JPS641271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加工面としての曲面を効率的にし
かも自動的に磨き得るように構成された磨き装置
に関するものである。

従来より被加工面であるところの曲面を磨くに
は砥石による倣い磨きや、回転弾性体工具によつ
ているが、砥石による場合は倣い磨き範囲に制限
があり、また、回転弾性体工具による場合には曲
面位置によつて磨き量にばらつきがあるという欠
点をもつている。

第１図、第２図は、往復駆動される砥石によつ
て曲面を倣い磨きする場合の様子を示したもので
ある。図示の如く磨きヘツド２の先端にユニバー
サルジヨイント４を介して取付された砥石３を、
矢印方向に高速にて振動された状態で被加工物１
を矢印方向に送り、砥石３が被加工面である曲面
５を磨くようにしたものである。しかし、曲面５
全体のうち底部曲面部６を砥石３が倣い磨きする
ときには特に問題にないが、砥石３が側部曲面部
７を倣い磨きするときにはユニバーサルジヨイン
ト４の傾斜角度に制限があることから、上方に延
びている側部曲面部７を効率的に磨くことは困難
となる。このため、側部曲面部７を倣い磨きする
場合には第２図に示す如くテーブル９上に傾斜台
８を載置し、被加工物１全体を傾斜させた状態で
倣い磨きすることが提案されているが、これによ
ると倣い磨きの自動化が困難であり、倣い磨き位
置に応じて傾斜台８の傾斜状態を変更しなければ
ならず煩瑣であるという欠点をもつている。

一方、第３図に示す如く砥粒液を供給しながら
弾性体工具１０を回転させて磨く場合には磨き量
が倣い磨き位置によつて変動するという欠点があ
る。即ち、底部曲面部６であるＡ位置においては
弾性体工具１０底面と曲面５との間に砥粒液が介
在しにくいばかりか、その底面の中心が曲面と接
触する関係でその底面の平均周速が小さくなり、
磨き量は小さい。

またＢ位置では弾性体工具１０の角部が曲面５
に点接触する関係で弾性体工具１０の曲面５への
接触面積が小さくて磨き圧力が高いばかりか、砥
粒液の巻込量が大きいので摩き量は最も大きくな
るが、Ｃ位置においては弾性体工具１０の側面が
相当量曲面に接触する関係で逆に接触面積が大き
くなることから、磨き量は小さくなる。第４図は
これらの事情を示したものである。この図より明
らかなように、弾性体工具１０による倣い磨きに
おいては倣い磨き位置によつて磨き量にばらつき
があり、曲面５を均質に磨き得ないという欠点が
ある。

本発明の目的は、砥石による倣い磨きの場合で
あつても、また回転弾性体工具による倣い磨きの
場合であつても、全曲面を磨き量のばらつきなく
して均質に、しかも自動的に磨き得る自動磨き装
置を提供することにある。

この目的のため、本発明は、従来と同様の揺動
磨きヘツドによつて磨き工具であるところの砥石
あるいは弾性体工具をＸ方向あるいはＹ方向に一
定の振幅で揺動させつつ曲面を倣い磨き得るよう
に構成されるが、倣い磨き中揺動磨きヘツドに取
付された検出器によつて曲面の高低状態を検出
し、また、砥石あるいは回転弾性体工具の揺動工
具を揺動方向検出器によつて検出し、これらの検
出信号によつて磨き工具の軸方向と曲面との間で
の相対角度が常に一定範囲にあるように、磨きヘ
ツド自体あるいは被加工物を回転制御する構成を
特徴とする。

以下、本発明を第５図より第１１図により説明
する。

先ず第５図、第６図より説明すれば、これらの
図は本発明による自動磨き装置の一例での機械的
構成を示したものである。図示の如く本装置は揺
動磨きヘツド１４を中心とした機構と被加工物１
９を回転駆動する機構とに大別される。このう
ち、揺動磨きヘツド１４はその全体が被加工物１
９の曲面に倣うことによつて所定の磨き荷重とな
るべく上下動可として油圧シリンダ２７に取付支
持されるとともに、その下部には磨き工具とし
て、第１乃至第３図に示すように駆動手段により
回転または往復動される弾性体工具１３（あるい
は砥石）が取付される。そして油圧シリンダ２７
を作動させて揺動磨きヘツド１４を下降させ、磨
き工具１３の先端が被加工物１９の曲面に接触す
ると磨き工具１３が反力を受け、第６図に示すよ
うに上下動するように支持され、且つ上端部より
下方に向けてバネで倣い荷重が付与された検出軸
２９を上方に押し上げ、マグネセンサ１５により
その検出軸２９の変位が検出される。このマグネ
センサ１５から検出される検出軸２９の変位があ
る定められた値を示すように油圧シリンダ２７が
制御され、テーブル２６の移動に伴い、磨き工具
１３は、被加工物１９の曲面に倣つて一定の荷重
で研磨される。この弾性体工具１３は矢印方向に
揺動されるが、この揺動の駆動を行なつているの
が揺動磨きヘツド１４に取付された揺動用モータ
１１，１２である。例えば揺動用モータ１１を回
転させれば、ドツク２４，２５が取付されたプレ
ート２８が水平方向に往復直線駆動され、このプ
レートを介して回転弾性体工具１３は水平方向の
Ｘ方向に所定の幅で直線往復動されるものであ
り、他の揺動用モータ１２は回転弾性体工具１３
を水平方向のＹ方向に所定の幅で直線往復動駆動
するためのものである。ところで本発明によれ
ば、揺動方向と曲面の高低状態とが検出される必
要がある。本例においては揺動方向はリミツトス
イツチ１６，１７によつて検出される。ドツク２
４，２５の揺動によつてリミツトスイツチ１６，
１７が開閉制御されるようにしたもので、リミツ
トスイツチ１６，１７がそれぞれ閉じられたとき
に回転弾性体工具１３も対応する方向側の揺動端
位置にあるものと検出するわけである。また、高
低状態は本例では変位検出器としてのマグネセン
サ１５と検出軸２９により検出される。マグネセ
ンサ１５により検出軸２９との間での相対的高低
変位を検出するものである。

一方、被加工物１９の回転駆動機構は、被加工
物１９が載置される回転テーブル１８を回転軸２
３、ウオーム減速機２１を介し、直流モータ２０
によつて正逆回転制御し得るように構成される。
サポート２２は回転軸２３を回転可として支持す
るためのものである。直流モータ２０に対する制
御については後述する。

さて、以上のようにしてなる自動磨き装置の動
作を説明すれば以下のようになる。即ち、本装置
により被加工物１９の曲面３０を磨くにはテーブ
ル２６を矢印方向に移動せしめる一方、揺動用モ
ータ１１を回転させ、偏心回転運動を直線往復運
動に変換させることによつて回転弾性体工具１３
を矢印方向に揺動させた状態下で行なわれる。回
転弾性体工具１３の揺動条件は例えば20〜
40cycle／min、振幅５mm（両振幅）程度である。
このように、マグネセンサ１５の出力信号に基づ
いて作動する油圧シリンダ２７の応答速度より早
い速度で揺動磨きヘツド１４、即ち弾性体工具１
３が揺動されるので、第７図Ａに示すようにマグ
ネセンサ１５からは揺動速度に応じた被加工物の
高低差を示す信号が得られる。ここで例えば弾性
体工具１３が被加工面である曲面３０のうちでも
特に底部曲面部３１あるいはその近傍を磨いてい
るときには、第７図Ａに示す如くマグネセンサ１
５からの出力波形ａはレベルが小さくなる。しか
し、被加工物２６が更にテーブル２６の送りによ
つて移動され、検出軸２９が上昇されて出力波形
ｂの如くになつた後、第６図に示す右側曲面部３
２を磨くようになれば、マグネセンサ１５の出力
波形は出力波形ｃの如くになる。また、逆に回転
弾性体工具１３が第６図において反対側である左
側曲面部３３を磨いている場合にはマクネセンサ
１５からは出力波形ｄの如き出力が出力されるよ
うになる。この場合、出力波形のレベルの大きさ
はいわば曲面３０の磨き位置高さを示すものであ
るから、出力波形のレベルの大きさが一定以上に
なれば被加工物１９を回転させて出力波形のレベ
ルの大きさが一定範囲以内に収まるようにして磨
く必要がある。その際、弾性体工具１３は、被加
工物１９の曲面３０の右側に位置しているのか、
左側に位置しているのか不明ある。そこで第６図
において弾性体工具１３が右側曲面部３２に位置
したときは、揺動磨きヘツド１４、即ち弾性体工
具１３の揺動にともなつてマグネセンサ１５から
は第７図Ａに示すようなｃなる信号が得られる。
即ち弾性体工具１３が右端に揺動したとき曲面は
高くなるのでマグネセンサ１５の出力は＋とな
り、弾性体工具１３が左端に揺動したとき曲面は
低くなるのでマグネセンサ１５の出力は−とな
る。一方弾性体工具１３が左側曲面部３３に位置
したときは、揺動磨きヘツド１４、即ち弾性体工
具１３の揺動にともなつてマグネセンサ１５から
は第７図Ａに示すようなｄなる信号が得られる。
一方、揺動磨きヘツド１４、即ち弾性体工具１３
が右端に揺動したとき、スイツチ１６が閉じ、第
７図Ｂに示す白地の出力信号が得られ、揺動磨き
ヘツド１４、即ち弾性体工具１３が左端に揺動し
たとき、スイツチ１７が閉じ、第７図Ｂに示す斜
線表示の出力信号が得られる。これにより例えば
スイツチ１６から信号が検出されたとき、マグネ
センサ１５からE_Aを越えた＋の信号が検出され
れば、弾性体工具１３は右側曲面部３２、即ち右
側が高く、左側が低くなつている曲面であること
が判り、被加工物を時計方向に回転させればよい
ことが判る。また、例えばスイツチ１７から信号
が検出されたとき、マグネセンサ１５からE_Aを
越えた＋の信号が検出されれば、弾性体工具１３
は左側曲面部３３、即ち左側が高く、右側が低く
なつている曲面であることが判り、被加工物を反
時計方向に回転させればよいことが判る。従つ
て、被加工物１９の回転方向はリミツトスイツチ
１６，１７の出力によつて制御される。第７図Ｂ
に示す如く回転弾性体工具１３が揺動端位置に達
する毎にリミツトスイツチ１６，１７からは交互
に出力（リミツトスイツチ１７の出力は斜線表
示）が得られるから、これを用いて回転方向を制
御するわけである。第８図は、被加工物１９を回
転駆動する直流モータ２０の正逆回転制御回路の
ブロツク図を示したものである。図示の如くマグ
ネセンサ１５の出力３４と基準電圧E_Aとをレベ
ル比較回路３５で比較し、比較の結果基準電圧
E_Aよりも大きい場合にはリミツトスイツチ１６，
１７の出力３８にもとづき傾き方向判定回路３６
で傾き方向を判定し、この判定出力により制御回
路３７を介し、直流モータ２０を所定方向に回転
せしめ、マグネセンサ１５の出力が基準電圧E_A
内に存するように制御するものである。基準電圧
E_A内にマグネセンサ１５の出力が収まれば直流
モータ２０の回転は停止され、その状態で被加工
物１９の曲面３０を磨くことになる。したがつ
て、例えば弾性体工具１３が右側曲面部３２を磨
く際には、被加工物１９は第９図に示すように弾
性体工具１３の底面が被加工物１９の磨き面とほ
ぼ平行にして面接触する状態に傾けられるわけで
ある。

本例では以上説明したようにマグネセンサ１５
の出力が基準電圧E_A内に存すべく直流モータ２
０を制御しているが、このような制御はむしろ磨
き工具にユニバーサルジヨイント付の砥石を用い
るときには好ましいものとなるが、回転弾性体工
具１３を用いるときには磨き量が小さいから適当
な制御とはいえない。そこで回転弾性体工具に対
しては第１０図に示す如くの制御が一般にとられ
ることになる。即ち、マグネセンサ１５の出力が
基準電圧E_A，E_B（E_Aよりも一定電圧高くした値）
間内に存するように直流モータ２０を制御し、こ
れによつて被加工物の曲面の傾きをある程度付け
ることになり、接触面積小にして単位面積に対す
る研磨圧を高くし、弾性体工具１３による曲面３
０の磨き量を大にして磨き得るようにした。例え
ば第１１図に示す如く右側曲面部３２を弾性体工
具１３によつて磨く場合、マグネセンサ１５より
図示の如くの出力ｅ，ｆが得られたとすれば、そ
れぞれのときに被加工物１９を左回転、右回転さ
せることによつてマグネセンサ１５の出力が基準
電圧E_A，E_B間内に存しさせるものである。基準
電圧E_A，E_B間内に存している限り弾性体工具１
３は磨き量大にして曲面３０を磨くようになるわ
けである。また、本実施例では、被加工物１９は
回転テーブル１８を介し、回転軸２３によつて回
転されるが、例えば第１２図に示すように、回転
テーブル１８上に他の回転テーブル４０を載置し
てそのテーブル４０を軸方向が回転軸２３と直交
する他の回転軸４１によつて回転するようにすれ
ば、Ｙ方向に対しても同様な制御がとれることに
なる。即ち上記回転テーブル１８上に直流モータ
４２、ウオーム減速桟４３、サポート４４等は当
然載置される。この場合、揺動モータ１１に対し
てリミツトスイツチ１６，１７を設けるのと同様
に揺動モータ１２に対しても同様なリミツトスイ
ツチが１対設けられることになる。要するに、円
柱凹面の場合は、テーブル１８を一軸方向に回動
させればよく、また一般の曲面の場合には、テー
ブル１８を一軸方向に回動させて一軸方向につい
て加工が終了したとき、被加工物１９を90度手で
回動させてテーブル１８上に載置してもよいこと
は明らかである。また球面に近い曲面の場合には
被加工物１９をテーブル１８上で回動できるよう
に構成すればよいことは明らかである。更に、本
例では揺動ヘツドを固定して被加工物を回転させ
るようにしているが、要は相対的なものであるか
ら、被加工物を固定した状態で揺動ヘツドを回転
させるようにしても目的は達成されることは明ら
かである。

以上説明したように本発明は、揺動駆動されて
いる磨き工具によつて被加工面である曲面を倣い
磨きしている状態で、曲面の高低状態と磨き工具
の揺動方向とを検出し、これらの検出にもとづい
て被加工物あるいは揺動ヘツドを自動的に回転制
御して磨き工具の曲面に対する磨き状態が常に最
適となるように構成したものである。したがつて
本発明によれば、砥石による倣い磨きの場合にあ
つては全曲面を倣い磨きすることが可能となり、
また、回転弾性体工具による倣い磨きの場合にあ
つては常に接触面積小にして全曲面を磨き量大で
倣い磨きすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は、砥石あるいは回転弾性体
工具による従来の倣い磨きの説明図、第５図、及
び第６図は、本発明による自動磨き装置の一例で
の機械的構成を示す斜視図と断面図、第７図Ａ，
Ｂは変位検出器としてのマグネセンサ出力とリミ
ツトスイツチ出力との関係を示す図、第８図は、
第５図における直流モータの正逆回転制御回路の
ブロツク図、第９図は、本発明によつて傾けられ
た状態で磨かれている被加工物の状態図、第１０
図、及び第１１図は、回転弾性体工具によつて接
触面積小にして曲面を磨く場合の説明図、第１２
図は本発明の自動磨き装置の他の一実施例を示す
斜視図である。 １１，１２……揺動用モータ、１３……弾性体
工具、１４……揺動磨きヘツド、１５……マグネ
センサ（変位検出器）、１６，１７……リミツト
スイツチ、１８……回転テーブル、２０……直流
モータ、２３……回転軸、２７……油圧シリン
ダ、２９……検出軸、３５……レベル比較回路、
３６……傾き方向判定回路、３７……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 砥石あるいは弾性体工具の磨き工具を支持し
   て回転または往復移動させる駆動手段と上記磨き
   工具の動きに連動して上下に変位するように支持
   された検出軸と該検出軸に荷重を付与する荷重付
   与手段と上記検出軸の上下の変位を検出する変位
   検出器とを備えた磨きヘツドを揺動用駆動手段に
   よつて水平方向の左右方向に所定の幅で往復動さ
   せるように構成した揺動磨きヘツドを本体に対し
   て油圧シリンダ等によつて上下動するように構成
   し、被加工物を載置したテーブルを水平方向に移
   動し、上記変位検出器から上記検出軸の一定の変
   位である一定の倣い荷重が検出されるように上記
   油圧シリンダ等を制御して上記磨き工具を被加工
   物の曲面に倣わせて磨く自動倣い磨き装置におい
   て、上記揺動磨きヘツドに対する上記磨きヘツド
   の左右位置を検出する磨きヘツド動き検出器と、
   該磨きヘツド動き検出器から検出される磨きヘツ
   ドの左もしくは右位置の信号が検出された際、上
   記変位検出器から検出される信号が検出軸の上方
   もしくは下方への信号を示すかに応じて上記被加
   工物の曲面が左右の何方側に傾斜しているかを判
   別する傾き判別回路と、上記揺動研磨ヘツドと被
   加工物との一方について上記左右方向に傾きを変
   える回転駆動機構と、上記傾き判別回路から得ら
   れる信号に基いて傾ける方向を決め、上記変位検
   出器から検出される検出軸の上方への変位の最大
   値を示す信号が予め設定された基準値を満足する
   ように上記回転駆動機構を制御する制御回路とを
   備えたことを特徴とする自動磨き装置。