JP2001353651A - プロペラ製造装置及びプロペラ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、自動的にプロペラを研削す
る研削装置及び研削方法を提供することにある。特に、
本発明の課題は、品質が高いプロペラを自動的に研削す
る研削装置及び研削方法を提供することにある。 【解決手段】 被研削体（９）を研削してプロペラを製
造するプロペラ製造装置である。当該プロペラ製造装置
は、被研削体（９）の第１立体的形状を測定する形状測
定センサ（５、６１、８１）と、被研削体（９）を研削
する研削手段（２、３、４、６、７）とを具備する。研
削手段（２、３、４、６、７）は、形状測定センサ
（５、６１、８１）により測定された第１立体的形状
と、プロペラの第２立体的形状を示す三次元データ（１
０）とに基づいて、被研削体（９）の第１立体的形状
が、プロペラの第２立体的形状と実質的に同一になるよ
うに、被研削体（９）を研削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラ製造装置
及びプロペラの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プロペラは、人手により研削され
ていた。なぜなら、プロペラは、曲率が大きい３次元曲
面からなるため、研削の自動化が困難であったからであ
る。従って、プロペラの研削は、多大な工数を要してい
た。プロペラの研削が自動化され、もって工数が削減さ
れることが望まれている。

【０００３】更に、プロペラを人手により研削し、品質
が良好なプロペラを製造することは、熟練を要する。熟
練技能工が不足しつつある現在、品質が高いプロペラを
自動的に製造することが望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、自動
的にプロペラを研削する研削装置及び研削方法を提供す
ることにある。特に、本発明の課題は、品質が高いプロ
ペラを自動的に研削する研削装置及び研削方法を提供す
ることにある。

【０００５】本発明の他の課題は、プロペラを自動的に
研削する研削装置及び研削方法であって、研削量の制御
が容易なものを提供することにある。

【０００６】本発明の更に他の課題は、被研削体の形状
を正確に測定し、その形状に応答して研削量を制御しな
がらプロペラを自動的に研削する研削装置及び研削方法
を提供することにある。

【０００７】本発明の更に他の課題は、測定範囲の広い
測定装置を使用しながら、被研削体の形状を測定し、そ
の形状に応答して研削量を制御しながらプロペラを自動
的に研削する研削装置及び研削方法を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の更に他の課題は、簡便な構成を有
する測定装置を使用しながら、被研削体の形状を測定
し、その形状に応答して研削量を制御しながらプロペラ
を自動的に研削する研削装置及び研削方法を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明の更に他の課題は、プロペラを自動
的に研削する研削装置であって、作業スペースが確保し
やすいものを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段は、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の複数の実
施の形態のうちの、少なくとも１つの実施の形態を構成
する技術的事項、特に、その実施の形態に対応する図面
に表現されている技術的事項に付せられている参照番
号、参照記号等に一致している。このような参照番号、
参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態の技
術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよう
な対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形
態の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しな
い。

【００１１】本発明によるプロペラ製造装置は、被研削
体（９）を研削してプロペラを製造するプロペラ製造装
置である。当該プロペラ製造装置は、被研削体（９）の
第１立体的形状を測定する形状測定センサ（５、６１、
８１）と、被研削体（９）を研削する研削手段（２、
３、４、６、７）とを具備する。研削手段（２、３、
４、６、７）は、形状測定センサ（５、６１、８１）に
より測定された第１立体的形状と、プロペラの第２立体
的形状を示す三次元データ（１０）とに基づいて、被研
削体（９）の第１立体的形状が、プロペラの第２立体的
形状と実質的に同一になるように、被研削体（９）を研
削する。

【００１２】当該プロペラ製造装置は、形状測定センサ
（５、６１、８１）により被研削体（９）の第１立体的
形状を測定しつつ、被研削体（９）が、目的とするプロ
ペラの第２立体的形状を有するように自動的にプロペラ
を研削する。

【００１３】当該プロペラ製造装置において、三次元デ
ータ（１０）は、三次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａ
ｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）により生成されることが望ま
しい。設計者は、三次元ＣＡＤを使用してプロペラを設
計することが多い。プロペラの形状が、三次元ＣＡＤに
より生成された三次元データ（１０）が当該プロペラ製
造装置に入力されることにより、設計者により設計され
たプロペラの形状のとおりに被研削体（９）が自動的に
研削される。

【００１４】当該プロペラ製造装置において、研削手段
（２、３、４、６、７）は、被研削体（９）に接触して
被研削体（９）を研削する研削ヘッド（４）と、被研削
体（９）の第１立体的形状と三次元データ（１０）とに
基づいて、研削ヘッド（４）がとる研削ヘッド位置を算
出する制御装置（７）と、その研削ヘッド位置に、研削
ヘッド（４）を移動する研削ヘッド移動手段（２、３）
とを含むことがある。

【００１５】当該プロペラ製造装置において、研削手段
（２、３、４、６、７）は、被研削体（９）を回転する
回転テーブル（６）を更に含むことがある。特に大型の
プロペラを製造する場合、そのプロペラの全体を研削で
きるようにするためには、研削ヘッド（４）を移動させ
る機構が大型になる。被研削体（９）を回転させる回転
テーブル（６）を設けることにより、研削ヘッド（４）
は、実質的に２次元的にしか移動する必要がなくなる。
これは、設置スペースを削減し、作業スペースを確保す
る観点から有用である。

【００１６】当該プロペラ製造装置において、研削ヘッ
ド（４）は、被研削体（９）に接触するグラインダ（１
７、１７’）と、支軸（１４）に軸着されたアーム（１
５）と、アーム（１５）に接続され、且つ、グラインダ
（１７、１７’）が被研削体（９）に所定の一定の圧力
で接触するように、アーム（１５）に力を加える圧力印
加手段（１９）とを具備することがある。ここでアーム
（１５）の一の端（１５ａ）は、グラインダ（１７、１
７’）に接続され、且つ、アーム（１５）の他の端（１
５ｂ）には、グラインダ（１７、１７’）とがつりあう
質量を有するバランサ（１８）が設けられる。グライン
ダ（１７、１７’）が被研削体（９）に所定の一定の圧
力で接触することは、グラインダ（１７、１７’）が被
研削体（９）を研削する研削速度を一定にすることに寄
与する。研削速度が一定であることは、プロペラ製造装
置の制御を容易にする。

【００１７】当該プロペラ製造装置において、グライン
ダ（１７、１７’）は、高周波グラインダであることが
望ましい。高周波グラインダは、負荷が変動しても回転
数が変動しにくい。これは、グラインダ（１７、１
７’）が被研削体（９）を研削する速度を一定にするこ
とに寄与する。研削速度が一定であることは、プロペラ
製造装置の制御を容易にする。

【００１８】当該プロペラ製造装置において、形状測定
センサ（８１）は、バランサの位置に基づいて、被研削
体（９）の形状を測定することがある。バランサの位置
を検出する位置センサは、その構造を簡略化することが
容易である。簡単な構造を有する形状測定センサ（８
１）を使用して、被研削体（９）の形状を測定できる。

【００１９】当該プロペラ製造装置において、制御装置
（７）は、被研削体（９）の第１立体的形状と三次元デ
ータ（１０）とに基づいて、被研削体（９）が研削され
るべき厚さである余肉量（Ｈａ）を求め、且つ、その余
肉量（Ｈａ）に応じて、研削ヘッド（４）が移動する移
動速度を設定することがある。このとき、その余肉量
（Ｈａ）が所定の標準研削深さ（Ｄｇ）よりも大きい場
合、被研削体（９）が標準研削深さ（Ｄｇ）だけ研削さ
れるように、移動速度が設定されることがある。更に、
余肉量が０より大きく、且つ、標準研削深さよりも小さ
い場合、被研削体（９）が余肉量だけ研削されるよう
に、移動速度が設定されることがある。更に、余肉量が
０より小さい場合、研削ヘッド（４）が移動する移動速
度が、所定の実質的に大きい速度に設定されることがあ
る。

【００２０】かかる場合、研削ヘッド（４）が移動する
移動速度により、被研削体（９）が研削される研削量が
調節される。研削量が調節され、被研削体（９）が所望
の形状に研削される。

【００２１】このとき、その余肉量（Ｈａ）が標準研削
深さ（Ｄｇ）よりも大きい場合には、被研削体（９）が
所定の標準研削深さ（Ｄｇ）だけ研削されるように、研
削ヘッド（４）が移動する移動速度が調整されることが
ある。被研削体（９）が所定の標準研削深さ（Ｄｇ）ず
つ研削されることは、当該プロペラ製造装置の動作のア
ルゴリズムの作成を容易にする。

【００２２】更に、余肉量が０より小さい場合、研削ヘ
ッド（４）が移動する移動速度は、所定の実質的に大き
い速度に設定される。被研削体（９）のうち余肉量が０
より小さい部分は、研削される必要はない。かかる部分
で研削ヘッドが移動する移動速度を大きくすることによ
り、研削にかかる時間を短縮化できる。

【００２３】当該プロペラ製造装置において、形状測定
センサ（５）は、研削ヘッド（４）が、被研削体（９）
を研削していないときに被研削体（９）の第１立体的形
状を測定することがある。この場合、形状測定センサ
（５）は、被研削体（９）を研削する際に生じる振動に
よる影響を受けにくい。

【００２４】当該プロペラ製造装置において、形状測定
センサ（５）は、研削ヘッド（４）が被研削体（９）を
研削する間に被研削体（９）の第１立体的形状を測定す
ることがある。被研削体（９）の研削と形状測定が同時
に行われることは、研削時間の短縮に寄与する。

【００２５】当該プロペラ製造装置において、形状測定
センサ（５）は、被研削体（９）に、複数の光（３４）
を照射するマルチスポット光源（３１）と、第１カメラ
（３２）と、第２カメラ（３３）とを含むことがある。
ここで第１カメラ（３２）は、第１光軸（４０ａ）を有
する第１レンズ（４０）と、被研削体（９）に複数の光
（３４）が照射されて生じる複数の輝点（３５）を、第
１レンズ（４０）を通して撮像し、第１像（２８）を得
る第１撮影素子（４１）とを具備する。第２カメラ（３
３）は、第２光軸（４２ａ）を有する第２レンズ（４
２）と、複数の輝点（３５）を、第２レンズ（４２）を
通して撮像し、第２像（４５）を得る第２撮影素子（４
３）とを具備する。第１光軸（４０ａ）は、第１撮像素
子（４１）が有する第１撮像面に概ね直交する。第２光
軸（４２ａ）は、第２撮像素子（４３）が有する第２撮
像面に概ね直交し、且つ、第１光軸（４０ａ）に概ね平
行である。第１撮像面の中心点（４１ａ）は、第１光軸
（４０ａ）に対して、第１光軸（４０ａ）に直交する方
向にずれている。形状測定センサ（５）は、第１像（４
４）と第２像（４５）とに基づいて、被研削体（９）の
第１立体的形状を測定する。このとき、第２撮像面の中
心点（４３ａ）は、第２光軸（４２ａ）に対して、第２
光軸（４２ａ）に直交する方向にずれていることがあ
る。

【００２６】形状測定センサ（５）がかかる構成を有す
ることにより、測定に必要な演算処理量を抑制しなが
ら、形状測定センサ（５）の計測範囲を広げることがで
きる。

【００２７】本発明による研削ヘッドは、被研削体
（９）を研削するグラインダ（１７、１７’）と、支軸
（１４）に軸着されたアーム（１５）と、アーム（１
５）に接続され、且つ、グラインダ（１７、１７’）が
被研削体（９）に所定の一定の圧力で接触するように、
アーム（１５）に力を加える圧力印加手段を具備する。
ここでアーム（１５）の一の端（１５ａ）は、グライン
ダ（１７、１７’）に接続され、且つ、アーム（１５）
の他の端（１５ｂ）には、グラインダ（１７、１７’）
とがつりあう質量を有するバランサ（１８）が設けられ
ている。

【００２８】当該研削ヘッドにおいて、グラインダ（１
７、１７’）は、高周波グラインダであることが望まし
い。

【００２９】当該研削ヘッドにおいて、バランサ（１
８）の位置に基づいて、被研削体（９）の形状を測定す
る形状測定センサ（５）を更に具備することがある。

【００３０】本発明によるプロペラ製造方法は、被研削
体（９）を研削してプロペラを製造する方法である。本
発明によるプロペラ製造方法は、（ａ） 被研削体
（９）の第１立体的形状を測定するステップと、（ｂ）
プロペラの第２立体的形状を示す三次元データ（１
０）を入力するステップと、（ｃ） 被研削体（９）の
第１立体的形状と三次元データ（１０）とに基づいて、
被研削体（９）の第１立体的形状が、プロペラの第２立
体的形状と実質的に同一になるように、被研削体（９）
を研削するステップとを具備する。

【００３１】当該プロペラ製造方法において、（ａ）ス
テップと、（ｂ）ステップとは、同時に行われることが
ある。

【００３２】また、当該プロペラ製造方法において、
（ａ）ステップと、（ｂ）ステップとは、同時に行われ
ないことがある。

【００３３】更に、当該プロペラ製造方法において、
（ｃ）ステップは、（ｄ） 被研削体（９）の第１立体
的形状と第２三次元データとに基づいて、被研削体
（９）を研削する研削経路（５４_１〜５４_４）を定める
ステップと、（ｅ） 被研削体（９）を研削経路（５４
_１〜５４_４）にそって研削するステップとを含むことが
ある。

【００３４】更に、当該プロペラ製造方法において、
（ｄ）ステップは、（ｆ） 被研削体（９）を複数の研
削ブロック（５２）に区分するステップと、（ｇ） 複
数の研削ブロック（５２）毎に、研削経路を定めるステ
ップとを具備することがある。このとき、（ｅ）ステッ
プは、（ｈ） 被研削体（９）を研削ブロック（５２）
毎に研削するステップを具備することがある。

【００３５】更に、当該プロペラ製造方法において、
（ｃ）ステップは、（ｉ） 被研削体（９）の第１立体
的形状と第２三次元データから、被研削体（９）が研削
されるべき厚さである余肉量を求めるステップと、
（ｊ） 余肉量に応じて定められた移動速度でグライン
ダ（１７）を移動しながら、グラインダ（１７）により
被研削体（９）を研削するステップとを含むことがあ
る。

【００３６】更に、当該プロペラ製造方法において、
（ａ）ステップは、（ｋ） 被研削体（９）に、複数の
光（３４）を照射するステップと、（ｌ） 被研削体
（９）に複数の光（３４）が照射されて生じる複数の輝
点（３５）を、撮像面（第１光軸及び第２光軸に垂直
で、かつ、基線ＢＬを含む平面）の上にある第１位置か
ら、第１光軸（４０ａ）を有する第１レンズ（４０）を
通して撮像し、第１像（４４）を得るステップと、ここ
で第１光軸（４０ａ）は、その撮像面に概ね直交し、且
つ、第１位置は、第１光軸（４０ａ）に対して、第１光
軸（４０ａ）に直交する方向にずれており、（ｍ） 複
数の輝点（３５）を、その撮像面上にある第２位置か
ら、第２光軸（４２ａ）を有する第２レンズ（４２）を
通して撮像し、第２像（４５）を得るステップと、ここ
で第２光軸（４２ａ）は、撮像面に概ね直交し、第１光
軸（４０ａ）に概ね平行であり、且つ、第２位置は、第
２光軸（４２ａ）に対して、第２光軸（４２ａ）に直交
する方向にずれており、（ｎ） 第１像（４４）と第２
像（４５）とに基づいて、被研削体（９）の第１立体的
形状を測定するステップとを含むことがある。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明によるプロペラ製造装置を説明する。

【００３８】第１の実施の形態：本発明の第１の実施の
形態のプロペラ製造装置は、図１に示されているよう
に、前後軸１、走行装置２、六軸制御ロボット３、研削
ヘッド４、形状測定センサ５、回転テーブル６、及び制
御装置７からなる。

【００３９】前後軸１は、フロア８の上に設けられる。
前後軸１には、走行装置２が搭載される。

【００４０】走行装置２は、前後軸１に懸垂する。走行
装置２は、前後軸１が伸展する方向に移動する。走行装
置２は、六軸制御ロボット３を搭載する。

【００４１】六軸制御ロボット３は、研削ヘッド４と形
状測定センサ５とを搭載する。六軸制御ロボット３は、
回転軸を６つ有する。六軸制御ロボット３は、研削ヘッ
ド４と形状測定センサ５を所定の位置に移動し、それら
の姿勢を定める。

【００４２】研削ヘッド４は、被研削体９に接触し、被
研削体９を研削する。研削ヘッド４により被研削体９は
研削され、プロペラが製造される。

【００４３】形状測定センサ５は、被研削体９の形状を
測定する。形状測定センサ５は、被研削体９の形状を形
状測定信号１１ａにより制御装置７に伝達する。

【００４４】回転テーブル６は、被研削体９を回転す
る。回転テーブル６は、フロア８に埋め込まれている。
被研削体９を回転する回転テーブル６がフロア８に埋め
込まれていることにより、作業スペースの確保が容易に
なる。

【００４５】制御装置７には、製造されるプロペラの立
体的形状を示す三次元ＣＡＤデータ１０が入力される。
三次元ＣＡＤデータ１０は、目的のプロペラを設計する
ための三次元ＣＡＤシステムにより生成される。更に、
制御装置７には、前述の形状測定信号１１ａが入力され
る。更に、制御装置７は、研削条件が記録された研削条
件データベース７ａを含む。

【００４６】制御装置７は、３次元ＣＡＤデータ１０
と、形状測定信号１１ａと、研削条件データベース７ａ
から、研削ヘッド４がとるべき位置と、研削ヘッド４が
とるべき姿勢とを算出する。研削ヘッド４が取るべき位
置は、以後、研削ヘッド位置と呼ばれる。更に、研削ヘ
ッド４がとるべき姿勢は、以後、研削ヘッド姿勢と呼ば
れる。

【００４７】制御装置７は、研削ヘッド位置と研削ヘッ
ド姿勢とを指示する制御信号１１ｂを出力する。走行装
置２及び六軸制御ロボット３は、制御信号１１ｂに応答
して、研削ヘッド４を研削ヘッド位置に移動し、更に、
六軸制御ロボット３が有する各関節の角度を設定する。

【００４８】更に制御装置７は、３次元ＣＡＤデータ１
０と、形状測定信号１１ａとから、回転テーブル６の回
転角度を指示する制御信号１１ｃを出力する。回転テー
ブル６は、制御信号１１ｃに応答して回転する。

【００４９】上述された構成を有する第１の実施の形態
のプロペラ装置は、製造されるプロペラの立体的形状を
示す三次元ＣＡＤデータ１０と被研削体９の形状とに基
づいて、被研削体９を、三次元ＣＡＤデータ１０が示す
プロペラの立体的形状と同一になるように研削する。

【００５０】続いて、第１の実施の形態のプロペラ製造
装置のうち、研削ヘッド４と、形状測定センサ５とを詳
細に説明する。

【００５１】研削ヘッド４：図２を参照しながら、研削
ヘッド４を説明する。研削ヘッド４は、第１エクスチェ
ンジャー１２、筐体１３、支軸１４、第１アーム１５、
第２エクスチェンジャー１６、円筒グラインダ１７、バ
ランサ１８、ダンピングアダプタ１９、第２アーム２０
とからなる。

【００５２】第１エクスチェンジャー１２は、接続部１
２ａ、１２ｂからなる。接続部１２ａは、六軸制御ロボ
ット３に接続する。接続部１２ｂは、研削ヘッド４に接
続する。接続部１２ａと接続部１２ｂは、必要に応じて
互いに接続し、又は、分離する。六軸制御ロボット３と
研削ヘッド４とは、必要に応じて接続し、又は、必要に
応じて分離することができる。第１エクスチェンジャー
１２は、筐体１３に接続する。

【００５３】筐体１３は、支軸１４、第１アーム１５、
バランサ１８、ダンピングアダプタ１９、第２アーム２
０を収容する。筐体１３は、支軸１４を支持する。

【００５４】支軸１４には、第１アーム１５が軸着す
る。第１アーム１５は、支軸１４の周りを回転し得る。
第１アーム１５は、第１端１５ａと、第２端１５ｂとを
有する。第１端１５ａには、第２エクスチェンジャー１
６が接続する。

【００５５】第２エクスチェンジャー１６は、接続部１
６ａ、１６ｂとからなる。接続部１６ａは、第１アーム
１５の第１端１５ａに接続する。接続部１６ｂは、円筒
グラインダ１７に接続する。第１アーム１５と円筒グラ
インダ１７とは、必要に応じて接続し、又は、必要に応
じて分離することができる。

【００５６】円筒グラインダ１７は、回転する砥石１７
ａを被研削体９に接触させ、被研削体９を研削する。円
筒グラインダ１７は、高周波グラインダである。高周波
グラインダである円筒グラインダ１７は、それに加わる
負荷が多少変動しても回転数が一定に保たれる。このた
め、円筒グラインダ１７が被研削体９を研削する際に、
円筒グラインダ１７の負荷が多少変動しても、研削速度
は一定に保たれる。研削速度が一定であることは、被研
削体９を自動研削する場合に、当該プロペラ製造装置の
制御を容易にする点で有利である。

【００５７】前述の第１アーム１５の第２端１５ｂに
は、バランサ（おもり）１８が接続する。バランサ１８
の質量は、支軸１４を支点として、バランサ１８と円筒
グラインダ１７とが、つりあうように選ばれる。

【００５８】ダンピングアダプタ１９は、第２アーム２
０を介して第１アーム１５に接続する。ダンピングアダ
プタ１９は、ダンピングアダプタ１９が、第１矢２１の
方向に第２アーム２０に対して力を作用させると、円筒
グラインダ１７の砥石１７ａに、第２矢２２の方向の力
が印加される。ダンピングアダプタ１９は、所定の一定
の力を第２アーム２０に作用させる。砥石１７ａは、被
研削体９に一定の力で押し付けられる。被研削体９に研
削されるべき余肉がある場合、砥石１７ａは、約３０Ｎ
の力で、被研削体９に押し付けられる。砥石１７ａが、
被研削体９に一定の力で押し付けられることにより、円
筒グラインダ１７が被研削体９を研削する際の研削速度
が一定になる。研削速度が一定であることは、被研削体
９を自動研削する場合に、当該プロペラ製造装置の制御
を容易にする点で有利である。

【００５９】なお、図３に示されているように、円筒グ
ラインダ１７の代わりに、アングルグラインダ１７’が
研削ヘッド４に搭載されることも可能である。円筒グ
ラインダ１７は、研削速度が大きいが、研削された面の
平坦性を良好にすることが困難である。アングルグライ
ンダ１７’は、研削された面の平坦性は良好であるが、
研削速度は円筒グラインダ１７よりも小さい。従って、
まず、円筒グラインダ１７により被研削体９を研削して
荒仕上げを行った後、アングルグラインダ１７により被
研削体９を研削し、平滑性を向上することが望ましい。

【００６０】形状測定センサ５：続いて、図４を参照し
ながら、形状測定センサ５を説明する。形状測定センサ
５は、マルチスポットセンサである。形状測定センサ５
は、図４に示されているように、マルチスポット光源３
１、第１ＣＣＤカメラ３２、第２ＣＣＤカメラ３３を含
む。

【００６１】マルチスポット光源３１は、被研削体９
に、複数のスポット光３４を照射する。

【００６２】第１ＣＣＤカメラ３２と、第２ＣＣＤカメ
ラ３３とは、被研削体９に照射されたスポット光３４に
より生じる輝点３５を撮影する。第１ＣＣＤカメラ３２
と第２ＣＣＤカメラ３３とが輝点３５を撮影して得られ
た像に基づいて、形状測定センサ５は、ステレオ視の原
理により、被研削体９の立体的形状を測定する。

【００６３】図５は、マルチスポット光源３１の構成を
示す。マルチスポット光源３１は、レーザ光源３６、第
１回折格子３７、第２回折格子３８を含む。第１回折格
子３７の格子の方向は、第２回折格子の格子の方向と直
交する。

【００６４】レーザ光源３６は、第１回折格子３７及び
第２回折格子３８にレーザ光３９を入射する。レーザ光
３９は、第１回折格子３７及び第２回折格子を通過し、
スポット光３４になる。

【００６５】図７は、形状測定センサ５の構成、特に、
第１ＣＣＤカメラ３２と第２ＣＣＤカメラ３３の構成を
示す。第１ＣＣＤカメラ３２は、第１レンズ４０と第１
ＣＣＤ４１とを含む。第２ＣＣＤカメラ３３は、第２レ
ンズ４２と第２ＣＣＤ４３とを含む。第１レンズ４０の
第１光軸４０ａと第２レンズ４２の第２光軸４２ａと
は、平行である。第１ＣＣＤ４１の撮像面と、第２ＣＣ
Ｄ４３の撮像面とは、実質的に、一の平面の上にある。
第１光軸４０ａは、第１ＣＣＤ４１の撮像面に直交す
る。第２光軸４２ａは、第２ＣＣＤ４３の撮像面と直交
する。

【００６６】第１ＣＣＤ４１の撮像面の中心４１ａと、
第２ＣＣＤ４３の撮像面の中心４３ａとを通る直線は、
基線ＢＬと呼ばれる。第１光軸４０ａと第１ＣＣＤ４１
の撮像面との交点４１ｂは、基線ＢＬ上にある。同様
に、第２光軸４２ａと第２ＣＣＤ４３の撮像面との交点
４３ｂは、基線ＢＬ上にある。ここで、中心４１ａ、中
心４３ａは、いずれも、交点４１ｂと交点４３ｂとを結
ぶ線分の上にない。即ち、第２中心４１ａと、中心４３
ａとは、第１光軸４２ａと第２光軸４４ａの外側にあ
る。

【００６７】第１ＣＣＤ４１の撮像面の中心４１ａと第
２ＣＣＤ４３の撮像面の中心４３ａとが、第１光軸４２
ａと第２光軸４４ａの外側にあることは、演算処理量を
抑制しながら、形状測定センサ５の計測範囲を拡大する
ことに寄与する。その理由は、同一出願人にかかる特許
出願（特願平１１−２０９６７４）に記載されているの
で、本明細書には記載しない。

【００６８】第１ＣＣＤ４１は、第１レンズ４０を通し
て輝点３５を撮影する。第２ＣＣＤ４３は、第２レンズ
４２を通して輝点３５を撮影する。第１ＣＣＤ４１が輝
点３５を撮影することにより得られる像と、第２ＣＣＤ
４３が輝点３５を撮影することにより得られる像とか
ら、ステレオ視の原理により実空間内の輝点３５の位置
が求められる。求められた輝点３５の位置は、被研削体
９の表面形状を示す。

【００６９】ここで、以下の説明の中で、使用されるｘ
ｙｚ座標系について説明する。ｘｙｚ座標系とは、図６
に示されているように、実空間で定められた座標系であ
る。ｚ軸方向は、第１光軸４０ａ、第２光軸４２ａが延
びる方向である。ｘ軸方向は、基線ＢＬが延びる方向で
ある。ｙ軸方向とは、ｘ軸、ｙ軸の両者に直交する方向
である。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれ右手系をなすよ
うに定められている。輝点３５の位置は、ｘｙｚ座標系
で表される。

【００７０】ここで、スポット光３４がｘｙ平面に入射
される点である入射点３４ａは、図７に示されているよ
うに、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに、且つ、マトリック
ス状に並ぶ。入射点３４ａがかかる配置になるように、
スポット光３４が生成されることに留意されるべきであ
る。スポット光３４が入射点３４ａがかかる配置になる
ように生成されていることは、輝点３５の位置を算出す
る上で有用である。その理由は、後述されるので、ここ
では説明されない。

【００７１】続いて、被研削体９の形状の測定の手順に
ついて説明する。図７は、被研削体９の形状の測定の処
理過程を示す。

【００７２】まず、第１ＣＣＤ４１と第２ＣＣＤ４２と
により輝点３５が撮影され、図８に示されている左眼画
像４４、右眼画像４５が生成される（ステップＳ０
１）。左目画像４４は、第１ＣＣＤ４１により撮影され
た像であり、右眼画像４５は、第２ＣＣＤ４２により撮
影された像である。左眼画像４４、右眼画像４５には、
それぞれ、撮影された像の輝度が記録されている。左眼
画像４４、右眼画像４５は、制御装置７に入力される。

【００７３】左眼画像４４は、複数のスポット像４６を
含む。スポット像４６のそれぞれは、一の輝点３５に対
応する像である。同様に、右眼画像４５は、複数のスポ
ット像４７を含む。スポット像４７のそれぞれも、一の
輝点３５に対応する像である。

【００７４】続いて、図７に示されているように、スポ
ット像４６、スポット像４７の位置が定められる（ステ
ップＳ０２）。スポット像４６の位置は、左眼画像４４
の上で定められたｘ’−ｙ’座標系で表される。ｘ’−
ｙ’座標系の原点は、左眼画像４４の中心である。スポ
ット像４７の位置は、右眼画像４５の上で定められた
ｘ”−ｙ”座標系で表される。ｘ”−ｙ”座標系の原点
は、右眼画像４４の中心である。

【００７５】ｘ’−ｙ’座標系のｘ’軸方向とは、実空
間内においてｘ軸方向に伸展する直線が、第１ＣＣＤ４
１により撮影されて生成される像である直線が伸展する
方向であり、ｙ’軸方向とは、実空間内でｙ軸方向に延
びる直線が、第１ＣＣＤ４１により撮影されて生成され
る像である直線が延びる方向である。

【００７６】同様に、ｘ”−ｙ”座標系のｘ”軸方向と
は、実空間内でｘ軸方向に延びる直線が、第２ＣＣＤ４
１により撮影されて生成される像である直線が延びる方
向であり、ｙ”軸方向とは、実空間内でｙ軸方向に延び
る直線が、第２ＣＣＤ４１により撮影されて生成される
像である直線が延びる方向である。

【００７７】図９は、スポット像４６、４７の位置を定
める手順を示す。まず、輝度が記録された画像である左
眼画像４４、右眼画像４５が２値化され、２値化画像が
生成される。（ステップＳ０２−１）。即ち、左眼画像
４４、右眼画像４５の輝度に基づいて、左眼画像４４、
右眼画像４５のうち、輝度が所定のしきい値Ｔよりも大
きい部分の画素値は、”１”、そのしきい値Ｔよりも小
さい部分の画素値は、”０”となるように、２値化画像
の画素値が定められ、２値化画像が生成される。

【００７８】続いて、ノイズが除去される（ステップＳ
０２−２）。

【００７９】続いて、スポット像領域が抽出される（ス
テップＳ０２−３）。スポット像領域とは、スポット像
４６、４７を含み、且つ、所定の大きさを有する領域で
ある。後述されるように、スポット像４６、４７のうち
の一のスポット像の位置を求めるときには、左眼画像４
４、右眼画像４５のうち、その一のスポット像を含むス
ポット像領域内にある部分の輝度が演算される。

【００８０】続いて、スポット像４６、４７のそれぞれ
について、ラベリングが行われる（ステップＳ０２−
４）。

【００８１】続いて、左眼画像４４、右眼画像４５のう
ち、スポット像領域内にある部分の輝度を重みとした重
みつき重心が算出され、その重心の位置がスポット像４
６、４７の位置であると定められる。（ステップＳ０２
−５）。即ち、あるスポット像４６、４７の位置
（Ｐ_ｘ、Ｐ_ｙ）は、

【数１】 から求められる。ここで、Ｉ（ｘ，ｙ）は、左眼画像４
４又は右眼画像４５上の位置（ｘ、ｙ）における輝度で
ある。Ｂ（ｘ，ｙ）は、２値化画像の画素値である。Ｔ
は、前述されているように、２値化画像が生成される際
に使用されるしきい値である。Ｓは、位置が定められる
スポット像４６、４７を含むスポット像領域である。

【００８２】スポット像４６、４７の位置が検出された
後、図７に示されているように、スポット像４６、４７
の対応付けが行われる（ステップＳ０３）。スポット像
４６、４７の対応付けは以下のようにして行われる。

【００８３】まず、図８に示されているように、左眼画
像４４に含まれるスポット像４６のうちの一のスポット
像４６ａに対応して、右眼画像４５内に探索範囲４８が
定められる。ｘ’−ｙ’座標で表されるスポット像４６
ａの位置を（ｘ_ｌ、ｙ_ｌ）とすると、ｘ”−ｙ”座標で
表される探索範囲４８は、 ｘ_ｌ−Δｘ≦ｘ”≦ｘ_ｌ＋Δｘ、ｙ_ｌ−Δｙ≦ｙ”≦ｙ
_ｌ＋Δｙ なる領域である。Δｘ＜Δｙとなるように定められる。
２Δｘは、概ね、スポット像４７の直径と同程度に選ば
れる。Δｙは、スポット像４７の直径よりも所定の程度
大きい。探索範囲４８は帯状の形状を有する。スポット
像４７のうち、探索範囲４８の内部にあるものが、スポ
ット像４６ａに対応するスポット像４７ａと定められ
る。

【００８４】ここで、スポット像４７のうち、探索範囲
４８の内部にあるものは、通常、一つのみである。その
理由は以下の通りである。

【００８５】前述されているように、スポット光３４が
ｘｙ平面に入射される点である入射点３４ａが、ｘ軸及
びｙ軸に対して斜めに並ぶように、スポット光３４が生
成されている。従って、被研削体９が極めて特殊な形状
を有する場合を除いて、スポット像４７もｘ”軸及び
ｙ”軸に対して斜めに並ぶ。従って、被研削体９が極め
て特殊な形状を有する場合を除いて、探索範囲４８に２
つのスポット像４７を含まないようにΔｙを選ぶことが
できる。Δｙを適切に選ぶことによって、探索範囲４８
に２つのスポット像４７を含まないようにすることがで
きる。

【００８６】以上に説明されたように、スポット像４６
ａに対応するスポット像４７ａが定められる。他のスポ
ット像４６についても同様にして、それに対応するスポ
ット像４７が定められる。

【００８７】続いて、輝点３５の位置が、それに対応す
るスポット像４６、４７の位置に基づいて算出される
（Ｓ０４）。輝点３５の位置は、以下のようにして算出
される。以下の説明において、ある輝点３５の位置を、
ｘｙｚ座標系で（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と表す。更に、その輝点
３５に対応するスポット像４６の位置を、ｘ’−ｙ’座
標系で、（ｘ_Ｌ、ｙ_Ｌ）、と表す。更に、その輝点３５
に対応するスポット像４７の位置を、ｘ”−ｙ”座標系
で、（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ）と表す。（ｘ_Ｌ、ｙ_Ｌ）と（ｘ_Ｒ、
ｙ_Ｒ）とは、ステップＳ０３で求められているので、既
知の値である。更に、

【数２】 とする。

【００８８】更に、左眼画像４４、右眼画像４５に対す
る透視変換行列をそれぞれＣ_Ｒ、Ｃ _Ｌとする。このと
き、Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｌを、

【数３】 と表す。透視変換行列Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｌは、第１ＣＣＤ３２、
第２ＣＣＤ３３の内部のカメラ座標系での透視変換行列
をＦ、実空間の座標系から第１ＣＣＤ３２のカメラ座標
系への変換を表す行列をＴ_Ｌ、実空間の座標系から第２
ＣＣＤ３３のカメラ座標系への変換を表す行列をＴ_Ｒと
すると、

【数４】 と表される。ここで、行列Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒはそれぞれ、実座
標系から第１ＣＣＤ３２又は第２ＣＣＤ３３のカメラ座
標系への回転、平行移動による変換を表す。

【００８９】Ｐ、（ｘ_Ｌ、ｙ_Ｌ）、及び（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ）
の間には、透視変換行列Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒと、パラメータｋ、
ｈとを用いて、

【数５】 の関係が成り立つ。式（５）の３行目を式（５）の１、
２行目に代入し、式（６）の第３行を式（６）の１、２
行目に代入することにより、ｈ、ｋを消去して、

【数６】 が得られる。

【００９０】式（７）、式（８）より、

【数７】 が得られる。

【００９１】式（９）、式（１０）の右辺を左辺に移行
して２つの式をまとめると、

【数８】

【００９２】式（１１）を最小二乗法を使用しながら解
くと、輝点３５の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が求められる。最
小二乗法が使用されるのは、Ｘ、Ｙ、Ｚの３つの変数に
対し、４つの式が与えられているからである。

【００９３】上記の過程により全ての輝点３５の位置が
求められる。求められた輝点３５の位置は、被研削体９
の表面形状を示す。以上に説明されたように、形状測定
センサ５により、被研削体９の形状が測定される。

【００９４】続いて、本実施の形態のプロペラ製造装置
により、プロペラが製造される過程を説明する。

【００９５】図１０（ａ）から図１０（ｅ）は、被研削
体９が研削されてプロペラが製造される過程を示す。

【００９６】１）プロペラ全体の研削シーケンスの決
定：図１０（ａ）に示されているように、まず、製造さ
れるプロペラの立体的形状を示す３次元データ１０が制
御装置７に入力される。３次元データ１０には、プロペ
ラの表面の位置の３次元座標（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ）と、
その位置でのプロペラ表面の法線の方向を示す法線ベク
トル（ｉ_ｉ、ｊ_ｉ、ｋ_ｉ）が記載されている。製造され
るプロペラの立体的形状が制御装置７に認識される。

【００９７】続いて、プロペラ全体の研削シーケンスが
定められる。具体的には、（１−ａ）製造されるプロペ
ラのうち、研削される研削範囲５１が定められ、（１−
ｂ）研削範囲５１が、複数の研削ブロック５２に区分さ
れる。

【００９８】（１−ａ）研削範囲５１の決定：プロペラ
の翼の外周の所定の幅を有する領域は、本実施の形態の
プロペラ製造装置によっては研削されない。図１１に示
されているように、プロペラの翼の外周にある部分以外
の部分が、研削される研削領域５１として定められる。

【００９９】（１−ｂ）研削ブロック５２の決定：研削
領域５１は、図１２に示されているように、複数の研削
ブロック５２に区分される。被研削体９の研削は、研削
ブロック５２毎に行われる。図１２では、複数の研削ブ
ロック５２のうちの一部のみが図示されている。複数の
研削ブロック５２のそれぞれは、半径方向（Ｒ方向）に
概ねＷＧｒ、円周方向（θ方向）に概ねＷＧｂの幅を有
する。ここで、ＷＧｒとＷＧｂは、所定の値である。
「概ね」と記載されているのは、曲面的な形状を有する
プロペラの翼を、一定の大きさを有する矩形に区分する
ことは通常不可能だからである。そこで、研削ブロック
５２のそれぞれは、その大きさを互いに変えながら、半
径方向（Ｒ方向）に概ねＷＧｒ、円周方向（θ方向）に
概ねＷＧｂの幅を有するように定められる。

【０１００】被研削体９の研削は、研削ブロック５２毎
に行われる。被研削体９の研削が研削ブロック５２毎に
行われることにより、六軸制御ロボット３の可動範囲が
小さくても、被研削体９を研削することができる。

【０１０１】更に、後述されるように、被研削体９の形
状の測定も、研削ブロック５２毎に区分されて行われ
る。被研削体９の研削が研削ブロック５２毎に区分され
て行われることにより、形状測定センサ５が被研削体９
全体の形状を測定できなくても、被研削体９の形状を測
定できる。

【０１０２】２）研削ブロック内の形状測定：続いて、
図１０（ｂ）に示されているように、複数の研削ブロッ
ク５２のうちの一が選択研削ブロック５２ａとして選択
される。被研削体９のうち、選択研削ブロック５２ａの
内部にある部分の形状が、形状測定センサ５により計測
される。具体的には、（２−ａ） 選択研削ブロック５
２ａの４隅の位置の座標と、それぞれの位置に対応した
法線ベクトルとから、形状測定センサ５が被研削体９の
形状の測定を行う測定位置が算出され、（２−ｂ） 測
定位置に移動された形状測定センサ５により、被研削体
９のうち、選択研削ブロック５２ａの内部にある部分の
形状が計測される。

【０１０３】被研削体９の形状の測定は、被研削体９の
研削と同時には行われない。これにより、被研削体９の
研削の際に生じる振動が、被研削体９の形状の測定の精
度に悪影響を与えない。

【０１０４】３）研削ブロック内の研削シーケンスの決
定：続いて、図１０（ｃ）に示されているように、研削
条件データベース７ａに基づいて、選択研削ブロック５
２ａ内の研削シーケンスが決定される。具体的には、
（３−ａ） ３次元データ１０と被研削体９の形状とか
ら、余肉量Ｈａが計算され、（３−ｂ） 余肉量Ｈａに
基づいて、研削ヘッド４が被研削体９を研削する経路で
ある研削経路が定められ、（３−ｃ） 被研削体９を研
削する条件である研削条件が定められる。

【０１０５】（３−ａ）余肉量Ｈａの計算：３次元デー
タ１０が示すプロペラの立体的形状と、形状測定センサ
５により計測された被研削体９の形状との差分が、余肉
量Ｈａとして算出される。

【０１０６】（３−ｂ）研削経路の決定：研削経路は、
以下のようにして定められる。

【０１０７】まず、図１３に示されているように、研削
列５３が定義される。研削列５３とは、研削経路を構成
する単位となる経路である。即ち、研削経路は、複数の
研削列５３からなる。研削列５３の数は、選択研削ブロ
ック５２ａの半径方向（Ｒ方向）の幅ＷＧｒと、研削ピ
ッチＰｇに基づいて定められる。研削ピッチＰｇは、研
削列５３同士の間隔であり、前述の研削条件データベー
ス７ａに記録されている。研削列５３は、それぞれプロ
ペラの円周方向（θ方向）に延び、且つ、半径方向に研
削ピッチＰｇの間隔を保つように並設される。研削列５
３のそれぞれにそって１回ずつ研削されると、選択研削
ブロック５２ａの全体が研削される。本実施の形態で
は、研削列５３の数は５である。以後、複数の研削列５
３のそれぞれを、研削列５３_１〜５３_５と記載する。

【０１０８】続いて、研削列５３_１〜５３_５のそれぞれ
にそって研削が行われる回数が、それぞれ定められる。
研削列５３_１〜５３_５のそれぞれにそって研削が行われ
る回数は、以下、研削列５３_１〜５３_５の研削回数と記
載する。研削列５３_１〜５３ _５の研削回数は、研削列５
３_１〜５３_５のうち余肉量Ｈａが多い部分に位置するも
のの研削回数が多くなるように、それぞれ定められる。

【０１０９】研削列５３_１〜５３_５の研削回数は、それ
ぞれ、余肉量Ｈａと、標準研削深さＤｇに基づいて定め
られる。ここで、標準研削深さＤｇは、研削列５３のう
ちの一の研削列にそって被研削体９が一回研削されたと
きに、被研削体９が研削される深さの標準値である。原
則として、被研削体９は、標準研削深さＤｇずつ研削さ
れていく。標準研削深さＤｇは、研削条件データベース
７ａに記載されている。ただし、後述されるように、余
肉量Ｈａが少ない部分では、被研削体９が研削される研
削量は、標準研削深さＤｇよりも少ないこともある。

【０１１０】図１４に示されているように、本実施の形
態では、研削列５３_１の研削回数は３回であると定めら
れる。更に、研削列５３_２の研削回数は４回であると定
められる。同様に、研削列５３_３〜５３_５の研削回数
は、それぞれ、５回、３回、２回であると定められる。
研削列５３_３〜５３_５のうち、研削列５３_３は、余肉量
が最も多い部分に位置し、研削列５３_５は、余肉量が最
も少ない部分に位置する。

【０１１１】続いて、第１研削パス５４_１〜第ｎ研削パ
ス５４_ｎが定められる。ｎは、研削列５３_１〜５３_５の
研削回数のうち最も大きいものに等しい。本実施の形態
では、ｎ＝５である。即ち、本実施の形態では、第１研
削パス５４_１、第２研削パス５４_２、…、第５研削パス
５４_５が定められることになる。

【０１１２】第１研削パス５４_１は、研削列５３_１〜５
３_５のうち、研削回数が最大研削回数ｎ_ｍａｘに等しい
ものからなる。ここで、最大研削回数ｎ_ｍａｘとは、研
削列５３_１〜５３_５の研削回数のうち最も大きいものを
いう。即ち、第１研削パス５４_１は、図１７（ａ）に示
されているように、研削列５３_３からなる。

【０１１３】第２研削パス５４_２は、研削列５３_１〜５
３_５のうち、研削回数がｎ_ｍａｘ−１以上であるものか
らなる。即ち、第２研削パス５４_２は、図１７（ｂ）に
示されているように、研削列５３_２、５３_３からなる。

【０１１４】以下同様に、第ｉ研削パスは、研削列５３
_１〜５３_５のうち、研削回数がｎ_{ｍ ａｘ}−（ｉ−１）以
上であるものからなる。即ち、第３研削パス５４_３は、
図１７（ｃ）に示されているように、研削列５３_１〜５
３_４からなり、第４研削パス５４_４と第５研削パス５４
_５は、図１７（ｄ）に示されているように、いずれも、
研削列５３_１〜５３_５からなる。

【０１１５】研削ヘッド４が被研削体９を研削する経路
である研削経路は、第１研削パス５４_１、第２研削パス
５４_２、…、第５研削パス５４_５を順に接続して算出さ
れる。この結果、被研削体９は、最も余肉量Ｈａが大き
い部位から順次研削されることになる。

【０１１６】（３−ｃ） 研削条件の決定：続いて、被
研削体９を研削する条件である研削条件が定められる。
具体的には、 （３−ｃ_１） 研削ヘッド４の移動速度の算出 （３−ｃ_２） アプローチ経路とリトラクト経路の計算 が行われる。

【０１１７】（３−ｃ_１） 研削ヘッド４の移動速度の
算出：まず、研削が行われている間の、研削ヘッド４の
移動速度が定められる。研削ヘッド４の移動速度は、研
削される深さである研削量に影響する。研削ヘッド４の
移動速度は、被研削体９の各位置が研削されるべき深さ
に応じて、被研削体９の各位置について定められる。研
削ヘッド４の移動速度は、第１研削パス５４_１〜第５研
削パス５４_５のそれぞれについて定められる。なぜな
ら、被研削体９が研削されるべき深さは、第１研削パス
５４_１〜第５研削パス５４_５毎に異なることがあるから
である。研削ヘッド４の移動速度は、以下のようにして
定められる。

【０１１８】まず、被研削体９の各位置が、一般部、軽
負荷部、空研削部の３つに分類される。一般部とは、余
肉量Ｈｇが、標準研削深さＤｇよりも大きい部分であ
る。軽負荷部とは、余肉量Ｈｇが、０＜Ｈｇ≦Ｄｇであ
る部分である。空研削部とは、余肉量ＨｇがＨｇ≦０で
ある部分をいう。

【０１１９】続いて、被研削体９の各位置が、一般部、
軽負荷部、空研削部のいずれであるかに応じて、研削ヘ
ッド４の移動速度が定められる。

【０１２０】一般部では、被研削体９は、標準研削深さ
Ｄｇだけ研削される。このとき、被研削体９が研削され
る研削量が標準研削深さＤｇとなるように、研削が行わ
れている間の研削ヘッド４の移動速度が定められる。

【０１２１】軽負荷部では、被研削体９が研削される研
削量が余肉量Ｈｇとなるように、研削が行われている間
の研削ヘッド４の移動速度が定められる。研削ヘッド４
の移動速度は、研削条件データベース７ａを参照しなが
ら定められる。

【０１２２】空研削部では、研削が行われる必要がな
い。空研削部での研削ヘッド４の移動速度は、研削ヘッ
ド４の移動速度の最大値である最大移動速度Ｖ_ｍａｘに
選ばれる。

【０１２３】（３−ｃ_２） アプローチ経路とリトラク
ト経路の算出 続いて、アプローチ経路とリトラクト経路が定められ
る。アプローチ経路とは、図１６に示されているよう
に、研削ヘッド４が、第１研削パス５４_１〜第ｎ研削パ
ス５４_ｎのそれぞれに到達するまでの経路をいう。リト
ラクト経路とは、研削ヘッド４が、第１研削パス５４_１
〜第ｎ研削パス５４_ｎから離れる経路をいう。

【０１２４】図１７に示されているように、アプローチ
経路５５は、被研削体９に滑らかに接するように定めら
れる。更に、リトラクト経路５６は、被研削体９から滑
らかに離れるように定められる。この結果、研削ブロッ
ク５２のうち、選択研削ブロック５２ａに隣接するもの
と、研削の対象である選択研削ブロック５２ａとの間
に、つなぎ目が発生することが防がれる。

【０１２５】４） 研削 続いて、図１０（ｄ）に示されているように、研削ヘッ
ド４により、被研削体９のうち選択研削ブロック５２ａ
内にある部分が研削される。選択研削ブロック５２ａ
は、前述のようにして定められた研削シーケンスに従っ
て研削される。

【０１２６】研削ヘッド４の位置と姿勢とは、制御装置
７により算出される。プロペラの形状を示す三次元ＣＡ
Ｄデータ１０は、ワーク座標系（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ、
ｉ、ｊ、ｋ）で表されている。ワーク座標系で表された
プロペラの形状を元に、走行装置２の位置と、走行装置
２に搭載された六軸制御ロボット３の各関節の角度（θ
_１、θ_２、θ_３、θ_４、θ_５、θ_６）が定められる。こ
のとき、余肉量Ｈａ、砥石の磨耗量、グラインダの長さ
並びに取り付け位置が参照される。更に、図３に示され
ているように、研削ヘッド４にアングルグラインダ１
７’が搭載されている場合には、砥石１７ａ’と被研削
体９とが所定のヒール角ψをなして接触するように、走
行装置２の位置と六軸制御ロボット３の各関節の角度が
定められる。

【０１２７】研削ヘッド４は、前述のようにして定めら
れた研削経路にそって被研削体９を研削する。研削ヘッ
ド４は、研削パス毎に定められた移動速度で移動しなが
ら、被研削体９を研削する。このとき、研削ヘッド４
は、定められたアプローチ経路５５にそって被研削体９
に接近し、定められたリトラクト経路５６にそって被研
削体９から離脱する。

【０１２８】定められた研削経路の研削が全て終了する
と、選択研削ブロック５２ａの研削が終了する。

【０１２９】５） 余肉量算出 続いて、図１０（ｅ）に示されているように、余肉量が
算出される。具体的には、 ５−１） 形状測定センサ５により、被研削体９のうち
の選択研削ブロック５２ａ内にある部分の形状が計測さ
れ、 ５−２） ３次元データ１０が示すプロペラの立体的形
状と、形状測定センサ５により計測された被研削体９の
形状との差分が、余肉量として算出される。

【０１３０】余肉がない場合には、他の研削ブロック５
２が選択研削ブロックとして選択され、図１０（ｂ）に
示されている研削ブロック内の形状測定以下の過程が繰
り返される。余肉がある場合には、研削ブロック内の研
削シーケンスの決定以下の過程が繰り返される。

【０１３１】全ての研削ブロック５２の研削が終了した
時点で、被研削体９の研削が終了し、プロペラが完成す
る。

【０１３２】以上の工程は、コンピュータによって読み
取り可能な記録媒体に記録されたプログラムに従って実
行される。そのプログラムは、制御装置７に読み取られ
る。制御装置７は、そのプログラムに従って、以上の工
程を実行する。

【０１３３】第２の実施の形態：図１８は、本発明によ
る第２の実施の形態のプロペラ製造装置を示す。第２の
実施の形態のプロペラ製造装置は、前後軸１、走行装置
２、六軸制御ロボット３、研削ヘッド４、形状測定セン
サ６１、回転テーブル６、及び制御装置７からなる。

【０１３４】第２の実施の形態のプロペラ製造装置は、
第１の実施の形態のプロペラ製造装置とほぼ同様の構成
を有する。第２の実施の形態のプロペラ製造装置は、第
１の実施の形態のプロペラ製造装置と以下の点で異な
る。

【０１３５】第１に、第２の実施の形態のプロペラ製造
装置は、研削を行いながら同時に被研削体９の形状を測
定する点で、第１の実施の形態のプロペラ製造装置と異
なる。研削を行いながら同時に被研削体９の形状を測定
することは、研削時間の短縮に寄与する。

【０１３６】第２に、第２の実施の形態のプロペラ製造
装置に含まれる形状測定センサ６１は、第１の実施の形
態のプロペラ製造装置に含まれる形状測定センサ５とそ
の構造が異なる。

【０１３７】図１９は、形状測定センサ６１を示す。形
状測定センサ６１は、センサーヘッド６２と、センサー
ヘッド６３からなる。センサーヘッド６２、６３は、そ
れぞれ被研削体９にスリット状にレーザ光６４、６５を
投射する。センサーヘッド６２、６３は、レーザ光６
４、６５が被研削体９により反射されて生じる反射光に
基づいて被研削体９の形状を測定する。

【０１３８】センサーヘッド６２は、被研削体９を研削
する砥石１７ａに対し、研削方向６６の前方に位置す
る。センサーヘッド６２は、研削される前の被研削体９
の形状を測定する。研削される前の被研削体９の形状に
基づいて、研削ヘッド４の移動速度が決められ、もって
研削量が調整される。

【０１３９】更に、センサーヘッド６３は、被研削体９
を研削する砥石１７ａに対し、研削方向６６の後方に位
置する。センサーヘッド６３は、研削された後の被研削
体９の形状を測定する。研削された後の被研削体９の形
状に基づいて、被研削体９の余肉の有無が判断される。

【０１４０】以上に述べられた２点以外は、第２の実施
の形態のプロペラ製造装置は、第１の実施の形態のプロ
ペラ製造装置と同一の構成、動作を行う。その詳細な説
明は行わない。

【０１４１】第３の実施の形態：図２０は、本発明によ
る第３の実施の形態のプロペラ製造装置を示す。第３の
実施の形態のプロペラ製造装置は、前後軸１、走行装置
２、六軸制御ロボット３、研削ヘッド７１、回転テーブ
ル６、及び制御装置７からなる。

【０１４２】第３の実施の形態のプロペラ製造装置は、
第１の実施の形態のプロペラ製造装置とほぼ同様の構成
を有する。第３の実施の形態のプロペラ製造装置は、第
１の実施の形態のプロペラ製造装置と以下の点で異な
る。

【０１４３】第１に、第３の実施の形態のプロペラ製造
装置は、研削を行いながら同時に被研削体９の形状を測
定する点で、第１の実施の形態のプロペラ製造装置と異
なる。

【０１４４】第２に、第３の実施の形態のプロペラ製造
装置の研削ヘッド７１は、被研削体９の形状を測定する
機能を有する点で、第１の実施の形態のプロペラ装置の
研削ヘッド４と異なる。これに伴い、第１の実施の形態
のプロペラ装置に含まれている形状測定センサ５は、第
３の実施の形態のプロペラ製造装置には搭載されない。

【０１４５】図２１は、研削ヘッド７１の構成を示す。
研削ヘッド７１は、第１エクスチェンジャー７２、筐体
７３、支軸７４、第１アーム７５、第２エクスチェンジ
ャー７６、円筒グラインダ７７、バランサ７８、ダンピ
ングアダプタ７９、第２アーム８０、及び計測センサ８
１からなる。即ち、研削ヘッド７１は、第１の実施の形
態で使用される研削ヘッド４に、計測センサ８１が追加
された構成を有する。

【０１４６】第１エクスチェンジャー７２は、接続部７
２ａ、７２ｂからなる。接続部７２ａは、六軸制御ロボ
ット３に接続する。接続部７２ｂは、研削ヘッド４に接
続する。接続部７２ａと接続部７２ｂは、必要に応じて
互いに接続し、又は、分離する。六軸制御ロボット３と
研削ヘッド７１とは、必要に応じて接続し、又は、必要
に応じて分離することができる。第１エクスチェンジャ
ー７２は、筐体７３に接続する。

【０１４７】筐体７３は、支軸７４、第１アーム７５、
バランサ７８、ダンピングアダプタ７９、第２アーム８
０、及び計測センサ８１を収容する。筐体７３は、支軸
７４を支持する。

【０１４８】支軸７４には、第１アーム７５が軸着す
る。第１アーム７５は、支軸７４の周りを回転し得る。
第１アーム７５は、第１端７５ａと、第２端７５ｂとを
有する。第１端７５ａには、第２エクスチェンジャー７
６が接続する。

【０１４９】第２エクスチェンジャー７６は、接続部７
６ａ、７６ｂとからなる。接続部７６ａは、第１アーム
７５の第１端７５ａに接続する。接続部７６ｂは、円筒
グラインダ７７に接続する。第１アーム７５と円筒グラ
インダ７７とは、必要に応じて接続し、又は、必要に応
じて分離することができる。

【０１５０】前述の第１アーム７５の第２端７５ｂに
は、バランサ７８が接続する。バランサ７８の質量は、
支軸７４を支点として、バランサ７８と円筒グラインダ
７７とが、つりあうように選ばれる。

【０１５１】ダンピングアダプタ７９は、第２アーム８
０を介して第１アーム７５に接続する。ダンピングアダ
プタ７９が、第１矢８２の方向に第２アーム８０に対し
て力を作用させると、円筒グラインダ７７の砥石７７ａ
は、第２矢８３の方向の力が印加される。ダンピングア
ダプタ７９は、所定の一定の力を第２アーム８０に作用
させる。砥石７７ａは、被研削体９にその一定の力で押
し付けられる。

【０１５２】計測センサ８１は、レーザ光を利用して、
第１アーム７５に備えられたバランサ７８の位置を計測
する。

【０１５３】バランサ７８の位置に基づいて、被研削体
９の形状が測定される。砥石７７ａの位置は、被研削体
９の形状に対応して変化する。砥石７７ａの位置の変化
は、円筒グラインダ７７と第１アーム７５とを介して、
バランサ７８の位置の変化となって現れる。従って、バ
ランサ７８の位置に基づいて、被研削体９の形状を測定
することができる。

【０１５４】以上に述べられた構成を有する研削ヘッド
７１は、被研削体９を研削しながら、同時に、簡便な構
成で被研削体９の形状を測定することができる。更に、
研削ヘッド７１は、被研削体９からの反射光を利用しな
いので、被研削体９に入射され得る外乱光の影響を受け
ないため、より正確に被研削体９の形状を測定すること
ができる。

【０１５５】

【発明の効果】本発明により、自動的にプロペラを研削
する研削装置及び研削方法が提供される。特に、本発明
により、品質が高いプロペラを自動的に研削する研削装
置及び研削方法が提供される。

【０１５６】また、本発明により、プロペラを自動的に
研削する研削装置及び研削方法であって、研削量の制御
が容易なものが提供される。

【０１５７】また、本発明により、被研削体の形状を正
確に測定し、その形状に応答して研削量を制御しながら
プロペラを自動的に研削する研削装置及び研削方法が提
供される。

【０１５８】また、本発明により、測定範囲の広い測定
装置を使用しながら、被研削体の形状を測定し、その形
状に応答して研削量を制御しながらプロペラを自動的に
研削する研削装置及び研削方法が提供される。

【０１５９】また、本発明により、簡便な構成を有する
測定装置を使用しながら、被研削体の形状を測定し、そ
の形状に応答して研削量を制御しながらプロペラを自動
的に研削する研削装置及び研削方法が提供される。

【０１６０】また、本発明により、プロペラを自動的に
研削する研削装置であって、作業スペースが確保しやす
いものが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による第１の実施の形態のプロ
ペラ製造装置の構成を示す。

【図２】図２は、研削ヘッド４の構成を示す。

【図３】図３は、アングルグラインダ１７’が搭載され
た研削ヘッド４の構成を示す。

【図４】図４は、形状測定センサ５の構成を示す。

【図５】図５は、マルチスポット光源３１の構成を示
す。

【図６】図６は、形状測定センサ５の詳細な構成を示
す。

【図７】図７は、形状測定センサ５により被研削体９の
形状が測定される過程を示す。

【図８】図８は、左眼画像４４と右眼画像４５を示す。

【図９】図９は、スポット像４６、４８の位置の算出方
法を示す。

【図１０】図１０は、本発明のプロペラ研削装置により
被研削体９が研削され、プロペラが製造される過程を示
す。

【図１１】図１１は、研削範囲５１を示す。

【図１２】図１２は、研削ブロック５２を示す。

【図１３】図１３は、研削列５３（５３_１〜５３_５）を
示す。

【図１４】図１４は、研削列５３_１〜５３_５毎の研削回
数の例を示す。

【図１５】図１５は、第１〜第５研削パス（５４_１〜５
４_５）を示す。

【図１６】図１６は、アプローチ経路５５とリトラクト
経路５６を示す上面図である。

【図１７】図１７は、アプローチ経路５５とリトラクト
経路５６を示す断面図である。

【図１８】図１８は、本発明による第２の実施の形態の
プロペラ製造装置を示す。

【図１９】図１９は、謙譲測定センサ６１を示す。

【図２０】図２０は、本発明による第３の実施の形態の
プロペラ製造装置を示す。

【図２１】図２１は、研削ヘッド７１の構成を示す。

【符号の説明】

１：前後軸 ２：走行装置 ３：六軸制御ロボット ４：研削ヘッド ５：形状測定センサ ６：回転テーブル ７：制御装置 ９：被研削体 １０：三次元ＣＡＤデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日浦 亮太 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 和田 昭雄 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 3C001 KA02 KB07 TA02 TB03 TC05 3C034 AA13 BB93 CA05 CA22 CB01 DD07 3C049 AA02 AA11 AA13 AA16 AC02 BB06 BB09 BC02 CA01 CB01 CB03

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被研削体を研削してプロペラを製造する
   プロペラ製造装置であって、 前記被研削体の第１立体的形状を測定する形状測定セン
   サと、 前記プロペラの第２立体的形状を示す三次元データと第
   １立体的形状とに基づいて、前記第１立体的形状が前記
   第２立体的形状と実質的に同一になるように、前記被研
   削体を研削する研削手段とを具備するプロペラ製造装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１のプロペラ製造装置において、 前記三次元データは、三次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
   Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）により生成されたプロペ
   ラ製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１のプロペラ製造装置において、 前記研削手段は、 前記被研削体に接触して前記被研削体を研削する研削ヘ
   ッドと、 前記第１立体的形状と前記三次元データとに基づいて、
   前記研削ヘッドがとる研削ヘッド位置を算出する制御装
   置と、 前記研削ヘッド位置に前記研削ヘッドを移動する研削ヘ
   ッド移動手段とを含むプロペラ製造装置。
4. 【請求項４】 請求項３のプロペラ製造装置において、 前記研削手段は、前記被研削体を回転する回転テーブル
   を更に含むプロペラ製造装置。
5. 【請求項５】 請求項３のプロペラ製造装置において、 前記研削ヘッドは、 前記被研削体に接触するグラインダと、 支軸に軸着されたアームと、ここで前記アームの一の端
   は、前記グラインダに接続され、且つ、前記アームの他
   の端には、前記グラインダとがつりあう質量を有するバ
   ランサが設けられ、 前記アームに接続され、且つ、前記グラインダが前記被
   研削体に所定の一定の圧力で接触するように、前記アー
   ムに力を加える圧力印加手段とを含むプロペラ製造装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５のプロペラ製造装置において、 前記グラインダは、高周波グラインダであるプロペラ製
   造装置。
7. 【請求項７】 請求項５のプロペラ製造装置において、 前記形状測定センサは、前記バランサの位置に基づい
   て、前記被研削体の形状を測定するプロペラ製造装置。
8. 【請求項８】 請求項３のプロペラ製造装置において、 前記制御装置は、 前記第１立体的形状と前記三次元データとに基づいて、
   前記被研削体が研削されるべき厚さである余肉量を求
   め、 前記余肉量に応じて、前記研削ヘッドが移動する移動速
   度を設定し、且つ、 前記研削ヘッド移動手段は、前記研削ヘッドが前記移動
   速度で移動するように、前記研削ヘッドを移動するプロ
   ペラ製造装置。
9. 【請求項９】 請求項８のプロペラ製造装置において、 前記制御装置は、前記余肉量が所定の標準研削深さより
   も大きい場合、前記被研削体が前記標準研削深さだけ研
   削されるように、前記移動速度を定めるプロペラ製造装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項８のプロペラ製造装置におい
    て、 前記制御装置は、前記余肉量が０より大きく、且つ、前
    記標準研削深さよりも小さい場合、前記被研削体が前記
    余肉量だけ研削されるように、前記移動速度を定めるプ
    ロペラ製造装置。
11. 【請求項１１】 請求項８のプロペラ製造装置におい
    て、 前記制御装置は、前記余肉量が０より小さい場合、前記
    研削ヘッドが移動する移動速度を、実質的に大きい所定
    の速度に定めるプロペラ製造装置。
12. 【請求項１２】 請求項１のプロペラ製造装置におい
    て、 前記形状測定センサは、前記研削ヘッドが、前記被研削
    体を研削していないときに前記第１立体的形状を測定す
    るプロペラ製造装置。
13. 【請求項１３】 請求項１のプロペラ製造装置におい
    て、 前記形状測定センサは、前記研削ヘッドが前記被研削体
    を研削する間に前記第１立体的形状を測定するプロペラ
    製造装置。
14. 【請求項１４】 請求項１のプロペラ製造装置におい
    て、 前記形状測定センサは、 前記被研削体に、複数の光を照射するマルチスポット光
    源と、 第１カメラと、 第２カメラとを含み、 前記第１カメラは、 第１光軸を有する第１レンズと、 前記被研削体に前記複数の光が照射されて生じる複数の
    輝点を、前記第１レンズを通して撮像し、第１像を得る
    第１撮影素子とを具備し、 前記第２カメラは、 第２光軸を有する第２レンズと、 前記複数の輝点を、前記第２レンズを通して撮像し、第
    ２像を得る第２撮影素子とを具備し、 前記第１光軸は、前記第１撮像素子が有する第１撮像面
    に概ね直交し、 前記第２光軸は、前記第２撮像素子が有する第２撮像面
    に概ね直交し、且つ、前記第１光軸に概ね平行であり、 前記第１撮像面の中心点は、前記第１光軸に対して、前
    記第１光軸に直交する方向にずれており、且つ、 前記形状測定センサは、前記第１像と前記第２像とに基
    づいて、前記被研削体の前記第１立体的形状を測定する
    プロペラ製造装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４のプロペラ製造装置におい
    て、 前記第２撮像面の中心点は、前記第２光軸に対して、前
    記第２光軸に直交する方向にずれているプロペラ製造装
    置。
16. 【請求項１６】 被研削体を研削するグラインダと、 支軸に軸着された前記アームと、ここで前記アームの一
    の端は、前記グラインダに接続され、且つ、前記アーム
    の他の端には、前記グラインダとがつりあう質量を有す
    る前記バランサが設けられ、 前記アームに接続され、且つ、前記グラインダが前記被
    研削体に所定の一定の圧力で接触するように、前記アー
    ムに力を加える圧力印加手段とを含む研削ヘッド。
17. 【請求項１７】 請求項１５の研削ヘッドにおいて、 前記グラインダは、高周波グラインダである研削ヘッ
    ド。
18. 【請求項１８】 請求項１６の研削ヘッドにおいて、 前記バランサの位置に基づいて、前記被研削体の形状を
    測定する形状測定センサを更に具備する研削ヘッド。
19. 【請求項１９】 被研削体を研削してプロペラを製造す
    るプロペラ製造方法であって、（ａ） 前記被研削体の
    第１立体的形状を測定するステップと、（ｂ） プロペ
    ラの第２立体的形状を示す三次元データを入力するステ
    ップと、（ｃ） 前記第１立体的形状と前記三次元デー
    タとに基づいて、前記第１立体的形状が前記第２立体的
    形状と実質的に同一になるように、前記被研削体を研削
    するステップとを具備するプロペラ製造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９のプロペラ製造装置におい
    て、 前記三次元データは、三次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
    Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）により生成されたプロペ
    ラ製造装置。
21. 【請求項２１】 請求項１９のプロペラ製造方法におい
    て、 前記（ａ）ステップと、前記（ｂ）ステップとは、同時
    に行われるプロペラ製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項１９のプロペラ製造方法におい
    て前記（ａ）ステップと、前記（ｂ）ステップとは、同
    時に行われないプロペラ製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項１９のプロペラ製造方法におい
    て、 前記（ｃ）ステップは、（ｄ） 前記第１立体的形状と
    前記第２三次元データとに基づいて、前記被研削体を研
    削する研削経路を定めるステップと、（ｅ） 前記被研
    削体を前記研削経路にそって研削するステップとを含む
    プロペラ製造方法。
24. 【請求項２４】 請求項２３のプロペラ製造方法におい
    て、 前記（ｄ）ステップは、（ｆ） 前記被研削体を複数の
    研削ブロックに区分するステップと、（ｇ） 前記複数
    の研削ブロック毎に、前記研削経路を定めるステップと
    を具備し、 前記（ｅ）ステップは、（ｈ） 前記被研削体を前記研
    削ブロック毎に研削するステップを具備するプロペラ製
    造方法。
25. 【請求項２５】 請求項１９のプロペラ製造方法におい
    て、 前記（ｃ）ステップは、（ｉ） 前記第１三次元データ
    と前記第２三次元データから、前記被研削体が研削され
    るべき厚さである余肉量を求めるステップと、（ｊ）
    前記余肉量に応じて定められた移動速度でグラインダを
    移動しながら、前記グラインダにより前記被研削体を研
    削するステップとを含むプロペラ製造方法。
26. 【請求項２６】 請求項１９のプロペラ製造方法におい
    て、 前記（ａ）ステップは、（ｋ） 前記被研削体に、複数
    の光を照射するステップと、（ｌ） 前記被研削体に前
    記複数の光が照射されて生じる複数の輝点を、撮像面の
    上にある第１位置から、第１光軸を有する第１レンズを
    通して撮像し、第１像を得るステップと、ここで前記第
    １光軸は、前記撮像面に概ね直交し、且つ、前記第１位
    置は、前記第１光軸に対して、前記第１光軸に直交する
    方向にずれており、（ｍ） 前記複数の輝点を、前記撮
    像面上にある第２位置から、第２光軸を有する第２レン
    ズを通して撮像し、第２像を得るステップと、ここで前
    記第２光軸は、前記撮像面に概ね直交し、前記第１光軸
    に概ね平行であり、且つ、前記第２位置は、前記第２光
    軸に対して、前記第２光軸に直交する方向にずれてお
    り、（ｎ） 前記第１像と前記第２像とに基づいて、前
    記第１立体的形状を測定するステップとを含むプロペラ
    製造方法。