JPH074748B2 - 光学式倣い研削盤における加工プログラム作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、光学式倣い研削盤における加工プログラム
作成方法に関する。

（従来の技術） 従来、光学式倣い研削盤においては、回転自在な砥石を
備えた砥石ヘッドはＸ軸,Y軸方向へ移動されると共に、
旋回軸を中心にして旋回されている。そして、砥石ヘッ
ドを旋回せしめる旋回機構として最近サーボモータが使
用され、作業時の段取り時間を短縮し研削加工の自動化
に大きく寄与している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した光学式倣い研削盤で回転自在な砥石
でワークを加工した場合、砥石の摩耗や交換などで加工
点と旋回軸の中心が一定の位置になく、砥石ヘッドの旋
回移動時に砥石がワークと干渉したりすることがあっ
て、加工プログラム作成が非常に複雑になるという問題
があった。

この発明の目的は、加工点と旋回軸の中心との位置関係
を簡単な操作で算出し、この位置関係から生ずる旋回移
動時の砥石とワークの干渉を回避せしめた加工プログラ
ムの作成を可能にした光学式倣い研削盤における加工プ
ログラム作成方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、光学式倣い研
削盤で回転自在な砥石を備えた砥石ヘッドをＸ軸,Y軸方
向へ移動せしめると共に旋回軸を中心として旋回せしめ
て、前記砥石でワークに研削加工を行なう加工プログラ
ム作成方法にして、前記砥石ヘッドのＸ軸,Y軸による同
時２軸のプログラムを読込み、次いで予め求められた前
記旋回軸の中心と砥石先端アールの中心との間おけるＸ
軸,Y軸の距離と、砥石先端アールの曲率半径を読込んで
プログラムを解析し、前記砥石ヘッドの旋回時に砥石が
ワークに干渉すると判断された場合に砥石ヘッドをＸ
軸,Y軸および旋回軸の３軸を同時に制御して干渉を回避
させるように加工プログラムを作成する光学式倣い研削
盤における加工プログラム作成方法である。

（作用） この発明の光学式倣い研削盤における加工プログラム作
成方法を採用することにより、砥石ヘッドのＸ軸,Y軸に
よる同時２軸のプログラムを読込み、次いで、予め求め
られた旋回軸の中心と砥石先端アールの中心との間にお
けるＸ軸,Y軸の距離と、砥石先端アールの曲率半径を読
込んでプログラムを解析する。この解析結果に基づき、
前記砥石ヘッドの旋回時に砥石がワークに干渉すると判
断された場合に砥石ヘッドをＸ軸,Y軸および旋回軸の３
軸を同時に制御して干渉を回避させるように加工プログ
ラムを作成した。

而して、この加工プログラムに基づき、実際の研削加工
を行なうと、砥石はワークと干渉することなくスムーズ
に加工される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第13図および第14図を参照するに、研削盤としての光学
式倣い研削盤１で、特に加工情報を記憶装置に入力し、
これから出力するための操作盤３を備えている、この操
作盤３は記憶装置および記憶装置に基づく研削盤の自動
制御装置を収めた框体５を付属している。

光学式倣い研削盤１には、機台７の第13図において左側
上にはベース９が設けられており、このベース９上には
Ｙ軸方向（第13図において左右方向）へ移動自在なＹ軸
スライド11が設けられている。このＹ軸スライド11上に
はＸ軸方向（第14図において左右方向）へ移動自在なＸ
軸スライド13が設けられていて、このＸ軸スライド13は
連動連結したＸ軸駆動モータ15によりＸ軸方向へ移動さ
れるようになっている。

前記Ｘ軸スライド13上には旋回自在な旋回台17が設けら
れており、この旋回台17上には砥石ヘッド19が設けられ
ている。そして、この砥石ヘッド19の第13図において右
側には回転自在で、かつ昇降自在な砥石21が保持されて
いる。

機台７の前面には、Ｘ軸ハンドル23,Y軸ハンドル25が設
けられており、このＸ軸ハンドル23およびＹ軸ハンドル
25を作業者が手動で操作することにより、砥石21および
砥石ヘッド19を備えた旋回台17がＸ軸方向,Y軸方向へ移
動可能となっている。

機台７の上面右側の砥石21と対向する位置には、ワーク
Ｗを挟持するテーブル27が設けられており、テーブル27
は下面に設けられたＸ軸移動台29の案内面に沿ってＸ軸
方向に移動自在となっている。

Ｘ軸移動台29の下面には、Ｙ軸方向に移動自在な案内面
を有するＹ軸移動台31が設けられており、このＹ軸移動
台31はＹ軸方向へ移動する。また、Ｙ軸移動台31はＺ軸
方向（第13図において上下方向）に移動自在であり、電
動機のごときＺ軸駆動手段33により昇降するものであ
る。

上記構成により、ワークはテーブル27に載置され、Ｘ
軸,Y軸およびＺ軸方向に位置決めされると共に、砥石21
を所定の回転数で回転させて、砥石21をＸ軸,Y軸方向お
よび旋回方向に移動せしめることによって、砥石21でワ
ークＷに研削加工が施こされることになる。

砥石21とワークＷの研削面の上方には、研削面を投影す
る投影器が設けてあり、機台７の上方に設けられたスク
リーン35に、砥石21とワークＷが投影される。この投影
の倍率は数段階選択可能となっている。

前記Ｙ軸スライド11,X軸スライド13および旋回台17のよ
り具体的な構成が、第９図，第10図および第11図に示さ
れている。

第９図および第10図に示されているように、ベース９に
回転自在なボールねじ37が支承されており、このボール
ねじ37にはＹ軸スライド11の下面中央部に取付けられた
ナット部材39が螺合されている。また、第９図に示され
ているように、ベース９の左右の両側上にはＹ軸方向へ
延伸したガイドレール41が敷設されており、このガイド
レール41に案内されるガイド部材43がＹ軸スライド11の
下面に設けられている。

上記構成により、図示省略のＹ軸駆動モータを駆動させ
ると、ボールねじ37が回転されることにより、ナット部
材39を介してＹ軸スライド11がＹ軸方向へ移動されるこ
とになる。なお、Ｙ軸スライド11がＹ軸方向へ移動され
る際、ガイド部材43はガイドレール41に沿って案内され
る。

前記Ｙ軸スライド11には、第９図および第10図に示され
ているように、回転自在なボールねじ45が支承されてお
り、このボールねじ45にはＸ軸スライド13の下面中央部
に取付けられたナット部材47が螺合されている。また、
第10図に示されているように、Ｙ軸スライド11の左右両
側上にはＸ軸方向へ延伸したガイドレール49が敷設され
ており、このガイドレール49に案内されるガイド部材51
がＸ軸スライド13の下面に設けられている。

上記構成により、前記Ｘ軸駆動モータ15を駆動させる
と、ボールねじ45が回転されることにより、ナット部材
47を介してＸ軸スライド13がＸ軸方向へ移動されること
になる。なお、Ｘ軸スライド13がＸ軸方向へ移動される
際、ガイド部材51はガイドレール49に沿って案内され
る。

前記Ｘ軸スライド13上には、第９図および第11図に示さ
れているように、回転自在なボールねじ53が支承されて
おり、このボールねじ53の一端側（第９図において右
側）にはギヤ55が嵌合されている。また、このギヤ55に
は別のギヤ57が噛合されており、このギヤ57はＸ軸スラ
イド13の一端壁に取付けられてサーボモータ59の出力軸
61に装着されている。

前記ボールねじ53にはナット部材63が螺合されている。
このナット部材63の上面に形成されたＵ字形状の溝65に
は旋回台17の下面に取付けられた半球円状の係合ピン67
が係合されている。

前記Ｘ軸スライド13上には第10図に示されているよう
に、円周形状の係合突起部69A,69Bが形成されており、
この係合突起部69A,69Bに係合された係合凹部溝71A,71B
が前記旋回台17の下面に形成されている。

上記構成により、サーボモータ59を駆動させると、出力
軸61,ギヤ57およびギヤ55を介してボールねじ53が回転
される。ボールねじ53にはナット部材63が螺合されてい
ると共に、ナット部材63の溝65には係合ピン67が係合さ
れているから、ボールねじ53の回転により、ナット部材
63が第11図においてＹ軸方向に移動されることにより、
旋回台17が第12図に示されているように、砥石21の先端
を中心として角度θの範囲内で旋回されることとなる。
而して、旋回台17上には砥石ヘッド19が設けられている
から、砥石ヘッド19が旋回されることになる。

本実施例における加工プログラムを作成する構成ブロッ
ク図が第１図に示されている。第１図において、砥石21
の先端をスクリーン35の基準線Ｋに３ケ所合せるための
教示部73があり、この教示部73で登録された砥石ヘッド
19の旋回軸の中心と砥石21の先端アールの中心Ｐとの間
のＸ軸,Y軸の距離α，βと、先端アールの曲率半径γが
演算処理部75で演算処理され、一時データ格納部77に格
納される。

一方、加工プログラムを作成するためにデータを入力部
79から加工プログラム作成部81へ読込み、このプログラ
ム作成部81で砥石ヘッド19のＸ軸,Y軸による同時２軸の
加工プログラムを作成し、この加工プログラムをプログ
ラム解析部83で解析する。このプログラム解析部83で解
析した結果、砥石ヘッド19の旋回移動時に砥石21とワー
クＷとが干渉する場合には加工プログラム作成部81で編
集し直す。

この場合に、データ格納部77に格納されているα，β，
γをもとにして砥石ヘッド19のＸ軸,Y軸および旋回軸の
３軸を同時に制御して砥石21がワークＷに干渉しない加
工プログラムを作成し、プログラム出力部85から出力す
るのである。

前記表示部73で砥石21の先端をスクリーン35の基準線Ｋ
に３ケ所合せる例としては、例えば、第２図に示したよ
うに、スクリーン35上の基準線Ｋに、砥石21の先端アー
ルを持った加工点が接したＡポイント,Bポイント,Cポイ
ントの３ケ所を合せて登録し教示する。

演算処理部75では第３図に示したα，β，γを演算処理
する、すなわち、未知数α，β，γを算出するには、例
えば第４図に示したように、砥石ヘッド19の旋回角θ₁
傾けたときの旋回中心Ｏ（X₀₁、Y₀₁）と砥石21における
先端γの中心Ｐ（X₁,Y₁）は、 x₁＝x₀₁−αsin θ₁＋βcos θ₁ …（１） y₁＝y₀₁−αcos θ₁＋βsin θ₁ …（２） となる。

また、基準線ｙ＝Ｋと砥石21の先端アールであるγとの
関係より、 y₁＋γ＝Ｋ …（３） となる。

上記（３）式より、 γ＝Ｋ−y₁＝Co …（３）となる。

上記（１），（２），（３）式より α＝（x₀₁−x₁）sin θ₁＋（y₀₁−y₁）cos θ₁…（４） β＝（y₀₁−y₁）sin θ₁＋（x₁−ｘ₀₁）cos θ₁ …（５） となる。

したがって、α，β，γは式（３），（４），（５）よ
り、任意のデータ（X_on,Y_on，θ_n）を数点知ることによ
り求められて、データ格納部77に一時格納される。

次に、加工プログラム作成部81では入力部79からデータ
が入力されて、例えば第５図に示したように、P₁→P₂の
とき旋回角10°、P₂→P₃のとき旋回角５°で加工したい
場合には、工程１で旋回角10°でP₁→P₂の加工を行な
い、工程２で旋回移動10°→５°にし、さらに、工程３
で旋回角５°でP₂→P₃加工を行なう加工プログラムを作
成すると、工程２で干渉してしまう。この干渉はプログ
ラム解析部83で解析される。

そこで、データ格納部77に格納されているα，β，γの
寸法を考慮して、第６図に示したような干渉回避プログ
ラムを加工プログラム作成部81で作成する。すなわち、
第６図において、工程２においてＸ軸,Y軸および砥石ヘ
ッド19の旋回軸の３軸を同時に制御せしめることによっ
て干渉を回避し、プログラム出力部85から出力されるの
である。

砥石21を教示する動作を第７図に示したフローチャート
で説明すると、ステップS1で教示完了したかどうかの判
断がなされて、教示完了してなければ、ステップS2で教
示を行なう。教示完了していれば、ステップS3でα，
β，γの値を演算処理部75で演算処理し、ステップS4で
α，β，γのデータをデータ格納部77へ一時的に格納し
て終了する。

干渉回避加工プログラムを作成する動作を第８図に示し
たフローチャートを基にして説明すると、ステップS5で
入力部79から砥石ヘッド19におけるX,Y軸の同時２軸の
プログラムを加工プログラム作成部81に読込む。ステッ
プS6でデータ格納部77に一時格納されているα，β，γ
を加工プログラム作成部81に読込む。

ステップS7ではプログラム解析部83でプログラムの解析
を行ない、その結果、ステップS8で干渉しているかどう
かの判断を行ない、干渉していなければ、ステップS9で
そのままプログラム出力部85からプログラムを出力す
る。

ステップS8で干渉していると判断されると、ステップS1
0で砥石ヘッド21のＸ軸,Y軸，旋回軸の３軸を同時に制
御して干渉回避のプログラムを作成してステップS11で
プログラム出力部85からプログラムを出力して終了す
る。

このように、砥石21がワークＷに干渉しない干渉回避加
工プログラムが容易に作成することができるから、この
加工プログラムに基づき実際の研削加工を行なうと、砥
石21はワークＷに干渉することなくスムーズに加工する
ことができる。

なお、この発明は、前述した実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実
施し得るものである。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、砥石ヘッドのＸ軸,Y軸による同時２軸の
プログラムを読込み、次いで、予め求められた旋回軸の
中心と砥石先端アールの中心との間におけるＸ軸,Y軸の
距離と、砥石先端アールの曲率半径を読込んでプログラ
ムを解析する。この解析結果に基づき、前記砥石ヘッド
の旋回時に砥石がワークに干渉すると判断された場合に
砥石ヘッドをＸ軸,Y軸，旋回軸の３軸を同時に制御して
干渉を回避させる加工プログラムを容易に作成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部を示し、干渉回避加工プログ
ラムを作成する構成ブロック図、第２図はスクリーン上
で砥石を教示する一例を示した説明図、第３図は砥石ヘ
ッドの旋回中心と砥石の関係を示した一例図、第４図は
α，β，γの値を算出するための砥石ヘッドの旋回中心
と砥石の関係を示した一例図、第５図，第６図は砥石が
ワークに干渉しないために干渉回避加工プログラムを作
成するための説明図、第７図は教示動作のフローチャー
ト、第８図は干渉回避加工プログラム作成のためのフロ
ーチャート、第９図は第13図におけるIX矢視部の拡大断
面図、第10図は第９図におけるＸ−Ｘ線に沿った断面
図、第11図は第９図における平面図、第12図は砥石ヘッ
ドと砥石との関係を示した平面図、第13図はこの発明を
実施する一実施例の光学式倣い研削盤の正面図、第14図
は第13図における右側面図である。 １…光学式倣い研削盤、17…旋回台 19…砥石ヘッド、21…砥石 35…スクリーン、59…サーボモータ 73…教示部、75…演算処理部 77…データ格納部、79…入力部 81…加工プログラム作成部 83…プログラム解析部 85…プログラム出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学式倣い研削盤で回転自在な砥石を備え
   た砥石ヘッドをＸ軸,Y軸方向へ移動せしめると共に旋回
   軸を中心として旋回せしめて、前記砥石でワークに研削
   加工を行なう加工プログラム作成方法にして、前記砥石
   ヘッドのＸ軸,Y軸による同時２軸のプログラムを読込
   み、次いで予め求められた前記旋回軸の中心と砥石先端
   アールの中心との間おけるＸ軸,Y軸の距離と、砥石先端
   アールの曲率半径を読込んでプログラムを解析し、前記
   砥石ヘッドの旋回時に砥石がワークに干渉すると判断さ
   れた場合に砥石ヘッドをＸ軸,Y軸および旋回軸の３軸を
   同時に制御して干渉を回避させるように加工プログラム
   を作成することを特徴とする光学式倣い研削盤における
   加工プログラム作成方法。