JPH05138504A - 加工方法及びその装置並びにｖｔｒヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はワイヤソーなど位置合わせを必要とす
る加工工程において、加工工具と被加工物の位置合わせ
を高精度に行う方法並びに装置を提供する。 【構成】加工工具と被加工物の間に光学装置を挿入し、
光軸の切替えによって被加工物と加工工具を別々に、あ
るいは光軸の切替えなしに両者を同時に測定し、この結
果に基づいて両者の位置関係を調整するようにした。 【効果】ガイドローラの間等、加工工具の側に光学装置
を挿入する空間がない場合でも被加工物と加工工具の位
置を直接測定できるので、位置合わせ精度、作業効率が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤソーにより被加
工物を切断加工あるいは溝加工等、加工工具と被加工物
の位置合わせを高精度に行うのに最適な位置合わせ方法
並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲの磁気ヘッドは、一般に図９に示
すように回転するシリンダ４１の円周部にヘッドベ−ス
４０を介して取付けられる構造である。磁気ヘッド２に
よる信号の記録、再生は、シリンダ４１の円筒面４２に
テ−プが巻き付いて走行し、更にシリンダ４１が回転す
ることで行われる。

【０００３】図１０に磁気ヘッド２とヘッドベ−ス４０
の貼付部分の拡大図を示す。磁気ヘッド２はその先端の
ギャップ８でテ−プからの情報を読み書きするので、上
面２０からの高さ（以下、ハイト寸法Ｈ）がその後の組
立工程において非常に重要であって、その精度はミクロ
ンオ−ダが要求される。

【０００４】ハイト寸法Ｈを所定の精度で使用するため
に、従来はヘッド組立時においてギャップの位置を検出
しながら調整を行っていた。例えば図１１に示す場合で
はシリンダ４２に設けられたねじ４４を用いてヘッドベ
−ス４０をあおり、それによってハイト寸法Ｈを調整す
るものを示す。また図１２はハイト寸法Ｈを補正するた
めのスペ−サ４５を用いるものを示す。

【０００５】この磁気ヘッドは、たとえば図１３に示す
ように数ヘッド分一体に成形された長い棒状の磁気ヘッ
ド材を切断し、図１０に示すように一つ一つに分離して
一個の磁気ヘッド２を成形している。

【０００６】この切断加工法の一つとして図１４に示す
ワイヤソ−による加工がある。ワイヤ３を高速で走行さ
せ、砥粒を供給しながら被加工物１に押しつけることで
加工を行なう。ワイヤ３は多数本張られ、切れ残った部
分が磁気ヘッドとなる。従ってワイヤ３とヘッド材１表
面のギャップ８の位置合せにより直接前記ハイト寸法Ｈ
が決定される。

【０００７】そこで従来は例えばダミーの試料を試し加
工し、それを加工機から取外して実際の加工位置と目標
とする加工位置との差を測定し、その差をキャンセルす
る位置に被加工物をセットして加工を行う方法が用いら
れた。

【０００８】これに対し特開平３−１６１２６４号公報
に記載され、その要部を図１５〜１８に示すような方法
がある。高速に走行するワイヤを被加工物に押し付け、
砥粒を供給して加工を行うワイヤソーにおいて、まず図
１５に示すようにワイヤ３の下側に被加工物１を取り付
け、ワイヤ３に対して被加工物１と反対側に光学的な光
学装置５を挿入し、光軸を下側に向けてワイヤ３と被加
工物１の表面に形成されたギャップ８の位置を計測す
る。同図においてワイヤ３は紙面に直角な方向に多数本
並んでおり、被加工物１表面にも同じ方向にギャップが
連続的に形成されているので、上記計測はこれら多数の
ワイヤ３とギャップ８の紙面垂直方向の位置関係の測定
である。そしてその結果に基づいて被加工物１が取り付
けられたステージ７を位置調整機構６によって同じく紙
面垂直方向へ動かして所定の位置に調整する。次に図１
６に示すように位置合わせ終了した下ステージをその上
下案内機構及び駆動機構を用いて下方に引き離し、これ
によって生じたワイヤ３の下側の空間に上記光学装置５
を挿入する。そして光軸を上方に切り替えるとともに上
側のステージ７′にも被加工物１′を取り付け、下側で
行ったのと同様に上側の被加工物１′のワイヤ３に対す
る位置を調整する。そして上記位置合わせ終了後はワイ
ヤ３と下側の被加工物１との間にある光学装置を引き出
して下側の被加工物１をワイヤ３に接近させ、図１７に
示すように上側の被加工物１′と下側の被加工物１を同
時にワイヤ３に押しあてて砥粒を供給し加工を行う。な
お図１５において上側のステージ７′に被加工物１′が
取り付けられていないのは、上側のステージ７′はワイ
ヤ３をガイドする３本のローラ４〜４″に囲まれた狭小
な空間に位置するため、上側被加工物１′を取り付けか
つ光学装置５を挿入可能なだけの上昇ストロークを確保
できないからである。

【０００９】図１８にこの場合の光学装置で捉えた画像
の例を示す。ワイヤ３と被加工物の直上から見た拡大図
に相当し、同図の上下方向が図１５〜１７における紙面
奥行方向である。ワイヤ３の線径は小さいので多数本張
られたワイヤの間からギャップ８を見ることができる。
ワイヤ中心２１とギャップ位置８の間の距離２２を計測
することにより、両者の関係を所定の寸法に位置決めす
ることが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記位置合わせ方法
は、下側の被加工物１の測定が光学装置５をワイヤ３の
上に挿入した状態で可能であり、かつワイヤ３の線径が
小さいため一方の被加工物に形成されたギャップ８をワ
イヤ３の反対側から観察可能である。

【００１１】一般的なワイヤソーの場合、図１９に示す
ように被加工物はワイヤ３の下側一方のみである。従っ
て被加工物１を固定するステージは十分下方へ移動可能
である反面、３本のガイドローラは非常に接近して作ら
れる。そのために下側の被加工物１を測定するために、
ワイヤ３の上側に光学装置を挿入することは出来ず、被
加工物１を装置に固定したまま行うこのような位置合わ
せ方法を行うことはできない。

【００１２】また加工のための工具がワイヤである代わ
りに一般的なバイトや切れ刃を持つ回転工具である場
合、工具に対して被加工物の反対側から光学的な光学装
置を用いて工具及び被加工物の位置を測定することも困
難である。

【００１３】また前記従来方法において、下側と上側の
被加工物を測定する際に光学装置５をまずワイヤ３の上
側に挿入し、次にワイヤ３の下側に挿入する必要があ
る。従って光学装置５の位置を上下に移動する必要があ
るが、この移動をせずに済めば機器を構成する上で簡単
であり有利となる。

【００１４】本発明の目的は、３本のガイドローラの間
に光学装置を挿入する空間がないワイヤソーの場合にお
いて、被加工物を装置に取り付けたまま位置合わせ可能
な方法及び装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は工具に対して被
加工物の反対側から工具及び被加工物の位置を測定でき
ない場合において両者の位置を計測可能な位置合わせ方
法及び装置を提供することにある。

【００１６】さらに、本発明の他の目的は加工工具の両
側から被加工物を接近させて加工を行う場合において、
加工工具とどちらか一方の被加工物の間に光学装置を挿
入することで上下両方の被加工物の位置が測定可能で、
光学装置を上下に移動して２度測定を行う必要のない位
置合わせ方法及び装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、２方向の光軸を有し被加工物と加工工具
の双方を撮像する光学装置を被加工物と加工工具の間に
挿入し、前記光学装置の一方の光軸により前記加工工具
の基準位置を検出し、前記光学装置の他方の光軸により
前記被加工物の加工位置である基準位置を検出し、前記
２つの光軸により検出された結果から前記加工工具及び
前記被加工物それぞれの基準位置の相対位置が所望の寸
法になるように位置合わせした後、前記光学装置を被加
工物と加工工具の間から引き出し、前記被加工物と加工
工具を接近させ加工することとした。

【００１８】

【作用】上記方法及び装置を用いることにより光学装置
を被加工物と加工工具の間に挿入して両者の位置を測定
できるため、加工工具に対して被加工物の反対側に光学
装置を挿入する空間がない場合、或いは同じ側から被加
工物と加工工具を観察，測定することができない場合で
も、両者の位置を計測することが可能となる。

【００１９】また加工工具の両側から被加工物を接近さ
せて加工を行う場合において、加工工具と一方の被加工
物の間に光学装置を挿入して両者の位置を測定し、次に
光学装置は同じ位置のままで、加工工具と、上記被加工
物の反対側にあるもう一方の被加工物の位置を測定する
ことで、光学装置の上下移動を行うことなしに上下両方
の被加工物の位置を測定することができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の詳細な実施例を図１から図８を
用いて説明する。

【００２１】図１は本発明の実施例の全体構成を示す。
ワイヤソ−本体３０の中央部にガイドロ−ラ４が設けら
れ、ここに張られたワイヤ３に下からワ−クを押あてら
れるよう下のステ−ジ７が設けられている。またワイヤ
ソ−本体３０の側面にはア−ム機構３４を介してカメラ
ステ−ジ３５、及びその上にカメラ１１が取付けられて
いる。カメラ１１は測定を行なう時は装置正面の１１′
の位置に移動し、ワイヤ３の下に挿入してワイヤ３とヘ
ッドのギャップの位置測定が可能となっている。カメラ
１１による映像及び画像処理装置３１の演算結果はモニ
タ３２、３３に映しだされるので、これらモニタを見な
がらワイヤ３とヘッド１のギャップの位置関係の調整を
行なう。

【００２２】図２に調整を行う時の信号の流れを示すブ
ロック図を示す。左右のカメラ１１（図２では紙面垂直
方向に２つのカメラが設けられている）による映像信号
は画像処理装置４４に入力される。そして画像処理装置
４４に入力されたワイヤの輝度分布からワイヤ中心位置
を検出する。ワイヤ中心位置にハイト寸法Ｈとワイヤ３
の半径Ｄ／２（Ｄ：ワイヤ３の直径）を加えた位置にカ
ーソル線４８、４９を設定する。作業者５０はこの映像
を見ながらギャップがカ−ソル線に一致するようステ−
ジ操作用の制御盤４５を操作する。制御部４６はこの操
作量に応じてステ−ジ６を移動するモ−タ４７を回転す
ることで微動調節が可能な構成となっている。

【００２３】図３に画像処理装置の作用を示す流れ図を
示す。ステップ３１は測定を始める前に予め被加工物の
種類に応じてハイト寸法Ｈを設定しておく。ハイト寸法
Ｈの入力が終わった後、ステップ３２において走行中の
ワイヤを捉えた画像を撮像し、ステップ３３でそのワイ
ヤ３の中心位置を輝度分布から算出する。そしてステッ
プ３４において、その結果と予め入力してあるハイト寸
法Ｈに基いて画面上に合わせ目標であるカ−ソル線４
８、４９をワイヤ中心からＤ／２＋Ｈのところに設定し
表示する。

【００２４】図４にワイヤの下側のみから被加工物を押
しあてて加工を行う一般的なワイヤソーに、本発明を適
用した場合の実施例を示す。ワイヤ３と被加工物１の間
に挿入された光学装置５は、まず光軸をＡ方向として被
加工物１の上面に形成されたギャップ８の位置を測定
し、次に光軸をＢに切り替えてワイヤ３の位置を測定す
る。そして上記二つの測定結果に基づいて被加工物１の
位置をステージ７に設けられた位置調節機構６を用いて
所定の位置に位置決めする。しかる後に光学装置５をワ
イヤ３と被加工物１の間から引き出して、図に示さない
ステージ７の案内機構及び駆動手段を用いてステージ７
をワイヤ３に接近させ、加工を開始する。被加工物１と
ワイヤ３の測定順序は上記と逆であっても同様に位置合
わせ可能である。

【００２５】光軸の切り替えによって上下両方向の測定
を行う光学装置の詳細を図５に示す。光学装置５の中に
組み込まれたミラー９はまず実線の角度にあって、Ａ方
向にある被測定物の像を取り込む。取り込まれた像はレ
ンズ系１０を経てカメラ１１内の撮像素子１２上に結像
する。Ｂ方向を観察するためにはミラー９を点線の角度
に切り替えて使用する。

【００２６】図５の光学装置ではミラー９の切り替えは
機械的な回転機構によって行うため、回転の停止精度を
一定のレベル以上に高めることは難しい。またＡ，Ｂ両
方向の像を同時に取り込むことが出来れば、測定の能率
の点からも有利である。このためには図６に一例を示す
ような光学装置を用いる。図６においてＡ，Ｂ両方向の
画像はミラー１３，１３′によって向きを変えられ、共
通のレンズ系１４によってカメラ１５内の撮像素子１６
上の同一点に結像する。このような光学装置を用いれ
ば、機械的な方法によってミラーの切替えを行うことな
しに、しかもＡ，Ｂ両方向同時に測定を行うことができ
る。

【００２７】次に図５又は図６に示すような光学装置を
ワイヤソー以外に適用した場合について図７を用いて説
明する。被加工物１の表面に形成された位置合わせ対象
である特徴８を、光学系５を用いてＡ方向を観察するこ
とで測定する。回転する切刃１７を持つ加工工具１８に
対しては、Ｂ方向の観察によって工具の回転中心１９の
位置を測定する。上記測定の結果に基づいて、被加工物
１と加工工具１８の位置関係を図２に示したものと同様
な調整手段により所定の寸法とすることで位置合わせを
行うことができる。回転する工具の代わりに、加工工具
として気体，液体，固体を吹きかけその間の摩擦により
加工を行う方法においても、それらの加工を行う物体の
吹き出し口を図７と同じ方法で測定することにより同様
に位置合わせ可能である。また電気的，電磁気的作用に
より加工する放電加工機，レーザ加工機等においても、
加工用電極，或いはレーザ光線の位置を図７と同じ方法
で測定することにより同様に位置合わせ可能である。

【００２８】また位置合わせ対象である被加工物の特徴
が光学的に観察可能であれば、それが電気的，磁気的，
光学的信号を記録，再生するための信号記録，再生ヘッ
ドであっても適用可能である。

【００２９】次に加工工具に対して二つの加工物を反対
方向から同時に圧接して加工する工程に、本発明を適用
した場合の実施例を図８に示す。まずワイヤ３と一方の
被加工物１の間に図５又は図６に示すＡ，Ｂ両方向の観
察が可能な光学装置５を挿入する。そしてＡ方向に被測
定物１を見、Ｂ方向にワイヤ３を見て両者の位置を測定
する。これらＡ方向、Ｂ方向の測定結果をそれぞれに設
けられた基準位置を合成して、被加工物７とワイヤ３と
の位置ずれを検出して位置調整機構６を作動し両者間の
位置合わせを行う。この場合、位置調整機構６の制御量
は１つの合成し求めても、他だ単に基準位置の比較によ
ってのみ求めても良い。次に光学装置５の位置はそのま
までＢ方向を観察し、ワイヤ３と被加工物１′の位置の
測定を行って位置合わせする。これにより上下両方の被
加工物１，１′とワイヤ３の間の位置合わせを光学装置
５の位置を上下に移動することなしに行うことができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば３本のガイドローラの間に光学装置を挿入する空間
がないワイヤソーの場合において、被加工物とワイヤの
間に光学装置を挿入して両者の位置を測定できる。従っ
て被加工物を装置に取り付けたまま位置合わせが行える
ので、試し加工をして一旦被加工物を装置から取外して
行う位置合わせ法に比べると、精度の点からも、作業効
率の点からも向上を画ることができる。

【００３１】また本発明によれば工具に対して被加工物
の反対側から工具及び被加工物の位置を測定できない場
合においても、被加工物と工具の間に光学装置を挿入し
て両者の位置を測定できる。従って同一方向からの両者
の位置測定が困難な場合であっても、高い精度で位置合
わせを行うことができる。

【００３２】また加工工具の両側から被加工物を接近さ
せて加工を行う場合において、加工工具とどちらか一方
の被加工物の間に光学装置を挿入することで光学装置を
上下に移動することなしに上下両方の被加工物の位置が
測定可能である。従って光学装置の上下移動を行う機構
が必要ないので、機器の構成が簡単となり、また作業の
上でも効率的となる。

【００３３】以上の効果によりこのような加工機械の位
置合わせ精度が向上し、また装置構成を単純にすること
ができる。またこのような加工機械によって製造された
電気的，磁気的，光学的記録，再生用ヘッド部品は精度
が向上するため後工程を効率的に行えるようになる。従
って結果として製品の製造コストを大幅に低減する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体構成を示す斜視図である。

【図２】信号の流れを示すブロック図である。

【図３】画像処理の作用を示す流れ図である。

【図４】片側から加工する一般的なワイヤソーに対する
本発明適用の実施例を示す図である。

【図５】光軸の切替えを行う光学装置を示す図である。

【図６】上下同時に測定可能な光学装置を示す図であ
る。

【図７】回転する切刃を持つ加工工具と被加工物の位置
を合わせる方法を示す図である。

【図８】二つの加工物を反対方向から加工工具に圧接し
て加工を行う場合への適用実施例を示す図である。

【図９】ヘッドアセンブリを示す斜視図である。

【図１０】磁気ヘッド取付部を示す斜視図である。

【図１１】従来のヘッド部構造を示す図である。

【図１２】従来のヘッド部構造を示す図である。

【図１３】被加工物を表わす斜視図である。

【図１４】加工方法を表す斜視図である。

【図１５】下側の被加工物とワイヤを測定する装置を示
す図である。

【図１６】上側の被加工物とワイヤを測定する装置を示
す図である。

【図１７】加工の開始を示す状態図である。

【図１８】測定画像の例を示す図である。

【図１９】片側から加工する一般的なワイヤソーを示す
図である。

【符号の説明】

１…被加工物、３…ワイヤ、４…ガイドローラ、５…光
学装置、６，６′…位置調整機構、７，７′…加工ステ
ージ、８…ギャップ、９，１３，１３′…ミラー、１１
…カメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 実 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 山村 茂樹 茨城県勝田市大字稲田1410番地株式会社日 立製作所東海工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２方向の光軸を有し被加工物と加工工具の
   双方を撮像する光学装置を被加工物と加工工具の間に挿
   入し、前記光学装置の一方の光軸により前記加工工具の
   基準位置を検出し、前記光学装置の他方の光軸により前
   記被加工物の加工位置である基準位置を検出し、前記２
   つの光軸により検出された結果から前記加工工具及び前
   記被加工物それぞれの基準位置の相対位置が所望の寸法
   になるように位置合わせした後、前記光学装置を被加工
   物と加工工具の間から引き出し、前記被加工物と加工工
   具を接近させ加工することを特徴とする加工方法。
2. 【請求項２】同一直線上で相対する２方向に切り換え可
   能な光軸を有し被加工物と加工工具の双方を撮像する光
   学装置を被加工物と加工工具の間に挿入し、前記光学装
   置の一方の光軸により前記加工工具の基準位置を検出
   し、前記検出された加工工具の基準位置から予め設定さ
   れている位置に前記光学装置の光軸を他方の光軸に切り
   換えて撮像されている被加工物の基準位置を位置合わせ
   した後、前記光学装置を被加工物と加工工具の間から引
   き出し、前記被加工物と加工工具を接近させ加工するこ
   とを特徴とする加工方法。
3. 【請求項３】加工工具に対して複数の被加工物を反対方
   向から同時に圧接することで、加工を行なう加工方法に
   おいて、同一直線上に相対する２方向の光軸を有する光
   学装置の一方の光軸により一方の被加工物を検出し、他
   方の光軸により加工工具と他方の被対象物の双方を撮像
   する光学装置を被加工物と加工工具の間に挿入し、前記
   光学装置の一方の光軸により前記加工工具の基準位置を
   検出し、前記光学装置の他方の光軸により前記被加工物
   の加工位置である基準位置を検出し、前記２つの光軸に
   より検出された結果から前記加工工具及び前記被加工物
   それぞれの基準位置の相対位置が所望の寸法になるよう
   に位置合わせした後、前記光学装置を被加工物と加工工
   具の間から引き出し、前記被加工物と加工工具を接近さ
   せ加工するようにしたことを特徴とする加工方法。
4. 【請求項４】同一直線上で相対する２方向に光軸を切り
   換えることにより、被加工物と加工工具の双方を撮像す
   る光学装置と、前記光学装置を被加工物と加工工具の間
   に挿入する案内機構と、前記光学装置の一方の光軸によ
   り撮像された加工工具からその位置を算出し、他方の光
   軸により撮像された被加工物の基準位置があるべき位置
   を算出する演算手段と、前記算出された被加工物がある
   べき位置を表示する表示手段と、前記表示手段により表
   示された位置に被加工物の基準点を移動させる駆動手段
   を有することを特徴とする加工装置。
5. 【請求項５】走行するワイヤに被加工物を押し付けて被
   加工物を切断あるいは溝加工するわワイヤソー加工装置
   において、ワイヤに対して被加工物の位置を接近させて
   加工を行い、或いは反対方向に被加工物を移動させてワ
   イヤと被加工物との間に所定量の間隙を生じさせる案内
   機構と、前記案内機構によって支持され被加工物を取付
   け取外し可能に固定する取付テーブルと、前記案内機構
   によって生じた被加工物とワイヤの間隙に挿入し被加工
   物とワイヤの位置を光軸を切替えて撮像するか、又は切
   替えることなしに同時に撮像する光学装置と、前記光学
   装置の測定結果に基づいて被加工物、或いはワイヤの位
   置を調整可能な位置合わせ手段を持つことを特徴とする
   ワイヤソー加工装置。
6. 【請求項６】加工工具へ反対方向から同時に二つの被加
   工物を加工工具に接近させる駆動手段と、加工工具と一
   方の被加工物の間に挿入可能で加工工具及びその被加工
   物を撮像でき、かつ加工工具ともう一方の被加工物の位
   置を同じ位置のままで撮像できる光学装置と、前記撮像
   結果に基づいて加工工具に対する両方の被加工物の位置
   をそれぞれ別個に調整可能な位置調整手段を持つことを
   特徴とする請求項４記載の加工装置。
7. 【請求項７】２方向の光軸を有し被加工物と加工工具の
   双方を撮像する光学装置を被加工物と加工工具の間に挿
   入し、前記光学装置の一方の光軸により前記加工工具の
   基準位置を検出し、前記光学装置の他方の光軸により前
   記被加工物の加工位置である基準位置を検出し、前記２
   つの光軸により検出された結果から前記加工工具及び前
   記被加工物それぞれの基準位置の相対位置が所望の寸法
   になるように位置合わせした後、前記光学装置を被加工
   物と加工工具の間から引き出し、前記被加工物と加工工
   具を接近させ加工することによって製造されたＶＴＲヘ
   ッド。