JPH0531666A - 力制御装置を有する研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨開始位置及び研磨終了位置近傍に過剰研
磨が発生しない研磨装置を提供する。 【構成】 研磨領域以外では押圧力を所定押圧力より小
さい初期押圧力とし、研磨領域内では所定押圧力に研磨
部材保持装置１の押圧力を制御する研磨部制御装置２を
有する研磨装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作物を研磨または研削
する研磨装置に関する。さらに詳しくは、研磨領域にお
いては力制御のみが行われる研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジェットエンジンのブレードなどの翼面
研磨のように複雑な曲面形状に沿った研磨または研削
（以下、単に研磨という）では、高精度の仕上がり性能
が要求される。このような研磨を行うための研磨装置と
して、研磨用工具に工具の支持部材をバネなどの弾性部
材を用いて押し付け、このバネの押し付け力により工作
物を押し付けながら研磨を行う装置が知られている（図
７参照）。図７において、１０１はサーボモータ、１０
２は研磨装置本体、１０３は押付部材、１０４はバネ、
１０５はグラインダ支持部材、１０６はグラインダ、１
０７はポテンショメータ、１０８は工作物を示す。

【０００３】しかしながら、前記従来の研磨装置では、
研磨用工具の工作物に対する押し付け圧力（押圧力）を
一定とするような制御を行うのみで、バネと工具とから
なる系の動特性は考慮されていなかった。従って、研磨
時にバネが振動を行う場合の振動そのものを制御するこ
とはできなかった。すなわち、バネの振動に伴う研磨ム
ラが発生することがあり、これが原因となって研磨品質
の低下が起こるという問題があった。

【０００４】本出願人はかかる従来技術の問題点に鑑
み、先に工作物を研磨する工具に、サーボモータと連動
した押し付け部材により弾性部材を介して前記工具の支
持部材を押し付け、前記工作物を研磨する研磨装置にお
いて、前記支持部材の動作角を検出する手段と前記工具
に対する前記支持部材の押し付け圧を検出する手段と前
記動作角の１階〜３階乗時間微分係数を演算する第１の
演算手段と、前記押し付け圧の１階〜２階乗時間微分係
数を演算する第２の演算手段と、前記第１および第２の
演算手段からの出力を用いて前記サーボモータの制御信
号を演算するサーボモータ指令値演算手段とを設けるこ
とによりバネの振動に伴う研磨ムラを防止できる研磨装
置を提案している（特願平２ー２１９４５２号）（図６
参照）。図６において、６１はサーボモータ、６２は研
磨装置本体、６３は押付部材、６４はバネ、６５はグラ
インダ支持部材、６６はグラインダ、６７はφａ検出用
ポテンショメータ、６８は工作物、６９は力センサ、７
０はφｍ検出用ポテンショメータを示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
ネの振動に伴う研磨ムラを防止できる研磨装置を用いて
も、研磨開始位置近傍や研磨終了位置近傍に過剰研磨が
発生することがわかった。本発明者らはかかる問題につ
き鋭意研究したところ、研磨開始位置近傍までは所定の
研磨力よりも低い研磨力で研磨装置を制御し、研磨開始
位置近傍経過後一定の時定数で研磨力を所定の研磨力に
まで上昇させ、しかるのち研磨終了位置近傍まで所定の
研磨力を維持し、研磨終了位置近傍経過後また一定の時
定数で研磨力を初期の研磨力まで低下させることによ
り、工作物の研磨開始位置および研磨終了位置近傍に発
生する過剰研磨を防止できることを見出し本発明を完成
するに至った。

【０００６】すなわち、本発明は研磨開始位置近傍から
研磨終了位置近傍までを所定の研磨力に切り替えること
のできる研磨装置を提供することを目的とする。

【０００７】なお、本明細書では、この研磨開始位置近
傍から研磨終了位置近傍までを研磨領域と定義する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置は、力
制御手段と研磨位置制御手段とからなる研磨部制御手段
を有する研磨部材保持手段と、移送位置制御手段を有す
る移送手段とからなる研磨装置であって、前記移送位置
制御手段からの位置信号に基づき、前記研磨部材保持手
段が研磨領域にある間は前記力制御手段のみが起動さ
れ、研磨領域以外においては前記研磨位置制御手段のみ
が起動されることを特徴としている。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の研磨
装置を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はか
かる実施例にのみ限定されるものではない。

【００１０】図１は本発明の機能実現手段を示すクレー
ム対応図、図２は本発明の一実施例の電気的構成を示す
概略図、図３は本発明の研磨部制御手段（装置）の回路
構成の一実施例を示すブロック図、図４は研磨部材保持
装置の概略図、図５は研磨力と位置との関係を示すグラ
フ、図６は本出願人の出願にかかわるバネの振動に伴う
研磨ムラを防止できる研磨装置の概略図、図７は従来の
研磨装置の概略図である。図１において、１は研磨部材
保持手段（装置）、２は研磨部制御手段（装置）、３は
移送手段（装置）、４は移送位置制御手段（装置）を示
す。

【００１１】研磨部材保持手段である研磨部材保持装置
１は、図４にその概略構成を示すように、中央に突出部
を有するコの字型枠部材１１と、一端にコの字型枠部材
を有し他端に重力バランス用錘Ｗを有する板状部材１２
とからなる。この重力バランス用錘Ｗは、押圧力の重力
による影響を打ち消し、押圧力をバネ部材だけによるも
のとするものである。板状部材１２はコの字型枠部材１
１の突出部に略平行にかつ板状部材１２のコの字型枠部
材を有する端部がコの字型枠部材１１の突出部の反対方
向に突出するように配設されている。板状部材１２のコ
の字型枠部材の先端は研磨部材１３を保持している。板
状部材１２とコの字型枠部材１１の突出部の間には、研
磨部材１３に押圧力を付与するバネ部材１４とこのバネ
部材１４による振動を減衰させるためのダンパ１５が介
装されている。コの字型枠部材１１の端部内側には、板
状部材１２の両側面から延伸されている軸部材が回転自
在に保持されている。この軸部材の一方には歯車部材が
介装されている。この歯車部材が介装されている位置に
は、この歯車部材と歯合する歯車部材を軸端部に有する
ポテンショメータ１６が配設されている。このポテンシ
ョメータ１６は、板状部材１２の回転角を検出するため
のものである。他方、コの字型枠部材１１の端部外側に
は、前記板状部材１２の軸部材と同軸心状に歯車部材が
配設されている。この歯車部材の一方には、この歯車部
材と歯合する歯車部材を軸端部に有するモータ１７が配
設されている。また、この歯車部材１７の他方には、こ
の歯車部材と歯合する歯車部材を軸端部に有するポテン
ショメータ１８が配設されている。このモータ１７は、
コの字型枠部材１１と板状部材１２とのなす角を変える
ことによりバネ部材１４により得られる押し付け圧力を
変更するためのものである。ポテンショメータ１８は、
コの字型枠部材１１の回転角を検出するためのものであ
る。このポテンショメータ１６、１８の回転角度差を所
定値に維持することにより所定の押し付け圧力が得られ
る。

【００１２】研磨部制御手段である研磨部制御装置２
は、演算処理装置２１と制御信号出力装置２２と回転角
変更装置２３とからなる。

【００１３】演算処理装置２１は、入力インターフェー
スと演算処理素子（ＣＰＵ２）と記憶素子（ＲＯＭ２、
ＲＡＭ２）と出力インターフェースとからなる。ＲＯＭ
２には、モータ１７の駆動を制御するためのプログラム
やポテンショメータ１６、１８の回転角度差とバネ部材
１４の押し付け圧力との関係示すデータや初期押圧力、
所定押圧力など研磨部材支持装置１を所定の押圧力に制
御するために必要なプログラムやデータなどがあらかじ
め入力されている。ＲＡＭ２には、ポテンショメータ１
６、１８の回転角、移送装置３の位置、研磨部材支持装
置１の位置など研磨部材支持装置１を所定の押圧力に維
持するために必要なデータが入力される。演算処理装置
２１のその余の構成は、従来よりマイコン制御に用いら
れているものと同様であるので、その詳細な説明は省略
する。

【００１４】制御信号出力装置２２は、同軸ケーブルや
増幅器を介装した同軸ケーブルなどから、制御対象であ
る回転角変更装置２２の要求仕様に応じて適宜選択され
る。

【００１５】回転角変更装置２３は、前記ポテンショメ
ータ１６、１８、モータ１７およびバネ部材１４からな
る。

【００１６】なお、研磨部制御装置２は、必ずしもマイ
コンを用いて構成する必要はなく、図３に示すように、
ワイヤードロジック回路を用いて構成してもよい。

【００１７】移送手段である移送装置３および移送位置
制御手段である移送位置制御装置４は、従来より研磨部
材支持装置に用いられているものと同様であるので、そ
の構成の詳細な説明は省略する。

【００１８】以下、このように構成された研磨装置を用
いた研磨方法の一例を図５に基づいてについて説明す
る。

【００１９】研磨開始位置近傍（図中、Ｐ１）に到達し
たことが移送位置制御装置４より研磨部制御装置２に入
力されると、押圧力が演算処理装置２１により初期押圧
力（図中、Ｆ１）から所定押圧力（図中、Ｆ２、Ｆ２＞
Ｆ１）に所定時定数でもって切り替えられる。この所定
時定数は、研磨対象に応じ数十ミリ秒〜数秒の範囲の中
から適宜選択される。その一例を挙げれば、アルミ金型
荒研磨の場合は１秒程度である。

【００２０】また、初期押圧力および所定押圧力も、研
磨対象に応じ数百グラム〜数キログラムの範囲の中から
適宜選択される。その一例を挙げれば、アルミ金型荒研
磨の場合は２〜３キログラムである。

【００２１】なお、図において初期押圧力から所定押圧
力への切替は直線状になされているが、切替は必ずしも
直線状になされる必要はなく、研磨対象に応じて適当な
曲線が採用される。この曲線は、演算処理装置２１のＲ
ＯＭ２の制御プログラムを変更することによりまたはワ
イヤードロジック回路（図３）の構成要素を取り替える
ことによって得られる。

【００２２】その後、研磨部材支持装置１が、研磨領域
にある間はこの所定研磨力が維持される。

【００２３】研磨終了位置近傍（図中、Ｐ２）に到達し
たことが移送位置制御装置４より研磨部制御装置２に入
力されると、押圧力が演算処理装置２１により所定押圧
力（図中、Ｆ２）から初期押圧力（図中、Ｆ１）に所定
時定数でもって切り替えられる。この所定時定数は、研
磨対象に応じ数十ミリ秒〜数秒の範囲の中から適宜選択
される。その一例を挙げれば、アルミ金型荒研磨の場合
は１秒程度である。図５において、所定押圧力から初期
押圧力への切替は直線状になされているが、研磨開始の
場合と同様、切替は必ずしも直線状になされる必要はな
く、研磨対象に応じて適当な曲線が採用される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨装置
においては、研磨開始時と研磨終了時近傍の過渡的状態
における押圧力を所定押圧力よりも小さくしているの
で、研磨開始位置近傍や研磨終了位置近傍における過剰
研磨が防止できる。また、研磨部材支持装置の重力の影
響を重力バランス用錘で消しているので、押圧力の制御
が簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能実現手段を示すクレーム対応図で
ある。

【図２】本発明の一実施例の電気的構成を示す概略図で
ある。

【図３】本発明の研磨部制御手段の回路構成の一実施例
を示すブロック図である。

【図４】研磨部材保持装置の概略図である。

【図５】押圧力と位置との関係を示すグラフである。

【図６】本出願人の出願にかかわるバネの振動に伴う研
磨ムラを防止できる研磨装置の概略図である。

【図７】従来の研磨装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 研磨部材保持手段（研磨部材保持装置） ２ 研磨部制御手段（研磨部制御装置） ３ 移送手段（移送装置） ４ 移送位置制御手段（移送位置制御装置）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 力制御手段と研磨位置制御手段とからな
   る研磨部制御手段を有する研磨部材保持手段と、移送位
   置制御手段を有する移送手段とからなる研磨装置であっ
   て、前記移送位置制御手段からの位置信号に基づき、前
   記研磨部材保持手段が研磨領域にある間は前記力制御手
   段のみが起動され、研磨領域以外においては前記研磨位
   置制御手段のみが起動されることを特徴とする研磨装
   置。