JPH074767B2 - 被加工部品に溝又は歯を研削加工する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加工部品に溝又は歯を研削加工する方法及
び装置に係る。

それ自体既知の原理に従って成形砥石車により高精度研
削加工を行うこれらの作業は、頻繁な寸法検査が必要で
あり、実施される検査測定時に得られる値に応じて、特
にダイアモンド工具により砥石車を研磨するのが通例で
あり、あるいは砥石車の摩耗状態に従って砥石車を交換
しなければならない。

ちなみに仏国特許公開明細書第2517237号は、コンピュ
ータによる研削盤の自動制御方法及び装置を開示してい
る。砥石車は更に、同様に研削盤の制御装置により自動
的に始動及び制御される目直し装置に連結されている。

米国特許第4295301号及び同4359841号は、フィーラ接触
式センサによる砥石車の摩耗の検出に関連付けられる。
研削用砥石車の目直し方法及び手段を開示している。

一方、例えば米国特許第4158507号又はヨーロッパ特許
第0195405号に記載されているように、特にレーザ手段
を使用して部品の輪郭の幾何的検査を行う装置も知られ
ている。

砥石車の幾何的検査は作業時間をさ程延ばさず（機械の
停止等）に十分な精度で得られ、既知方法では特にこの
ような幾何的検査を予備段階とすることにより砥石車の
目直し作業を組み入れているが、例えば航空機用の部品
の溝又は歯の仕上げのための研削加工を行うという本発
明の所期の用途にはこのような方法では不十分であるこ
とが明らかである。

本発明の目的は、被加工部品に溝又は歯を研削加工する
砥石車の目直し作業を容易に行い得る、被加工部品に溝
又は歯を研削加工する方法及び装置を提供することにあ
る。

本発明によれば、前述の目的は、被加工部品に溝又は歯
を研削加工する方法であって、（ａ）測定フィーラを較
正する段階と、（ｂ）測定フィーラを被加工部品に接触
させるように移動させることによって被加工部品の軸方
向位置を測定する段階と、（ｃ）被加工部品を所定の位
置に角度付ける段階と、（ｄ）回転する砥石車を被加工
部品に当てることにより被加工部品上の溝又は歯を研削
する段階と、（ｅ）溝又は歯を清掃し、次いで測定フィ
ーラを溝又は歯に接触することにより溝又は歯を検査す
る段階と、（ｆ）砥石車のプロフィルに対応する刻印型
を形成するように砥石車を刻印部材に接触させる段階
と、（ｇ）前記刻印部材上に形成された刻印型の実際の
輪郭を検査し、当該検査された刻印型の実際の輪郭のデ
ータと予め記憶された基本的な刻印型の輪郭のデータと
を比較する段階と、（ｈ）前記比較されたデータに基づ
いて砥石車を基本的な輪郭となるように研磨する段階と
を含む研削加工方法によって達成される。

本発明によれば、前述の目的は、被加工部品に溝又は歯
を研削加工する装置であって、被加工部品を所定の位置
に保持する部品保持アセンブリと、被加工部品に接触又
は非接触状態になるように移動自在な研削車であって、
被加工部品上に溝又は歯を研削加工するための断面形状
をもつ周縁部を有する研削車を有する工具保持アセンブ
リと、被加工部品に接触した後で研削車の周縁部の輪郭
の刻印型を形成する刻印部材と、前記刻印部材上に形成
された刻印型の実際の輪郭を検査する検査ヘッドと、研
削車を研磨する研磨手段と、検査ヘッド、部品保持アセ
ンブリ、工具保持アセンブリ及び研磨手段に接続されて
おり、前記形成された刻印型における前記検査された実
際の輪郭のデータを受容し、前記刻印型における前記検
査された実際の輪郭を予め記憶された研削車の基本的な
輪郭のデータと比較するコンピュータとを備える研削加
工装置によって達成される。

本発明の方法及び装置によれば、刻印部材上に形成され
た刻印型の実際の輪郭を検査し、当該検査された刻印型
の実際の輪郭のデータと予め記憶された基本的な刻印型
の輪郭のデータとを比較し、前述の比較されたデータに
基づいて砥石車を基本的な輪郭となるように研磨するが
故に、被加工部品に溝又は歯を研削加工する砥石車の目
直し作業を容易に行い得る。

第１の有利な態様によると、該検査ヘッドは、第１の光
学装置の誘導下に薄帯の該刻印型の輪郭に向けてレーザ
ビームを発生するレーザダイオードを備えており、第２
の光学デバイスを通って感知プレート上に刻印型の像を
形成し、該像をコンピュータにより分析する。

本発明の方法を実施することが可能な該研削加工機械の
第２の有利な態様によると、薄帯の支持手段は、薄帯に
押し付けられる方の面に導電性コーティングを備える電
気絶縁材料の２つのプレートから構成され、検査ヘッド
は電位源に連結された導電線を備えており、該薄帯支持
体の導電面は刻印型のレベルにおける該線と薄帯との接
触に対応する信号をコンピュータに伝達するようにコン
ピュータの入力に連結されており、こうして刻印型の座
標が再現される。

特に検査時間を短縮することが可能な第３の態様は、光
検出により刻印型のプロフィルのデータを与える既知の
刻印型の光学プロフィル測定器（profilomre）を備え
る検査ヘッドを具備する。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参考に本
発明の実施態様に関する以下の説明からより明瞭に理解
されよう。

航空部品は許容基準が厳しいため砥石車の頻繁な寸法検
査と砥石車の研磨が必要であり、従って、機械における
部品の研削作業の制御パラメータに砥石車の寸法を組み
入れなければならないが、第1a図に概略的に示した装置
は成形砥石車１により特にこのような航空部品に溝また
は歯を研削加工するように特に構成されている。添付図
面に示した例では、それ自体既知の原理に従い、該装置
は部品支持アセンブリ２と、工具支持アセンブリ３と、
砥石車１の検査及び研磨アセンブリ４とを備える。部品
支持アセンブリ２は、特に研削すべき溝を含む部品（例
えば７）の支持体６と、部品７のクランプ手段９に連動
する円盤８とを台座５上に備えており、該円盤８は、特
に部品７の角度割り出しを得ることが可能な回転駆動手
段10に連動するスピンドルに結合されている。部品の支
持体６は、矢印Z3により示される長手方向に沿って移動
可能なテーブル6aに載置されている。工具支持アセンブ
リ３は更に台座11上に、一方では電力（13）、油（1
4）、空気（15）のような機械の種々の供給源との連結
部12と、中央制御及び計算用のコンピュータ17との連結
部16とを備えており、他方では直交する２方向、即ち矢
印Z2により示される長手方向及び矢印X1により示される
横断方向に沿って台座11に対して移動可能な下部エレメ
ント19を有する交差運動複式送り台18を備えている。該
下部エレメント19は、矢印Z1により示される長手方向に
沿って移動可能であり且つ部品７の溝の研削のために使
用される成形砥石車１を支持する送り台20と、矢印Z4に
より示される長手方向に沿って引っ込めることが可能で
あり且つフィーラ装置23を支持する測定センサ22を備え
る測定装置21とを支持する。砥石車の検査及び研磨アセ
ンブリ４は、交差運動するように相互に積み重ねられた
２つのテーブル、即ち矢印X2により示されるような機械
を横断する方向に沿って移動可能な下部を支持する下部
テーブル25と、矢印Ｙにより示される垂直方向に沿って
移動可能であり且つ砥石車研磨装置27を下端に支持して
おり、支持手段としての２つの巻きローラ30及び31の間
にバンド状に配置された刻印部材としての薄帯29の支持
装置28を上端に支持する上部テーブル26とを支持する支
持構造24を備える。検査及び研磨アセンブリ４に結合さ
れた支持アーム32は、後述するように薄帯29の検査のた
めにこれと協働し得る検査ヘッド33を支持する。

第1a図に関して上記に要約した研削加工装置は、第1b、
1c、1d、1e、1f、1g及び1h図に関して以下に説明する段
階を含む本発明の研削加工方法を実施することができ
る。

第1a図は、部品７が装置に既に装着されているものと
し、装置に組み込まれた測定センサ22に連結された幾何
的測定フィーラ23を較正する第１段階（ａ）を示す。次
に第２段階（ｂ）では、第1b図に示すように、該フィー
ラ23及びセンサ22により部品の軸方向位置を測定する。
次に第３段階（ｃ）では、第1c図に示すように部品７の
角度付け方向を決定する。次に、第４段階（ｄ）では第
1d図に示すように、センサ22を引っ込めて砥石車１を定
置した後、部品７の溝を研削により仕上げ加工する。第
５段階（ｅ）では、第1e図に示すように、砥石車１を待
機位置に配置後、加工されたゾーンを清掃し、次いで部
品７の溝の幾何的検査のためにセンサ22とそのフィーラ
23とを元に戻す。本発明による注目すべき特徴として、
第６段階（ｆ）では第1f図及び第２図に示すように、砥
石車１のプロフィルを再現するような輪郭を有する刻印
型34を薄帯29上に形成し、該砥石車１を第２図の矢印35
により示すように該薄帯の面内で薄帯29に向かって移動
する。次に、第７段階（ｇ）では第1g図に示すように、
前段階で薄帯29上に得られ、従って成形砥石車１のプロ
フィルを再現している刻印型34の輪郭を検査する。最後
に、第1h図に示す第７段階（ｈ）で、研磨装置27を使用
することにより砥石車１を研磨する。

第1g図に従って刻印型34を検査するために第７段階
（ｇ）で使用される検査ヘッド33は、複数の態様に従っ
て製造され得るが、ここでは本発明の方法の実施に適合
する２例について説明する。第3a図〜第3e図に概略的に
示す第１の態様によると、該検査ヘッド33はレーザダイ
オード37、集束用光学装置38、薄帯29の反対側の結像用
光学装置39及び（例えば電荷転送及びマトリクス構造型
回路を有する）感知プレート40から構成される光学系36
を備える。コンピュータ17の制御下で装置の横断方向の
軸Ｘ及び垂直軸Ｙの２本の直交する軸に沿ってアーム32
が移動するに従い、検査ヘッド33は薄帯29に対して移動
し、こうして前段階で砥石車１により薄帯29に形成され
た刻印型34の輪郭を追跡することができる。ディジタル
型回路を有する感知プレート40上で得られる光スポット
41の像は、像の処理及び刻印型の分析を行うコンピュー
タのスクリーン42により41aとして再現され（図3e）、
こうして砥石車１のプロフィルの座標として幾何学的デ
ータが得られる。こうして得られた砥石車１の検査デー
タは、コンピュータ17により装置の制御プログラムに組
み込まれ、次段階である砥石車１の自動研磨段階を実施
するために特に使用され、砥石車１の新しい幾何的寸法
はその後、後続する新しい部品７の溝の研削作業のため
に考慮される。即ち、薄帯29上に形成された刻印型の実
際の輪郭を検査し、当該検査された刻印型の実際の輪郭
のデータと予め記憶された基本的な刻印型の輪郭のデー
タとを比較し、この比較されたデータに基づいて砥石車
を基本的な輪郭となるように研磨する。

本発明の方法の実施に当たり、砥石車１のプロフィルに
対応する薄帯29上の刻印型34の輪郭を検査するために第
７段階（ｇ）で使用される検査ヘッド133の第２の態様
を第4a図、第4b図に示す。第3a図〜第3e図について説明
した第１の態様で使用したエレメントと同一のエレメン
トには同一の参照番号を付し、類似のエレメントには元
の番号に100を加えた番号を付した。即ち、この態様も
支持アーム132を含むが、該アームはここでは電気絶縁
材料（例えばベークライト型のプラスチック材料）から
成り、上記と同様に検査及び研磨アセンブリ４に結合さ
れており、薄帯29上の刻印型34の検査用サブアセンブリ
を示す第５図から明らかなように、直交する２本の軸、
即ち装置の横断方向の軸Ｘ及び垂直軸Ｙに沿って移動可
能である。アーム132の端部に配置された検査ヘッド133
は、アーム132の端部で相互に離間して配置された２本
のフィンガを形成する２つのエレメント44及び45の間に
張架された導電線43を備える。フィンガ45はフィンガ44
に対向するように配置された方の内面に、小プレート46
を備えており、該プレートには金属被覆孔47が穿設さ
れ、この孔に線43が挿通される。アーム132の端部には
例えば５ボルトの電位源48が配置されており、該電位源
には線43が連結されている。支持ロッド30及び31の間に
張架された薄帯29は第５図に示すように支持フレーム49
に固定され、該フレームにおいて薄帯29は、第６図に詳
細に示すように、例えばエポキシ型材料から構成され且
つ銅めっきされて従って導電性である相互に対向する面
50a及び51aを有する２つのプレート50及び51の間で固定
されている。この固定は、砥石車１の刻印型34が形成さ
れる薄帯29のゾーンの両側で支持フレーム49の上部及び
下部に夫々配置された２つの電気機械的固定具52及び53
により得られる。

この第２の態様によると、薄帯29上の刻印型34の検査装
置は次のように機能する。

検査ヘッド133を支持するアーム132は、線43が刻印型34
のレベルで薄帯29と接触するまで移動される。線が電位
源48により例えば５ボルトの電位にされると、線43と薄
帯29との接触時に、薄帯29とプレート50及び51の銅めっ
き面50a及び51aとは同一電位にされる。電位の変化は、
プレートの銅めっき部分とコンピュータ17のインターフ
ェース入力との間の導電性結合を介してコンピュータ17
により検出され、コンピュータは、結果として刻印型34
のプロフィル及び砥石車１のプロフィルの点に対応する
座標Ｘ及びＹを同時に記録する。第3a図〜第3e図に関し
て記載した検査ヘッド33の第１の態様において上述した
ように、砥石車１のプロフィルの検査データは、砥石車
の研磨段階を制御すると共に、その後の部品７の溝の研
削作業で工具の基準寸法として役立つべく再び使用され
る。上記検査ヘッド133の機能は更に安全構成を含む。
実際に、線43と薄帯29との接触時に電位の変化が検出さ
れないならば、アーム132は前進し続け、薄帯29の刻印
型34に当接している線43は偏位し、線43は小プレート46
の金属被覆孔47の縁部に接触し、アーム132の前進を阻
み、こうして誤動作を検出することができ、一方、正常
運転中は線43は金属被覆孔47の縁部に接触しない。

薄帯29に形成された刻印型34のプロフィルのデータを得
るために、第７図に示すようにそれ自体既知の刻印型の
検査ヘッド233をアーム232の端部に配置してもよい。

第８図は、特に刻印型34の検査における時間利得の要請
に応えるために使用され得る検査ヘッド233に組み込ま
れる光学プロフィル測定器の既知の原理を示す。この原
理によると、レーザダイオード54からビームを発生し、
レンズ55,56により薄帯29の刻印型34に集束する。集束
点の正確な位置は、対応する測定データを記録し且つス
プリッタ59、レンズ60及びプリズム61を通るビームの通
路上で得られる偏差に対応する信号を光検出装置58から
受け取る装置57により制御されるレンズ56の移動により
得られる。

【図面の簡単な説明】

第1a図は本発明の研削加工方法を実施することが可能な
研削加工装置の概略斜視図、第1b図〜第1h図は第1a図に
示した装置を使用する本発明の方法の種々の実施段階を
示す説明図、第２図は本発明の方法の１段階に従って砥
石車のプロフィルを再現する刻印型を薄帯上に形成する
方法を示す部分概略説明図、第3a及3b図は第２図に従っ
て形成された刻印型を検査する検査ヘッドの第１の態様
の概略部分説明図、第3c図は第3a図及び第3b図の検査ヘ
ッドの機能図、第3d図及び第3e図は本発明の方法の１段
階に従う刻印型の検査段階を示す部分説明図、第4a図は
第3a図〜第3d図に示した検査ヘッドに類似する刻印型検
査ヘッドの第２の態様の、支持アームの中間長手方向面
における概略断面図、第4b図は第4a図の検査ヘッドの斜
視図、第５図は第4a図及び第4b図に示した検査ヘッドの
第２の態様に従い且つ第１図の装置の一部を構成する検
査用サブアセンブリの概略斜視図、第６図は第５図に示
した検査用サブアセンブリの一部を構成するエレメント
の斜視図、第７図は検査ヘッドの第３の態様に従う検査
用サブアセンブリ示す第５図と同様の斜視図、第８図は
第７図に示した検査ヘッドに組み込まれる既知の刻印型
の光学プロフィル測定器の主要構成要素を示す機能図で
ある。 １……砥石車、２……部品支持アセンブリ、３……工具
支持アセンブリ、４……検査及び研磨アセンブリ、17…
…コンピュータ、25,26……テーブル、29……薄帯、30,
31……支持手段、32,132……アーム、33,133,233……検
査ヘッド、34……刻印型、37……レーザダイオード、3
8,39……光学装置、40……感知プレート、41……像、43
……導電線、44,45……フィンガ、46……小プレート、4
7……金属被覆孔、48……電位源、50,51……プレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン―ピエール・ガストン・プジエ フランス国、95100・アルジヤントウイユ、 リユ・ドウ・ラ・ノネーズ・56

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工部品に溝又は歯を研削加工する方法
   であって、（ａ）測定フィーラを較正する段階と、
   （ｂ）測定フィーラを被加工部品に接触させるように移
   動させることによって被加工部品の軸方向位置を測定す
   る段階と、（ｃ）被加工部品を所定の位置に角度付ける
   段階と、（ｄ）回転する砥石車を被加工部品に当てるこ
   とにより被加工部品上の溝又は歯を研削する段階と、
   （ｅ）溝又は歯を清掃し、次いで測定フィーラを溝又は
   歯に接触することにより溝又は歯を検査する段階と、
   （ｆ）砥石車のプロフィルに対応する刻印型を形成する
   ように砥石車を刻印部材に接触させる段階と、（ｇ）前
   記刻印部材上に形成された刻印型の実際の輪郭を検査
   し、当該検査された刻印型の実際の輪郭のデータと予め
   記憶された基本的な刻印型の輪郭のデータとを比較する
   段階と、（ｈ）前記比較されたデータに基づいて砥石車
   を基本的な輪郭となるように研磨する段階とを含む研削
   加工方法。
2. 【請求項２】被加工部品に溝又は歯を研削加工する装置
   であって、被加工部品を所定の位置に保持する部品保持
   アセンブリと、被加工部品に接触又は非接触状態になる
   ように移動自在な研削車であって、被加工部品上に溝又
   は歯を研削加工するための断面形状をもつ周縁部を有す
   る研削車を有する工具保持アセンブリと、被加工部品に
   接触した後で研削車の周縁部の輪郭の刻印型を形成する
   刻印部材と、前記刻印部材上に形成された刻印型の実際
   の輪郭を検査する検査ヘッドと、研削車を研磨する研磨
   手段と、検査ヘッド、部品保持アセンブリ、工具保持ア
   センブリ及び研磨手段に接続されており、前記形成され
   た刻印型における前記検査された実際の輪郭のデータを
   受容し、前記刻印型における前記検査された実際の輪郭
   を予め記憶された研削車の基本的な輪郭のデータと比較
   するコンピュータとを備える研削加工装置。
3. 【請求項３】刻印部材が、金属薄帯と、研削車が前記薄
   帯の縁部に接触して研削車の輪郭の刻印型を形成するよ
   うに引張られた状態で前記薄帯を支持する支持手段とか
   らなる請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記薄帯がバンドの形態をなし、支持手段
   が前記バンドの一端を巻き上げる第１のローラと、前記
   バンドの他端を繰り出す第２のローラとからなる請求項
   ３に記載の装置。
5. 【請求項５】前記検査ヘッドが、前記薄帯の一つの側に
   置かれた光源と、前記薄帯を介して前記光源から放出さ
   れた光を受容すべく、前記薄帯の他の側に置かれた光感
   知プロートとからなる請求項２又は３に記載の装置。
6. 【請求項６】前記光感知プレートが、マトリックス構造
   の電荷転送グリッドからなる請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】前記光源がレーザ放出ダイオードからなる
   請求項５又は６に記載の装置。
8. 【請求項８】前記薄帯が導電性であり、前記検査ヘッド
   が、一対のアームと、前記アームの間に延びる導電線
   と、前記線に電気的に接続された電圧源と、導電性のプ
   レートの間に前記薄帯をクランプする手段と、前記線が
   前記刻印型の中の前記薄帯に接触するように前記薄帯に
   対して相対的に前記アームを移動させる手段とを備える
   請求項３に記載の装置。