JPH0641091B2

JPH0641091B2 - 研削装置

Info

Publication number: JPH0641091B2
Application number: JP58209891A
Authority: JP
Inventors: 弘造田中; 望山本
Original assignee: WASHINO MACHINE; Amada Wasino Co Ltd
Current assignee: WASHINO MACHINE; Amada Wasino Co Ltd
Priority date: 1983-11-10
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS60104650A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はテレビカメラを利用することにより従来の光
倣い研削装置における倣い用チャート紙作成作業の非能
率性を改善し、又、従来の自動研削装置における砥石車
の摩耗に対する自動補正の問題点を改善し、更に、複雑
形状等特別の場合には教示用チャート紙等モデルを用い
て形状教示可能の研削装置に関する。

従来の光倣い研削装置は光学的投映画面に被加工物の研
削すべき形状を表わした倣い用チャート紙を張り、この
チャート紙に表わされた研削すべき形状に合わせて被加
工物の研削を行ってゆこうとするものである。しかし、
研削すべき形状を所定の拡大率に合わせて作成し、前記
投映画面上に正確に位置づけしなければならない点は手
間を要し非能率的な作業であった。又、従来の自動研削
装置は砥石車の激しい摩耗に対して十分な対策が行われ
ておらず、例えば直線的な被加工物等に対してドレッシ
ング装置との関連において一義的な補正を行えるに止ま
っており、能率的な自動運動をすることが困難であると
いう問題があった。更に、このような砥石車の摩耗に対
する補正が困難であるため一般の数値制御法に基づいた
形状教示による自動再生（プレイバック）方式を採用で
きず能率的な作業ができないという問題が存している。

この発明は上記従来技術の実情に鑑み、従来の光倣い研
削装置における倣い用チャート紙を不要とし、又、従来
の自動研削装置における自動補正の問題点を改善し、更
に、教示用チャート紙を用いて形状教示を行い自動再生
可能とし、もって能率的な研削加工を行うことのできる
研削装置を提供することを目的としている。

以下、上記発明について実施例を掲げ説明する。

全体概要第１図は概要説明図である。被加工物１を研削する砥石
車３の上方に適宜防塵ガラス等を介してテレビカメラ７
を設けている。テレビカメラ７は例えばビジコン、カル
ニコン、プランビジコン、サチコン、イメージディセク
タ、フライングスポットスキャナ等用いることができ
る。又、本例では研削粉の影響をできるだけ受けないよ
う砥石車の上方にテレビカメラを設けているが上方に限
定されるものではない。砥石車３は水平面（ＸＹ）内で
固定的であり研削加工，ドレッシング等の関係で上下
（Ｚ方向）にのみ移動可能である。被加工物１はハンド
ル９Ｘ，９Ｙ等移動操作装置により水平面内で横方向Ｘ
及び縦方向Ｙにそれぞれ移動させることができる。な
お、被加工物１と砥石車３との移動は相対的なものであ
るので砥石車３を移動させる構成であっても良い。又、
移動操作装置はハンドルの他、押ボタン等操作方式でも
良い。

前記テレビカメラ７の撮像した前記砥石車３の形状画像
と第１図には図示していない形状指令手段により指令さ
れた指令形状画像とを同一画面に表わすディスプレイ装
置１１を、操作に際し観察し易い位置に設けている。デ
ィスプレイ装置１１は白黒画面、カラー画面いずれのも
のでも良く、ファインピッチのものとするのが望まし
い。ディスプレイ装置１１に前記テレビカメラによる砥
石車３の画像３ｔと、前記形状指令手段による被加工物
１の研削すべき形状画像１ｃとを重ね合わせて（スーパ
ーインポーズ）映し出す。なお、砥石車３の画像はテレ
ビカメラの撮像をそのまま映し出しても良いが、輪郭の
み映し出すが如くコンピュータ処理するのは自由であ
る。又、要すれば被加工物のテレビカメラによる画像１
ｔを同時に映し出すようにしても良い。画像はカラー画
面の場合は色分けで、白黒画面の場合には第１図に例示
したように破線と実線等で区別して用いれば良い。

第２図は全体的機能説明図である。被加工物１はＸ軸用
サーボモータＳＭＸとＹ軸用サーボモータＳＭＹにより
水平面内で駆動される。砥石車３はＺ軸方向にのみ駆動
され、この駆動位置を検出すべく位置検出器１３を設け
ている。テレビカメラ７と砥石車３との間には焦点距離
の異なる複数のレンズ１５，１５を介在させ、自由な倍
率像を得られるようにしている。更に高倍率の撮像を行
うためにはテレビカメラを顕微鏡と例えばビジコンを組
み合せたもの等とすることがで可能である。なお、前記
位置検出器１３は砥石車のＺ軸方向の移動に伴って、焦
点位置がずれるのを防ぐためのものであり、焦点位置が
合った時のみの撮像を有効とするものである。

被加工物の研削すべき形状を指定する形状指定手段１６
はキーボード１７、又はデジタイザ１９等入力装置によ
る。形状指定手段１６から入力された指定形状は作図手
段２０、倍率指定手段２１を経、前記テレビカメラ７か
らの信号を適宜前処理した撮像信号と共にミキシング回
路２３に入る。前処理は研削粉、光の照り返し、その他
の雑音を取り除き、又は、以後の処理に応じて例えば輪
郭線だけを信号化する等の処理である。又、画像倍率を
２次的に定めることも可能である。ミキシング回路２３
ではテレビカメラ７からの信号と形状指令手段１６から
の信号を混合する。この混合はディスプレイ装置１１の
画素構成に合せ、前記テレビカメラ７からの砥石画像３
ｔと前記形状指令手段１６からの指令形状画像１ｃを同
一画面に同一縮尺で映し出すようにするものである。

比較判定手段２５は砥石画像３ｔと研削すべき形状画像
１ｃとの距離を判定し、摩耗した砥石車３の実際形状に
基づいた制御値△ｘ、△ｙ値を求めるものである。該比
較判定手段２５については後述実施例で詳説する。比較
判定手段２５で得られた制御値△ｘ、△ｙ値は数値指令
手段２９からの数値指令と共に数値制御装置３１へ入力
される。該数値制御装置は前記Ｘ軸サーボモータＳＭＸ
とＹ軸サーボモータＳＭＹを制御し被加工物１を所定の
位置に制御することができる。なお、作図手段２０、倍
率指定手段２１、ミキシング回路２３、比較判定手段２
５、数値指令手段（ソフトウエア）２９はＣＰＵ３３に
より制御されている。

倣い加工の実施例第３図にディスプレイ画面３５に表わされたテレビカメ
ラ７による砥石車３の画像３ｔと形状指令手段により指
定された被加工物の研削すべき形状１ｃ画像とを示す。
なお、本例ではテレビカメラによる被加工物１の形状画
像１ｔも同時に映している。作業者はディスプレイ装置
の画面３５を観察しながら砥石車の画像３ｔを点Ｐ_１、
Ｐ_２、Ｐ_３…Ｐｎの順で接触させて行くべくハンドル等
操作装置を操作して倣い加工してゆけば良い。この際、
精度を要する部分等において倍率を変更したい場合には
ＣＰＵ３３に指令すれば事足り極めて容易に処理でき
る。第４図に点Ｐ_４まで作業を進めた状態を示した。こ
のように、倣い加工は通常の光倣い加工と類似した手順
で行うことができ、倍率変更は極めて容易に行うことが
でき、又、倣い用のチャート紙は不用であるので手間を
要さず能率的な倣い加工を行うことができる。

自動研削の実施例第５図に比較判定手段２５における制御値△ｘ、△ｙの
決定方式の一例を示した。今、Ｐ_５の点まで自動研削が
進んできたとする。ミキシング回路２３における砥石車
の撮像３ｔと形状指令手段１６による指令形状１ｃは点
Ｐ_５で接触している。この際、砥石車をＸ方向に△ｘだ
け移動させたと仮定し、砥石車と被加工物の指令形状と
の距離△ｙを求め、△ｘ、△ｙを制御値とすれば良い。
砥石車の摩耗による補正は、この制御値に含まれている
ことに注目すべきである。

なお、砥石車３ｔが△ｘだけ移動した時の接触位置は前
の接触位置とは限らないことに注意を要する。即ち、砥
石車の摩耗は必ずしも一様でないためいずれの地点で接
触するかは不明である。従って、第６図に示したよう
に、指令形状上１ｃ上の点Ｐ_７で接触している位置から
次の移動位置を決定するに際しては、砥石車を△ｘ進め
た位置で単に前の接触点を次の接触点とすべく演算する
のではなく、指令形状１ｃ上で微小区間（例えば１／２
△ｘ）毎に法線ｎ_１，ｎ_２…を立て、砥石車との交点と
の距離を演算し、最も短い距離を索し、該距離をゼロと
すべく制御値△ｙを求めるのが好ましい。かくして定め
られた制御値によりＸ軸サーボＳＭＸ、及びＹ軸サーボ
ＳＭＹを駆動制御すれば、砥石車は研削すべき形状１ｃ
と接触しながら砥石車の摩耗を考慮して自動的に精度よ
く研削加工を行うことができる。なお、本例に示す自動
加工においてはディスプレイ装置への表示は必須ではな
いが、ディスプレイ装置を併用すれば、研削結果を観察
できると共に、上述した倣い加工を併せて行うことがで
きて便利であり、能率の良い研削加工を行うことができ
る。

形状教示の実施例次に、テレビカメラ７による砥石車の画像を用いて被加
工物の形状教示を行い自動再生させる実施例について説
明する。上記したように一般には形状指令は形状指令手
段１６で行うことができるが、複雑な形状等に対しては
完成製品のテレビカメラによる画像を表わすか、或い
は、教示用チャート紙を画面に張ることによりモデルに
倣って形状教示を行えるようにしたものである。なお、
以下の説明は砥石車の方が移動するものとして行うが、
完成製品モデルに倣う場合には被加工物位置を移動させ
る方式であっても良い。

第７図に数値制御装置３１内に設けられる制御部分３４
のブロック図を示した。ディスプレイ装置の画面３５に
表わされた前記砥石車３の映像位置を教示用チャート紙
に表わした被加工物１の研削すべき形状１ｈに合わせた
位置でポイント教示指令を行うためのボタン式スイッチ
等教示指令手段３７を設けている。該教示指令手段３７
の教示指令信号により前記砥石車３の現在位置を登録す
るメモリ等登録手段３９はコンピュータメモリによれば
良い。砥石車の現在位置はＸ軸サーボモータＳＭＸ、Ｙ
軸サーボモータＳＭＹにそれぞれ連動して取り付けた位
置検出器により検出するか、或いは、移動操作装置９、
９に関連して、例えば移動パルス数を測定する如き手段
により求めることができる。ポイント登録手段３９によ
り登録された登録ポイントを直線、若しくは円弧等に補
間部４１で補間すると共に該補間された信号に基づいて
前記砥石車３をサーボ制御する。円弧補間を指令するに
は時計方向指示手段４５、或いは反時計方向指示手段４
７を操作して行う。制御部分にはこの他図示しないＣＰ
Ｕ、分配部、入力部等有する。画面３５には砥石車３の
画像３ｔを映し出し砥石車を順次Ｐ_１２、Ｐ_１３、Ｐ
_１４点に移動し、３点教示をしている状態を参考として
示している。

第８図にポイント教示に関する制御内容をフローチャー
トで示した。ステップ８０１の登録判断は第７図に示し
た教示指令手段３７の指令により行われる。移動操作装
置９Ｘ、９Ｙを操作することにより研削すべき形状ｈに
合わせて砥石車３の移動を行い教示指令手段３７で指令
を行うとステップ８０２で登録手段３９に教示ポイント
が登録される。ステップ８０３の登録ポイント処理は補
間内容を指示する指示手段４５、４７等の方向指令に基
づき補間処理を行うものである。ステップ８０４で教示
完了を判断しステップ８０５で終了する。

第９図に画面３５に示された画像の拡大説明図を示し
た。第１０図は教示時の砥石車３の画像３ｔと教示用チ
ャート紙による被加工物１の形状１ｈとの関係を更に拡
大して示している。第１０図に示したように、教示は砥
石車の画像３ｔを研削すべき被加工物の形状１ｈに接触
点Ｐで接触させつつ行う。砥石車の基準点をＰ_０とすれ
ば、前記接触点Ｐと該基準点Ｐ_０との差は摩耗していな
い砥石のアールｒとは異なることに意を要する。一般に
砥石車３の摩耗は一様でないので、接触点が異なれば接
触点と砥石車の基準点との距離も異なるのである。第９
図に示すように、砥石車３の画像３ｔを被加工物の研削
すべき形状１ｈに合わせて移動してゆき接触点Ｐ_１２、
Ｐ_１３、Ｐ_１４を得る。

各接触点に応じて砥石車の現在位置を登録し、得られた
登録ポイントを円弧補間すれば中心点Ｏ_１を中心とする
被加工物の形状と同一軌跡を描かせることが可能とな
る。因に、理想的な摩耗していない砥石車の形状を想定
して砥石車の基準点Ｐ_０を点Ｏ_２を中心とする円弧上に
描かせれば、砥石車の前記基準点Ｐ_０は仮想線Ｌ_１を通
り、実際の研削軌跡は仮想線Ｌ_２の通りとなり、特に中
央付近では研削すべき形状２９の外側を通ることとなり
大きな誤差を生ずるのである。しかるに本例においては
実際の摩耗形状に応じて教示することができるので研削
すべき形状１ｈと一致させることが可能となる。

第１１図に他の教示例を示した。点Ｏ_１を中心とする円
弧を想定するに、この円弧の中心点Ｏ_１を入力して円弧
補間を行えば、実際の砥石車と被加工物との接触点の軌
跡は中央部において円弧より外方に来ることは第９図に
おいて説明した通りである。また、第９図に示した如く
実際の砥石車の画像を用いて３点入力すれば、より近似
した円弧軌跡を描かせることができた。しかし、砥石車
の摩耗量がより大きい場合には上記３点の入力でも不十
分である。このような場合には第１１図に示したように
円弧補間区間を複数とし入力点を増加すれば良い。接触
点Ｐ_１Ｐ_２Ｐ_３の補間中心点をＯ_２、接触点Ｐ_３Ｐ_４Ｐ
_５の補間中心点をＯ_３、接触点Ｐ_５Ｐ_６Ｐ_７の補間中心
点をＯ_４、接触点Ｐ_７Ｐ_８Ｐ_９の補間中心点をＯ_５とし
てそれぞれ求める。次いで、例えば砥石車の基準点Ｐ_０
を点Ｏ_２〜Ｏ_５を中心とする円弧上に求めれば、砥石車
と被加工物の接触点はより正確に円弧軌跡を描くことが
可能となるのである。

なお、第１１図において、接触点Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_９に関
するポイント登録手順は極めて容易に行うことができ
る。即ち、第７図を参照するに、砥石車の画像を接触点
Ｐ_１、Ｐ_２…Ｐ_９に合わせつつ順次教示指示手段３７を
操作し砥石車の現在位置たる登録ポイントを得て行く、
各補間円弧毎に、時計回り方向か、反時計回り方向かを
判断させていっても良いが全ての登録ポイントを得た後
で補間分類、補間区間、方向、を指定して一挙に指令す
ることも可能である。本例では多数の円弧補間区間を連
続的に教示する可能性を最初から認めているがためかく
の如き一挙の指令方式を採用するのが望ましい。この際
他の直線補間区間等の登録ポイントを含めて、各登録ポ
イントのアドレスを指定して、全ての登録ポイントを得
た後に、円弧補間区間を指令することも勿論可能であ
る。

第１２図に一般の形状について、教示作業の適用実施例
を示した。砥石車の画像３ｔを被加工物の形状１ｈに順
次１，２，３…の順で合わせてゆき、複数の登録ポイン
トを得る。点１５と１６、点１６と１７の間に点Ｐａと
点Ｐｂを追加するのは第６図で説明した理由からであ
り、砥石車の摩耗程度を画面３５上で確認しながら行う
ことができる。なお、前記教示用フローチャートに代
え、完成製品を被加工物の位置に置き、該完成製品をテ
レビカメラで撮像して前記教示用チャート紙によるもの
と同様の形状教示を行うことも勿論可能である。

テレビ画面を教示作業に応用することにした教示再生式
の上記研削装置は、迅速、容易な形状教示を可能とする
と共に砥石車の摩耗にかかわらず正確な研削形状を教示
することができ作業能率を向上させることができる。

以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、砥石車（３）と被加工物（１）とを相対
的に移動させて前記被加工物（１）の研削を行う研削装
置にして、前記砥石車（３）の前記被加工物（１）に対
峙する位置を撮像するテレビカメラ（７）と、前記被加
工物（１）の研削すべき形状を指令する形状指令手段
（１６）と、前記形状指令手段（１６）により指令され
た指令形状画像（１ｃ）と前記テレビカメラ（７）によ
って撮像された砥石車（３）の画像（３ｔ）および被加
工物（１）の形状画像（１ｔ）とを同一画面に同時に表
わすディスプレイ装置（１１）と、前記指令形状画像
（１ｃ）の倍率を指定する倍率指定手段（２１）と、前
記テレビカメラ（７）の倍率を変更する倍率変更手段
（１５）と、上記ディスプレイ装置（１１）の画面に表
わされた前記指令形状画像（１ｃ）に前記砥石車（３）
の画像（３ｔ）を合わせつつ前記砥石車（３）の位置を
相対的に移動させる操作装置と、を備えてなるものであ
る。

上記構成より明らかなように、本発明においては、形状
指令手段１６によって指令された指令形状画像１ｃとテ
レビカメラ７によって撮像された砥石車３の画像３ｔお
よび被加工物１の形状画像１ｔの３者を同一画面に同時
に表わすディスプレイ装置１１を備えており、かつ前記
指令形状画像１ｃの倍率を指定する倍率指定手段２１及
びテレビカメラ７の倍率を変更する倍率変更手段とを備
えているから、被加工物１の加工終了後には、指令形状
画像１ｃと被加工物１の形状画像１ｔの倍率を大きくし
て比較することがてき、加工終了直後に、被加工物１の
形状を高倍率で計測することができるものである。

また、本発明においては、さらに、前記テレビカメラの
撮像した砥石車の画像と前記指令形状画像の微小区間毎
の交点を演算する演算手段と、この演算手段の演算結果
に基づいて前記指令形状に砥石車を合わせるべく被加工
物又は砥石車の位置を相対的に移動させるサーボ駆動装
置とを備えてなるものであるから、砥石車の摩耗をも考
慮した自動運転を容易に実施することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例を示し、第１図は全体説明図、第２図は全体的機能説明図第３図、第４図は倣い加工におけるディスプレイ画面の
表示説明図、第５図、第６図は自動加工における制御値の決定方式説
明図、第７図は制御部分を示すブロック説明図、第８図は教示作業を示すフローチャート、第９図は円弧形状の３点教示の説明図、第１０図は砥石車と被加工物形状との関係を示す説明
図、第１１図は同一円弧を複数の円弧補間区間に分けて教示
する説明図、第１２図は一般の形状に適用した際の教示作業を示す説
明図である。１……被加工物１ｃ……被加工物の指令形状１ｔ……被加工物のテレビカメラによる画像１ｈ……被加工物の教示用チャート紙による形状（又は
完成製品のテレビカメラによる画像）３……砥石車３ｔ……砥石車のテレビカメラによる画像７……テレビカメラ９Ｘ……Ｘ軸操作装置９Ｙ……Ｙ軸操作装置１１……ディスプレイ装置１５……レンズ、１６……形状指令手段２０……作図手段、２１……倍率指定手段２３……ミキシング回路、２５……比較判定手段３１……数値制御装置、３４……制御部分３７……教示指令手段、３９……登録手段４１……補間部ＳＭＸ……Ｘ軸サーボモータＳＭＹ……Ｙ軸サーボモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥石車（３）と被加工物（１）とを相対的
に移動させて前記被加工物（１）の研削を行う研削装置
にして、前記砥石車（３）の前記被加工物（１）に対峙
する位置を撮像するテレビカメラ（７）と、前記被加工
物（１）の研削すべき形状を指令する形状指令手段（１
６）と、前記形状指令手段（１６）により指令された指
令形状画像（１ｃ）と前記テレビカメラ（７）によって
撮像された砥石車（３）の画像（３ｔ）および被加工物
（１）の形状画像（１ｔ）とを同一画面に同時に表わす
ディスプレイ装置（１１）と、前記指令形状画像（１
ｃ）の倍率を指定する倍率指定手段（２１）と、前記テ
レビカメラ（７）の倍率を変更する倍率変更手段（１
５）と、上記ディスプレイ装置（１１）の画面に表わさ
れた前記指令形状画像（１ｃ）に前記砥石車（３）の画
像（３ｔ）を合わせつつ前記砥石車（３）の位置を相対
的に移動させる操作装置と、を備えてなることを特徴と
する研削装置。
【請求項２】砥石車（３）と被加工物（１）とを相対的
に移動させて前記被加工物（１）の研削を行う研削装置
にして、前記砥石車（３）の前記被加工物（１）に対峙
する位置を撮像するテレビカメラ（７）と、前記被加工
物（１）の研削すべき形状を指令する形状指令手段（１
６）と、前記形状指令手段（１６）により指令された指
令形状画像（１ｃ）と前記テレビカメラ（７）によって
撮像された砥石車（３）の画像（３ｔ）および被加工物
（１）の形状画像（１ｔ）とを同一画面に同時に表わす
ディスプレイ装置（１１）と、前記指令形状画像（１
ｃ）の倍率を指定する倍率指定手段（２１）と、前記テ
レビカメラ（７）の倍率を変更する倍率変更手段（１
５）と、上記ディスプレイ装置（１１）の画面に表わさ
れた前記指令形状画像（１ｃ）に前記砥石車（３）の画
像（３ｔ）を合わせつつ前記砥石車（３）の位置を相対
的に移動させる操作装置と、前記テレビカメラ（７）の
撮像した前記砥石車（３）の画像（３ｔ）と前記指令形
状画像（１ｃ）の微小区間毎の交点を演算する演算手段
（３３）の演算結果に基づいて前記指令形状に砥石車
（３）を合わせるべく前記被加工物（１）又は砥石車
（３）の位置を相対的に移動させるサーボ駆動装置と、
を備えてなることを特徴とする研削装置。