JPH05503884A - 複雑な形を持つ物体を作る為の計算機制御の研削盤 - 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】 複雑な形を持つ物体を作る為の計算機制御の研削盤発明の背景 発明の分野 この発明は予定のコンピュータ・モデルと同形になる様に、複雑な形を持つ物体 を整形し又は仕上げる工作機械に関する。更に具体的に云えば、この発明は、簡 単にしたコンピュータ制御プログラムを使える様にすると共に、複雑な形を持つ 物体を敏速に且つ正確に自動的に作る、同時コンピュータ制御される６軸を持つ 研削盤に関する。こ＼で説明するこの発明の実施例は、例えばタービンに使われ る様な種類のニー〇フォイル形の羽根及びパケット、並びに複雑な曲面を持つそ の他の物体を作るのに特に適している。

関連する技術の説明 タービン羽根及びパケットの様な複雑な形を持つ物体は、一般的に幾つかの段階 に分けて製造される。最初の段階では、パントグラフ又は数値制御の装置による 鋳造、鍛造又はフライス加工によって、大まかな形が作られる。バンドグラフ形 フライス加工では、カッタの刃は、雛型の周りの周辺通路を相次いで通る時、ト レーシング工具の通路に追従する様に制御される。数値制御形フライス加工では 、先端ボール形フライス・カッタを予定の通路に追従させ、最終的な形に近い形 を発生する。

フライス加工では、製造上の経済性から、工作物の周縁の周りの隣合ったパスの 間の距離が比較的大きいことが要求される。フライス加工によって作成される時 の工作物の面は、滑かではなく、切削工具の通路に対応する、多数の平行に近い 浅い溝で構成される。フライス加工をしたま＼の工作物は、実用性を持つ程滑か でもないし、或いは要求された寸法に十分近いものでもない。鋳造又は鍛造した 部品は、その部品がインベストメント鋳造の様な費用のか＼る精密鋳造方法によ って作られたものでなければ、本質的に粗い面を持ち、粗い製造上の許容公差を 持っている。

鋳造又はフライス加工した工作物は、面を滑かにし、許容し得る寸法の許容公差 の範囲内に持って来る為に、２番目の段階で更に手を加えなければならない。こ う云う方法には幾つかの変形があるが、何れも費用がか＼す、寸法が許容し得る 許容公差の外に出てしまう為に、かなりの排除率になる。コンピュータ制御の装 置を用いた自動加工は、現在のフライス加工の技術を用いて仕上げ装置を動作さ せるのに必要なプログラムが複雑である為、商業的には実現性がなかった。

米国特許第４，３６９．５９６３号には、多数の別々の数値制御の機械が、ある ステーションから別のステーションへと自動的に移動させられる工作物に対して 、相次ぐ加工を行なう様なコンピュータ制御の機械装置が記載されている。

米国特許第４，０３１，８０９号はエンドミル削り機械を用いており、フライス 要素の平面状末端を、整形する面の平面と大体平行に保つ。然し、タービン羽根 の様な凹面を加工する時、フライス要素の軸線は、面のアンダーカットを避ける 為に、局部的な法線に対してわざと傾ける。この特許に記載されたフライス加工 装置は、多くの用途にとって必要な許容公差の範囲内での滑かな面の仕上げが出 来ない。

発明の要約 この発明では、典型的には適当なＣＡＤ−ＣＡＭシステムの助けを借りて、工作 物の所望の最終的な形が作成される。こうして得られた数学的に限定された工作 物の面が、ついで後処理され、位置及び速度指令の同時的な一連の６組を発生す る。こう云う指令が、研削盤を制御する数値側＠　（Ｎ／Ｃ）コンピュータにロ ードされて、粗い工作物を、予め定められた許容公差の範囲内の寸法及び面の仕 上げを持つ最終的な物体に仕上げる。

コンピュータ制御の仕上げ機械では、仕上げようとする複雑な形を持つ物体の粗 （形成された雛型が、全体的に縦方向の支持軸線、即ち、「積重ね軸線」に沿っ て回転出来る様に支持される。

仕上げが研摩工具によって行なわれる。今の例では、円柱形又は態形接触ローラ の上を通る研摩ベルトを用いた工具によって行なわれる。これは、工作物と線接 触する様に、ポリウレタンの様な弾性材料の層で覆うことが好ましい。

研摩ベルト及び工作物は、コンピュータ制御の６つの自由度、即ち並進の３個及 び回転の３個の自由度を有する。

以下の説明及び特許請求の範囲で、「接触線」は、研摩ベルトと、複製しようと するモデルとの理論的な接触線であって、モデルの面に最も厳密に同形になるも のを云う。

接触線の中心が「接触点」である。ｒＺＪ軸は、研摩工具と工作物の間の距離を 調節する為にそれに沿って並進が行なわれる接触線の中心を通過する変位軸線で ある。「Ｙ」軸は、工作物の周りの研摩工具の相次ぐ周縁パスが出来る様に、Ｚ 軸に対して垂直な平面内で工作物の増分的な又は連続的な移動の方向の、積重ね 軸と平行な変位軸線である。

ｒＸＪ軸は、Ｙ及びＺ軸に垂直な変位軸線である。ｒＡＪ軸はＸ軸の周りにあっ て、接触点を通る回転軸線である。

ｒＢＪ軸は工作物を通るＹ軸の周りの回転軸線で、「積重ね軸線」とも呼ばれ、 仕上げ作業の間、その周りに工作物を回転させる。「Ｃ」軸は、接触点で研摩ベ ルトの面に垂直に接触点を通る回転軸線である。Ｃ軸はＺ軸と平行であってもよ いが、「送り角度」だけＺ軸からずれている場合の方が多い。「送り角度」は、 Ｚ軸と、その周りで接触ローラの角度を調節するＣ軸との間の角度である。

研摩ベルトの接触線はＡ及びＣ軸の周りに回転によって調節して、研摩作業が行 なわれる点で、接触線をモデルの予定の形の面と平行に保つことが出来る。

接触ローラの支持アームは枢着になっていて、Ｃ軸はＹ及びＺ軸の平面内で接触 点の周りに角度方向に動かすことが出来る。こう云う手段により、接触ローラが Ｃ軸に沿つてその周りに移動する線は、工作物上の対応する点での予定の形の局 部的な法線と常に合同になる様にアームが操作される。

Ｚ軸方向の研摩ベルトの位置ぎめが、研摩工具又は工作物の何れかの並進運動に よって行なわれる。仕上げられる工作物は、積重ね軸（Ｙ軸）に沿って並進運動 をすることも出来、相次ぐ又は連続的な周縁仕上げパスを行なう。

特定のサーボモータの選び方に応じて、仕上げ過程の最適制御を保つ為に、フィ ードバック制御機構が設けられる。

これは、接触ローラ及び仕上げられる工作物の精密な位置を示す位置フィードバ ックと、工作物及び接触ローラの運動の速度を表わす速度フィードバック信号と を含む。こう云うデータが誤差メーセージとして、ＮＣ制御コンピュータに帰還 され、こう云うメツセージがプログラム・データと比較されて、６つの制御軸の 位置及び速度を制御する。

フィードバック信号により、コンピュータが研摩ベルトの厚さの変化を補償して 、仕上げ過程の間のベルトの疲労を補正することが出来る様にする。普通の数値 制御コンピュータ技術を用いるが、効率のよい経済的な動作の為に、制御はブロ ック実行時間を非常に短くして極く敏速にしなければならない。こう云う部品及 び方法は周知であり、ニーでは詳しく説明しない。

回転軸Ａ及びＣが接触点を通る。この形状により、１個の部品記述データベース から、Ｚ軸に沿って工作物及び研摩ベルトを互いに接近する向きに増分的に変え ることにょって、多数の研摩−仕上げパスを行なうことが出来る。この形状によ り、書込み及び理解がし易いソフトウェアになり、部品のプログラミングが容易 になると共に、Ｚ軸に沿って増分的に変えることにより、ベルトの疲労の補償を 行なうことが出来る。

所望の精度を達成する為、コンピュータ制御によって動く全ての部品は、高い周 波数の応答を達成する為に出来るだけ軽量にしなけばならないと同時に、所要の 精度が得られる様に出来るだけ剛性にしなければならない。こう云う設計の判断 基準に合せて、高い固有振動数を達成する為にサーボループを高い安定な利得に 同調させることにより、並外れて高い動作速度が得られる。

図面の簡単な説明 第１図は典型的なタービン羽根のモデルの断面図で、局部的な法線を示す。

第２図は羽根モデルの隣合った２つの断面セグメントと、面上にあって、研摩ベ ルトとの相次ぐ接触位置に対応する線を示す、１例として斜視図で示した見取図 である。

第３図は仕上げ過程の間の研摩工具と羽根の一部分の面との間の関係を示す略図 である。

第４図は普通の仕上げ作業に於ける研摩工具又はフライス加工ヘッドと工作物と の間の関係を示す。

第５図は、研摩工具と仕上げ機械内に位置ぎめされた仕上げられたタービン羽根 との間の関係を示しており、この機械の側面図が第６図、平面図か第７図に示さ れている。

第８図はこの発明を実施した仕上げ機械の一部分の簡略斜視図である。

好ましい実施例の説明 形成しようとする物体の所望の形の定義は、多数の相異なる方式によって構成す ることが出来る。市場で入手し得るＣＡＤ／ＣＡＭ　（コンピュータ支援設計／ コンピュータ支援製造）ソフトウェアを使うことにより、モデルの面は、１つ又 は更に多くの連続的な曲面として数学的に定義することが出来る。この様なＣＡ Ｄ／ＣＡＭシステムは、例えばマサチューセッツ州のＡ、Ｓ、トーマス・インコ ーポレーテット社から、ｒＮＵＦＯＲＭＪの商標名で入手し得る。

例として、モデルは、モデルの「積重ね軸」に垂直な平面内の一連の部分によっ て定義することが出来る。「積重ね軸」と云う言葉は、仕上げられる形を近似す る為に、一連の断面形をそれに沿って「積重ねる」ことが出来る、工作物を通る 縦方向の線を云う為に使われる場合が多い。

面の定義に必要な部分の数及び隣接する部分の間の間隔は、物体の複雑さ、並び に隆起したボスの様な局部的な変化か工作物の面に存在してはならないとするか どうかによって変る。最も一般的な場合、タービン羽根の様な比較的複雑な物体 を定義するのに、５個１組の部分で適切である。

こう云う部分は、積重ね軸に沿って、両端、中央、及び１／４及び３／４の点に とる。

各々の部分の断面形は、多くの異なる手段によって限定することか出来る。１つ の定法は、ある部分の断面形を、周辺上の多数の点の各々に対し、積重ね軸に対 する１組の座標によって限定することである。別の定法は、断面形の各々の円弧 に対し、中心点と半径の座標を限定する。

各々の部分を限定するデータが一旦ＣＡＤ／ＣＡＭコンピュータに入力されると 、面が１つ又は更に多くの数学的に定義された項目として計算され、この為、仕 上げられた工作物の面上のことごとくの点は完全に且つ正確に記述することが出 来る。従来のコンピュータ技術を使って、個々の部分からそれを計算せずとも、 技術データから直接的にこう云う数学的な面を作成することが出来る。然し、こ れは、部品の面を記述する為に使われる手段に関係なく、仕上げられた部品を作 る為にデータを使うこの発明には影響しない。

数学的な面の定義が完成した後、データを後処理して、工作物を最終的な形及び 面の品質に仕上げるのに必要な６つの運動軸を駆動する為の機械に特有の指令を 作成する。

後処理用ソフトウェアは、工作物の周りのどの位の回数のパスが必要になるかを 決定する為に、局部的な面の曲率の変化率を考慮に入れて作成しなければならな い。その曲率がｒＹＪ軸（第５図）に沿ってかなり変化する様な面では、幅の狭 い研摩ベルト１４を使い、この結果、パスの回数が多くなる。更に、局部的な曲 率の計算により、その上をベルト１４が通る接触ローラ１２の直径、並びにその 縦方向の半径（側面から見た時、ローラが態形に見える時の半径）が決定される ことになる。接触ローラ軸受の寿命を最大にすると共にその速度を最小限に抑え る為に、最終的な部品の形と見合って、可能な最大の接触ローラの直径を使うこ とが望ましい。

後処理用のソフトウェアは、普通は当業者によって数値制御機械用に書かれるが 、工作物の仕上げられた面の周辺の周りの多数の点を決定する。点の数は、面の 所望の最終的な精度によって決定され、隣合った点の間の間隔は、面の曲率の局 部的な変化率によって決定される。典型的には、変化が急速に起る区域にある点 は間隔が密であり、半径か大きい区域にある点は、一層大きく相隔たっている。

普通の１次、円形又は放物線形補間ルーチンを使って、次々の点の間の滑らかな 変化を作ることが出来る。

各々の点に対し、研削盤の６つの自由度の各々に対し、１組の指令が発生される 。この１組の指令が、各々の点に対し、各々の軸の位置並びに各軸の瞬時速度を 定める。速度指令を使って、研摩工具に対する工作物の一定の面速度を保つ。面 速度は予めプログラムされており、研摩剤の品質、工作物の材料の組成、及び必 要な面の精度の様な変数によって決定される。普通出会う様な面速度の範囲は、 毎分５０乃至２００吋である。

図５は工作物全体を４４に示してあり、これは羽根部分４６及び基部４８を含む 。基部４８が、羽根を回転子又はその他の支持部材（図に示してない）に固定す る為の、タービン・パケットに典型的なあり溝５２を含む。工作物は、基部４８ に適した適当な治具と反対側の端にある支持体（図に示してない）によって取付 けられ、工作物の積重ね軸に対応するＹ軸の周りに回転させられる。研摩工具１ ゜がＣ軸に沿って配置され、この軸の周りに角度方向に回転可能であり、こうし て研摩ベルト１４と羽根１６の間の接触線が、コンピュータ・モデルの面制御線 に添うようにする。

位置指令を計算して研摩材料が工作物と接触する場所である接触線を、各々の点 の上で中心合せし、工作物の面と密に合さる状態に保ち、Ａ及びＣ軸の回転中心 をこの特定の点に保つと共に、Ｃ軸の中心が接触点で工作物４４の面に対して法 線になる様に保証する。

Ａ及びＣ回転軸の交点を接触点に保つと共に、Ｃ軸の中心を工作物４４の面に対 して法線に保つことにより、研摩材料の疲労を埋合せる為、並びに工作物の面の 上の相次ぐ金属除去用のパスが出来る様にする為、１つの軸、即ちＹ軸に沿った 増分的な運動が出来る様にする。

後処理の済んだデータが、普通の方法、例えば、パンチ・テープ、磁気テープ又 はディスクによって研削盤のＮ／Ｃコンピュータにロードされ、又は通信リンク を介してポスト・コンピュータからダウンロードされる。粗い工作物がオペレー タにより、又はロボット式機械装填装置によって機械に装填され、Ｎ／Ｃ制御装 置が、この後の全てのプロセス工程を自動的に制御する。

工作物をＢ軸の周りに回転させると共に、Ｙ及びＸ軸に沿って最初の出発点まで 並進させる。機械のＡ、Ｂ及びＣ軸は、接触が行なわれる点の直ぐ外側に位置ぎ めし、ベルト駆動モータ１０８（第７図）を始動させる。冷却材ポンプ（図に示 してない）を作動して、実質的な流量の冷却材を直接的に接触点に供給する。工 作物４４がＢ軸の周りに高速で回転すると共に、Ｘ軸に沿って並進し、この間研 摩工具１０が同時にＡ、Ｃ及びＹ軸で位置ぎめされる。この移動のある点で、研 摩面が金属の工作物と接触し、金属の除去が開始される。最初のパスは、Ｂ軸の 周りの工作物４４の完全な１回転及び他の全ての軸の同時の連続的なそれに伴っ た移動で構成されるか、その後、研摩工具１０は、Ｙ軸に沿った増分動作により 、工作物に一層近付ける様に送込む。この増分的な送り距離は、研摩材料の品質 、工作物の硬さ及びその他の因子に関係するが、一般的には０゜０１５乃至０． ０２０吋の範囲内である。

この予めプログラムされた過程が続けられ、工作物をＹ軸に沿って増分的に又は 連続的に移動して、工作物の面か所望の最終的な形から約０．００３乃至０．０ ０５吋以内に研削されるまで、相次ぐパスの間の重なりが得られる様にする。そ の後、工作物を回転させると共に予定の測定位置まで並進させる。プローブを作 動して、測定位置に於ける面の実際の位置を決定する。その測定値をＮ／Ｃ制御 コンピュータに記録した後、プローブを後退させ、必要な増分的な変化をＺ軸方 向に行なって、工作物を最終的な寸法に研削する最後のパスが出来る様にする。

最後のパスが終了した時、機械の６軸は、仕上げられた工作物の簡単な手作業に よる又はロボットによる取外し及びこの後の粗い工作物の装填が出来る様に、自 動的に位置を戻す。

研摩加工作業の間の６つの運動の自由度は、次の通りである。（１）研摩工具１ ０又は工作物４４をｚＭに沿って並進させる。（２）研摩工具１０をＣ軸の周り に角度方向に回転させて、研摩ベルト１４と工作物の間の接触線を、工作物の所 望の面の線形又は線形に近い要素に沿った状態に保つ。（３）送り角度を調節し て、Ｃ軸の中心線が常にモデルの局部的な法線と一致する様に保つ。（４）面速 度か一定に保たれる様に、工作物４４はＹ軸の周りに可変の速度及び方向に回転 させる。（５）工作物をＸ軸に沿って並進させる。（６）一定の又は可変の増分 に分けて又は連続的な送りとして、工作物を研摩工具１０に対しＹ軸に沿って並 進させる。

最大の動作速度を達成するには、これらの内のある運動を急速に行ない、他の運 動は比較的遅い速度で行なわなければならないことは明らかであろう。積重ね軸 に沿った、研摩工具に対する工作物の位置の長さ方向の運動、及びＡ軸によって 表わされる角度変化は比較的遅くてよい。従って、こう云う運動は、研削盤の内 、質量が比較的大きくて、頑丈な構造を持つ部分によって行なうことが可能であ る。

Ｙ軸の周りの工作物の回転、Ｘ及びＹ軸の並進、及びＣ軸の周りの回転はかなり 高速になることがあり、関係する構造は、所要の精度を得るのに必要なスチフネ スを持つ範囲内で、質量を最小限にしなければならない。

普通の設計の数値制御コンピュータ・システムは、メモリを持っており、その中 に工作物に特有の所望の軸位置及び速度指令が記憶されている。数値制御プログ ラムが６組の同時的な制御信号を供給して、工作物を所要の許容公差に仕上げる のに必要な線形及び角度方向の変位を発生する。

コンピュータのメモリに記憶されている軸指令は、工作物の所望の最終的な形だ けを表わす必要がある。一連の相次ぐ加工作業により、Ｚ軸に沿った増分的な動 きにより、研摩工具が工作物の積重ね軸４に次第に一層接近する様に移動して、 この形に達する。

制御回路の動作の詳細は、当業者に既によく知られている所であるから、こ＼て は詳しく説明しない。

第６図及び第７図に示す様に、研削盤が、全体を５４で示す基部を持ち、それが 工作物操作機械と研摩工具に対する作動機構との両方を支持している。第８図に 示す様に、工作物の粗い羽根半製品４６の基部４８が、あり溝５２に設けられた 治具により、回転テーブル５６に固定され、このテーブルが工作物駆動モータ５ ８によって駆動される。

工作物４６の反対側の端が、全体を６０で示した調節自在の心神部材によフて支 持される。モータ５８がコンピュータによって制御され、工作物の回転位置が絶 えずコンピュータ・システムに帰還される。

工作物４４及びその駆動機構が、全体を６２に示したＸ軸テーブルに取付けられ 、このテーブルが１対の垂直案内部６４．６６に固定されている。これらの案内 部が、垂直方向に移動出来る様に、Ｙ軸テーブル７４に装着された１対の案内レ ール６８．７２に摺動自在に取付けられている。

こうすることにより、Ｘ軸テーブル６２及びその回転駆動部全体が、Ｘ軸に沿っ て垂直に並進で移動し得る。Ｘ軸テーブル６２が、親ねじの様な普通の駆動手段 （図に示してない）を用いて、サーボモータ３６によって駆動され、コンピュー タ・プログラムの制御のもとに、羽根集成体のＸ軸方向の並進を行なわせる。

Ｙ軸に沿った水平方向の並進の動きを行なわせる為、Ｙ軸テーブル７４が１対の 水平案内レール７６．７８に支持されており、これらのレールがＺ軸テーブル８ ｏを支持していて、羽根駆動集成体を積重ね軸と平行な通路に沿って並進させる ことが出来る様にする。この並進も、コンピュータ・プログラムの制御のもとに 、図面ではＹ軸並進手段として示した親ねじ４５の様な任意の公知の機構によっ て行なわれる。

研摩工具１０に接近する向き及び遠ざかる向きの動きが出来る様に、Ｚ軸テーブ ル８０が、１対の案内レール８４゜８６に摺動自在に装着された１対の案内部８ ２によって支持されている。Ｙ軸に沿った動きを、研摩工具１ｏの相次ぐパスで 増分的に変える。３つの別個のサーボモータ３２゜３５．３６が駆動力を供給し 、積重ね軸（３５）と平行なＹ軸、垂直軸Ｘ（３６）、及び水平軸Ｚ（３２）に 沿った工作物の３つの並進運動を行なわせる。

これまで説明した機構が、羽根４６の回転運動、並びにＸ、　Ｙ及びＺ軸に沿っ た並進運動を行なわせる。研摩工具１０を制御する為、研摩ベルト１４及びその 駆動機構が機械の基部５４の延長部に取付けられている。例示の便宜の為、工作 物４６及び研摩工具１０の間の距離は誇張しである。実際の機械では、研摩工具 １０は、工作物を研摩ベルト１４と接触させる為にＺ軸に沿って移動させること か出来る様に位置ぎめされている。全体を８８で示す旋回アームが面積の大きい 軸受９５によって支持されていて、中心軸受９４の周りに機械の基部５４上で旋 回する。軸受９４のＡ軸線を９０に示すが、これが工作物駆動部のＸ軸と平行で あり、研摩工具１０の接触点を通る。普通のサーボモータ９８か基部の中に収容 されていて、旋回アーム８８をＡ軸の周りに回転させる。

直立アーム９６が研摩ベルト加工集成体を支持する。この集成体は、駆動輪１０ ２を動作させるベルト駆動モータ１０８で構成される。研摩ベルト１４が駆動輪 １０２、及び接触ローラ１２の両側に配置された延展ローラ１０４゜１−０６の 周りを通る。ベルト駆動モータ１０８、駆動輪１０２、研摩ベルト１４、延展ロ ーラ１０４．１０６及び接触ローラ１２を含むこの集成体全体が、コンピュータ ２８の制御のもとに、Ｃ軸の周りに回転し得る。普通のサーボモータ及び駆動集 成体４２か、Ｃ軸の周りの研摩工具集成体のコンピュータ制御による回転を行な わせる。自動化した張力制御手段（図に示してない）か、ベルトを取替える為の 緩みを持たせると共に、動作中、研摩ベルト１４に予定の張力を保つ。

動作について説明すると、Ａ及びＣ軸の交点が、工作物に沿った予定の半径の点 て、工作物４６に接触するまで、Ｚ軸テーブル８０、Ｙ軸テーブル７４及びＸ軸 テーブル６２を夫々の案内レールに沿って変位させる。研摩工具集成体のアーム ９６をＣ軸の周りに回転させて、研摩ベルト１４と工作物４６の間の接触線を、 コンピュータに記憶されている特定の部品データによって指示される通りの接触 点で、モデルの面に沿って整合させる。

Ｙ軸テーブルを１つの位置に保つ間、工作物を積重ね軸の周りに回転させる。こ の回転の間、Ｚ軸テーブル８０及びＸ軸テーブル６２の並進、Ｃ軸の周りの研摩 工具１０の回転及びＡ軸の周りのアーム８８の回転が、接触線をその点に於ける モデルに対応する面に沿った状態に保つように必要に応じて行なわれる。こう云 う並進及び回転は、工作物４６が回転する時、連続的に、同時にそして急速に行 なわれる。工作物の１回又は更に多くの回転の終りに、Ｙ軸テーブルを予定量、 例えば、研摩ベルト１４の幅の約０゜５乃至０１８倍に等しい距離だけ割出す。

この割出し距離は、工作物の全ての部分に対して同じである必要はないが、コン ピュータの制御のもとに、モデルの面の曲率に従って調節することが出来る。工 作物がコンピュータ・モデルの許容し得る許容公差の範囲内になるまで、相次ぐ パスが続けられる。Ｙ軸に沿った運動も連続的であってよく、工作物の周りの螺 旋形通路を作る。

仕上げ過程の間、ベルト１４が疲労し、薄くなる。この厚さ変化を補償しないと 、仕上げられた工作物に対応する寸法誤差が生ずる。この補償をする為、工作物 上の基準点の位置を普通の電子プローブ（図に示してない）によって間欠的に監 視する。この情報をコンピュータに帰還し、基準点の予想位置と比較する。接触 ローラの精密な位置が判っているから、コンピュータ・プログラムが、ベルト１ ４の厚さを計算して、工作物の最終的な寸法が、工作物の所望の最終的な形を表 わすデータと精密に対応する様に、Ｃ軸に沿った接触ローラ１２の位置をそれに 対応して調節することが出来る。

相次ぐ各々のパスで、Ｘ、Ｙ及びＺ軸の全ての運動並びにＡｌＢ及びＣ軸の周り の回転は同一であるが、２軸テーブルを最初は若干ずらして置き、このずれが最 後のパスでゼロに減少する点が異なる。最初のずれは、一般的には、粗い工作物 から除去すべき材料の合計の厚さより若干大きくする。この為、全ての変位を制 御するのに、従わなければならないのは１組の位置データの点だけである。

要　約　書 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１面研削盤が、タービンに使わ れる様な種類の羽根及びパケットを作るのに特に適している。この他の複雑な弯 曲面を持つ物体も作れる。作ろうとする物体の面を表わすデータ・ブロックがコ ンピュータに記憶され、このコンピュータが研削盤を制御して粗い半製品（４４ ）を最終的な物体に仕上げる。研摩ベル）（１４）かノーズ・ローラ（１２）の 上を通り、工作物と線接触する。ベルト及び工作物はコンピュータ制御による６ つの自由度がある。即ち、並進の３つの自由度（Ｘ、　Ｙ、Ｚ）及び回転の３つ の自由度（Ａ。

Ｂ、Ｃ）である。ノーズ・ローラの支持アームをベルトの接触点の周りに角度方 向（Ｃ）に動かすことが出来、ノーズ・ローラはベルトの接触点を通る垂直軸線 （Ｚ）の周りに調節することが出来る。フィードバック制御装置が６軸の周りの 位置及び運動速度を知らせる。位置フィードバックが、仕上げ段階に於ける工作 物の精密な位置を示し、ベルトの疲労を自動的に補償することが出来る様にする 。

４．８゜−３ 平成　年　月　日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．予定の複雑な形に対応する様に工作物を仕上げる方法に於て、作ろうとする 物体のモデルの面を表わすデータを記憶した制御コンピュータを用意し、該モデ ルの積重ね軸の周りに回転する様に工作物を位置ぎめし、線形の接触線に沿って 工作物の面と係合する様に研摩工具を位置ぎめし、前記積重ね軸に対して垂直に 伸びるＺ軸に沿って、前記研摩工具及び工作物の間で相対運動をする様に、前記 接触線上の固定点を通るＣ軸上に研摩工具を支持し、該Ｃ軸の周りで角度方向に 研摩工具を調節して、前記接触線を前記モデルの面に沿った状態に保ち、前記Ｃ 軸に対して垂直で前記接触線を通るＸ軸の周りに角度方向に前記Ｃ軸を調節して 、該Ｃ軸を前記接触線を通り、前記モデルの局部的な法線の平面に対して垂直な 平面内に保ち、前記Ｚ軸に沿って、前記工作物に対する研摩工具の並進位置を調 節する工程を含む方法。
2. ２．研摩工具が研摩ベルトを含む請求項１記載の方法。
3. ３．更に、工作物を積重ね軸と平行な軸に沿って並進させる工程を含み、該工作 物はＺ軸に沿って独立に並進させる請求項１記載の方法。
4. ４．工作物が相次ぐ予定の増分的な工程で、Ｚ軸に沿って調節される請求項３記 載の方法。
5. ５．前記Ｃ軸に沿った工作物の面の位置を絶えず決定し、ベルトが工作物と接触 する点での前記ベルトの位置を絶えず決定して、該ベルトの厚さを決定し、仕上 げ過程の間の疲労によるベルトの厚さ変化を補償する為に、工作物に対する研摩 工具の並進位置を再び調節する工程を含む請求項２記載の方法。
6. ６．予定の形を持つモデルと同形になる様に工作物を加工する方法に於て、前記 予定の形を表わすデータ・テープルのブロックを記憶したコンピュータ制御手段 を用意し、前記工作物をその中を通抜けるＹ軸の周りに回転させ、全体的に円筒 形の動く面を含む研摩加工工具を用意し、該研摩加工工具をＣ軸の周りに角度方 向の調節が出来る様に且つ前記Ｙ軸に対して垂直なＺ軸に沿って並進運動が出来 る様に取付け、前記研摩加工工具をＺ軸に沿って調節して、工作物の面に接触点 で係合させ、前記研摩加工工具のＣ軸の周りおよびＣ軸の前記接触点の周りの回 転位置を角度方向に調節して、前記研摩加工工具を前記予定の形の面に対応する 接触線に沿って工作物と係合させる工程を含む方法。
7. ７．予定の複雑な形を持つモデルに対応する様に工作物を仕上げる研削盤に於て 、前記工作物を支持すると共にそれをＹ軸の周りに回転させる手段と、線形の接 触線に沿って工作物の面に係合する様に位置ぎめされた研摩工具と、該研摩工具 を支持する支持手段と、前記Ｙ軸に対して垂直に伸びるＺ軸に沿って前記研摩工 具及び工作物の間で相対的な並進運動を行なわせる第１の制御手段と、前記接触 線上の固定点を通り、前記Ｚ軸に垂直なＸ軸の周りに角度方向に前記支持手段を 調節する手段と、前記Ｙ及びＺ軸の平面と平行であって前記点を通るＣ軸の周り に角度方向に前記支持手段を調節して、前記接触線を前記予定の形の面に沿って 位置ぎめする駆動手段と、前記接触線上の固定点の周りに角度方向に前記Ｃ軸を 調節して、該Ｃ軸を前記固定点を通り、局部的な法線と平行な平面内に保つ第２ の制御手段とを有する研削盤。
8. ８．前記研摩工具が研摩ベルトを含む請求項７記載の研削盤。
9. ９．前記第１の制御手段が、第１のテープルと、該第１のテープルに取付けられ た第２のテープルと、該第３のテープルに取付けられ、工作物を支持する第３の テープとを含み、この為工作物をＸ、Ｙ及びＺ軸に沿って並進させることがでま る様にした請求項８記載の研削盤。
10. １０．第１のテープルと、該第１のテープルに取付けられた第２のテープルと、 該第２のテープルに取付けられた第３のテープルと、前記第１、第２及び第３の テープを夫々直交する第１、第２及び第３の方向に変位させる第１、第２及び第 ３の手段とを有し、前記工作物を支持する手段は、工作物を第３のテープルに固 定する手段を含む請求項７記載の研削盤。
11. １１．（イ）Ｘ、Ｙ及びＺ軸に沿った工作物の並進位置及び速度、（ロ）Ｘ軸及 びＣ軸の周りの研摩工員の回転位置及び速度、及び（ハ）Ｙ軸の周りの工作物の 回転位置及び速度を制御するデータの相次ぐブロックを送出すコンピュータ手段 を有する請求項８記載の研削盤。
12. １２．予定の形と同形になる様に工作物を自動的に加工する加工装置に於て、機 械の基部と、該機械の基部に取付けられたＺ軸テープルと、該Ｚ軸テープルを前 記機械の基部に対してＺ軸に沿って変位させる第１の変位手段と、前記Ｙ軸テー プルに取付けられたＹ軸テープルと、該Ｙ軸テープルを前記Ｚ軸テープルに対し て、前記Ｚ軸に対して直交するＹ軸に沿って変位させる第２の変位手段と、前記 Ｙ軸テープルに取付けられたＸ軸テープルと、該Ｘ軸テープルを前記Ｙ軸テープ ルに対して、前記Ｙ及びＺ軸に直交するＸ軸に沿って変位させる第３の変位手段 と、前記Ｘ軸テープルに設けられていて、工作物をＹ軸の周りに回転させる手段 と、ベルト駆動モータ、及び研摩ベルトを支持すると共に回転させる枢動輪及び ノーズ・ローラを含む研摩ベルト機械集成体と、該研摩ベルトを接触線に沿って 工作物と係合する様に移動する様に前記集成体を制御する手段と、前記接触線上 の固定点を通り、前記Ｙ及びＺ軸の平面と平行なＣ軸の周りに、前記研摩ベルト 及びノーズ・ローラを回転させる第１の接触線制御手段と、前記固定点を通り、 前記Ｘ軸と平行なＡ軸の周りに前記研摩ベルト及びノーズ・ローラを回転させる 第２の接触線制御手段とを有し、こうして第１及び第２の接触線制御手段が、固 定点が不動である間に、接触線を回転させる様に作用し、更に、コンピュータ制 御の制御装置を有し、該制御装置は、（イ）前記工作物をＹ及びＺ軸に沿って変 位させ、（ロ）前記Ｃ軸をＡ軸の周りに角度方向に調節して、仕上げ点で、前記 接触線を前記予定の形の面に一番近く保ち、且つ（ハ）前記集成体を前記固定点 の周りに角度方向に調節して、工作物がＹ軸の周りに回転する時、前記接触線を 仕上げ点で前記予定の形の局部的な法線に対して垂直に保つ手段を含んでいる加 工装置。
13. １３．数値制御装置と、該制御装置によって制御され、前記工作物の回転、前記 Ａ軸の周りの前記Ｃ軸の角度方向の調節、及び前記Ｃ軸の周りの研摩ベルトの角 度方向の調節を制御する第１、第２及び第３の軸制御器とを有する請求項１２記 載の加工装置。
14. １４．数学的なモデルの形と同形になる様に工作物を加工する装置に於て、機械 の基部と、該機械の基部に取付けられたＺ軸テープルと、該Ｚ軸テープルを前記 機械の基部に対してＺ軸に沿って変位させる第１の変位手段と、前記Ｚ軸テープ ルに取付けられたＹ軸テープルと、該Ｙ軸テープルを前記Ｚ軸に対して垂直なＹ 軸に沿って変位させる第２の変位手段と、前記Ｙ軸テープルに取付けられたＸ軸 テープルと、該Ｘ軸テープルを前記第１及び第２の変位軸線に対して垂直なＸ軸 に沿って変位させる第３の変位手段と、前記Ｘ軸テープルに設けられていて、工 作物を通るＹ軸の周りに工作物を回転させる駆動手段と、駆動輪、ノーズ・ロー ラ、前記駆動輪及びノーズ・ローラの上に配置された研摩ベルト、及び前記駆動 輪を駆動する駆動モータを含んでいて、前記研摩ベルトは該ベルトを横切って伸 びる接触線に沿って工作物と係合する様に可動である研摩ベルト加工集成体と、 前記接触線上の固定点を通り、前記Ｙ及びＺ軸の平面と平行な平面内にあるＣ軸 の周りに前記研摩ベルト及びノーズ・ローラを角度方向に調節する第１の接触線 制御手段と、前記固定点を通り、前記Ｘ軸と平行なＡ軸の周りに、前記研摩ベル ト及びノーズ・ローラを角度方向に調節する第２の接触線制御手段とを有し、こ の為、前記制御手段は、前記固定点が不動のま、でいる間、前記研摩ベルトの角 度方向の調節をする様に作用し、更に、前記固定点の周りに前記接触線を角度方 向に調節する間、前記工作物を前記Ｘ、Ｙ及びＺ軸に沿って変位させて、前記接 触線を仕上げの段階で前記予定の形の面に沿った状態に保つ手段を含む制御装置 を有する装置。