JP2583397Y2

JP2583397Y2 - 光学的倣い研削盤

Info

Publication number: JP2583397Y2
Application number: JP9953391U
Authority: JP
Inventors: 和宏片桐
Original assignee: 株式会社アマダワシノ
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2006-12-03
Also published as: JPH0549249U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は光学的倣い研削盤に係
り、さらに詳しくは、総形刃物のごとき立体的なワーク
を研削するのに好適な光学的倣い研削盤に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、木工カッター、エンドミル、
スロアウェイチップなどの総形刃物を研削するには、こ
れらの刃物を固定治具などによりテーブル上面に固定
し、投影機に写して加工形状を形状変化点にて教示し、
ＮＣ加工プログラムを作成する。しかし、立体的な総形
刃物には、スクイ角、リード角、逃げ角等がついてお
り、投影機に写し出しても焦点の合う部分と合わない部
分がでてくるので、加工時は、テーブルを手動で上下さ
せながら加工面の焦点を合わせながら加工を行なう。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、加工時に手動でテーブルを
上下させながら焦点を合わせているため、砥石の先と加
工面との焦点が合わず加工精度が出ないという問題があ
った。

【０００４】この考案の目的は、このような従来の技術
に着目してなされたものであり、総形刃物のような立体
的なワークを研削する際に、常に砥石の先と加工面の焦
点を合わせることにより精度の高い加工ができる光学的
倣い研削盤を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この考案に係る光学的倣
い研削盤は、上記の目的を達成するために、ワークと砥
石車を所定倍率でスクリーンに投影する投影装置と、砥
石車の像を投影されたワークに沿って平面的に移動させ
ると共にワークの三次元的に変化した加工部位が前記ス
クリーンに常に鮮明に投影されるように前記ワークの加
工部位を前記投影装置の焦点に合うように相対的に移動
させることにより形状変化点にて加工形状を三次元的に
教示する教示装置と、砥石車を水平面内で移動せしめる
砥石移動装置と、ワークを上下往復移動又は上下回転移
動せしめるワーク移動装置と、加工時には前記教示装置
によって、教示された加工プログラムに基づき加工を行
なう際、必要な演算を行ないながら前記砥石移動装置と
ワーク移動装置とを同時３軸制御する制御装置と、を備
えたものである。

【０００６】

【作用】この考案に係る光学的倣い研削盤によれば、投
影装置によりワーク及び砥石車をスクリーンに投影する
ので水平面内、即ちＸ、Ｙ二軸方向における位置関係が
容易にわかる。そして、スクリーンに投影されたワーク
の像に沿って砥石の像を相対的に移動させると共にワー
クの三次元的に変化した加工部位が常にスクリーンに鮮
明に投影されるようにワークの加工部位を前記投影装置
の焦点に合わせるようにワークを上下移動させるので、
加工部位の形状変化点において加工形状を三次元的に教
示できる。したがって、加工時には前記教示装置に教示
された加工プログラムに基づき制御装置が必要な点にお
いて上下移動量を演算しながら砥石移動装置とワーク移
動装置を同時３軸制御するので、常に砥石とワークの加
工部位を投影装置の焦点に合わせ、スクリーンに鮮明に
投影しながら加工が行なわれて精度よく加工される。

【０００７】

【実施例】以下この考案の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【０００８】図１に示すように、光学的倣い研削盤１
は、制御装置としてのＮＣ装置３、記憶装置５、教示装
置７等を備えており、加工情報を記憶装置５に入出力す
るための操作盤９を外部に備えている。そして、機台１
１の上方に砥石車１３を回転自在に保持する砥石ヘッド
１５が回動可能な枠体１９に沿って昇降自在に設けてあ
る。そして、上記枠体１９の回動を案内するコラム２１
の裏面に設けられたモータのような駆動手段２３により
図示しないベルトを介して砥石車１３を回転させて研削
を行なうものである。

【０００９】コラム２１は下面に摺動面を有し、受け台
２５の上面に形成した案内溝にそって前後方向（Ｘ軸方
向）に移動する。この受け台２５の下面には、砥石車１
３、砥石ヘッド１５、コラム２１を前後方向に移動自在
とする移動台２７が設けられており、この移動台２７の
下面には、砥石車１３、砥石ヘッド１５、コラム２１を
左右方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸移動装置２９が
設けられている。

【００１０】機台１１の前面には、Ｘ軸ハンドル３１、
Ｙ軸ハンドル３３が設けられており、砥石車１３、砥石
ヘッド１５、コラム２１をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ手動に
より移動可能としている。これらはまた、図示しないが
砥石移動装置としてのサーボモータにより移動自在とな
っている。

【００１１】機台１１の上面右側の砥石車１３と対向す
る位置には、テーブル３５が水平に設けられている。図
２を合わせて参照するに、テーブル３５の上面には、Ｎ
Ｃ装置３により制御されるサーボモータ３７が取付けら
れており、さらに、回転自在の作業軸３９が支承されて
いる。ワークである木工カッターＷは、中心の孔に作業
軸３９を通してワーククランプＷＣにより固定されてい
る。そして、作業軸３９は、例えばベルト４１のような
伝達手段によりサーボモータ３７に連結されて所望の角
度回転することにより、木工カッターＷの加工部分を回
転移動させるものである。

【００１２】テーブル３５は、下側に設けられたＸ軸移
動台４３の案内面に沿ってＸ軸ハンドル４５によって、
Ｘ軸方向に移動自在となっている。また、Ｘ軸移動台４
３の下側にはＹ軸方向に移動自在な案内面を有するＹ軸
移動台４７が設けられており、Ｙ軸移動台４７の右端部
に設けられたＹ軸ハンドル４９の回転により、Ｙ軸方向
へ移動するものである。

【００１３】一方、砥石車１３と被加工物である木工カ
ッターＷの研削面の上方には、研削面をスクリーンに投
影する投影装置が設けられ、砥石車１３と木工カッター
Ｗの三次元的に変化した加工部位を投影するようになっ
ている。この投影器の倍率は、数段階選択可能に設けら
れており、ＮＣ装置９の入力装置からの入力により適宜
設定される。

【００１４】次に、加工プログラムを作成するための教
示手順について説明する。加工する木工カッターＷをス
クリーン５１に写し出し、加工形状に沿って砥石車１３
をＸ、Ｙの２軸方向へ移動させ、作業軸３９をＣ軸回り
に回転させることで木工カッターＷの三次元的に変化し
た加工部位を回転方向に動かして、加工部位が常にスク
リーン５１に鮮明に投影されるように木工カッターＷの
加工部位を投影装置の焦点に合わせ、加工部位の形状変
化点ごとに教示して行く。その時に、プログラム実行上
必要なデータを演算し、その都度記憶して行く。また、
別に木工カッターＷの半径Ｒ、分割距離ＤＬなどの設定
が必要なデータをＮＣ装置３の入力装置から入力して記
憶装置５に記憶させておく。

【００１５】以上のようにして作成された加工プログラ
ムでは、教示点と教示点との間を分割して演算処理を行
なうことにより、各分割点におけるＸ、Ｙ座標と回転角
θを求め、木工カッターＷ専用の移動指令（直線補間又
は円弧補間等）を用いることにより木工カッター研削用
ソフトをその指令ごとに呼出し実行して、同時三軸制御
にて研削加工を行なう。

【００１６】この同時三軸制御に当たって、各分割点に
おいて実行する演算の内容は以下のごとくである。

【００１７】２軸（Ｘ、Ｙ）は直線軸であり、１軸（Ｃ
軸）は回転軸なので、３軸とも直線軸に変更する必要が
ある。図３及び図４より、

【００１８】ａＸ＋ｂＹ cosθ−ｃＹ sinθ＋ｄ＝０…… 3 また、 1、 2式を直線の方程式（空間）にあてはめる
（直線用）。

【００１９】 ( Ｘ−Ｘ1)／( Ｘ2 −Ｘ1)＝( Ｙ cosθ−Ｙ1 cos θ1)／（Ｙ2 cos θ2 −Ｙ1 cosθ1)＝(-Ｙ sinθ＋Ｙ1 sin θ1)／(-Ｙ2 sin θ2 ＋Ｙ1 sin θ1)…… 4 3式をθを求める式に変換すると、ｃ＞０、ｂ＞０、θ＝ cos-1〔−（ａＸ＋ｄ）／Ｙ＊（（ｃ²＋ｂ²）^1/2）〕 − tan-1（ｃ／ｂ）…… 5 ｃ＜０、ｂ＞０、θ＝ sin-1〔−（ａＸ＋ｄ）／Ｙ＊（（ｃ²＋ｂ²）^1/2）〕 − tan-1（−ｂ／ｃ）…… 6 ｃ＜０、ｂ＜０、θ＝ cos-1〔（ａＸ＋ｄ）／Ｙ＊（（ｃ²＋ｂ²）^1/2）〕 − tan-1（ｃ／ｂ）…… 7 ｃ＞０、ｂ＜０、θ＝ sin-1〔（ａＸ＋ｄ）／Ｙ＊（（ｃ²＋ｂ²）^1/2）〕 − tan-1（−ｂ／ｃ）…… 8 ３点（Ｘ1 、Ｙ1 、θ1 ）（Ｘ2 、Ｙ2 、θ2 ）（Ｘ3
、Ｙ3 、θ3 ）を教示すると、面の方程式 3のａ、
ｂ、ｃ、ｄの係数を求めることができる（θはＣ軸の回
転角度）。

【００２０】4式をθを求める式に変換すると、第１項＝第２項より、 cosθを求める…… 9 第１項＝第３項より、 sinθを求める……10 9、10を、 tanθ＝ sinθ／ cosθ に代入してθを求
める。

【００２１】 θ＝ tan-110／ 9……11 （但し、 9≠０）第２項＝第３項より、θを求める式に変換すると、 α＝Ｙ2cosθ2 −Ｙ1cosθ1 、β＝−Ｙ2sinθ2 ＋Ｙ1sinθ1 とおくと、 θ＝ sin-1（γ／Ｙ）− tan-1（β／α）……12 （但し、Ｘ2 −Ｘ1 ＝０） γは、γ＝Ｙ〔sin θ1 ＋ tan-1（β／α）〕２点を教示することにより、 4式にてθを求めることが
できる。

【００２２】例えば、図５に示す曲線を加工する場合に
は、そのまま上で求めた式に終点を代入して一度に移動
しながら加工を行なうと、加工面が膨らんでしまい、曲
面の焦点が合わないということになる〔通常のヘリカル
切削と同じこと〕。この時のＹ軸方向の移動成分とＣ軸
の回転角度の関係を図６に示す。そこで、図７に示すよ
うに、Ｘ、Ｙ方向の移動量を指定した分割距離により分
割し、上で求めた式に代入してθ（回転角度）を計算し
て各分割点へのＸ、Ｙ方向の移動と共に回転をしながら
加工を行なう。これを終点に到達するまで繰り返すこと
により、常に加工面を焦点に合わせることができる。こ
の時のＹ軸方向の移動成分と作業軸３９の回転角度の関
係を図８に示す。

【００２３】次に、全体の動作について図９及び図１０
に基づいて説明する。

【００２４】先ず、Ｓ１ステップにて木工カッターＷの
半径Ｒ、分割距離ＤＬ等の設定値をＮＣ装置３の入力装
置から入力して記憶装置５に記憶させておく。そして、
図１１を合わせて参照するに、Ｓ２ステップにて木工カ
ッターＷ及び砥石車１３をスクリーン５１に写し出し、
砥石車１３の像を木工カッターＷの加工形状に沿って
Ｘ、Ｙの二軸方向へ移動させる。そして、形状変化点に
おいて作業軸３９を動かして木工カッターＷの加工部を
上下移動させて投影装置の焦点に合わせる。これを順に
行なって教示する。

【００２５】このようにして作成された加工プログラム
の実行を開始する。すなわち、木工カッターＷ専用の移
動指令（直線補間又は円弧補間等）を呼び出して（Ｓ４
ステップ）、これに従って各分割点に対して前述の演算
を行ない（Ｓ５ステップ）、作業軸３９の必要回転角度
θを得る（Ｓ６ステップ）。そして、作業軸３９を回転
させることにより木工カッターＷをＳ６ステップにて得
られた必要回転角度θだけ回転移動させると共に、砥石
ヘッド１５を必要量Ｘ、Ｙ軸方向に移動させる（Ｓ７ス
テップ）。この時の移動量は、設定条件として入力され
た分割距離ＤＬにより決定される。次に、移動処理が完
了したか否かを判断して（Ｓ８ステップ）、まだ移動処
理が終了していなければＳ６ステップに戻ってさらに軸
方向の移動を行なう。また、加工プログラムの実行が終
了したか否かを判断して（Ｓ９ステップ）、加工プログ
ラムが終了していなければＳ４ステップに戻って前述と
同様の処理を行なう。また、全ての加工プログラムが終
了していれば加工プログラムの実行を終了する（Ｓ１０
ステップ）。

【００２６】このように、スクリーン５１に木工カッタ
ーＷ及び砥石車１３を投影し、投影された木工カッター
Ｗの像に沿って砥石車１３の像を相対的に移動させると
共に木工カッターＷの三次元的に変化した加工部を常に
スクリーン５１に鮮明に投影するように上記加工部を投
影装置の焦点に合わせるように木工カッターＷを上下移
動させて教示するので、形状変化点において加工形状を
三次元的に教示される。従って、加工時には、教示装置
７に表示された加工プログラムに基づいて、サーボモー
タ３７により回転位置決めまたは上下動自在に同時３軸
制御するので、常に砥石の先と加工面の焦点を合わせな
がら加工を行なうので、加工を精度よく行なうことがで
きる。

【００２７】上記実施例においては、木工カッターＷを
作業軸３９に取付け、加工部の上下移動を作業軸３９の
回転により行なったが、本考案はこれに限るものではな
い。例えば、図１２に示すようにテーブル３５の上面に
ワーククランプＷＣを設け、Ｙ軸移動台４７の下側にサ
ーボモータ５３により上下移動する昇降機５５を設けて
もよい。

【００２８】この場合には、ＮＣ装置３がサーボモータ
５３を制御して昇降機５５によりＹ軸移動台４７、Ｘ軸
移動台４３及びテーブル３５を上下移動させて、テーブ
ル３５の上面にクランプされている木工カッターＷを上
下位置決めする。このようにしても、上記実施例と同様
に三軸制御が可能である。

【００２９】尚、上記実施例においては、ワークとして
木工カッターＷを研削加工するものについて説明した
が、本考案はこれに限るものではなく、種々の総形刃物
について適用することができる。

【００３０】

【考案の効果】この考案に係る光学的倣い研削盤は以上
説明したような構成のものであり、投影装置によりワー
ク及び砥石車をスクリーンに投影するので水平面内、即
ちＸ、Ｙ二軸方向における位置関係が容易にわかる。そ
して、スクリーンに投影されたワークの像に沿って砥石
の像を移動させると共にワークの三次元的に変化した加
工部がスクリーンに常に鮮明に投影されるようにワーク
を上下または回転移動させ、ワークの加工部位を投影装
置の焦点に合せて形状変化点において加工形状を三次元
的に教示し、さらに、加工時には、教示装置に教示され
た加工プログラムに基づき砥石移動装置とワーク移動装
置を同時３軸制御を行なう。したがって、砥石とワーク
の加工部とをスクリーンに常に鮮明に投影しながら加工
を行なうので、精度良く加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る光学的倣い研削盤の一実施例を示
す正面図である。

【図２】木工カッターの上下位置決め装置の一例を示す
斜視図である。

【図３】木工カッターがＣ軸回りに回転した状態を示す
説明図である。

【図４】回転軸座標と直線軸座標との関係を示す説明図
である。

【図５】加工形状の一例を示す図である。

【図６】図５の加工に対するＹ軸方向の移動成分とＣ軸
の回転角度の関係を示す図である。

【図７】分割による加工形状を示す図である。

【図８】図７の加工に対するＹ軸方向の移動成分とＣ軸
の回転角度の関係を示す図である。

【図９】全体の流れを示すブロック図である。

【図１０】加工プログラムを作成するフローチャートで
ある。

【図１１】加工位置における砥石車と木工カッターの位
置関係を示す説明図である。

【図１２】木工カッターの上下位置決め装置の別の例を
示す正面図である。

【符号の説明】

１光学的倣い研削盤３ＮＣ装置（制御装置）７教示装置１３砥石車３５テーブル（ワーク保持装置）５１スクリーン（投影装置）Ｗ木工カッター（ワーク）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ワークと砥石車を所定倍率でスクリーン
に投影する投影装置と、砥石車の像を投影されたワーク
に沿って平面的に移動させると共にワークの三次元的に
変化した加工部位が前記スクリーンに常に鮮明に投影さ
れるように前記ワークの加工部位を前記投影装置の焦点
に合うように相対的に移動させることにより加工部位の
形状変化点にて加工形状を三次元的に教示する教示装置
と、砥石車を水平面内で移動せしめる砥石移動装置と、
ワークを上下往復移動又は上下回転移動せしめるワーク
移動装置と、加工時には前記教示装置によって教示され
た加工プログラムに基づき加工を行なう際、必要な演算
を行ないながら前記砥石移動装置とワーク移動装置とを
同時３軸制御する制御装置と、を備えたことを特徴とす
る光学的倣い研削盤。