JP2702127B2 - Copy grinding machine - Google Patents

Copy grinding machine

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JP2702127B2
JP2702127B2 JP62248273A JP24827387A JP2702127B2 JP 2702127 B2 JP2702127 B2 JP 2702127B2 JP 62248273 A JP62248273 A JP 62248273A JP 24827387 A JP24827387 A JP 24827387A JP 2702127 B2 JP2702127 B2 JP 2702127B2
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JP
Japan
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grinding
grindstone
arc
holder
grinding wheel
Prior art date
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Application number
JP62248273A
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Japanese (ja)
Other versions
JPH0192056A (en
Inventor
史朗 村井
宗明 加賀
Original Assignee
株式会社日平トヤマ
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Publication date
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、先端に研削用砥石を回転自在に保持した研
削加工ヘッドにおいて、研削用砥石がワークの加工面に
倣って研削加工するNC倣い研削装置に関する。 (従来の技術) 例えば、プラスチックの金型加工等において、フライ
ス加工や放電加工などで前加工された金型の加工面の仕
上げ研削やみがきには、熟練者の手作業が不可欠となっ
ていたが、近年この作業を自動化する方法が考えられて
きた。 従来、この種の自動研削装置として例えば第8図のよ
うに、砥石1の回転主軸2を回転自在に支持する主軸ヘ
ッド3は、Y軸およびZ軸方向に送り移動されるサドル
4に支持され、その回転主軸の回転軸線はZ軸方向に固
定されている。そして、回転主軸2をエアータービン等
によって回転駆動させながら、例えば圧力センサSによ
ってワーク加工面Waに対する回転主軸2の軸方向の押圧
力Fが一定となるように、NC装置5を介してサドル4の
Z軸方向送り用サーボモータ6を自動制御し、回転主軸
2を軸方向にすなわちZ軸方向に送り制御することによ
り、砥石1が常に一定の押圧力Fを維持しながら移動テ
ーブル上のワークWの加工面Waに倣って研削加工する定
圧倣い研削方式がとられている。 (発明が解決しようとする問題点) しかし、このような従来方式では、主軸ヘッド3はサ
ドル4に対し、Z軸方向の一定の姿勢で固定されている
ため、3次元的に複雑な自由曲面形状のワークの加工面
Waに倣い研削を行う場合において、例えば第8図のよう
な略半径状の倣い研削用砥石1は上記加工面Waに対し、
A点を研削する場合とB点を研削する場合とでは、加工
面Waと接触する砥石1上の研削部位が異なる。すなわ
ち、第9図(a)(b)で示すようにA点とB点とでは
砥石1とワーク表面との接触角θはがθa>θbとなっ
て異なる。このため、回転主軸2を一定回転させて研削
した場合、上記A点とB点とではそれぞれ砥石1がワー
クWを研削する研削速度が異なってくる。 各種砥石は、要求品質やワーク素材などによりそれぞ
れ最適な加工条件としての砥石固有の最適研削速度が与
えられているが、従来の装置では、ワークWとの接触角
θが変化してしまい、上記最適研削速度を維持すること
ができず、例えば研削速度が速すぎて砥石1に異常な過
負荷がかかり砥石寿命を低下させたり、逆に研削速度が
遅すぎて研削効率を低下させるなど安定した研削が行え
ないという問題点を生じていた。 そこで、本発明は、加工するワーク表面の傾きを検出
し、研削用砥石とワーク表面との接触角が常に一定とな
るように砥石軸の角度を制御することにより、ワークと
接触する砥石の研削部位を常に一定として砥石の最適研
削速度を確実に維持でき、上記問題点を解決しようとす
るものである。 (問題点を解決するための手段) そこで、本発明は、先端の研削用砥石を回転自在に保
持した研削加工ヘッドを、その砥石軸をたがいに直交す
る2方向に傾き調整可能に構成し、ヘッド先端に設けた
2個の距離センサの測定値をもとに、砥石軸と加工する
ワーク面との角度が常に一定となるように傾き制御する
ことにより、砥石と加工するワーク表面との接触角を常
に一定とし、さらに砥石上の研削部位を一定としてその
砥石固有の最適研削速度を確実に維持して、最適な加工
条件のもとで安定した効率良い倣い研削加工が行なわれ
るようにしたものである。 すなわち、本発明は、先端に研削用砥石を回転自在に
保持した研削加工ヘッドを、X、Y、Zの3軸方向に送
り制御してワークの加工面に倣って研削加工する倣い研
削装置において、上記研削加工ヘッドを、上記研削用砥
石の砥石軸を回転自在に支持した砥石ホルダーと、この
砥石ホルダーを砥石先端側を中心とする第1の円弧運動
を可能に支持する第1の支持機構と、この第1の円弧運
動を駆動する第1の円弧駆動モータと、上記砥石ホルダ
ーを上記第1の円弧運動と直交する方向の砥石先端側を
中心とする第2の円弧運動を可能にする第2の支持機構
と、この第2の円弧運動を駆動する第2の円弧駆動モー
タとで構成し、上記少なくとも一方の支持機構を、上記
円弧駆動モータによりアイドルギヤを介して工具ホルダ
ーに基部側を中心とする回転を与えると同時にこのアイ
ドルギヤと直線ラック部材との噛み合いによりアイドル
ギヤのギヤ中心とともに砥石ホルダーの回転中心を上記
回転に伴って砥石ホルダーの先端位置が移動する分だけ
直線方向の戻し動作を与える構成にし、かつ、上記砥石
ホルダーに、ワークとの距離を測定する第1の距離セン
サとこの第1の距離センサとは異なる角度位置に第2の
距離センサをそれぞれ所定位置に固定するとともに、上
記第1の距離センサからの測定値が予め設定された第1
の設定値と一致するように上記第1の円弧駆動モータを
駆動制御すると同時に上記第2の距離センサからの測定
値が予め設定された第2の設定値と一致するように上記
第2の円弧駆動モータを駆動制御し、加工するワーク面
に対し上記研削用砥石を常に所定角度に保持しながら倣
い研削するように構成したものである。 (実施例) 以下、本発明の具体的な構成を説明する。 第1図は本発明の倣い研削装置を示す正面図、第2図
はその側面図、第3図は第1の支持機構における第1の
円弧運動を示す図、第4図は第2の支持機構における第
2の円弧運動を示す図、第5図は2個の距離センサとワ
ーク面との関係を示す斜視図、第6図は第1の平面上で
の距離センサとワーク面との関係を示す図、第7図は第
1および第2の円弧運動の制御回路図、第8図は従来の
装置を示す正面図、第9図(a)(b)は従来の研削状
態を説明するための図である。 まず、第1図および第2図において、本装置は全体と
して、本体7、この本体7に固定したテーブル案内台
8、このテーブル案内台8に沿って紙面垂直方向のX軸
方向に摺動移動されるスライドテーブル9、このテーブ
ル9の上方において上記本体7に一体的に形成されたY
軸方向案内面10、この案内面10に沿ってY軸方向に案内
摺動される第1サドル11、この第1サドル11に一体的に
形成されたZ軸方向案内面12、この案内面12に沿ってワ
ークWとの接離方向であるZ軸方向に案内摺動される第
2サドル13、この第2サドル13に装着された後述する研
削加工ヘッド14、および上記スライドテーブル9、第1
サドル11、第2サドル13をそれぞれ送り駆動する各サー
ボモータ15、16、17よりなり、NC装置によりこれらの各
サーボモータ15、16、17を同時制御することによりワー
ク面Wa形状に倣った一定の合成送り速度で送り制御され
る。 第2サドル13は、上端に上記サーボモータ17を有し、
このサーボモータ17のモータ軸に連結した送りねじ18が
上記第1サドル11に固定されたナット部19と螺合し、上
記サーボモータ17を介して送りねじ18を回転させること
によりZ軸方向すなわち上下方向に送り駆動される。 研削加工ヘッド14は、例えばエアータービン等で回転
駆動され、かつ圧力センサ等によりZ軸制御を伴って常
に軸方向に一定圧で弾性的に保持された図示しない回転
主軸を内装し、この回転主軸を介して先端に上記研削用
砥石1の砥石軸Cを回転自在に支持した砥石ホルダー20
と、この砥石ホルダー20を第1の円弧運動および第2の
円弧運動を可能に支持する第1の支持機構21および第2
の支持機構22と、それらの支持機構21、22に設けられ、
それぞれの円弧運動を駆動する第1の円弧駆動モータ23
および第2の円弧駆動モータ24とで構成されている。 上記砥石1は、先端を略球面状の砥石面を有する回転
体に形成され、自由曲面状の加工面Waに対し倣い研削が
可能な形状となっている。 上記第1の支持機構21は上記砥石ホルダー20を例えば
Z軸とY軸とでなる第1の平面上を砥石先端側を略中心
とする第1の円弧運動を可能に支持するものである。一
方、上記第2の支持機構22は上記砥石ホルダー20を例え
ば砥石軸CとX軸とでなる第2の平面上を砥石先端側を
略中心とする第2の円弧運動を可能に支持するものであ
る。 次に、第1の支持機構21について、第1図により詳述
する。 第2サドル13の下端部には、上記円弧運動案内支持部
25が一体に設けられている。この案内支持部25の案内面
25aは、砥石1上の或る1点Eを略中心とした円弧を形
成しており、この案内面25aに円弧形状のラック部材26
が円弧方向に摺動自在に案内支持されている。 このラック部材26の上面円弧面には第2図で示すよう
にラック27が形成され、円弧案内支持部25側に設けられ
た第1の円弧駆動モータとしてのサーボモータ23のモー
タ軸に取付けたピニオン28が上記ラック27と噛合し、サ
ーボモータ23の回転をピニオン28、ラック27を介して上
記第2の支持機構22側に第1の円弧運動として伝達する
ようになっている。 このラック部材26に、上記第2の支持機構22および砥
石ホルダー20が支持されており、ラック部材26ととも
に、第2の支持機構22と砥石ホルダー20とが、第3図の
ように、第1の平面上を先端側の点Eを略中心として左
右に円弧運動されるようになっている。 なお、この円弧運動の中心となる点Eは、砥石面上の
或は砥石1の内外のどの点を設定してもよいが、なるべ
く砥石1表面の球面形状に沿って円弧運動でき、しかも
円弧運動によるワーク加工面Wa上の加工点の位置ずれが
少ないような1点を定めれば最適である。 次に、第2の支持機構22について、第2図により詳述
する。 上記ラック部材26の中間部より後方へ向かって戻り方
向案内支持部29が一体に突設されている。この案内支持
部29に、門形ブラケット30が前後方向すなわちX軸方向
に摺動自在に案内支持されている。そして、このブラケ
ット30の下端部で、上記砥石ホルダー20が支持ピン31を
介して上記第2の平面に沿って回動自在に枢支され、ま
たこのブラケット30の中間部で、その内部において、ギ
ヤ32、33を一体に有するアイドルギヤが軸34を介して上
記第2の平面に沿って回動自在に枢支されている。 この一方のギヤ33の下方において、上記砥石ホルダー
20の上部に円周部のみ歯部を形成した上記支持ピン31を
中心とする扇状ギヤ35が一体に取り付けられ、その歯部
が上記ギヤ33に噛合されている。 また、上記ギヤ33の上方において、上記戻り方向案内
支持部29の下面にはX軸方向に長いラック36が一体に突
出形成され、上記ギヤ33に噛合されている。 さらに、上記ブラケット30の一側上部には上記第2の
円弧駆動モータとしてのサーボモータ24が取付けられ、
このサーボモータ24のモータ軸に取付けたピニオン37が
上記ギヤ32と噛合し、サーボモータ24の回転をピニオン
37、ギヤ32、ギヤ33、ギヤ35を介して砥石ホルダー20に
同一方向の回転を伝達するようになっている。これと同
時に第4図に示すようにギヤ33が固定側の上記ラック36
を伝って転動し、砥石ホルダー20を保持したままブラケ
ット30が前後方向にシフト移動されるようになってい
る。 すなわち、第4図のように、砥石ホルダー20が支持ピ
ン31を中心に揺動することによって、砥石軸Cの傾き角
が調整される。これとともに、この揺動により砥石1先
端がもとの位置からずれるため、この移動分をブラケッ
ト30のX軸方向の移動によりもどしている。一方、Z軸
方向のずれは、上記圧力センサによるZ軸方向制御によ
り補正可能に構成されている。従って、砥石先端の位置
を維持したまま、砥石軸Cの角度に変化を与え、砥石ホ
ルダー20を第2の平面上を点Eを略中心として円弧運動
させる第2の円弧運動を行わせている。 また、上記砥石ホルダー20の外周壁には、2個の距離
センサ38、39がたがいに異なる角度位置に設けられてい
る。この第1の距離センサ38は、第5図および第6図で
示すように砥石軸Cから例えばY軸方向へ所定距離mp離
れた所定位置Pに取付けられ、P点とワーク加工面Waと
の距離lpを測定するもので、第2の距離センサ39は、砥
石軸Cから例えばX軸方向へ所定距離mq離れた所定位置
Qに取付けられ、Q点とワーク加工面Waとの距離lqを測
定するものである。この距離センサ38、39は、例えばリ
ニアポテンショや電動トランス等の接触式センサを用い
てもよく、或は光学式距離センサや静電容量式距離セン
サ等の非接触式センサを用いてもよい。 この2つの距離センサ38、39によってそれぞれのワー
ク加工面Waとの距離lp、lqが測定されると、砥石1と加
工面Waとの接触点Eの座標データとともに、ワーク加工
面Wa上の3点の座標が解かり、これにより、ワーク加工
面Waの傾きを容易に知ることができる。 例えば、第6図に示すように、砥石1のC軸とワーク
加工面Waの接触点での法線とからなる接触角θは最適な
加工条件に基づいてθと設定する。このとき固定した
センサ位置Pからのワーク加工面Waとの距離lp1は幾何
的に定まり、同様に固定したセンサ位置Qからのワーク
加工面Waとの距離lq1が決定される。 そして、第7図の制御回路図で示すように、上記lp1
を第1の設定値として設定器40に定め設定しておくとと
もに、上記lq1を第2の設定値として設定器41に予め設
定しておく。加工中は各センサ38、39によりワーク加工
面Waとセンサとの距離lpとlqが測定される。このときそ
れぞれlp=lp1、lq=lq1となるように、それぞれの比較
器42、43を介して測定値と設定値との差、すなわちlp−
lp1、lq−lq1の値が、第1および第2のサーボモータ2
3、24の各サーボアンプ44、45に送られる。なお、46、4
7は各サーボモータ23、24のタコジェネレータである。 このようにして、lp−lp1の信号をもって第1のサー
ボモータ23が回転駆動されると、第2の支持機構22およ
び砥石ホルダー20を保持したラック部材26が、第1の平
面上を点Eを略中心とした第1の円弧運動を行ない、第
1の平面上における砥石1のワーク加工面Waとの接触角
θが常にθと一定になるように制御される。これと同
時に、lq−lq1の信号をもって第2のサーボモータ24が
回転駆動されると、第2の支持機構22を介して砥石ホル
ダー20が第2の平面上を点Eを略中心とした第2の円弧
運動を行ない、第2の平面上における砥石1のワーク加
工面Waとの接触角θが常にθと一定になるように制御
される。 このように、2個の距離センサ38、39によって互いに
直交する2方向での接触角制御を行っているので、ワー
クW面に沿った砥石1の研削送り方向がどの方向に向い
ても、或はワーク加工面Waが不定方向によじれた曲面を
もっていても、加工するワーク加工面Waの傾きは2個の
距離センサ38、39によって確実に検知でき、その測定値
をもとに砥石軸Cの2方向の角度制御を同時に行うこと
によって、ワーク加工面Waに対し、常に一定の接触角θ
が保たれる。なお、センサーの取付位置の2方向は本
実施例のようにXおよびY方向と一致させたものに限ら
ずX、Y方向と一致しないいずれの方向や角度に設定し
てもよい。 また、第1の支持機構21も第2の支持機構22のよう
に、アイドルギヤを介して砥石ホルダー20に回転を与え
るとともに、基部側をY方向に直線戻しするような機構
とすることもでき、また、第2の支持機構22も第1の支
持機構21のように、円弧案内支持部に対し、第2の円弧
運動の軌跡に沿った円弧状のラック部材を駆動側のピニ
オンに噛合させた機構とすることも可能である。 さらに、各ギヤのかわりにウォームギヤやベルト伝動
や或はリンク機構など他の伝動構造を用いることもでき
る。 (発明の効果) 本発明によれば、倣い研削時、X、Y、Zの3軸送り
制御の他、サドルに対し、研削加工ヘッドの砥石ホルダ
ーが先端側の定めた1点を略中心とする互に直交する2
方向の円弧運動を可能とし、砥石ホルダーに取り付けた
2個の距離センサによって常にワーク加工面との距離を
測定し、その測定値をそれぞれ予め設定した設定値と一
致させるように各円弧運動を駆動制御するようにしたの
で、砥石軸は上記2方向に傾き制御されるため、加工す
るワーク表面と砥石の接触角が常に一定に保たれる。す
なわち、ワーク面に沿った砥石の研削送り方向がどの方
向に向いていても、或はワーク加工面が不定方向によじ
れた曲面をもっていても、砥石に対するワーク加工面の
傾きは上記2個の距離センサによって確実に検知でき、
その測定値をもとに砥石軸の2方向の角度制御を同時に
行うことによって、ワーク加工面に対し、常に一定の接
触角が保たれる。 このように、複雑な自由曲面形状のワーク加工面に対
しても容易に、砥石の常に定まった部位でワーク加工面
を研削することができるため、その砥石固有の最適な研
削速度を保つことができる。このため、非常に仕上げ面
が均一で安定した倣い研削が可能となる。 さらに、本願発明は、少なくとも一方の円弧運動を直
線移動と回転の組み合わせで行っているので、回転案内
部の曲率半径を小さく構成することができ、2方向の円
弧運動それぞれに対し大形の円弧案内部材を設ける必要
がなく、小形の部材で全体が幅狭に構成できる。ワーク
との干渉も防止でき、円弧運動の動作角度幅が大きくと
れる。したがって、複雑な自由曲面形状のワーク加工面
に対しても容易に追随でき、砥石の常に定まった部位で
ワーク加工面研削することができるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a NC head in which a grinding wheel is rotatably held at a tip thereof so that the grinding wheel follows a processing surface of a workpiece to perform NC grinding. It relates to a grinding device. (Prior art) For example, in the processing of plastic molds, manual grinding by a skilled worker is indispensable for finish grinding and polishing of a machined surface of a mold pre-processed by milling or electric discharge machining. However, in recent years, methods for automating this operation have been considered. Conventionally, as an automatic grinding apparatus of this type, as shown in FIG. 8, for example, a spindle head 3 rotatably supporting a rotating spindle 2 of a grindstone 1 is supported by a saddle 4 which is fed and moved in the Y-axis and Z-axis directions. The rotation axis of the rotating main shaft is fixed in the Z-axis direction. Then, while the rotary spindle 2 is rotationally driven by an air turbine or the like, the saddle 4 is set via the NC device 5 so that the pressing force F in the axial direction of the rotary spindle 2 against the work surface Wa is fixed by the pressure sensor S, for example. Automatically controls the Z-axis direction feed servomotor 6 and feeds the rotary spindle 2 in the axial direction, that is, in the Z-axis direction. A constant pressure scanning grinding method in which grinding is performed in accordance with the W processing surface Wa is employed. (Problems to be Solved by the Invention) In such a conventional method, however, the spindle head 3 is fixed to the saddle 4 in a constant posture in the Z-axis direction, so that a three-dimensionally complicated free-form surface is required. Machining surface of shaped workpiece
In the case of performing copy grinding on Wa, for example, a substantially radial copy grinding wheel 1 as shown in FIG.
When grinding the point A and when grinding the point B, the grinding portion on the grindstone 1 that contacts the processing surface Wa is different. That is, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the contact angle θ between the grindstone 1 and the work surface is different between point A and point B as θa> θb. For this reason, when grinding is performed by rotating the rotating spindle 2 at a constant speed, the grinding speed at which the grindstone 1 grinds the workpiece W differs between the point A and the point B. Various grinding stones are provided with an optimum grinding speed specific to the grinding stone as an optimal processing condition according to required quality, work material, etc. However, in the conventional apparatus, the contact angle θ with the work W changes, and The optimum grinding speed cannot be maintained. For example, the grinding speed is too fast, which causes an abnormal overload on the grinding wheel 1 to shorten the life of the grinding wheel. On the contrary, the grinding speed is too slow to reduce the grinding efficiency. There has been a problem that grinding cannot be performed. Therefore, the present invention detects the inclination of the surface of the workpiece to be machined, and controls the angle of the grinding wheel axis so that the contact angle between the grinding wheel and the workpiece surface is always constant. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem by reliably maintaining the optimum grinding speed of the grindstone while keeping the part constant. (Means for Solving the Problems) In view of the above, the present invention provides a grinding head which rotatably holds a grinding wheel at the tip thereof, which is configured so that the inclination of the grinding wheel axis can be adjusted in two directions orthogonal to each other, Contact between the grindstone and the surface of the work to be processed by controlling the inclination based on the measured values of the two distance sensors provided at the tip of the head so that the angle between the grindstone axis and the surface of the work to be processed is always constant. The angle is always constant, and the grinding area on the grinding wheel is also fixed to maintain the optimum grinding speed unique to the grinding wheel, so that stable and efficient profile grinding can be performed under optimal processing conditions. Things. That is, the present invention relates to a profile grinding apparatus that performs a grinding process in which a grinding head having a grinding wheel rotatably held at its tip is rotatably controlled in three axial directions of X, Y, and Z to follow a workpiece surface. A grinding wheel holder rotatably supporting the grinding wheel of the grinding wheel, and a first support mechanism for supporting the grinding wheel holder in a first circular motion centering on the grinding wheel tip side. And a first arc drive motor for driving the first arc motion, and a second arc motion centering on a tip end side of the grindstone in a direction orthogonal to the first arc motion with the grinding wheel holder. A second support mechanism, and a second arc drive motor for driving the second arc movement, wherein at least one of the support mechanisms is connected to the tool holder via the idle gear by the arc drive motor on a base side. Centered around At the same time as the idle gear is engaged with the linear rack member, the center of rotation of the grindstone holder is moved together with the gear center of the idle gear in the linear direction by the amount that the tip position of the grindstone holder moves with the rotation. And a first distance sensor for measuring the distance to the workpiece and a second distance sensor at an angular position different from the first distance sensor are respectively fixed at predetermined positions on the grinding wheel holder. The measured value from the first distance sensor is a first preset value.
The first arc drive motor is driven and controlled so as to match the set value of the second arc, and at the same time, the second arc is set so that the measured value from the second distance sensor matches the second set value set in advance. The drive motor is driven and controlled, so that profile grinding is performed while always holding the grinding wheel at a predetermined angle on the workpiece surface to be machined. (Example) Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described. FIG. 1 is a front view showing a profile grinding apparatus of the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a view showing a first circular motion in a first support mechanism, and FIG. 4 is a second support. FIG. 5 is a diagram showing a second circular motion in the mechanism, FIG. 5 is a perspective view showing a relationship between two distance sensors and a work surface, and FIG. 6 is a relationship between the distance sensor and a work surface on a first plane. , FIG. 7 is a control circuit diagram of the first and second arc movements, FIG. 8 is a front view showing a conventional apparatus, and FIGS. 9 (a) and (b) explain a conventional grinding state. FIG. First, in FIGS. 1 and 2, the apparatus as a whole is a main body 7, a table guide table 8 fixed to the main body 7, and a sliding movement along the table guide table 8 in the X-axis direction perpendicular to the paper surface. Slide table 9, and Y formed integrally with the main body 7 above the table 9.
An axial guide surface 10, a first saddle 11 guided and slid along the guide surface 10 in the Y-axis direction, a Z-axis guide surface 12 integrally formed with the first saddle 11, and the guide surface 12. A second saddle 13 guided and slid in the Z-axis direction, which is a direction of contact and separation with the workpiece W, along with a grinding head 14 described later mounted on the second saddle 13, and the slide table 9 and the first
Consisting of servo motors 15, 16, and 17 for feeding and driving the saddle 11 and the second saddle 13, respectively, and by simultaneously controlling these servo motors 15, 16, and 17 by an NC device, a constant shape following the shape of the work surface Wa. Is controlled at the combined feed speed of. The second saddle 13 has the servo motor 17 at the upper end,
A feed screw 18 connected to the motor shaft of the servo motor 17 is screwed with a nut portion 19 fixed to the first saddle 11, and the feed screw 18 is rotated via the servo motor 17 to move in the Z-axis direction. It is driven to feed vertically. The grinding head 14 is provided with a rotating spindle (not shown) which is rotationally driven by, for example, an air turbine or the like, and is always elastically held at a constant pressure in the axial direction with Z-axis control by a pressure sensor or the like. A grinding wheel holder 20 rotatably supporting the grinding wheel axis C of the grinding wheel 1 at the tip through a shaft.
And a first support mechanism 21 and a second support mechanism 21 for supporting the grindstone holder 20 so as to enable a first circular motion and a second circular motion.
Of the support mechanism 22, and provided on those support mechanisms 21, 22;
First arc drive motor 23 for driving each arc motion
And a second arc drive motor 24. The grinding wheel 1 is formed in a rotating body having a substantially spherical grinding wheel surface at the tip, and has a shape capable of performing profile grinding on a free-form surface Wa. The first support mechanism 21 supports the grindstone holder 20 so as to be able to perform a first circular motion about a grindstone tip side substantially on a first plane including, for example, a Z axis and a Y axis. On the other hand, the second support mechanism 22 supports the grindstone holder 20 so as to be capable of performing a second circular motion about the grindstone tip side substantially on a second plane including, for example, the grindstone axis C and the X axis. It is. Next, the first support mechanism 21 will be described in detail with reference to FIG. At the lower end of the second saddle 13, the above-mentioned circular motion guide support portion is provided.
25 are provided integrally. Guide surface of this guide support 25
25a forms an arc with a certain point E on the grinding wheel 1 as the center, and an arc-shaped rack member 26 is formed on the guide surface 25a.
Are slidably guided in an arc direction. As shown in FIG. 2, a rack 27 is formed on the circular arc surface of the upper surface of the rack member 26, and is attached to a motor shaft of a servo motor 23 as a first circular drive motor provided on the circular guide support portion 25 side. A pinion 28 meshes with the rack 27, and transmits the rotation of the servomotor 23 to the second support mechanism 22 via the pinion 28 and the rack 27 as a first circular motion. The rack member 26 supports the second support mechanism 22 and the grindstone holder 20. The rack member 26 and the second support mechanism 22 and the grindstone holder 20 are connected to the first support mechanism 22 as shown in FIG. Are moved circularly right and left around the point E on the distal end side substantially on the plane of FIG. The point E, which is the center of the circular motion, may be set at any point on the surface of the grindstone or inside or outside the grindstone 1, but the circular motion can be performed along the spherical shape of the surface of the grindstone 1 as much as possible. It is optimal to determine one point where the displacement of the processing point on the workpiece processing surface Wa due to the movement is small. Next, the second support mechanism 22 will be described in detail with reference to FIG. A return direction guide support portion 29 is integrally provided to protrude rearward from an intermediate portion of the rack member 26. On this guide support portion 29, a portal bracket 30 is slidably guided and supported in the front-rear direction, that is, in the X-axis direction. At the lower end of the bracket 30, the grindstone holder 20 is pivotally supported along the second plane via a support pin 31, and in the middle of the bracket 30, An idle gear integrally having gears 32 and 33 is rotatably supported via a shaft 34 along the second plane. Below the one gear 33, the grinding wheel holder
A fan-shaped gear 35 centered on the support pin 31 having only a circumferential portion formed with teeth on the upper portion of 20 is integrally mounted, and the teeth are meshed with the gear 33. Above the gear 33, a rack 36 long in the X-axis direction is formed integrally with the lower surface of the return-direction guide support 29, and meshes with the gear 33. Further, a servomotor 24 as the second arc drive motor is mounted on one upper side of the bracket 30.
A pinion 37 attached to the motor shaft of the servo motor 24 meshes with the gear 32 to rotate the servo motor 24.
The rotation in the same direction is transmitted to the grindstone holder 20 via the gear 37, the gear 32, the gear 33, and the gear 35. At the same time, as shown in FIG.
And the bracket 30 is shifted in the front-rear direction while holding the grindstone holder 20. That is, as shown in FIG. 4, the tilt angle of the grinding wheel axis C is adjusted by swinging the grinding wheel holder 20 around the support pin 31. At the same time, the tip of the grindstone 1 is displaced from the original position by the swing, so that the movement is returned by the movement of the bracket 30 in the X-axis direction. On the other hand, the shift in the Z-axis direction can be corrected by the Z-axis direction control by the pressure sensor. Accordingly, while maintaining the position of the tip of the grinding wheel, a change is made to the angle of the grinding wheel axis C, and a second circular motion is performed in which the grinding wheel holder 20 circularly moves about the point E on the second plane substantially at the center. . Further, two distance sensors 38 and 39 are provided at different angular positions on the outer peripheral wall of the grinding wheel holder 20. As shown in FIGS. 5 and 6, the first distance sensor 38 is mounted at a predetermined position P which is separated from the grinding wheel axis C by a predetermined distance mp in the Y-axis direction, for example, and is provided between the point P and the workpiece processing surface Wa. The second distance sensor 39 is mounted at a predetermined position Q separated from the grinding wheel axis C by, for example, a predetermined distance mq in the X-axis direction, and measures a distance lq between the point Q and the workpiece processing surface Wa. Is what you do. As the distance sensors 38 and 39, for example, a contact type sensor such as a linear potentiometer or an electric transformer may be used, or a non-contact type sensor such as an optical distance sensor or a capacitance type distance sensor may be used. When the distances lp and lq between the respective workpiece processing surfaces Wa are measured by the two distance sensors 38 and 39, the coordinate data of the contact point E between the grindstone 1 and the processing surface Wa and the coordinates 3 on the workpiece processing surface Wa are measured. The coordinates of the point can be determined, whereby the inclination of the workpiece processing surface Wa can be easily known. For example, as shown in FIG. 6, the contact angle theta comprising the normal at the contact point of the C-axis and the workpiece work surface Wa of the grinding wheel 1 is set to theta 1 based on the optimum processing conditions. Distance lp 1 between the workpiece processed surface Wa from fixed sensor position P at this time is Sadamari the geometric distance lq 1 between the workpiece processed surface Wa from fixed sensor position Q as well is determined. Then, as shown in the control circuit diagram of Figure 7, the lp 1
Is set in the setting device 40 as a first setting value, and lq 1 is previously set in the setting device 41 as a second setting value. During the processing, the distances lp and lq between the workpiece processing surface Wa and the sensors are measured by the sensors 38 and 39. At this time, the difference between the measured value and the set value via the respective comparators 42 and 43, that is, lp−, is set so that lp = lp 1 and lq = lq 1 respectively.
The values of lp 1 and lq−lq 1 correspond to the first and second servo motors 2.
3 and 24 are sent to the servo amplifiers 44 and 45, respectively. 46, 4
7 is a tacho generator for each of the servomotors 23 and 24. In this way, when the first servo motor 23 with a signal lp-lp 1 is rotated, the rack member 26 which holds the second support mechanism 22 and the grindstone holder 20, the point a first upper plane E is carried out for the first circular motion that substantially centered, is controlled such that the contact angle between the workpiece processed surface Wa of the grinding wheel 1 on the first plane theta is always theta 1 and constant. At the same time, when the second servo motor 24 is driven to rotate by the signal of lq−lq 1 , the grindstone holder 20 is centered on the second plane at the point E on the second plane via the second support mechanism 22. performs second arcuate motion is controlled such that the contact angle between the workpiece processed surface Wa of the grinding wheel 1 on the second plane theta is always theta 1 and constant. As described above, since the contact angle control in two directions orthogonal to each other is performed by the two distance sensors 38 and 39, no matter which direction the grinding feed direction of the grindstone 1 along the work W surface is directed, Can be reliably detected by the two distance sensors 38 and 39, even if the workpiece processing surface Wa has a curved surface that is twisted in an indeterminate direction, and based on the measured values, the grinding wheel axis C By performing angle control in two directions simultaneously, a constant contact angle θ with respect to the work surface Wa is always constant.
1 is kept. Note that the two directions of the sensor mounting position are not limited to those that match the X and Y directions as in the present embodiment, and may be set to any direction or angle that does not match the X and Y directions. In addition, the first support mechanism 21 can also be configured to rotate the grindstone holder 20 via the idle gear and return the base side to the straight line in the Y direction, like the second support mechanism 22. Also, the second support mechanism 22, like the first support mechanism 21, causes the arc-shaped rack member along the trajectory of the second arc motion to mesh with the drive-side pinion with respect to the arc guide support portion. It is also possible to use a mechanism having a different structure. Further, instead of each gear, another transmission structure such as a worm gear, a belt transmission, or a link mechanism can be used. (Effects of the Invention) According to the present invention, in addition to the X-, Y-, and Z-axis feed control during the profile grinding, the grinding wheel holder of the grinding head is substantially centered on a point defined on the tip side with respect to the saddle. Two mutually orthogonal
Direction of circular motion is possible, two distance sensors attached to the grindstone holder constantly measure the distance to the work surface, and drive each circular motion so that the measured value matches the preset value. Since the control is performed, the grindstone axis is tilted in the above two directions, so that the contact angle between the surface of the workpiece to be machined and the grindstone is always kept constant. That is, regardless of the direction in which the grinding feed direction of the grindstone along the workpiece surface is oriented, or the workpiece processing surface has a curved surface that is twisted in an indeterminate direction, the inclination of the workpiece processing surface with respect to the grinding wheel is equal to the two distances. Can be reliably detected by the sensor,
By simultaneously controlling the angles of the grindstone shafts in two directions based on the measured values, a constant contact angle is always maintained with the work surface. In this way, it is possible to easily grind the work surface at a fixed part of the grindstone easily even on a work surface with a complicated free-form surface shape, so that the optimum grinding speed unique to the grindstone can be maintained. it can. For this reason, it is possible to perform the profile grinding in which the finished surface is very uniform and stable. Further, in the present invention, since at least one of the circular motions is performed by a combination of linear movement and rotation, the radius of curvature of the rotation guide portion can be reduced, and a large circular arc can be formed for each of the two circular motions. There is no need to provide a guide member, and the whole can be configured to be narrow with small members. Interference with the work can be prevented, and the operating angle width of the circular motion can be increased. Therefore, it is possible to easily follow a workpiece surface having a complicated free-form surface shape, and to grind the workpiece surface at a fixed portion of the grindstone.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の倣い研削装置を示す正面図、第2図は
その側面図、第3図は第1の支持機構における第1の円
弧運動を示す図、第4図は第2の支持機構における第2
の円弧運動を示す図、第5図は2個の距離センサとワー
ク面との関係を示す斜視図、第6図は第1の平面上での
距離センサとワーク面との関係を示す図、第7図は第1
および第2の円弧運動の制御回路図、第8図は従来の装
置を示す正面図、第9図(a)(b)は従来の研削状態
を説明するための図である。 1……研削用砥石、13……サドルとしての第2サドル、
14……研削加工ヘッド、20……砥石ホルダー、21……第
1の支持機構、22……第2の支持機構、23……第1の円
弧駆動モータとしてのサーボモータ、24……第2の円弧
駆動モータとしてのサーボモータ、31……回転中心とな
る支持ピン、33……アイドルギヤ、34……ギヤ中心とし
ての軸、36……直線ラック部材としてのラック、38……
第1の距離センサ、39……第2の距離センサ、40……第
1の設定値を設定する設定器、41……第2の設定器を設
定する設定器、C……砥石軸、P、Q……所定位置、W
……ワーク。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view showing a profile grinding apparatus of the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a view showing a first circular motion in a first support mechanism, FIG. FIG. 4 shows the second support mechanism.
FIG. 5 is a perspective view showing the relationship between two distance sensors and the work surface, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance sensor and the work surface on the first plane, FIG. 7 shows the first
FIG. 8 is a front view showing a conventional apparatus, and FIGS. 9 (a) and 9 (b) are views for explaining a conventional grinding state. 1 ... grinding wheel, 13 ... 2nd saddle as saddle,
14 grinding head, 20 grinding wheel holder, 21 first support mechanism, 22 second support mechanism, 23 servo motor as first circular drive motor, 24 second Servo motor as an arc drive motor, 31 ... Support pin as a rotation center, 33 ... Idle gear, 34 ... Axle as a gear center, 36 ... Rack as a linear rack member, 38 ...
A first distance sensor, 39... A second distance sensor, 40... A setter for setting a first set value, 41... A setter for setting a second setter, C... , Q... Predetermined position, W
……work.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.先端に研削用砥石を回転自在に保持した研削加工ヘ
ッドを、X、Y、Zの3軸方向に送り制御してワークの
加工面に倣って研削加工する倣い研削装置において、上
記研削加工ヘッドを、上記研削用砥石の砥石軸を回転自
在に支持した砥石ホルダーと、この砥石ホルダーを砥石
先端側を中心とする第1の円弧運動を可能に支持する第
1の支持機構と、この第1の円弧運動を駆動する第1の
円弧駆動モータと、上記砥石ホルダーを上記第1の円弧
運動と直交する方向の砥石先端側を中心とする第2の円
弧運動を可能にする第2の支持機構と、この第2の円弧
運動を駆動する第2の円弧駆動モータとで構成し、上記
少なくとも一方の支持機構を、上記円弧駆動モータによ
りアイドルギヤを介して工具ホルダーに基部側を中心と
する回転を与えると同時にこのアイドルギヤと直線ラッ
ク部材との噛み合いによりアイドルギヤのギヤ中心とと
もに砥石ホルダーの回転中心を上記回転に伴って砥石ホ
ルダーの先端位置が移動する分だけ直線方向の戻し動作
を与える構成にし、かつ、上記砥石ホルダーに、ワーク
との距離を測定する第1の距離センサとこの第1の距離
センサとは異なる角度位置に第2の距離センサをそれぞ
れ所定位置に固定するとともに、上記第1の距離センサ
からの測定値が予め設定された第1の設定値の一致する
ように上記第1の円弧駆動モータを駆動制御すると同時
に上記第2の距離センサからの測定値からの測定値が予
め設定された第2の設定値と一致するように上記第2の
円弧駆動モータを駆動制御し、加工するワーク面に対し
上記研削用砥石を常に所定角度に保持しながら倣い研削
することを特徴とする倣い研削装置。
(57) [Claims] In a scanning grinding apparatus that feeds a grinding head having a grinding wheel rotatably at its tip in a three-axis direction of X, Y, and Z to perform grinding according to a processing surface of a work, the grinding head is used as the grinding head. A grindstone holder rotatably supporting a grindstone shaft of the grinding grindstone, a first support mechanism for supporting the grindstone holder so as to enable a first arc movement centered on the grindstone tip side, A first arc drive motor for driving an arc motion, a second support mechanism for allowing the grindstone holder to perform a second arc motion centering on a tip end side of the grindstone in a direction orthogonal to the first arc motion; A second arc drive motor for driving the second arc motion, and the at least one support mechanism is configured to rotate the tool holder around the base side through the idle gear via the idle gear by the arc drive motor. Same as give The idle gear is engaged with the linear rack member so that the center of rotation of the grindstone holder together with the gear center of the idle gear performs a return operation in the linear direction by an amount corresponding to the movement of the tip end position of the grindstone holder with the rotation, and A first distance sensor for measuring a distance to a workpiece, and a second distance sensor fixed at a predetermined position at an angular position different from the first distance sensor, on the whetstone holder; The drive control of the first arc drive motor is performed so that the measured value from the sensor coincides with the first set value set in advance, and at the same time, the measured value from the measured value from the second distance sensor is set in advance. The second arc drive motor is driven and controlled so as to coincide with the second set value, and the grinding wheel is always held at a predetermined angle with respect to the work surface to be machined. Reluctant to copying grinding copying grinding apparatus and said.
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