JP4187849B2

JP4187849B2 - 円板形工具の制御方法および工具ドレス機

Info

Publication number: JP4187849B2
Application number: JP35876698A
Authority: JP
Inventors: 宗幹山田; 快彦鈴木; 直秀畑
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: JP2000176835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸回りで回転駆動されるドレッサーといった円板形工具をワークに接触させて所定形状にワークを成形する工作機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばグラインダーの砥石車を所定形状に修復する工具ドレス機は広く知られている。こうした工具ドレス機は、回転する砥石車の外周面に接触するドレッサーを備える。ドレッサーのシャンクに埋め込まれたダイヤモンドが回転中の砥石車の外周面に接触すると、その外周面に露出する砥粒の目立てが実現される。
【０００３】
一般に、ドレッサーでは、砥石車の外周形状に従ってダイヤモンドが配列される。したがって、砥石車の厚みや外周形状に応じてダイヤモンドの配列は変更されなければならない。その結果、砥石車ごとに専用のドレッサーが用意されなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、円板形シャンクの外周で環状にダイヤモンドといった切削材料を保持するドレッサーを提案する。こうしたドレッサーでは、中心軸回りで円板形シャンクを回転させると切削材料が単一の円軌道上を高速で移動することができる。したがって、中心軸回りで円軌道上を移動する切削材料を砥石車に接触させれば、切削材料によって砥石車は研削されることができる。砥石車の外周面に対してドレッサーの直立姿勢を維持し、砥石車の経線に沿ってドレッサーを移動させれば、移動するドレッサーによって砥石車の外周形状は所定形状に成形されることができる。砥石車の外周形状に応じてドレッサーの移動経路を設定すれば、様々な厚みや外周形状の砥石車を成形することが可能となる。したがって、砥石車の厚みや外周形状の違いに拘わらず単一のドレッサーを用いることが可能となる。しかしながら、これまでのところ、こうした汎用性の高いドレッサーは提案されていない。
【０００５】
しかも、こうした円板形のドレッサーを用いて所定形状に砥石車を修復するにあたっては、砥石車の経線に対してドレッサーの法線を直交させることが望まれる。したがって、砥石車の外周面が傾斜したり曲面を描いたりしていると、そういった傾斜や曲面に応じてドレッサーの姿勢を変化させなければならない。こうしてドレッサーの姿勢が変化すると、この姿勢変化に応じてドレッサーを位置決めし直さなければならない。しかしながら、これまでのところ、こうしたドレッサーを始めとする円板形工具の姿勢を変化させながらワークの加工位置に円板形工具を位置決めすることのできる制御方法は確立されていない。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、様々な厚みや外周形状の砥石車を修復することができる汎用性の高い工具ドレス機を提供することを目的とする。また、本発明は、こうした工具ドレス機を提供するにあたって、ドレッサーといった円板形工具の姿勢を変化させつつもワークの加工位置に対して簡単に円板形工具を位置決めすることができる円板形工具の制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、支持部材に対して姿勢変化可能に支持される円板形工具の回転軸を含む１平面上で円板形工具の法線の姿勢を特定する工具姿勢データを取得する工程と、前記法線上で円板形工具のワーク接触点の位置を特定する加工位置データを取得する工程と、取得した工具姿勢データおよび加工位置データを用いて、逆運動学方程式に基づき前記１平面に沿った前記支持部材の直交２軸方向変位を算出する工程とを備えることを特徴とする円板形工具の制御方法が提供される。
【０００８】
かかる制御方法によれば、円板形工具の姿勢を変化させつつワークに対して円板形工具を位置決めするにあたって、ロボット工学に基づく逆運動学方程式を用いることによって円板形工具とワークとの接触点すなわちワークの加工位置に基づき支持部材の直交２軸方向変位を簡単に算出することができる。
【０００９】
こうして円板形工具の姿勢が特定されれば、円板形工具を用いる工作機では、取得された工具姿勢データに基づき前記支持部材に対して前記円板形工具の姿勢を変化させ、ワークに対する円板形工具の姿勢を正確に決定することができる。しかも、こうして支持部材の直交２軸方向変位が特定されれば、工作機では、算出された前記直交２軸方向変位に基づき前記支持部材を前記１平面に沿って移動させ、ワークに対して円板形工具を正確に位置決めすることができる。
【００１０】
こうした円板形工具の制御方法は、前記支持部材に対する前記法線の姿勢の変化具合を検出する工程と、前記１平面に沿って移動する前記支持部材の直交２軸方向変位を検出する工程と、検出された変化具合および直交２軸方向変位を用いて、運動学方程式に基づき前記ワーク接触点の位置を算出する工程とをさらに備えてもよい。かかる制御方法によれば、ワークに対して円板形工具の姿勢を変化させたり直交２軸方向に支持部材を変位させたりした際に、ロボット工学に基づく運動学方程式を用いることによって円板形工具とワークとの接触点すなわち加工位置を簡単に特定することができる。
【００１１】
こうしてワーク接触点すなわち加工位置が特定されれば、算出された前記ワーク接触点の位置は表示器に表示されてもよい。その結果、工作機の作業者はワークの加工位置を確認しながらワークを加工することができる。
【００１２】
このように逆運動学方程式を用いて支持部材の直交２軸方向変位を算出するにあたって、円板形工具の制御方法は、支軸回りで姿勢変化可能に支持される円板形工具の回転軸を含むｙｚ平面上で円板形工具の回転軸の姿勢変化角度θ₄ を特定する工具姿勢データを取得する工程と、ｙｚ平面上で、円板形工具のワーク接触点を通過して円板形工具の回転軸に平行な仮想線に対して支軸からの距離ｄ₅ を示す回転半径データを取得する工程と、ｙｚ平面内でワーク接触点のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y を特定する加工位置データを取得する工程と、取得した工具姿勢データ、回転半径データおよび加工位置データを用いて、ｙｚ平面に沿った前記支軸のｚ軸方向変位ｄ₁ およびｙ軸方向変位ｄ₃ を算出する工程とを備えればよい。
【００１３】
このとき、前記ｚ軸方向変位ｄ₁ は、
【数７】

に基づき算出されればよく、前記ｙ軸方向変位ｄ₃ は、
【数８】

に基づき算出されればよい。円板形工具の半径距離に前記距離ｄ₅ を一致させれば、簡単に前記距離ｄ₅ を特定することが可能となる。
【００１４】
以上のような円板形工具の制御方法は、前記ｙｚ平面上で、前記支軸を通過して前記仮想線に直交する第１法線と、前記ｙｚ平面上で、前記ワーク接触点を通過して前記仮想線に直交する第２法線との回転軸方向距離ａ₅ を示す偏心距離データを取得する工程をさらに備えることができる。こうした偏心距離データを特定すれば、ｙｚ平面上で円板形工具の法線上に支軸が配置される際に円板形工具の制御方法が用いられることができるだけでなく、ｙｚ平面上で円板形工具の法線に対して支軸が偏倚される際にも円板形工具の制御方法を用いることができることとなる。
【００１５】
このとき、前記ｚ軸方向変位ｄ₁ は、
【数９】

に基づき算出されればよく、前記ｙ軸方向変位ｄ₃ は、
【数１０】

に基づき算出されればよい。
【００１６】
こうして円板形工具の姿勢が特定されれば、円板形工具を用いる工作機では、取得された工具姿勢データに基づき、前記回転角θ₄ で前記支軸回りに前記円板形工具の回転軸を回転させ、ワークに対する円板形工具の姿勢を正確に決定することができる。しかも、工作機では、算出された前記ｚ軸方向変位ｄ₁ に基づき、前記支軸をｚ軸方向に正確に移動させることができ、算出された前記ｙ軸方向変位ｄ₃ に基づき、前記支軸をｙ軸方向に正確に移動させることができる。その結果、ワークに対して円板形工具を正確に位置決めすることが可能となる。
【００１７】
前述のように運動学方程式を用いてワーク接触点の位置すなわち加工位置を特定するにあたって、円板形工具の制御方法は、前記支軸回りで回転する前記円板形工具の回転軸に対して回転角θ₄ を検出する工程と、前記ｚ軸方向に移動する前記支軸に対してｘ軸方向変位ｄ₁ を検出する工程と、前記ｙ軸方向に移動する前記支軸に対してｙ軸方向変位ｄ₃ を検出する工程と、検出された回転角θ₄ およびｚ軸方向変位ｄ₁ 並びにｙ軸方向変位ｄ₃ に基づいて前記ワーク接触点のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y を算出する工程とを備えればよい。
【００１８】
このとき、前記ｚ座標値ｐ_z は、
【数１１】

に基づき算出されることができ、前記ｙ座標値ｐ_y は、
【数１２】

に基づき算出されることができる。前記回転軸方向距離ａ₅ がゼロであれば、ｙｚ平面上で円板形工具の法線上に支軸が配置される際に、円板形工具の姿勢変化や支持部材の変位に応じて円板形工具のワーク接触点すなわちワークの加工位置を簡単に特定することができる。
【００１９】
さらにまた、第２発明によれば、円板形シャンクの外周で環状に切削材料を保持するドレッサーと、回転軸回りでドレッサーを回転させるスピンドルと、支軸回りで回転自在にスピンドルを支持する支持部材と、支軸が直交する１平面に設定される直交２軸座標系に従って支持部材を変位させる変位機構とを備えることを特徴とする工具ドレス機が提供される。第１発明に係る円板形工具の制御方法を用いれば、こうした工具ドレス機を簡単に実現することができる。こうした工具ドレス機によれば、砥石車の外周面に対してドレッサーの直立姿勢を維持しつつ、砥石車の経線に沿ってドレッサーを移動させることができる。したがって、砥石車の厚みや外周形状の違いに拘わらず単一のドレッサーを用いることが可能となる。汎用性の高いドレッサーが実現されるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、グラインダー１０に設置されて、本発明に係る円板形工具の制御方法が適用される工具ドレス機１１を示す。グラインダー１０は、駆動モータ１２の働きによって回転軸１３すなわちｚ軸回りで砥石車１４を回転させる。回転する砥石車１４の外周がワークに接触すると、ワークの表面が削り取られ、研磨や研削が実現される。
【００２２】
工具ドレス機１１は、円板形シャンク１６の外周で環状にダイヤモンドといった切削材料１７を保持するドレッサー１８を備える。ドレッサー１８は、スピンドル１９の回転軸２０先端に固定される。回転軸２０回りで円板形シャンク１６が回転すると、切削材料１７は単一の円軌道上を高速で移動することができる。この工具ドレス機１１では、回転軸２０回りで円軌道上を移動する切削材料１７がグラインダー１０の砥石車１４に接触すると、切削材料１７によって砥石車１４は研削される。
【００２３】
スピンドル１９は支持部材２２に支持される。この支持部材２２は、垂直方向すなわちｙ軸方向に延びる第１案内部材２３に沿って移動することができる。この移動は、例えばボールねじ機構で構成されるｙ軸方向変位機構（図示せず）の働きによって達成される。第１案内部材２３は、水平方向すなわちｚ軸方向に延びる第２案内部材２４に沿って移動することができる。この移動は、同様に、例えばボールねじ機構で構成されるｚ軸方向変位機構（図示せず）の働きによって達成される。こうしてボールねじ機構が用いられる場合には、ボールねじを駆動するサーボモータの回転数によってｚ軸方向変位ｄ₁ やｙ軸方向変位ｄ₃ が決定される。ｚ軸方向変位ｄ₁ やｙ軸方向変位ｄ₃ を引き起こすサーボモータの回転数はエンコーダによって検出されることができる。ｚ軸方向変位機構およびｙ軸方向変位機構の組み合わせによって、支持部材２２は、直交２軸座標系すなわちｙｚ座標平面に従って変位することができる。ただし、ｚ軸方向変位機構やｙ軸方向変位機構は周知のように例えばリニアモータ機構で構成されてもよい。
【００２４】
図２に示されるように、支持部材２２とスピンドル１９との間には、ｙｚ座標平面に直交する支軸２５回りの相対回転が許容される。その結果、スピンドル１９の回転軸２０は、図１に示されるように、回転軸２０の軸心とドレッサー１８の法線との交点を中心に回転し、ｙｚ座標平面内でその姿勢を変化させることができる。支軸２５回りのスピンドル１９の回転は、例えば歯車機構で構成される姿勢変化機構（図示せず）の働きによって達成される。この場合には、歯車機構に連結されるサーボモータや歯車機構のギア比に基づいて回転軸２０の姿勢変化角度θ₄ が決定される。回転軸２０の姿勢変化を引き起こすサーボモータの回転数はエンコーダによって検出されることができる。
【００２５】
図３に示されるように、ｚ軸方向変位機構２６やｙ軸方向変位機構２７、姿勢変化機構２８はコントローラ２９によって制御される。このコントローラ２９は、前述のｙｚ座標平面上でドレッサー１８の法線の姿勢を特定する工具姿勢データや、そういった法線上でドレッサー１８のワーク接触点の位置を特定する加工位置データ、ワーク接触点を通過して回転軸２０に平行な仮想線に対して支軸２４からの距離ｄ₅ すなわちドレッサー１８の半径距離（図１参照）を示す回転半径データを取得するデータ取得回路３０を備える。工具姿勢データは、例えば回転軸２０を含むｙｚ座標平面上で回転軸２０の姿勢変化角度θ₄ を特定する。加工位置データは、例えばｙｚ座標平面内で切削材料１７と砥石車１４との接触位置すなわちワーク接触点のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y を特定する。こうした姿勢変化角度θ₄ やｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y 、距離ｄ₅ は、作業者のキー操作やＮＣプログラムを通じてデータ取得回路３０に取り込まれればよい。
【００２６】
変位算出回路３１は、取得された工具姿勢データ、加工位置データおよび回転半径データを用いて、逆運動学方程式に基づきｙｚ座標平面に沿った支持部材２２の直交２軸方向変位すなわちｚ軸方向変位ｄ₁ およびｙ軸方向変位ｄ₃ を算出する。ｚ軸方向変位算出回路３２は、例えば次式に従ってｚ軸方向変位ｄ₁ を算出する。
【００２７】
【数１３】

ｙ軸方向変位算出回路３３は、例えば次式に従ってｙ軸方向変位ｄ₃ を算出する。
【００２８】
【数１４】

姿勢変化角度設定回路３４は、取得された工具姿勢データに基づき、回転軸２０の姿勢変化角度θ₄ を引き起こすサーボモータの回転数を設定する。
【００２９】
検出回路３５は、ｙｚ座標平面に沿って移動する支持部材２２の直交２軸方向変位すなわちｚ軸方向変位ｄ₁ およびｙ軸方向変位ｄ₃ を検出する。この検出にあたっては、ｚ軸方向変位機構２６やｙ軸方向変位機構２７に設けられるエンコーダの検出値が用いられる。同時に、検出回路３５は、支持部材２２に対するドレッサー１８の法線の姿勢変化具合すなわち姿勢変化角度θ₄ を検出する。この検出にあたっては、姿勢変化機構２８に設けられるエンコーダの検出値が用いられる。
【００３０】
加工位置算出回路３６は、検出された変化具合および直交２軸方向変位を用いて、運動学方程式に基づき次式に従ってワーク接触点の位置すなわち加工位置のｚ軸座標値ｐ_z およびｙ軸座標値ｐ_y を算出する。
【００３１】
【数１５】

表示器駆動回路３７は、算出された加工位置のｚ座標値ｐ_z やｙ座標値ｐ_y 、ドレッサー１８の姿勢変化角度θ₄ を表示器３８に表示させることができる。
【００３２】
いま、前述の工具ドレス機１１を用いてグラインダー１０の砥石車１４を修復する場面を考える。まず、作業者は、例えば図４に示されるように、ｙｚ座標平面上で砥石車１４の外周面の輪郭を特定する。この特定によって、砥石車１４の経線４１の形状が明らかとされる。回転軸２０回りでドレッサー１８の切削材料１７が描く円軌道は、明らかとされた経線４１上を移動することとなる。この移動を実現するにあたって、作業者は、各時刻（例えば１ｍｓ）ごとに経線４１のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y を特定する。
【００３３】
こうして各時刻ごとに加工位置のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y が特定されると、作業者は、各時刻の加工位置で、砥石１４の外周面に対してドレッサー１８を直立姿勢に維持することができる姿勢変化角度θ₄ を特定する。作業者は、各時刻ごとに特定された加工位置のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y 並びに姿勢変化角度θ₄ の組み合わせを加工位置データおよび工具姿勢データとしてデータ取得回路３０に取り込ませる。データ取得回路３０には、ドレッサー１８の半径距離ｄ₅ が明らかとなった時点で回転半径データが取り込まれていればよい。
【００３４】
こうして工具姿勢データ、加工位置データおよび回転半径データが取得されると、各時刻の加工位置ごとに、ｚ軸方向変位算出回路３２は支持部材２２のｚ軸方向変位ｄ₁ を算出し、同じくｙ軸方向変位算出回路３３は支持部材２２のｙ軸方向変位ｄ₃ を算出する。各時刻ごとに算出されたｚ軸方向変位ｄ₁ やｙ軸方向変位ｄ₃ に加え、姿勢変化角度設定回路３４で設定されるサーボモータの回転数は、ｚ軸方向変位機構２６やｙ軸方向変位機構２７、姿勢変化機構２８に各々供給される。
【００３５】
すると、姿勢変化機構２８は、供給された回転数に基づき、支軸２５回りで支持部材２２に対して姿勢変化角度θ₄ でドレッサー１８の姿勢を変化させ、砥石車１４に対するドレッサー１８の姿勢を決定する。ｚ軸方向変位機構２６やｙ軸方向変位機構２７は、算出されたｚ軸方向変位ｄ₁ やｙ軸方向変位ｄ₃ に基づき支持部材２２をｙｚ座標平面に沿って移動させ、砥石車１４に対してドレッサー１８を位置決めする。こうしてドレッサー１８の切削材料１７は各加工位置に正確に位置決めされると同時に、砥石車１４の外周面に対してドレッサー１８の直立姿勢は維持されることとなる。ドレッサー１８の移動に伴って、表示器３８には、各加工位置のｚ座標値ｐ_z やｙ座標値ｐ_y 、ドレッサー１８の姿勢変化角度θ₄ が表示されればよい。
【００３６】
ここで、変位算出回路３１の原理を簡単に説明する。まず、ワークとなる砥石車１４に対して基準座標系を設定し、ロボット工学に基づく運動学モデル（リンクモデル）を構築する。例えば図５に示されるように、前述のｙｚ座標平面に対して基準座標系Ｘ₀ Ｚ₀ を設定すると、第２案内部材２４と第１案内部材２３とのジョイントでは第１座標系Ｘ₁ Ｚ₁ および第２座標系Ｘ₂ Ｚ₂ が設定されることができる。同様に、第１案内部材２３と支軸２５とのジョイントには第３座標系Ｘ₃ Ｚ₃ および第４座標系Ｘ₄ Ｚ₄ が規定され、ドレッサー１８の法線に沿って第５座標系Ｘ₅ Ｚ₅ が規定される。設定された基準座標系Ｘ₀ Ｚ₀ に基づけば、第５座標系Ｘ₅ Ｚ₅ の原点すなわちワーク接触点はベクトル（ｐ_z ，ｐ_y ）によって特定されることができる。
【００３７】
特定された運動学モデルに基づき、各座標系ごとにパラメータθ_n （Ｚ_n-1 回りの回転角）、ｄ_n （Ｚ_n-1 に沿った距離）、ａ_n （Ｘ_n に沿った距離）、α_n （Ｘ_n 回りの回転角）を特定すると次表が得られる。
【００３８】
【表１】

得られたパラメータθ_n 、ｄ_n 、ａ_n 、α_n に基づいて各座標系Ｘ₁ Ｚ₁ 〜Ｘ₅ Ｚ₅ ごとに変換行列Ａ_n を特定すると、
【数１６】

が得られる。その結果、基準座標系Ｘ₀ Ｚ₀ に対するドレッサー１８の姿勢やワーク接触点の位置ベクトルは、運動学方程式に従い、
【数１７】

で表現されることができる。したがって、逆運動学方程式に従えば、
【数１８】

【数１９】

が得られることとなる。その結果、反対に運動学方程式を用いれば、前述した加工位置算出回路３６が実現されることができる。
【００３９】
ただし、工具ドレス機１１では、前述のように回転軸２０の軸心とドレッサー１８の法線との交点に支軸２５の軸心を位置させる必要は必ずしもない。例えば図６に示されるように、支軸２５の軸心が回転軸２０の軸心から偏倚してもよい。この場合には、回転半径データは、ドレッサー１８のワーク接触点（ｐ_z ，ｐ_y ）を通過して回転軸２０に平行な仮想線４１に対して支軸２５からの距離ｄ₅ を示せばよい。
【００４０】
また、例えば図７に示されるように、支軸２５の軸心がドレッサー１８の法線から偏倚してもよい。この場合には、ｙｚ平面上で、支軸２５の軸心を通過して仮想線４１に直交する第１法線４２と、ｙｚ平面上で、ドレッサー１８のワーク接触点（ｐ_z ，ｐ_y ）を通過して仮想線４１に直交する第２法線４３すなわちドレッサー１８の法線との回転軸方向距離ａ₅ を示す偏心距離データがデータ取得回路３０に取り込まれればよい。その結果、ｚ軸方向変位算出回路３２は、例えば次式に従ってｚ軸方向変位ｄ₁ を算出することができる。
【００４１】
【数２０】

ｙ軸方向変位算出回路３３は、例えば次式に従ってｙ軸方向変位ｄ₃ を算出することができる。
【００４２】
【数２１】

こうしたｚ軸方向変位算出回路３２やｙ軸方向変位算出回路３３の原理は、例えば図８に示される運動学モデルに基づいて説明されることができる。この運動学モデルでは、支軸２５の軸心（第３座標系Ｘ₃ Ｚ₃ の原点）を通過して仮想線４１に直交する第１法線Ｚ₄ と、ワーク接触点（第５座標系Ｘ₅ Ｚ₅ の原点）を通過して仮想線４３に直交する第２法線Ｚ₅ すなわちドレッサー１８の法線との間で回転軸方向距離ａ₅ は規定されることができる。ここで、仮想線４１は、ドレッサー１８のワーク接触点を通過してドレッサー１８の回転軸２０に平行に描かれるものとする。
【００４３】
特定された運動学モデルに基づき、各座標系ごとにパラメータθ_n （Ｚ_n-1 回りの回転角）、ｄ_n （Ｚ_n-1 に沿った距離）、ａ_n （Ｘ_n に沿った距離）、α_n （Ｘ_n 回りの回転角）を特定すると次表が得られる。
【００４４】
【表２】

得られたパラメータθ_n 、ｄ_n 、ａ_n 、α_n に基づいて各座標系Ｘ₁ Ｚ₁ 〜Ｘ₅ Ｚ₅ ごとに変換行列Ａ_n を特定すると、
【数２２】

が得られる。その結果、基準座標系Ｘ₀ Ｚ₀ に対するドレッサー１８の姿勢やワーク接触点の位置ベクトルは、運動学方程式に従い、
【数２３】

で表現されることができる。したがって、逆運動学方程式に従えば、
【数２４】

【数２５】

が得られることとなる。したがって、加工位置算出回路３６は、運動学方程式に基づき次式に従ってワーク接触点の位置すなわち加工位置のｚ座標値ｐ_z およびｙ座標値ｐ_y を算出することができる。
【００４５】
【数２６】

【数２７】

以上の運動学方程式や逆運動学方程式に基づけば、回転軸方向距離ａ₅ ＝０に設定することによって、図１に示される工具ドレス機１１の運動学方程式および逆運動学方程式を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明に係る円板形工具の制御方法は、前述した工具ドレス機１１に適用されることができるだけでなく、砥石車や丸鋸といった円板形工具を用いる工作機に適用されることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円板形工具を用いた工作機では、円板形工具の姿勢を変化させつつもワークの加工位置に対して簡単に円板形工具を位置決めすることができる。したがって、円板形シャンクの外周で環状に切削材料を保持するドレッサーを用いて、様々な厚みや外周形状の砥石車を成形することが可能となる。汎用性の高い工具ドレス機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工具ドレス機が設置されたグラインダーの全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った支持部材の一部拡大断面図である。
【図３】工具ドレス機の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図４】ドレッサーの制御方法を示す図である。
【図５】ドレッサーの運動学モデルを示す図である。
【図６】回転軸の軸心に対して支軸の軸心が偏倚したドレッサーを示す側面図である。
【図７】ドレッサーの法線に対して支軸の軸心が偏倚したドレッサーを示す側面図である。
【図８】他の実施形態に係るドレッサーの運動学モデルを示す図である。
【符号の説明】
１１工具ドレス機、１４ワークとしての砥石車、１６円板形シャンク、１７切削材料、１８円板形工具としてのドレッサー、１９スピンドル、２０回転軸、２２支持部材、２５支軸、２６変位機構を構成するｚ軸方向変位機構、２７変位機構を構成するｙ軸方向変位機構、４１仮想線、４２第１法線、４３第２法線。

Claims

円板形シャンクの外周で環状に切削材料を保持するドレッサーと、回転軸回りで前記ドレッサーを回転させるスピンドルと、支軸回りで回転自在に前記スピンドルを支持する支持部材と、前記支軸回りで回転を引き起こす姿勢変化機構と、支軸が直交する１平面に設定される直交ｙｚ座標系に従ってｙ軸方向およびｚ軸方向に前記支持部材をそれぞれ変位させるｙ軸方向変位機構およびｚ軸方向変位機構と、前記姿勢変化機構、ｙ軸方向変位機構およびｚ軸方向変位機構を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記回転軸を含むｙｚ平面上で前記回転軸の姿勢変化角度θ４を特定する工具姿勢データ、ｙｚ平面上で、前記ドレッサーのワーク接触点を通過して前記回転軸に平行な仮想線に対して前記支軸からの距離ｄ５を示す回転半径データ、および、ｙｚ平面内でワーク接触点のｚ座標値ｐｚおよびｙ座標値ｐｙを特定する加工位置データを取得するデータ取得回路と、取得した工具姿勢データ、回転半径データおよび加工位置データを用いて、前記姿勢変化機構、ｙ軸方向変位機構、ｚ軸方向変位機構およびワーク接触点に基づき特定されるリンクモデルから得られる運動学方程式から導き出される逆運動学方程式に従って前記ｚ軸方向変位ｄ１およびｙ軸方向変位ｄ３を算出する変位算出回路と、取得した工具姿勢データに基づき前記回転軸の姿勢変化角度θ４を設定する姿勢変化角度設定回路とを備えることを特徴とする工具ドレス機。
請求項１に記載の工具ドレス機において、前記ｚ軸方向変位ｄ１は、

に基づき算出され、前記ｙ軸方向変位ｄ３は、

に基づき算出されることを特徴とする工具ドレス機。
請求項１または２に記載の工具ドレス機において、前記データ取得回路は、前記ｙｚ平面上で、前記支軸を通過して前記仮想線に直交する第１法線と、前記ｙｚ平面上で、前記ワーク接触点を通過して前記仮想線に直交する第２法線との回転軸方向距離ａ５を示す偏心距離データを取得することを特徴とする工具ドレス機。
請求項３に記載の工具ドレス機において、前記ｚ軸方向変位ｄ１は、

に基づき算出され、前記ｙ軸方向変位ｄ３は、

に基づき算出されることを特徴とする工具ドレス機。
請求項４に記載の工具ドレス機において、

に基づき前記ｚ座標値ｐｚを算出し、

に基づき前記ｙ座標値ｐｙを算出する加工位置算出回路をさらに備えることを特徴とする工具ドレス機。
請求項５に記載の工具ドレス機において、前記回転軸方向距離ａ５はゼロであることを特徴とする工具ドレス機。