JPH01127262A - 金型研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 崖１上夏且旦分！ 本発明は、荒加工後の金型の表面を自動的に研磨する金
型研磨装置に関するものである。

ｌ米夏技丘 自由曲面を有する金型の製作は、まず１．倣いフライス
盤もしくはマシニングセンタ等の高度に自動化された工
作機械によって、高能率で荒加工されているが、荒加工
後の金型の表面を平滑に、さらに、鏡面に研磨する加工
は、人手による手仕上げに頼っているのが実情であって
、本出願人はこの点を改善するため、先に自己倣い研磨
装置を提案（特開昭６０−２６３６６２号公報参照）し
、自動化を図っている。

罵°ゞ占 上記提案のものは、第４図に示す様に研磨ヘッド（１）
内に砥石軸（２）を３軸度位可能に設け、研磨へラド（
１）内に設置した３軸方向の変位検出器（図示省略）か
らの３軸方向の変位ｒｔ号６ｘ、’ｃ　７１　’ｔ、２
から、これらの合成変位θ−ｑコ「７を演算し、この合
成変 位値６が、設定値６０に常に一致するように研磨ヘッド
（１）を３軸方向に自己追従倣い動作させるようにした
ものである。

上記装置による自己倣い研磨の一例を第５図°及び第６
図で説明すると、金型（３）に、倣い制御装置の領域指
定機能により、実際に研磨加工すべき領域（４）（図中
、２点鎖線の矩形領域）を予め設定し、この領域（４）
内でＸ方向移動及びＹ方向自動ピンク送り機能により、
砥石（５）を移動経路（６）に沿って順次金型（３）の
表面を倣いながら走査させ、表面研磨を行わせるのであ
る。

ところが、上記装置による表面ｆｌＦでは、第６図に示
す金型（３）の周囲のエツジ部（７）に於いては、他の
凹部底面と異なり、砥石（５）と加工物形状が局所的な
研磨圧でもって研磨加工されるため、エツジ部（７）に
第６図で点線にて示すように特有の研磨ダレ（８）を生
じ、形状精度の劣化を招くことになり、金型によっては
、使用不能となる場合がある。

上記研磨ダレ（８）を除く方法として、次の２つの方法
が考えられる。

１）Ｖｒ磨加工領域を細分化して、エツジ部での研磨加
工を行わないようにする。

２）電位線ピック送り機能を利用して、エツジ部での研
磨加工を行わないようにする。

上記１）の方法を第７図及び第８図と示す如き化粧ビン
型の金型に実施する場合では、エツジ稜線（９）の内側
に、予め領域■、■、■を設定し、この領域を順に加工
させることになる。

通常の倣い工作機械では、領域指定は工作機械座標系位
置で与えるため、矩形領域しか指定できず、複雑な凹面
加工物では、どうしても研磨残し領域（ｌＯ）が生じ、
能率的な自動研磨が不可能となる。

また、２）の方法は、第９図に示すように、金型のエツ
ジ稜線（９）の近くに、絶縁テープ（１０）を介して電
位線（１１）を凹面領域に貼りめぐらせ、トレーサのフ
ィーラ（１２）が電位線に接触したときの電気的接触信
号により自動ピンク送りをかける方法であるが、砥石が
絶縁体であるから、この方法を利用できない。

しかも、２．上記１）２）のいずれの方法も、領域の指
定に煩雑な手間を要し、実用上、種々の問題点があった
。

占ｔ　°　　　　　の 本発明は、従来の上記問題点に鑑み提案されたもので、
砥石を先端に取付けた砥石軸と、砥石軸を回転可能で、
かつ、砥石軸の軸線方向及びこれに直交する平面内の２
方向に変位可能に支持する研磨ヘッドと、研磨ヘッド内
に設置され、砥石軸の３軸方向の変位を検出する変位検
出器と、変位検出器からの変位信号から金型の傾斜角度
を演算し、予め設定された傾斜角度を越えたとき、自動
ピック送り指令を出す角度検出回路と、上記変位検出器
からの３軸方向の変位信号からこれらの合成変位を演算
し、この合成変位値が設定値に常に一致するように研磨
へラドと加工金型とを３軸方向に相対的に追従倣い動作
させ、かつ、角度検出回路の自動ピック送り指令により
研磨ヘッドと加工金型とを相対的にピック送りさせる倣
い制御装置とを具備させたものである。

皿 倣いフライス盤主軸に研磨ヘッドを装置し、金型のエツ
ジ稜線等を含む研磨領域を矩形に設定し、かつ、ビック
量、合成変位の設定値及び傾斜角度の設定値を設定し、
さらに、その他の必要情報を設定して倣い研磨動作を開
始させる、まず、ｖｒ磨ヘッドは、金型の倣い領域の研
磨加工開始点に向けて移動せしめられ、砥石軸の先端の
砥石が金型の研磨加工開始点に接触せしめられる。砥石
軸は高速回転駆動されており、金型に接触すると、その
合成変位値がＱｏになるまで押し込まれ、研磨圧が付与
される。これと同時に、砥石が金型表面に接触したこと
による砥石軸の変位が、研磨ヘッド内の変位検出器によ
って検出され、この変位信号が角度検出回路及び倣い制
御装置に供給される。角度検出回路は、変位信号から、
砥石の接触位置における金型表面の傾斜角度を演算し、
設定値を越えれば、自動ビック送り指令を出す。

一方、倣い制御装置は、砥石の合成変位量が常に設定値
と等しくなるように研磨ヘッドを３軸方向に制御駆動す
る。具体的には、Ｘ方向に倣い領域の一端から他端へ移
動するとＹ方向に設定されたピック量だけ移動して再び
Ｘ方向に折り返し移動し、これをＹ方向の倣い領域の終
端まで反復する。このようにして、Ｘ方向及びＹ方向の
両端での金型の傾斜角度が設定値を越えると、Ｙ方向の
ピック送りを出させることによって、エツジ稜線部での
研磨ブレの発生を防止するのである。

皇土血 第１図は本発明装置の全体構成の一例を示す側面図であ
って、同図において、（２１）はテーブル、（２２）は
金型、（２３）はコラム、（２４）はコラム（２３）に
Ｘ方向へ移動可能に装着したスライドアーム、（２５）
はＸ軸サーボモータ、（２６）はＸ軸ボールねじてあっ
て、ポールナツト（図示省略）を介してスライドアーム
（２４）をコラム（２３）上でＸ方向に駆動する装置を
構成している。　　（２７）はスライドアーム（２４）
にＹ方向に移動可能に装着したサドル、（２８）は、Ｙ
軸サーボモータ、（２９）はＹ軸ボールねしであって、
ポールナツト（図示省略）を介してサドル（２７）をス
ライドアーム（２４）上でＹ方向に駆動する装置を構成
している。　　（３０）はサドル（２７）に２方向に移
動可能に装着された主軸頭、（３１）はＺ軸サーボモー
タ、（３２）は２軸ボールねじてあって、ポールナツト
（図示省略）を介して主軸頭（３０）をサドル（２７）
に対して２方向に駆動する装置を構成している。

（３３）は主軸頭（３０）の主軸であって、この主軸（
３３）には研磨ヘッド（３４）が装着しである。

研磨ヘッド（３４）には、砥石（３５）を先端に取付け
た砥石軸（３６）が回転可能で、がっ、砥石軸（３６）
の軸線方向（Ｘ方向）及びこれに直交する平面内の２方
向（Ｘ及びＹ方向）に変位可能に支持しである。

そして、砥石軸（３６）の上記３軸方向の変位εＸ、ε
ｙ　＋　’ｔｙｚを検出する３個（図面は説明の都合上
、１個で代表させて示している）の変位検出器（３７）
が研磨ヘッド（３４）内に組込まれている。

変位検出器（３７）からの変位信号θＸ、εｙ、５ｚは
角度検出回路（３８）と倣い制御装置（３９）とに供給
される。

角度検出回路（３８）は、砥石（３５）の接触点Ｐにお
ける金型（２２）の傾斜角度θが、Ｘ方向変位量６ｚと
、合成変位ｉｔ　’ｃ　＝　ｆ、　ｘ”　”　ｉ　ｙ”
　＋　ｆ、　ｚ”との比でもって検出されるもので、そ
の演算式％式％ そして、上記傾斜角度θが、設定角度６０以上になった
とき、エツジ部と判断させて、角度検出回路（３８）か
ら倣い制御装置（３９）にピック送り指令を出させるも
のである。そのために、角度検出回路（３８）には、角
度設定器（４０）が設けである。

倣い制御装置（３９）は変位検出器（３７）からの３軸
方向の変位信号θｘ＋ｔν、Ｑｚから、これらの合成変
位ピーＮ　’ｃ”　”　ｔ　ｙ”　”　ｅ　’を演算し
、この合成変位値ｅが設定値Ｅ、Ｏに常に一致するよう
に各軸サーボモータ（２５）、（２８）、（３１）を制
御駆動させるものである。そのために、倣い制御装置（
３９）には、設定値（ｏの設定＠　（４１）が設けであ
る。

上記倣い制御装置（３９）は、角度検出回路（３８）か
らピンク送り指令信号を受けると、Ｙ軸サーボモータ（
２８）にピンク送りを行わせるものである。

本発明の実施例は、以上の構成からなり、次に動作を説
明する。

通常の倣いｉｌ］ＩＯに於いては、研磨ヘッド（３４）
内の変位検出器（３７）からの変位信号ｆ、−，ｉ、ｙ
、９ｚが、倣い制御装置（３９）に入力され、倣い動作
が実行されて回転する砥石（３５）により、金型（２２
）の表面が研磨される。

上記変位検出器（３７）からの変位信号Ｅｘ。

ｆ−ｙ＋ｆ、、ｚは角度検出回路（３８）にも入力され
、前記の演算式により、砥石（３５）の接触点Ｐにおけ
る金型（２２）の傾斜角度θが演算され、設定角−θ０
を越えたとき、ピック送り指令が出力される。その結果
、第２図及び第３図に示す様なビン型の金型（２２）の
研磨加工においては、角度検出回路（３８）により、自
動的に凹面研磨領域の自動設定が可能となる。

即ち、ビン型金型（２２）の加工平面図（第２図）にお
いて、先ず、工作機械系座標値を用いて、研磨領域を矩
形領域（Ａ）に設定する。そして、各軸サーボモータ（
２５）、（２８）、（３１）を倣い１ＩＩｌ装置（３９
）で倣い動作させると、第２図に示す様にＸ方向に一端
から他端へ移動し゛　　、他端で設定ピック量（δ）だ
け順次Ｙ方向に送られて表面研磨が自動的に行われる。

一方、第３図に示す様に凹面加工部（４２）において、
予め設定された傾斜角度θ０に等しい加工表面位置（Ｐ
ｌ）（Ｐｇ　）点に砥石（３５）が到達すると、角度検
出回路（３８）からビック送り指令が倣い制御装置（３
９）に入力され、その結果、第２図に斜線を入れて示し
た自動設定領域（Ｂ）内のみにおいて、同図中の砥石移
動経路（４３）に従って凹面のみ自動研磨されることに
なる。

この結果、凹面部のみを自動的に研磨することが可能と
なり、研磨ダレによる形状精度の劣化を防止することが
でき、金型自動研磨の能率向上に大きく寄与し得るもの
である。

尚、第２図における砥石移動経路（４３）は、説明の都
合上、ピック量（δ）を大きく表わしているが、実際に
は微小量であって、各面を砥石（３５）で−様に研磨す
るものである。

また、傾斜角度θ０の設定は、荒加工後の金型（２２）
の形状によって、設定されるものである。

上記第１図の実施例は、テーブル（２１）を固定とし、
主軸ＤＩ　（３０）を３軸方向に移動させた場合を例示
しているが、テーブル（２１）を移動させる方式のもの
にも適用可能であることは明らかである。

１１１とＥ策 本発明によれば、任意形状の凹面加工物に対し、研磨加
工領域の自動設定が可能となり、加工能率の向上が図ら
れると同時に、研磨加工による鋭い角部（エツジ部）の
研磨ブレが解消され、研磨加工精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置全体の一例を示す側面図、第２図は
本発明装置による金型研磨要領の説明用平面図、第３図
はその側面図、第４図は、従来の研磨ヘッドの説明用側
面図、第５図は、従来の金型研磨要領の説明用平面図、
第６図はその側面図、第７図は従来の加工領域設定要領
の説明用平面図、第８図はその側面図、第９図は従来の
モデル倣い加工における領域設定方法の説明用側面図で
ある。 （２１）・−・テーブル、　　（２２）・−・金型、（
２５）　−・Ｘ軸サーボモータ、 （２８）・−・・Ｙ軸サーボモータ、 （３１）・・−・２軸サーボモータ、 （３０）・・・−・主軸頭、　　　（３３）・−・主軸
、（３４）・−・研磨ヘッド、　（３５）・−・砥石、
（３６）・・−・砥石軸、　　　（３７）・−・変位検
出器、（３８）　−・角度検出回路、 （３９）・・・−・倣い制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）砥石を先端に取付けた砥石軸と、砥石軸を回転可
   能で、かつ、砥石軸の軸線方向及びこれに直交する平面
   内の２方向に変位可能に支持する研磨ヘッドと、 研磨ヘッド内に設置され、砥石軸の３軸方向の変位を検
   出する変位検出器と、 変位検出器からの変位信号から金型の傾斜角度を演算し
   、予め設定された傾斜角度を越えたとき、自動ピック送
   り指令を出す角度検出回路と、 上記変位検出器からの３軸方向の変位信号からこれらの
   合成変位を演算し、この合成変位値が設定値に常に一致
   するように研磨ヘッドと加工金型とを３軸方向に相対的
   に追従倣い動作させ、かつ、角度検出回路の自動ピック
   送り指令により研磨ヘッドと加工金型とを相対的にピッ
   ク送りさせる倣い制御装置とを具備したことを特徴とす
   る金型研磨装置。