JP2013141709A - きさげ装置による加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に被加工物の表面形状を計測して３Ｄ曲面を描き、数値を制御することによって自動的に施す、きさげ装置による加工方法を提供する。
【解決手段】 レーザー変位計により被加工物の当たり面を計測してパソコンで３Ｄ曲面図を描き、また、パソコンに平面度のパラメータを入力することよって、自動きさげ装置できさげ加工をする深さ、広さ、長さを計算すると共に、オイルを均一に配布可能なきさげする位置及びルートを計画して自動きさげ装置が被加工物をきさげ加工を施すことができ、さらに、きさげ加工した被加工物の当たり面の曲面変化をレーザー変移計で計測し、その当たり面にオイルを均一に配布すれば、きさげ加工は完了となり、一方、オイルが均一に配布できなければ、平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返す、高精度の数値制御のきさげ加工方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明はきさげ装置による加工方法に関し、特に被加工物の表面形状を計測して３Ｄ曲面を描き、数値を制御することによって自動的に施す、きさげ装置による加工方法に関するものである。

従来の高硬度レールは、そのレールを組み立てる前に、該レールの当たり面にきさげ加工を行う必要があり、そのきさげ技術は主に、高硬度レールの当たり面における高い部分を削って機械の精度を高めるものであると共に、きさげ凹部（油溝、油溜まり）に潤滑油を差して保存することによって、その当たり面の磨耗を減少させながらスムーズに摺動させ、加工を高精度に維持する。さらに、従来のきさげ加工は、高精度および高負荷が求められる高硬度レール移動テーブルの組み立て過程において、とても重要なステップであり、高硬度レール移動テーブルの高品質および信頼性に影響を与えるものである。

前記従来のきさげ技術においては主に、基準面となる定盤（例えば、花崗岩平台）に塗料を塗り、被加工物と定盤とを接触させて摩擦させると、該定盤に付着した塗料が該被加工物の高い部分に付き、その付いた塗料の濃さによって該被加工物に対する加工の程度を決める。またダイヤルゲージおよび間隙ゲージによって該被加工物の当たり面を計測し、所定の基準に達しなければ、上述したステップを繰り返し行ない、一方、所定の基準に達していれば、該被加工物の当たり面に平均的に油溜まり加工を施し、塗料を付けた該定盤と再度接触させて摩擦させ、該被加工物に付けた塗料を白紙に付け、或いは電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ； ＣＣＤ）で被加工物の表面形状を撮影することによって、被加工物の表面の高い点が平均に配布しているか否かを確認する。

「当たり面認識装置を含む自動きさげ盤の開発（第１報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．２，１９９６. 「当たり面認識装置を含む自動きさげ盤の開発（第２報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．４，１９９６. 「当たり面認識装置を含む自動きさげ盤の開発（第３報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．３，２００５. 「きさげ作業のデジタル化とその知能化（第２報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．８，２００３. 「きさげ作業のデジタル化とその知能化（第１報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．７，２００３. 「きさげ作業のデジタル化とその知能化（第２報）」，精密光学誌Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．８，２００３. 「ＣＣＤラインセンサによる当たりの認識ときさげ作業の自動化」，精密光学誌Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．１２，１９８６. 「きさげ作業の遠隔技能伝承システムの構築」，日本機械学会論文集７２巻７１６号（２００６−４），論文 Ｎｏ.０５−０９１７.

しかしながら、従来のきさげ技術は、被加工物の当たり面を加工することはできるが、加工ステップが複雑で、高い点の検知も大雑把であることから、被加工物の当たり面における他の状態（例えば、当たり面における接触率や、高い点の高さ、低い点の深さ、油溜まりの量など）を高精度に分析することができないので、従来のきさげ技術は改善する必要があった。

本発明に係る数値制御のきさげ加工方法は、装置を設置すると共に、主軸及び配置部を備える三軸以上の移動テーブルと、該移動テーブルに連結されるパソコンと、該移動台の主軸に設置されるレーザー変移計及び自動きさげ装置とを用いて、該移動テーブルの配置部に被加工物を配置するステップと、
前記パソコンによる制御で移動テーブルの配置部を移動させることによって、前記レーザー変移計で前記被加工物の当たり面の状態を計測し、そのデータをパソコンに伝送し、そのデータ処理を行うことにより、該被加工物の当たり面に３Ｄ曲面図を描くステップと、
前記被加工物に対して望ましい平面度のパラメータを前記パソコンに入力するステップと、望ましい平面度のパラメータを入力した後、前記パソコンによって、該平面度のパラメータ及び被加工物当たり面の３Ｄ曲面に基づいて、削る位置、長さ、広さ、深さを算出し、その算出された信号を前記移動テーブルに送信し、該移動テーブルの各軸の移動により、該被加工物及び自動きさげ装置をそれぞれ位置決めし、その後、削る長さ、広さ、深さについての信号を該自動きさげ装置に送信して該被加工物に対してきさげ加工を施すステップと、
前記パソコンに被加工物に対して望ましいインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率を入力すると、前記自動きさげ装置を１回きさげ加工するための長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）及び広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）を算出させ、また、前記自動きさげ装置の校正データによって、高い点の高さと、低い点の深さと、オイルの量とを算出させ、さらに、前記自動きさげ装置を１回きさげ加工するための深さ（Ｚ_ｋ）（ｍｍ）を算出させるステップと、
入力したインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率によって、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定し、その決定したデータを前記移動テーブルに送信し、それに基づいて自動きさげ装置を駆動させ、前記被加工物をきさげ加工するステップと、
前記レーザー変移計によってきさげ加工した被加工物の当たり面の曲面変化を計測し、その計測データを前記パソコンに送信してオイルが均一に被加工物の当たり面に配布されているかを分析し、オイルが均一に前記被加工物の当たり面に配布されていれば、きさげ加工を終了し、オイルが均一に前記被加工物の当たり面に配布されていなければ、前記平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返すステップと、順次行なう方法である。

また、前記装置を設置すると共に、該移動テーブルの配置部に被加工物を配置するステップでは、該レーザー変移計の計測範囲が該待加工物を全面的にカバーできるように、該移動テーブルの主軸の高さを調整し、
また、前記被加工物の当たり面に３Ｄ曲面図を描くステップでは、前記配置部が弓字形の折り返す移動ルートに沿って、前記レーザー変移計及び主軸に対して等速度運動で移動することが好ましい。

前記パソコンに被加工物に対して望ましいインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率を入力するステップにおいて、前記高い点の高さ（Ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ Ｐｏｉｎｔ； ＨＯＰ）は、各高い点の区域の平均の高さから算出され、一方、該低い点の深さ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ； ＤＯＳ）は、各低い点の区域の平均の深さから算出され、前記オイル量は、参考平面の下方のオイルの量を計算することが好ましい。

本発明に係るきさげ装置による加工方法は、レーザー変位計により被加工物の当たり面を計測してパソコンで３Ｄ曲面図を描き、また、パソコンに平面度のパラメータを入力することよって、自動きさげ装置できさげ加工をする深さ、広さ、長さを計算すると共に、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定して、自動きさげ装置が被加工物にきさげ加工を施す。

さらに、きさげした被加工物の当たり面の曲面変化を、レーザー変移計により計測し、その当たり面にオイルを均一に配布できれば、きさげ加工が完了であり、一方、オイルが均一に配布できなれば、平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返し、高精度の数値制御により、きさげ加工を行なう。

本発明に係るきさげ装置による加工方法の流れ図である。 本発明に係るきさげ装置の斜視図である。 本発明に係るきさげ装置による部分斜視図である。 本発明に係るきさげ装置による加工方法を用いて、被加工物を平面処理した時の側面断面図である。 本発明に係るきさげ装置による加工方法を用いて、被加工物をきさげ処理した時の平面図である。 本発明に係るきさげ装置による加工方法を用いて、被加工物にオイルを配布した時の状態を示す側面断面図である。

以下、明細書の内容及び図面（図１乃至図３）を参照して、適切な実施の形態を説明する。

本発明は、レーザービームにより被加工物の当たり面をスキャンして高精度の数値制御を行ってきさげ加工を施す方法であり、以下に示すような操作の流れを有する。

最初のステップにおいて、装置を設置すると共に、主軸１１及び配置部１２を備える三軸以上の移動テーブル１０と、該移動テーブル１０に連結されるパソコン２０と、該移動台１０の主軸１１に設置されるレーザー変移計３０及び自動きさげ装置４０とを用いて、該移動テーブル１０の配置部１２における所定の位置に被加工物５０を配置し、該レーザー変移計３０の計測範囲により該待加工物５０を全面的にカバーできるように、該移動台１０の主軸１１の高さを調整する。

次のステップでは、前記パソコン２０による制御で移動テーブル１０の配置部１２を移動させることによって、前記レーザー変移計３０で前記被加工物５０の当たり面の状態を計測し、そのデータをパソコン２０に伝送し、そのデータ処理を行うことにより、該被加工物５０の当たり面に３Ｄ曲面図を描く。尚、前記乗り部１２は、弓字形の折り返す移動ルートに沿って、前記レーザー変移計３０及び主軸１１に対して等速度運動で移動することが好ましい。

次のステップでは、前記被加工物５０に対して望ましい平面度のパラメータを前記パソコン２０に入力する。

次のステップでは、望ましい平面度のパラメータを入力した後、前記パソコン２０によって、該平面度のパラメータ及び被加工物５０当たり面の３Ｄ曲面に基づいて、削る位置、長さ、広さ、深さを算出し、その算出された信号を前記移動テーブル１０に送信し、該移動テーブル１０の各軸の移動により、該被加工物５０及び自動きさげ装置４０をそれぞれ位置決めし、その後、削る長さ、広さ、深さについての信号を該自動きさげ装置４０に送信して該被加工物５０に対してきさげ加工を施す。尚、その自動きさげ装置４０は、図４に示すように、平面状（参考平面）のように前記被加工物５０を加工する。

次のステップでは、前記自動きさげ装置４０を１回きさげ加工するための長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）及び広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）を計算すると共に、前記自動きさげ装置４０の校正データによって、高い点の高さと、低い点の深さと、オイルの量とを計算し、さらに、前記自動きさげ装置４０を１回きさげ加工するための深さ（Ｚ_ｋ）（ｍｍ）を計算するために、先ず、前記パソコン２０に被加工物５０に対して望ましいインチあたりの高い点の数（Ｐｏｉｎｔ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ； ＰＰＩ）及びインチあたりの高い点の数の百分率（Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ Ｐｏｉｎｔ； ＰＯＰ）を入力する。図５に示すように、前記被加工物５０の面積は、長さ（Ｌ）ｘ広さ（Ｗ）からなり、また、距離Ａを１単位（きさげ加工を行う行程の間隔距離）として、該被加工物５０の長さをｎ個のＡに分け、広さをｍ個のＡに分ける。

該被加工物５０の点の総合は、以下の式から得る。

インチあたりの高い点の数（ＰＰＩ）は、以下の式から得る。

インチあたりの高い点の数の百分率（ＰＯＰ）は、以下の式から得る。

そして、前記式（３）のＰＰＩを下記式（５）に代入し、前記自動きさげ装置４０により１回のきさげを施す長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）を算出する。

また、前記長さ（Ｌ_ｋ）を計算して式（４）に代入すると共に、望ましいＰＯＰを入力すると、前記自動きさげ装置４０により一回のきさげ加工を施す広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）を算出する。

上述したように、前記自動きさげ装置４０の校正データによって、高い点の高さ（Ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ Ｐｏｉｎｔ； ＨＯＰ）と、低い点の深さ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ； ＤＯＳ）と、オイルの量（ｏｉｌ）とを計算することができ、その内、該高い点の高さ（ＨＯＰ）は、各高い点の区域の平均の高さを計算することにより得られ、該低い点の深さ（ＤＯＳ）は、各低い点の区域の平均の深さを計算することにより得られ、該オイルの量は、図６に示すように、参考平面の下方のオイルの量（オイルが溜まっている箇所の体積）を計算する。

前記Ｈ_ｉは、各高い点の区域の平均の高さである。

前記Ｄ_ｉは、各低い点の区域の平均の深さである。

前記ｏｉｌは、オイルを含む量であり、前記Ｖ_ｉは、低い点の区域の体積である。
上述したように、きさげ加工を行なう長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）と、きさげ加工を行なう広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）と、オイルの量とを計算すれば、前記自動きさげ装置４０により一回を施すきさげするための深さ（Ｚ_ｋ）（ｍｍ）を算出することができる。

さらに、きさげ加工を行なう深さ（Ｚ_ｋ）、きさげ加工を行なう広さ（Ｗ_ｋ）、きさげ加工を行なう長さ（Ｌ_ｋ）はそれぞれ、前記自動きさげ装置４０のＺ軸及びＸ軸の駆動モータによって制御され、その内、該Ｚ軸における移動幅はＺ_ｋ及びＷ_ｋに影響を与えると共に、該Ｘ軸における移動幅はＬ_ｋに影響を与え、更に、該Ｚ_ｋとＷ_ｋとの間には関係常数Ｋを有し、該Ｋは、校正を行った後に得られるものである。
Ｚ_ｋ＝Ｗ_ｋｘＫ・・・（９）

次のステップでは、入力したインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率によって、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定し、その決定したデータを前記移動テーブル１０に送信し、それに基づいて自動きさげ装置４０を駆動させ、前記被加工物５０をきさげ加工する。

次のステップでは、前記レーザー変移計３０によってきさげ加工した被加工物５０の当たり面の曲面変化を計測し、その計測データを前記パソコン２０に送信してオイルが均一に被加工物５０の当たり面に配布されているかを分析し、オイルが均一に前記被加工物５０の当たり面に配布されていれば、きさげ加工を終了し、オイルが均一に前記被加工物５０の当たり面に配布されていなければ、前記平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返す。

上述した技術手段に示すように、本発明に係る数値制御によるきさげ加工方法は、先ず被加工物５０を配置部１２に配置し、レーザー変移計３０により、該被加工物５０の当たり面を計測し、その計測したデータをパソコン２０に伝送してデータ処理を行うことにより、被加工物５０の当たり面の３Ｄ曲面図を描き、その３Ｄ曲面図によって、被加工物５０の当たり面における平面度の修正を行う。

その後、パソコン２０に、望ましいインチあたりの高い点の数（ＰＰＩ）及びインチあたりの高い点の数の百分率（ＰＯＰ）を入力し、自動きさげ装置４０の校正データによって、高い点の高さ（ＨＯＰ）と、低い点の深さ（ＤＯＳ）と、オイルの量（体積）とを計算すると共に、自動きさげ装置４０により一回きさげ加工を行なう長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）と、一回きさげを行なう広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）と、一回きさげを行なう深さ（Ｚ_ｋ）（ｍｍ）を計算する。

さらに、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定すると、その決定したデータによって、その自動きさげ装置４０により被加工物５０にきさげ加工を行う。なお、それによりきさげ加工を行う場合には、レーザー変移計３０により加工した被加工物５０の当たり面の曲面変化を計測し、その計測したデータをパソコン２０に送信してオイルが均一に被加工物５０の当たり面に配布される状態を分析する。

その計測結果に基づけば、オイルを均一に被加工物５０の当たり面に配布できれば、きさげ加工は完了し、一方、オイルを均一に被加工物５０の当たり面に配布できなければ、平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返す。このようにすれば、オイルを均一に被加工物５０に配布する、高精度の数値制御のきさげ加工方法を提供することができる。

上述した内容は、本考案の好適な実施の形態を示したものにすぎず、本発明の技術的範囲は、上記実施例そのものに何ら限定されるものではない。

上述したように、本発明は、レーザー変位計により被加工物の当たり面を計測してパソコンで３Ｄ曲面図を描き、パソコンに平面度のパラメータを入力することよって、自動きさげ装置による一回のきさげ加工の深さ、広さ、長さを計算すると共に、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定し、自動きさげ装置により被加工物に加工を行う。

さらに、きさげ加工した被加工物の当たり面の曲面変化をレーザー変移計により計測し、その当たり面にオイルを均一に配布すれば、きさげ加工は完了となり、一方、オイルを均一に配布できなければ、平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返す。この方法によれば、高精度の数値制御のきさげ加工方法を提供することができる。

１０ 移動テーブル
１１ 主軸
１２ 配置部
２０ パソコン
３０ レーザー変移計
４０ 自動きさげ装置
５０ 被加工物

Claims (3)

1. 装置を設置すると共に、主軸及び配置部を備える三軸以上の移動テーブルと、該移動テーブルに連結されるパソコンと、該移動台の主軸に設置されるレーザー変移計及び自動きさげ装置とを用いて、該移動テーブルの配置部に被加工物を配置するステップと、
   前記パソコンによる制御で移動テーブルの配置部を移動させることによって、前記レーザー変移計で前記被加工物の当たり面の状態を計測し、そのデータをパソコンに伝送し、そのデータ処理を行うことにより、該被加工物の当たり面に３Ｄ曲面図を描くステップと、
   前記被加工物に対して望ましい平面度のパラメータを前記パソコンに入力するステップと、望ましい平面度のパラメータを入力した後、前記パソコンによって、該平面度のパラメータ及び被加工物当たり面の３Ｄ曲面に基づいて、削る位置、長さ、広さ、深さを算出し、その算出された信号を前記移動テーブルに送信し、該移動テーブルの各軸の移動により、該被加工物及び自動きさげ装置をそれぞれ位置決めし、その後、削る長さ、広さ、深さについての信号を該自動きさげ装置に送信して該被加工物に対してきさげ加工を施すステップと、
   前記パソコンに被加工物に対して望ましいインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率を入力すると、前記自動きさげ装置を１回きさげ加工するための長さ（Ｌ_ｋ）（ｍｍ）及び広さ（Ｗ_ｋ）（ｍｍ）を算出させ、また、前記自動きさげ装置の校正データによって、高い点の高さと、低い点の深さと、オイルの量とを算出させ、さらに、前記自動きさげ装置を１回きさげ加工するための深さ（Ｚ_ｋ）（ｍｍ）を算出させるステップと、
   入力したインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率によって、オイルを均一に配布可能なきさげ位置及びルートを決定し、その決定したデータを前記移動テーブルに送信し、それに基づいて自動きさげ装置を駆動させ、前記被加工物をきさげ加工するステップと、
   前記レーザー変移計によってきさげ加工した被加工物の当たり面の曲面変化を計測し、その計測データを前記パソコンに送信してオイルが均一に被加工物の当たり面に配布されているかを分析し、オイルが均一に前記被加工物の当たり面に配布されていれば、きさげ加工を終了し、オイルが均一に前記被加工物の当たり面に配布されていなければ、前記平面度のパラメータを入力するステップに戻って再度パラメータを入力して修正を繰り返すステップと、順次行なうことを特徴とするきさげ装置による加工方法。
2. 前記装置を設置すると共に、該移動テーブルの配置部に被加工物を配置するステップでは、該レーザー変移計の計測範囲が該待加工物を全面的にカバーできるように、該移動テーブルの主軸の高さを調整し、
   また、前記被加工物の当たり面に３Ｄ曲面図を描くステップでは、前記配置部が弓字形の折り返す移動ルートに沿って、前記レーザー変移計及び主軸に対して等速度運動で移動することを特徴とする請求項１に記載のきさげ装置による加工方法。
3. 前記パソコンに被加工物に対して望ましいインチあたりの高い点の数及びインチあたりの高い点の数の百分率を入力するステップにおいて、前記高い点の高さ（Ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ Ｐｏｉｎｔ； ＨＯＰ）は、各高い点の区域の平均の高さから算出され、一方、該低い点の深さ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ； ＤＯＳ）は、各低い点の区域の平均の深さから算出され、前記オイル量は、参考平面の下方のオイルの量を計算することを特徴とする請求項１または２に記載のきさげ装置による加工方法。