JPH05200655A - 追従加工装置 - Google Patents

追従加工装置

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JPH05200655A
JPH05200655A JP3425992A JP3425992A JPH05200655A JP H05200655 A JPH05200655 A JP H05200655A JP 3425992 A JP3425992 A JP 3425992A JP 3425992 A JP3425992 A JP 3425992A JP H05200655 A JPH05200655 A JP H05200655A
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pressing force
machining tool
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの外形にバラツキがあるような場合に
も、所定の仕上加工を施すことを可能にする追従加工措
置を提供することを目的とする。 【構成】 加工工具をワークに圧接させてワークに加工
を施すときの押圧力をロードセンサにより検出し、ロー
ドセンサからの検出信号に基づいてスライダ手段を駆動
して加工工具ユニットをワークに対して進退させ、押圧
力が設定押圧力に一致するように制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、射出成形、プ
レス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により
製造された工業部品(以下、ワークという)に、その輪
郭形状に応じて面取を施したり、或いは、端面を一定の
加工面粗度に仕上げる加工を施す追従加工装置に係り、
特に、ワークの輪郭形状にバラツキがあるような場合に
も、その輪郭形状の変化に応じて所定の加工を施すこと
を可能にするものに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、射出成形、プレス打抜、ロスト
ワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワーク
としては、図4に示すようなものがある。図4に示すワ
ーク101は、図にも示すように、その二次元的輪郭が
直線と曲線との接続により比較的複雑になっている。
又、上記ワーク101はフランジ状をなしていて、中心
部に図示しないシャフトが貫通する貫通孔103が形成
されているとともに、四隅には図示しない締結ボルトが
貫通する貫通孔105が形成されている。又、貫通孔1
03の外周部には、環状凹部107が形成されている。
この環状凹部107には凸部109が複数箇所にわたっ
て突設されている。このような構成のワーク101は図
示しない別のワークとともに締結・固定されて所定の機
器として完成される。
【0003】ところで、図4に示したようなワーク10
1の場合には、貫通孔105及び105間のピッチ
1 、P2 等については、高い寸法精度が要求される
が、その輪郭形状の絶対的寸法精度はそれ程重要ではな
い。一方、製造過程においてその外周縁に生ずるいわゆ
る「バリ」と称される部分を除去する必要がある。又、
輪郭形状に応じて面取を施したり、端面を一定の加工面
粗度に仕上げる必要がある。その際、単なるバリ取りだ
けを行なう場合には、ブラッシングホイール、ワイヤー
ホイール等の可撓性工具を使用して行なえばよいが、輪
郭形状に応じて面取を施したり端面を一定の加工面粗度
に仕上げる場合には、エンドミル、ロータリーバー、チ
ャンファーカッター等の切削工具を使用することにな
る。
【0004】上記切削工具を使用して仕上加工を施す切
削装置としては、例えば、図5及び図6に示すようなも
のがある。まず、基台201があり、この基台201上
には、周速一定方式のインデックステーブル装置203
が設置されている。切削の対象となっているワーク20
5は、このインデックステーブル装置203上に載置さ
れ。その上方に設けられた空圧式のワーククランプユニ
ット207によってクランプされる。
【0005】一方、基台201上には、スライドテーブ
ル209が設置されており、このスライドテーブル20
9は、エアーシリンダ211によってワーク205方向
に進退されるようになっている。上記スライドテーブル
209の基端部には、図6に示すように、コイルスプリ
ング213が装着されている。上記スライドテーブル2
09の先端部には、カッター駆動ユニット215が取付
けられている。このカッター駆動ユニット215の先端
にはロータリーバー217が取付けられている。このロ
ータリーバー217を回転するワーク205の外周縁部
に圧接させて切削を施す。尚、圧接時の所定の押圧力は
上記コイルスプリング213によって提供される。
【0006】既に述べたインデックステーブル装置20
3の下端にはワーク形状モデルカム219が取付けられ
ている。一方、スライドテーブル209側には、アーム
221を介してスタイラスローラ223が取付けられて
いる。インデックステーブル装置203の回転により上
記ワーク形状モデルカム219も回転し、それによっ
て、スタイラスローラ223を介してスライドテーブル
209が、ワーク形状モデルカム219の外形に沿って
進退する。このような作用により、ワーク205に対す
るロータリーバー217の位置制御を行い、ワーク形状
モデルカム219の輪郭形状に倣ってワーク205に切
削を施す。尚、図中符号221は操作制御盤であり、符
号223は面取量調整ノブである。
【0007】又、別の切削装置として、図7及び図8に
示すようなものがある。まず、基台301があり、この
基台301上には、X・Yサーボスライドユニット30
3が設置されている。このX・Yサーボスライドユニッ
ト303は、図8に示すように、X方向スライダ305
と、このX方向スライダ305に取付けられたY方向ス
ライダ307とから構成されている。上記Y方向スライ
ダ305には、カッター駆動ユニット308が取付けら
れている。このカッター駆動ユニット308の先端に
は、エンドミル309が取付けられている。
【0008】上記Y方向スライダ307は、X方向スラ
イダ305によってX方向に移動し、カッター駆動ユニ
ット308は、Y方向スライダ307によってY方向に
移動する。よって、カッター駆動ユニット308はX方
向及びY方向に移動して、任意の(X、Y)座標値の場
所に移動することになる。
【0009】又、基台301上には、例えば、三爪式エ
アーチャック311が設置されていて、この三爪式エア
ーチャック311上にはワーク313が載置・固定され
る。又、基台301上であって上部には、操作盤31
5、サーボスライドユニットコントローラ317が設置
されている。又、エンドミル309による切削位置に
は、図9に示すように、切削油ノズル319及びエアー
ブーロー用ノズル321が配置されていて、それぞれ切
削油と加圧エアーが供給されるようになっている。又、
基台301上であって下部には、起動スイッチや非常停
止スイッチ等の各種スイッチ323が設置されている。
尚、図8中符号325はワーク位置決め用のストッパ部
材を示す。
【0010】上記構成によると、ワーク313は三爪式
エアーチャック311によって所定の位置に保持されて
いる。一方、サーボスライドユニットコントローラ31
7には、図示しないティーチングボックス等を介して、
エンドミル309の軌道情報が予め入力・記憶されてい
る。この軌道情報は、ワーク313を所定の寸法・形状
に仕上げるための情報である。そして、サーボスライド
ユニットコントローラ317からの制御信号によって、
X・Yサーボスライドユニット303が駆動して、エン
ドミル309に所定の軌道情報に沿った動作を行なわせ
る。それによって、ワーク313に所定の切削が施され
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。図4に示したようなワーク
の場合には、既に説明したように、輪郭形状の絶対的寸
法精度はそれ程重要ではなく、実際に製造されるワーク
の輪郭形状にはバラツキがある。このように輪郭形状に
バラツキがある多数のワークに対して、バリを除去して
輪郭形状に応じて所定の面取を施す必要があり、又、端
面を一定の加工面粗度に仕上げる必要がある。
【0012】上記のような事情に鑑みて既に述べた従来
の切削装置を考察してみると、何れの装置の場合にも、
ワーク形状モデルカム219に倣って、或いはモデルワ
ークに基づいて予め設定された軌道情報に沿って、全て
のワーク205、313に対して画一的な切削を施す構
成になっている。よって、ワーク205、213の輪郭
形状にバラツキがあった場合には、切削の深さにバラツ
キが発生してしまい、場所によっては切削の深さが深過
ぎて面取幅が大きくなってしまったり、場合によっては
工具が破損してしまうことも発生した。逆に、切削の深
さが浅過ぎて面取幅が小さくなってしまい、極端な場合
にはバリが一部残ってしまうというような事態が発生し
てしまう。このように、従来の切削装置の場合には、ワ
ークの輪郭形状ののバラツキによって仕上げ状態にバラ
ツキが発生してしまうという問題があった。
【0013】又、別の問題として作業が困難であるとい
う問題があった。これは、特に、図7及び図8に示した
切削装置の場合に顕著な問題である。すなわち、この切
削装置の場合には、既に説明したように、予めワークに
応じた軌道情報を入力・記憶させておく必要がある。こ
の作業は、具体的には輪郭形状に沿って多数のプログラ
ミングポイントを設定し、それらプログラミングポイン
トの(X、Y)座標値を設定して、それをティーチング
ボックスを使用して入力・記憶させていくものである。
この作業は決して簡単なものではなく、ワークの種類が
変更された場合にはその都度行なう必要があり、又、ワ
ークの輪郭形状が複雑になればなる程、プログラミング
ポイントの数が増大して困難を要することになる。
【0014】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、ワークの輪郭形状にバ
ラツキがあるような場合にも、その輪郭形状に応じて所
定の仕上加工を施すことを可能にするとともに、困難な
プログラミング作業等を一切不要にすることが可能な追
従加工装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願発明による追従加工装置は、基台と、上記基台上に
設置され加工対象のワークを保持するとともに回転させ
るワーク保持手段と、上記基台上に設置されたスライダ
手段と、上記スライダ手段に取付けられるとともに加工
工具を回転可能に保持していてスライダ手段によりスラ
イドされて上記加工工具を上記ワークに圧接させる加工
工具ユニットと、上記加工工具をワークに圧接させてワ
ークに加工を施すときの押圧力を検出するロードセンサ
と、上記ロードセンサからの検出信号に基づいて上記ス
ライダ手段を駆動して上記加工工具ユニットをワークに
対して進退させることにより押圧力が設定押圧力に一致
するように制御する制御手段と、を具備したことを特徴
とするものである。その際、加工工具ユニットの駆動部
や回転部を介してトルクや回転数の変化又はモータ負荷
の変動等を監視して、それらの変化に基づいて設定押圧
力を適宜変更させるようにすることが考えられる。
【0016】
【作用】例えば、予め設定押圧力として任意の値を設定
しておく。次に、ワークをワーク保持手段によって保持
して回転させる。その状態でスライダ手段を駆動して、
加工工具ユニットをワーク方向にスライドさせて、回転
している加工工具をワークに圧接させる。それによっ
て、ワークに所定の加工が施される。ワークが回転する
とこによりワークの輪郭形状の変化によって、加工工具
のワークに対する圧接状態が変化する。この変化をロー
ドセンサによって押圧力の変化として検出する。その検
出信号に基づいて押圧力が上記設定押圧力に一致するよ
うにスライダ手段を駆動して、加工工具ユニットをワー
クに対して適宜進退させる。それによって、加工工具の
ワークに対する圧接状態を一定に保持する。又、加工工
具ユニットの駆動部や回転部を介してトルクや回転数の
変化又はモータ負荷の変動等を監視して、それらの変化
に基づいて設定押圧力を適宜変更させるようにした場合
には、設定押圧力が常に一定ではなく、加工工具の磨耗
等に応じて変更していくことになる。
【0017】
【実施例】以下、図1乃至図3を参照して本発明の一実
施例を説明する。まず、基台1があり、この基台1上に
はワーク保持手段3が設置されている。このワーク保持
手段3は、図示しないエアーシリンダと、このエアーシ
リンダ上に設置されたロータリーアクチュエータ5と、
このロータリーアクチュエータ5の上に設置されたチャ
ック部7とから構成されている。上記チャック部7上に
はワーク8が固定される。ワーク8の固定に際しては、
その輪郭形状における最大内接円の中心が回転軸芯とな
ることが望ましい。上記チャック部はそのような点を考
慮して、ワーク8の輪郭形状に見合った挟持部を形成す
る3個の爪を備えたものである。又、上記ワーク保持手
段3は、保持したワーク8を周速一定の状態で回転させ
るものである。つまり、回転軸芯と加工点までの距離を
検出して、その検出値に基づいて加工点の週速が常に一
定になるように制御する。尚、上記距離の検出は、後述
するリニアスケールによって行なう。
【0018】基台1上であって上記ワーク保持手段3に
対向する位置には、スライダ手段9が設置されている。
このスライダ手段9は、駆動部(例えば、サーボモー
タ)11と、平行に敷設された2本のレール12(図中
1本のみ示す)と、これら2本のレール12に対して相
対的に移動可能にそれぞれ2個ずつ取付けられたスライ
ドブロック14(図中1個のみ示す)等から構成されて
いる。又、このスライダ手段9は、例えば、ボールネジ
方式によって2本のレールと4個のスライドブロックを
相対的にスライドさせるものである。
【0019】上記2本のレール12側、或いは、4個の
スライドブロック14側には、アーム部材15が取付け
られていて、このアーム部材15はスライダ手段9によ
って図中左右方向(矢印b方向)に移動可能に配置され
ている。このアーム部材15の下部にはリニアスケール
17が取付けられていて、このリニアスケール17は検
出ヘッド19を備えている。このリニアスケール17
は、前述したように、ワーク8の回転軸芯と加工点まで
の距離を間接的に検出する。
【0020】上記アーム部材15の先端部には、加工工
具ユニット21が取付けられている。この加工工具ユニ
ット21は、L字状をなすブラケット23を備えてい
て、このブラケット23の水平部材25上には駆動モー
タ27が取付けられている。又、ブラケット23の垂直
部材29の内側には工具スピンドル31が取付けられ、
この下部には切削工具33が取付けられている。上記工
具スピンドル31には、駆動モータ27の回転が、ベル
ト35及び図示しないプーリ(駆動モータ27側のプー
リと工具スピンドル31側のプーリ)を介して伝達され
る。
【0021】上記構成をなす加工工具ユニット21は、
図2に示すように、アーム部材15の先端部の挟持片3
7、37’の間に、ブラケット23の水平部材25より
上方に突設された垂直壁38、38’と軸部材39、3
9’によって取付けられている。そして、加工工具ユニ
ット21は、上記軸部材39、39’を揺動中心とし
て、アーム部材15に対して図中反時計方向(矢印c方
向)に揺動可能に取付けられている。尚、加工工具ユニ
ット21の図中時計方向への揺動は、ストッパ40によ
って規制される。
【0022】上記工具スピンドル31とアーム部材15
の間であってアーム部材15側にはロードセンサ41が
取付けられている。このロードセンサ41は、切削工具
33をワーク8に圧接させて切削しているときの押圧力
を検出するものである。本実施例の場合には、このロー
ドセンサ41より検出される検出信号に基づいてスライ
ダ手段9を制御して、アーム部材15ひいては加工工具
ユニット21をワーク8に対して進退させ、それによっ
て、ワーク8に対する切削工具33の圧接状態を一定保
持しながら所定の仕上加工を施す。
【0023】基台1の側部であって上方には制御盤43
が設置されているとともに、下方にはクーラントタンク
45が設置されている。上記制御盤43は本発明による
制御手段に相当する構成を内蔵したものである。上記ク
ーラントタンク45の上方にはマグネットセパレータ4
7が設置されている。クーラントタンク45内には切削
油が貯留されていて、この切削油はポンプ46によって
循環され、切削工具33による切削部に供給される。供
給された切削油は切削屑を含んだ状態でクーラントタン
ク45側に戻され、その際、上記マグネットセパレータ
47によって磁性研削屑が吸着・除去される。尚、図中
符号49は開閉扉を示す。
【0024】仕上加工を開始する際には、スライダ手段
9によってアーム部材15を介して加工工具ユニット2
1をワーク8方向に送り込むことになるが、その際、送
り込み時間を短くするために早送りされるようになって
いる。又、その早送りによって加工工具33がワーク8
に対して衝撃的に切り込むことがないように、ワーク8
の輪郭形状を概略確認するためのセンサ(図示せず)が
取付けられている。このセンサの種類、取付構造は、セ
ンサによる検出機能が切削屑や切削液等の外乱因子によ
って影響されないように考慮されて決定される。
【0025】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、ワーク8をワーク保持手段3のチャック部7によっ
て固定する。ワーク8は周速一定の状態で矢印a方向に
回転される。一方、所定の設定押圧力が設定されてい
て、ロードセンサ41より検出される押圧力が上記設定
押圧力に一致するように制御しながらワーク8に切削を
施す。上記設定押圧力を設定するに際しては、例えば、
ワーク8の材質、切削工具33の種類、切削加工量等に
基づいて任意に設定される。以下、具体的に説明してい
く。
【0026】まず、加工工具ユニット21は、スライダ
手段9によってワーク8方向に移動され、加工工具ユニ
ット21の切削工具33がワーク8に圧接される。加工
工具ユニット21の工具スピンドル31は駆動モータ2
7によって回転され、切削工具33も同様に回転する。
それによって、ワーク8に切削を施す。その際、ワーク
8の輪郭形状の変化によって切削工具33のワーク8に
対する圧接状態が変化していく。それによって、ロード
センサ41により検出される押圧力も変化する。本実施
例の場合には、この押圧力が予め設定された設定押圧力
に一致するように制御しながら切削を行なう。
【0027】図3を参照してより具体的に説明する。例
えば、ワーク8が回転して切削工具33による圧接位置
がワーク8の大径部分から小径部分に移行した場合には
(図3において仮想線で示す状態から実線で示す状態に
移行する)、切削工具33による押圧力が小さくなる。
これはロードセンサ41によって検出され、その検出信
号に基づいてスライダ手段9を駆動させて(サーボモー
タ11を一方向に所定量だけ回転させる)、アーム部材
15ひいては加工工具ユニット21をワーク8方向に所
定量だけ移動させる。それによって、加工工具33はワ
ーク8方向に所定量だけ近接され、それによって、押圧
力が増大して設定押圧力に一致するような状態となる
【0028】逆に、ワーク8が回転して切削工具33に
よる圧接位置がワーク8の小径部分から大径部分に移行
した場合には(図3において実線で示す状態から仮想線
で示す状態に移行する)、切削工具33に対する押圧力
が増大していく。これもロードセンサ41によって検出
され、その検出信号に基づいてスライダ手段9を駆動さ
せて(サーボモータ11を他方向に所定量だけ回転させ
る)、アーム部材15ひいては加工工具ユニット21を
反ワーク8方向に所定量だけ移動させる。それによっ
て、切削工具33はワーク8より所定量だけ離間され、
それによって、押圧力が減少して設定押圧力に一致する
ような状態となる。上記のような制御を行なうことによ
り、切削工具33を常に一定の圧接状態でワーク8に圧
接させて研削を行なう。
【0029】以上本実施例によると次のような効果を奏
することができる。まず、ワーク8の輪郭形状にバラツ
キがある場合にも、そのバラツキに左右されることなく
輪郭形状に応じて所定の仕上加工を施すことができる。
これは、ロードセンサ41により検出される押圧力が予
め設定された設定押圧力になるようにスライダ手段9を
制御し、加工工具ユニット21をワーク8に対して進退
させて、切削工具33のワーク8に対する圧接状態を一
定保持するようにしているからである。つまり、ワーク
8の輪郭形状をリアルタイムで検出して、それに応じて
切削工具33のワーク8に対する圧接状態を変化させる
ようにしている。したがって、ワーク8の輪郭形状にバ
ラツキが有るような場合でも、面取幅にバラツキが生じ
たりするようなことを防止することができ、所定の仕上
状態を提供することができる。
【0030】又、追従加工装置の構成も従来の切削装置
に比べると簡単である。すなわち、ワーク形状モデルカ
ムを搭載してこれに倣うような状態で切削加工を施す場
合には(図5及び図6に示した切削装置)、ワーク形状
モデルカムを搭載する構成及びそれを倣う構成が必要と
なってくるが、本実施例の追従加工装置の場合にはその
ようなものは一切不要である。又、切削工具を二軸制御
してこれを任意の(X、Y)座標値に位置させながら制
御する構成のものは(図7及び図8に示した研削装
置)、X、Y方向にそれぞれスライド手段を必要とする
が、本実施例の追従加工装置の場合には、一軸方向のス
ライダ手段があればよい。
【0031】又、操作も簡単であるとともに作業時間も
短かくなる。例えば、切削工具を二軸制御して任意の
(X、Y)座標値に位置させながら制御する構成のもの
は、予めワークの輪郭形状に応じた切削工具の軌道情報
を入力・記憶させておく必要があるが、本実施例の場合
にはそのような作業は不要である。これは、各ワーク8
の輪郭形状をリアルタイムで検出して制御する構成にな
っているからである。
【0032】尚、本発明は前記一実施例に限定されるも
のではない。まず、前記一実施例では設定押圧力の変更
については特に触れていないが、これを、適宜変更して
いくように制御することが考えられる。すなわち、切削
工具33が経時変化により磨耗したり、或いは別の各種
要因によって、同じ設定押圧力では当初と同じ仕上状態
が得られなくなることが予想される。そこで、例えば、
工具スピンドル31を介してトルクを検出し、そのトル
クによって設定押圧力を適宜変更していくことが考えら
れる。同様に、駆動モータ27の負荷或いは回転数を検
出して、それに基づいた設定押圧力に適宜変更していく
ことが考えられる。さらに、予め時間設定を行なって、
設定押圧力を変更していくような構成も考えられる。こ
のように、設定押圧力を適宜変更するように制御するこ
とにより、より、長期にわたって高い精度で仕上加工を
施すことが可能となる。
【0033】又、スライダ手段9の構成としては、図示
したものに限定されず、要は加工工具ユニット21をス
ライドさせることができるものであればよい。ワーク保
持手段3についても同様に図示したものに限定されな
い。又、ワーク8の搬入・搬出を図示しないワーク搬送
ロボットにより行い、開閉扉49の開閉動作を含めて、
ワーク8の搬入、加工、搬出を全て自動で行なうことも
考えられる。又、トラブルディスプレイを装備すること
により、不具合箇所を迅速に表示して、保守・点検作業
を行い易くすることが考えられる。さらに、前記一実施
例の場合には切削を例にとって示したが、研削の場合に
も同様に適用できることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による追従加
工装置によると、加工工具のワークに対する圧接状態
を、ロードセンサを介して押圧力という形で検出し、そ
れを設定押圧力に一致するようにスライダ手段を駆動し
て、加工工具のワークに対する圧接状態を一定保持する
ように構成しているので、ワークの輪郭形状にバツラキ
があっても、そのバツラキに応じて所定の加工を確実に
施すことができる。又、設定押圧力を変更可能に構成し
た場合には、加工工具の経時変化等に関係なく、常に高
い精度で加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図で追従加工装置の正
面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図で追従加工装置の平
面図である。
【図3】本発明の一実施例を示す図で作用を説明するた
めの図である。
【図4】従来例の説明に使用した図で工業部品(ワー
ク)の平面図である。
【図5】従来例を示す図で切削装置の正面図である。
【図6】従来例を示す図で切削装置の平面図である。
【図7】別種の従来例を示す図で切削装置の正面図であ
る。
【図8】別種の従来例を示す図で切削装置の平面図であ
る。
【符号の説明】
1 基台 3 ワーク保持手段 8 ワーク 9 スライダ手段 21 加工工具ユニット 43 制御盤(制御手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基台と、上記基台上に設置され加工対象
    のワークを保持するとともに回転させるワーク保持手段
    と、上記基台上に設置されたスライダ手段と、上記スラ
    イダ手段に取付けられるとともに加工工具を回転可能に
    保持していてスライダ手段によりスライドされて上記加
    工工具を上記ワークに圧接させる加工工具ユニットと、
    上記加工工具をワークに圧接させてワークに加工を施す
    ときの押圧力を検出するロードセンサと、上記ロードセ
    ンサからの検出信号に基づいて上記スライダ手段を駆動
    して上記加工工具ユニットをワークに対して進退させる
    ことにより押圧力が設定押圧力に一致するように制御す
    る制御手段と、を具備したことを特徴とする追従加工装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の追従加工装置において、
    加工工具ユニットの駆動部や回転部を介してトルクや回
    転数の変化又はモータ負荷の変化等を監視して、それら
    の変化に基づいて設定押圧力を適宜変更させるようにし
    たことを特徴とする追従加工装置。
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