手段により変換して送出する研磨工具の移動指
   令に基づいて、研磨工具をワーク表面に対して研磨加工
   動作させるようにしたことを特徴とする研磨加工におけ
   る領域設定方法。
2. （２）工作機械の主軸に装着された研磨工具によりワー
   ク表面を修正研磨加工するに際し、 画像表示手段の表示画面に現出したワーク表面の画像に
   対して直接入力手段により修正研磨領域の設定点を連続
   的に移動させ、これにより得られた入力位置データを制
   御手段により変換して送出する研磨工具の移動指令に基
   づいて、研磨工具を上記設定点の移動に追従移動させな
   がらワーク表面に対して局部的に修正研磨加工動作させ
   るようにしたことを特徴とする請求項（１）の研磨加工
   における領域設定方法。
3. （３）工作機械の主軸に装着された研磨工具により研磨
   加工されるワーク表面を画像認識するワーク撮像手段と
   、 このワーク撮像手段で得られた認識画像を画像する画像
   処理手段と、 この画像処理手段からの出力信号に基づいてワーク表面
   の画像を現出させる画像表示手段と、この画像表示手段
   の表示画面に現出したワーク表面の画像に研磨領域を設
   定する直接入力手段と、この直接入力手段により得られ
   た入力位置データを変換して研磨工具の移動指令を送出
   し、これに基づいて研磨工具をワーク表面に対して研磨
   加工動作させる制御手段と、 を具備したことを特徴とする研磨加工における領域設定
   装置。