JPH0386471A - 研削加工装置 - 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】 及１しｌ【む ［産業上の利用分野］ 本発明は研削加工装置に関し、詳しくは研削対象物の表
面形状に残る面うねりを仕上げ加工する研削加工装置に
関する。

［従来の技術］ 従棗　板金のロウ付部などを研削するこの種の研削加工
装置で（社　盛り上がったロウ材などを荒て、研削しよ
うとする対象物がロウ付部で面折れしている場合に（友
　こうした研削加工装置で１ｔ：。

ＣＡＤ等で作成された表面形状データに基づき、面折れ
の位置や面折れの程度の情報を利用して研削を実行する
。即ち、荒加工した後の面形状をフィードバックし、設
計上の表面形状データとの相違を認識して更に研削し、
対象物を所望の形状に仕上げるのである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、現実にかかるフィードバックを行なって
研削すると、対象物の表面形状を設計上の形状（以下、
理想形状と呼ぶ）に一致させられない場合があるという
問題があった　これ（飄　荒加工された後の表面形状に
擬似的な面折れが存在すると、これを設計上の面折れと
認識して研削を実行することがあり、この場合、理想形
状から大きく相違してしまうからである。また、測定し
た表面形状に基づいて面折れの位置を正確に特定しよう
とすると、複雑な演算を行なわねばならず、演算に極め
て長時間を要してしまうという問題を招致する。

本発明の研削加工装置は上記課題を解決し、短時間に精
度よく対象物を理想形状に研削することを目的とする。

隻丑立逍羞 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の研削加工装置（上　第１図に例示するよう（：
。

研削対象物ＯＪの表面形状を、少なくとも所定の走査線
に沿って測定する表面形状測定手段Ｍ１と、 該測定された表面形状に基づいて、折曲点ＰＣを求める
折曲点算出手段Ｍ２と、 前記算出された折曲点ＰＣの少なくともひとつを含む複
数個の代表点ＰＰを、前記所定の走査線に沿って特定す
る代表点特定手段Ｍ３と、該特定された複数個の代表点
ＰＰを通過する近似曲線を算出する近似曲線算出手段Ｍ
４と、該算出された近似曲線と前記測定された表面形状
との偏差を、面うねりとして求める偏差算出手段Ｍ５　
と、 請求められた面うねり分だけ、前記研削対象物ＯＪを研
削する研削手段Ｍ６と 表備えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の研削加工装置（よ　研削対象
物ＯＪの表面形状を、少なくとも所定の走査線に沿って
表面形状測定手段Ｍ１により測定し、この形状に基づい
て、折曲点算出手段Ｍ２により折曲点ＰＣを求める。こ
の折曲点ＰＣの少なくともひとつを含む複数の代表点Ｐ
Ｐを、所定の走査線に沿って代表点特定手段Ｍ３により
特定する。

こうして特定された複数の代表点ＰＰを通過する近似曲
線を、近似曲線算出手段Ｍ４により求め、更に偏差算出
手段Ｍ５により、この近似曲線と実際に測定された表面
形状との偏差を面うねりとして求める。かかる面うねり
分だけ、研削対象物ＯＪを研削手段Ｍ６により研削する
ことにより、本発明の研削加工装置による研削は完了す
る。

なお、近似曲線として（上　スプライン曲線やベゼル曲
線等、種々の曲線を用いることができる。

［実施例コ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
め（：、以下本発明の研削加工装置の好適な実施例１；
ついて説明する。第２図（上　本発明の一実施例として
の研削加工装置の概略構成図である。

図示するように　この研削加工装置（上　多軸の自由度
を有し先端にグラインダ１を備えた加工腕３と、図示し
ない駆動機構に取り付けられて被研削物５の表面形状（
表面までの距離）を測定する距離センサ７と、距離セン
サ７等からの情報を入力して加工腕３の動きを制御する
電子制御装置１０とを備える。本実施例で１ヨ′被研削
物５（表　車両のルーフとなる板金５８とクォータとな
る板金５ｂとを、ロウ材Ｗによりロウ付けしたものであ
る。

加工腕３の構成は周知のものなので説明は省略するが、
電子制御装置１０からの制御信号によりグラインダ１を
所望の位置・角度および回転数に制御することができる
。また　距離センサ７（友レーザ光を用いた非接触型の
ものであり、数μｍのオーダで被研削物５までの距駁　
即ち表面形状を測定することができる。

電子制御装置１０ｆｔ、　　第３図に示すように　周知
のＣＰＵＩＩ、ＲＯＭ１２．ＲＡＭ１４等を中心に算術
論理演算回路として構成されている。また、電子制御装
置１０に（よ　設計情報を出力しうるホストコンピュー
タ１５との通信を行なうシリアルｌ１０（ＳＩＯ）１６
や、距離センサ７からのデータの入力を行なう入力ポー
ト１７、加工腕３の各軸モータおよびグラインダ１の駆
動モータを制御する駆動回路２０が備えら札　バス２２
を介してＣＰＩＪＩＩ等と相互に接続されている。従っ
て、ＣＰＵ１１１ｉ　　距離センサ７やホストコンピュ
ータ１５等からデータを入力し、被研削物Ｓの表面形状
に基づき、加工腕３を駆動して、被研削物５の表面形状
の研削を実行することができる。

次１：、その処理について説明する。

電子制御装置１０［表　第４図のフローチャートに示す
よう１：、まずホストコンピュータ１５から設計情報（
被研削物５の面折れの位置やその程度等）の情報を入力
する処理を行ない（ステップ１００）、かかる設計形状
と被研削物５の位置とに基づいて初期研削を行なう（ス
テップ１１０）。

かかる初期研削で（よ　第５図（Ａ）に示すようにロウ
付部を大まかに研削する荒仕上げ加工と、その後、第５
図（Ｂ）に示すよう１：、距離センサ７を用いて被研削
物５の表面形状を測定する処理と、第５図（Ｃ）に示す
ように　測定した表面形状に基づく中仕上げ加工とが行
なわれる。

通常ロウ付部に関して（友　第６図に示すよう１ミ■　
ロウ材Ｗが高さΔｈだけ残った状態（以下、ビード残と
呼ぶ）、 ■　ロウ材された板材間が高さ△ｈだけ相違する状態（
以下、段差と呼ぶ）、 ■　ロウ材Ｗに深さΔｈの欠陥が存在する状態（以下、
ヒケと呼ぶ）、 ■　研削により表面が高さ△ｈだけうねっている状態（
以下、面うねりと呼ぶ）、 が存在する。そこで、これらのうち、■ビード残と■段
差とについて（上　中仕上げ加工を行なうものとし、距
離センサ７から入力した表面形状のデータに基づき■ビ
ード残■段差のデータおよび被研削物５の位置を補正す
る位置補正データを抽出し、これに基づいてグラインダ
１により再度研削加工（第５図（Ｃ））を実施するので
ある。

こうして初期研削（ステップ１］Ｏ）を行なつた後、加
工腕３の退避動作を行なう（ステップ１２０）。即ち、
初期研削の後、被研削物５の上方に位置している加工腕
３を、被研削物５から遠ざけるのである。その後、第５
図（Ｄ）に示すように　距離センサ７により被研削物５
表面を走査して、被研削物５の形状を再度測定する（ス
テップ１３０）。なお、こうして測定した形状のデータ
（距離データ）に１上　第７図（Ａ）に示すように被研
削物５表面での反射によるバラツキが存在するため、移
動算出平均を求める処理を行ない（ステップ１３５）、
実際の被研削物５の表面形状をよく近似した形状データ
を得る。平均化処理後のデータの一例を、第７図（Ｂ）
に示す。

その後、平均化処理により得られた形状データを元にし
て、形状に存在する折曲点ＰＣを求める処理を行なう（
ステップ１４０）。これ１社　形状データの２次微分値
を求め、第８図に示すよう（ス２次微分値が所定値Ｓｒ
以上となる点として算出することができる。被研削物５
がロウ付部などで面折れしている場合、通常第９図（Ａ
）に示すよう１：、原則として１箇所のみ折曲点ＰＣＩ
が求められる。一方、初期研削等により削り過ぎてロウ
材Ｗの真中がへこんでいるような場合に（上　第９図（
Ｂ）に示すよう１：、３箇所以上で折曲点ＰＣＩ、　　
２．　３・・・が見いだされる場合も存在する。

こうして折曲点ＰＣを算出した後、代表点ＰＰを特定す
る処理を行なう（ステップ１５０）、　　代表点ＰＰの
特定（ｉ　　第１０図に示すように、被研削物５の全検
査区間ＩＮＳをいくつかのブロックＢＬＫＩ、２・・・
に分１す、各ブロックＢＬＫ毎に行なう。この代表点Ｐ
　Ｐ　Ｅ　　少なくともステップ１４０で求めた折曲点
ＰＣのひとつを含み、その折曲点ＰＣから予め定めた間
隔パラメータａもしくは２ａだけ隔たった複数個の点Ｐ
　Ｐ　ｍ　（ｍ＝　１゜２、・・・６）からなる。第９
図（Ｂ）に示したよう１：、複数の折曲点ＰＣＩ、２．
　３が存在する場合、折曲点ＰＣＩ、２．３のうちどの
点を代表点ＰＰ３とするか（上　例え（ヱ　中央の折曲
点ＰＣ２を代表点ＰＰ３とする手法や、ホストコンピュ
ータ１５から得た設計形状に基づいて特定する手５五　
荒仕上げの直後に入力した形状データに基づいて抽出し
たビード中心にもつとも近い折曲点を代表点とする手法
など、種々の方法を考えることができる。本実施例で（
友　処理の速度を上げるため１：。

第９図（Ｃ）に示すよう１：、最初に測定した表面形状
のデータから予めビード点を抽出しておき、このビード
中心にもつとも近い折曲点ＰＣＩを代表点ＰＰ３とする
手法を採用した　また、他の代表点ＰＰＩないし６（表
　間隔すで特定するものとした 次に　これら特定された代表点ＰＰＩないし６を通過す
るスプライン曲線を計算する処理を行なう（ステップ１
６０）。スプライン曲線と（友　与えられた点を総て通
り、その２次微分値まで連続な曲線である。本実施例で
（よ　３次多項式を用い３次のスプライン曲線を計算す
るものとした　こうして求めたスプライン曲線を代表点
ＰＰＩないし６を特定したひとつのブロックＢＬＫでの
理想曲線ＲＤとして、実際の表面形状ＳＤとの偏差分を
算出する処理を行なう（ステップ１７０）。第１０図に
ハツチングを施して示した領域が偏差分ＫＤに相当する
。第１０図で（友　第９図などと同様に縦軸は距離セン
サ７から被研削物５までの距離を示しているので、現実
の表面形状ＳＤは理想曲線ＲＤより下側に位置し、偏差
分ＫＯ［上　削り取るべき余剰に相当する。

そこで、続いて、距離センサ８を被研削物５上方から外
に退避させ（ステップ１８０）、加工腕３を駆動して被
研削物５表面を仕上研削する処理を行なう（ステップ１
９０）。なお、仕上研削として、ぼかし処理も行なわれ
る。

以上説明した本実施例の研削加工装置（上　初期研削し
た後の形状を測定しくステップ１００ないし１３０）、
この表面形状から曲折点ＰＣを算出すると共に複数個の
代表点ＰＰＩないし６を特定しくステップ１４０ないし
１５０）、更に代表点ＰＰ１ないし６を通過するスプラ
イン曲線を算出してこれを理想曲線ＲＤとし、実際の表
面形状ＳＤとの偏差分を求め（ステップ１６０，１７０
）、この偏差分を仕上研削する（ステップ１８０．１９
０）。従って、本実施例の研削加工装置によれ（ヱ　極
めて簡易な構成によって仕上加工後の被研削物５の表面
品質を格段に向上させることができる。しかも、必ず曲
折点ＰＣを代表点ＰＰに含めて理想曲線ＲＤを求めてい
るので、毎回毎回表面形状が変動してもこれに柔軟に対
応して的確な研削を行なうことが可能となった　特に　
本実施例で（上　表面形状から抽出したビード点を利用
して曲折点ＰＣを特定しているので、実際の被研削物５
に存在する曲折点と研削加工に伴って生じる曲折点とを
高速かつ的確に判別することができ、理想曲線ＲＤを精
度よく求めることができる。更１：。

理想曲線ＲＤの算出に３次のスプライン曲線を用いてい
るので、演算が容易でしかも短時間に演算を完了するこ
とができる。この結果、研削加工全体の時間も短縮でき
る。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく１例えば溶接
箇所以外の部位の研削を行なう構成や、４次以上の高次
のスプライン曲線を求めて理想曲線とする構成　あるい
は研削対象物の表面形状を各走査線内で代表点を通過す
る近似曲線の集合により２次元の曲面として求め、この
曲面と実際の表面形状との偏差に基づいて研削を行なう
構成など、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々なる態様で実施し得ることは勿論である。

隻旦立左１ 以上詳述したよう１：、本発明の研削加工装置によれＩ
Ｌ　　極めて簡易な構成によって仕上加工後の研削対象
物の表面品質を格段に向上させることができるという極
めて優れた効果を奏する。しかも、必ず曲折点を代表点
に含めて理想を求めているので、毎回毎回表面形状が変
動してもこれに柔軟かつ高速に対応することができ、的
確な研削を行なうことが可能となった　この結果、研削
加工全体の時間も短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロックは　第
２図は本発明一実施例としての研削加工装置の概略構成
は　第３図はその電子制御装置］Ｏの概略構成を示すブ
ロックは　第４図は電子制御装置１０が行なう処理を示
すフローチャート、第５図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は
各々研削の様子を示す説明は　第６図は研削パターンの
示す模式は　第７図（Ａ）（Ｂ）は被研削物５から直接
測定された距離データとその移動平均後のデータとを示
すグラフ、第８図は距離データから曲折点を算出する過
程を示すグラフ、第９図（Ａ）　　（Ｂ）（Ｃ）は曲折
点ＰＣを含んで特定された代表点ＰＰの一例を示すグラ
フ、第１０図は検査区間ＩＮＳのあるブロックでの理想
曲線ＲＤと表面形状ＳＤとの一例を示すグラフ、である
。 １・・・表面形状測定手段 ２・・・折曲点算出手段 ３・・・代表点特定手段 ４・・・近似曲線算出手段 ５・・・偏差算出手段 Ｊ・・・研削対象物 Ｐ・・・代表点 Ｍ６・・・研削手段 ＰＣ・・・折曲点 ・・・グラインダ ３・・・加工腕 ５・・・被研削物 ７・・・距離センサ Ｏ・・・電子制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　研削対象物の表面形状を、少なくとも所定の走査線
   に沿って測定する表面形状測定手段と、該測定された表
   面形状に基づいて、該表面の折曲点を求める折曲点算出
   手段と、 前記算出された折曲点の少なくともひとつを含む複数個
   の代表点を、前記所定の走査線に沿つて特定する代表点
   特定手段と、 該特定された複数個の代表点を通過する近似曲線を算出
   する近似曲線算出手段と、 該算出された近似曲線と前記測定された表面形状との偏
   差を、面うねりとして求める偏差算出手段と、 該求められた面うねり分だけ、前記研削対象物を研削す
   る研削手段と を備えた研削加工装置。