JPH08339219A - みがき装置におけるみがき面教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 みがき面の教示作業を簡素化し、かつみがき
面を得るための処理速度を著しく高速化し、しかもある
程度のみがき面教示品質を確保する。 【構成】 複数の教示点のうち、第１の所定方向に並ぶ
教示点間を直線で結んで折れ線を得、隣合う折れ線間に
おいて、始点からの距離が等しい点どうしの間を内分し
てみがき面全体を複数の関数で表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はみがき装置におけるみ
がき面教示方法に関し、さらに詳細にいえば、みがき装
置によるみがきの対象となる曲面を教示するための方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、みがき装置におけるみがき面
教示方法として、曲面を輪切り点列として教示し、得ら
れた教示点に基づいて媒介変数平面上の等間隔の格子点
を得るとともに、格子点により区画される各曲面パッチ
の方程式を得る方法が提案されている（特開平４−２６
８９０４号公報参照）。

【０００３】この方法を採用すれば、教示点数を大幅に
減少させることができ、しかも高精度のみがき面教示を
達成することができる。また、各曲面パッチの方程式が
得られるのであるから、みがき面上の各点において法線
を得ることができ、スピンドル工具のようなみがき工具
をみがき面に対して法線方向に押圧、接触させることが
でき、みがき工具の押圧、接触方向が法線方向からずれ
てしまうことに起因するみがき品質の低下を未然に防止
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法を
採用した場合には、得られた教示点に基づいて媒介変数
平面上の等間隔の格子点を得るとともに、格子点により
区画される各曲面パッチの方程式を得るという処理が必
要であり、しかもこれらの処理は複雑であるから、所要
時間が長くなってしまい、この処理をリアルタイムで行
おうとすれば処理能力が著しく高い処理装置を採用しな
ければならず、装置全体として著しく高価なものになっ
てしまう。

【０００５】また、格子点、曲面パッチの方程式を得る
ために複雑な処理を行っているのであるから、オペレー
タにとって教示点の間隔を直観的に認識することが殆ど
不可能であり、この結果、教示点の誤差により、実際の
曲面と大幅にかけ離れた曲面がみがき面として教示され
てしまう可能性がある。例えば、教示点に含まれる誤差
が大きくなれば、実際の曲面とみがき面として教示され
た曲面とのずれ量が大きくなってしまう。また、図７に
示すように、互いに近接する教示点において僅かな誤差
が存在していることに起因して、実際の面（図７中細線
参照）とみがき面として教示された面（図７中太線参
照）とが大幅にかけ離れてしまうことがある。

【０００６】特に、フローティング機構を組み込むこと
により法線方向の誤差を吸収し得るようにしたみがき工
具を用い、このみがき工具を産業用ロボットによって動
作させることによってみがき動作を行う場合には、みが
き対象面に対する法線方向の精度は比較的大きくてもか
まわないので、このようなみがき装置に対応して一層簡
単に、かつ短時間でみがき面の教示を行うことができる
方法が切望されている。

【０００７】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、フローティング機構を組み込むことによ
り法線方向の誤差を吸収し得るようにしたみがき工具を
用い、このみがき工具を産業用ロボットによって動作さ
せることによってみがき動作を行うような場合に対処す
べく、一層簡単に、かつ短時間でみがき面の教示を行う
ことができるみがき面教示方法を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のみがき装置に
おけるみがき面教示方法は、みがき面上の任意の点が教
示されたことに応答して、第１の所定方向に並ぶ教示点
間を直線で補間し、第１の所定方向と直交する第２の所
定方向に並ぶ点間を１次式で補間することにより、みが
き面を複数の関数で表現する方法である。

【０００９】請求項２のみがき装置におけるみがき面教
示方法は、第１の所定方向に並ぶ教示点間を直線で補間
した後、隣接する点列の相対位置を考慮し、所定方向に
おける座標値を一致させることにより、格子をなるべく
直交させるべく仮想的な端点を求める方法である。

【００１０】

【作用】請求項１のみがき装置におけるみがき面教示方
法であれば、みがき面上の任意の点が教示されたことに
応答して、第１の所定方向に並ぶ教示点間を直線で補間
し、第１の所定方向と直交する第２の所定方向に並ぶ点
間を１次式で補間することにより、みがき面を複数の関
数で表現するのであるから、補間処理が簡単であり、し
たがって、みがき面を教示するための所要時間を大幅に
短縮することができ、特別に処理能力が高い処理装置を
用いなくても、リアルタイムで補間処理を実現すること
ができる。また、教示点間を直線、１次式で補間するの
であるから、教示点の間隔を大きくすべきか、小さくす
べきかをオペレータが直観的に認識することができ、こ
の結果、みがき面をかなり高精度に教示することができ
る。もちろん、みがき面全体を教示するために必要な教
示点の数を少なくすることができるので、教示のための
操作性を高め、所要時間を短縮することができる。

【００１１】請求項２のみがき装置におけるみがき面教
示方法であれば、第１の所定方向に並ぶ教示点間を直線
で補間した後、隣接する点列の相対位置を考慮し、所定
方向における座標値を一致させることにより、格子をな
るべく直交させるべく仮想的な端点を求めるのであるか
ら、第１の所定方向における長さが局部的に著しく短い
ようなみがき面を教示するに当って、第２の所定方向に
並ぶ点列どうしの間隔が局部的に著しく小さくなってし
まうという不都合の発生を防止することができる。そし
て、第２の所定方向に並ぶ点列に沿ってみがき動作を行
う場合であっても、局部的にみがきすぎるという不都合
が発生することを未然に防止し、みがき面全体として高
品質のみがきを達成することができる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明の実施例を詳細に説明する。図１、図２はこの発明の
みがき面教示方法の一実施例を説明するフローチャート
であり、図１が２次元空間における面の領域を得る処理
を、図２が任意の座標値に対するみがき面上の点を得る
処理を、それぞれ説明している。

【００１３】先ず、図１のフローチャートを説明する。
みがき面上の複数の点の教示が行われた場合に、ステッ
プＳＰ１において第１の所定方向（以下、ｕ軸方向と称
する）に並ぶ教示点間を直線で結び、各教示点間の距離
を算出する。ステップＳＰ２において、ｕ軸方向に並ぶ
教示点間を直線で結ぶことにより得られた折れ線の中点
を求める。ステップＳＰ３において、隣合う折れ線の中
点を直線で結ぶ（図３参照）。ステップＳＰ４におい
て、各中点が属する線分の方向を向く単位ベクトルＳ
１，Ｓ２および各中点の位置Ｐ１，Ｐ２に基づいて、
（Ｐ２−Ｐ１）（Ｓ１＋Ｓ２）／|Ｓ１＋Ｓ２|の演算を
行うことにより、始点のオフセット量Ｌｏｆｓ（図３参
照）を求める。ステップＳＰ５において、（|Ｐ２−Ｐ
１|²−Ｌｏｆｓ²）^1/2の演算を行って隣合う折れ線間の
距離を算出する。なお、ステップＳＰ３からステップＳ
Ｐ５までの処理は、全ての隣合う折れ線について順次行
われる。最後に、ステップＳＰ６において、各折れ線の
長さ、各折れ線の始点のオフセット量、折れ線間の距離
から、２次元空間（図４に示すｕ−ｖ空間）においてみ
がき面の領域を得る（図４参照）。 次に、図５を参照
しながら、図２のフローチャートを説明する。

【００１４】任意の座標値ｕ１，ｖ１が与えられた場合
に、ステップＳＰ１において、図１のフローチャートの
ステップＳＰ６で得られたみがき面の領域から、座標値
ｖ１が含まれる領域（２つの折れ線間の領域）を求め
る。ステップＳＰ２において座標値ｖ１が含まれる領域
を規定する２つの折れ線上の、座標値ｕ１に対応する点
Ｐ１１，Ｐ２１を求める。ステップＳＰ３において、２
つの折れ線上の点Ｐ１１，Ｐ２１をΔｖ１：Δｖ２に内
分する点を求める。この点が、座標値ｕ１，ｖ１に対応
するみがき面上の点である。なお、Δｖ１，Δｖ２は、
各折れ線のｖ座標値と座標値ｖ１との差である。そし
て、新たな座標値が与えられる毎に、ステップＳＰ１か
らステップＳＰ３までの処理が行われる。

【００１５】図６は以上のみがき面教示方法を概略的に
示す図である。図６中（Ａ）に示すように、複数の教示
点が与えられた場合に、図６中（Ｂ）に示すように、各
教示点列を構成する教示点間を直線で結んで折れ線を得
るとともに、各折れ線を始点からの距離ｕの関数で表
し、その後、図６中（Ｃ）に示すように、オフセット量
を考慮して仮想的な始点を想定した状態で、隣合う折れ
線において、互いに等しい距離ｕ（仮想的な始点からの
距離）を持つ点どうしを内分することにより折れ線間を
補間する。

【００１６】最終的な教示状態を示す図６中（Ｃ）から
明らかなように、みがき面が左側から右側に向かって徐
々に狭くなっているが、仮想的な始点を考慮しているの
であるから、みがき経路になる可能性が高い補間された
経路どうしは互いに等しい間隔であり、みがき経路が互
いに近接することに起因するみがきすぎの発生を未然に
防止して、高品質のみがきを達成することができる。た
だし、この場合に適用されるみがき工具としては、例え
ば、フローティング機構を有していることにより、実際
のみがき面と教示された面との間の誤差を吸収できるも
のを採用すればよい。また、みがき工具のみがき姿勢と
しては、例えば、教示時の姿勢を採用するとともに、教
示点間において教示時の姿勢を直線的に補間して得た姿
勢を採用すればよい。

【００１７】また、教示点間を直線、１次式で補間する
のであるから、オペレータにとって、生成されるみがき
面の予測が簡単であり、この予測に基づいて教示を行え
ばよいので、教示点数を少なくすることができるととも
に、ある程度の教示精度を確保することができる。さら
に、以上の説明から明らかなように、教示点間を直線、
１次式で補間するのであるから、教示精度は多少低下す
るが、この精度低下はフローティング機構を有するみが
き工具により簡単に吸収することができ、みがき精度の
低下は余り発生しない。これに対して、教示点に基づく
処理は従来のみがき面教示方法と比較して著しく高速化
できる。具体的には、同じ点数の教示を行って従来方法
とこの実施例の方法とにより半円柱状のみがき面の教示
を行った場合に、この実施例の方法では、みがき面教示
精度が約１／１０になったが、処理速度は約１００倍に
なった。

【００１８】ただし、みがき面が全範囲にわたってほぼ
等しい幅を有している場合には、仮想的な始点の算出処
理を省略してもよい。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明は、補間処理が簡単であ
り、したがって、みがき面を教示するための所要時間を
大幅に短縮することができ、特別に処理能力が高い処理
装置を用いなくても、リアルタイムで補間処理を実現す
ることができ、また、教示点間を直線、１次式で補間す
るのであるから、教示点の間隔を大きくすべきか、小さ
くすべきかをオペレータが直観的に認識することがで
き、この結果、みがき面をかなり高精度に教示すること
ができ、さらに、みがき面全体を教示するために必要な
教示点の数を少なくすることができるので、教示のため
の操作性を高め、所要時間を短縮することができるとい
う特有の効果を奏する。

【００２０】請求項２の発明は、第１の所定方向におけ
る長さが局部的に著しく短いようなみがき面を教示する
に当って、第２の所定方向に並ぶ点列どうしの間隔が局
部的に著しく小さくなってしまうという不都合の発生を
防止することができ、第２の所定方向に並ぶ点列に沿っ
てみがき動作を行う場合であっても、局部的にみがきす
ぎるという不都合が発生することを未然に防止し、みが
き面全体として高品質のみがきを達成することができる
という特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のみがき面教示方法の一実施例のう
ち、２次元空間における面の領域を得る処理を説明する
フローチャートである。

【図２】この発明のみがき面教示方法の一実施例のう
ち、任意の座標値に対するみがき面上の点を得る処理を
説明するフローチャートである。

【図３】始点のオフセット量算出を説明する概略図であ
る。

【図４】２次元空間におけるみがき面を説明する概略図
である。

【図５】座標値ｕ１，ｖ１に対応するみがき面上の点を
得る処理を説明する概略図である。

【図６】みがき面教示方法を概略的に示す図である。

【図７】従来方法による不都合を説明する概略図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 みがき面上の任意の点が教示されたこと
   に応答して、第１の所定方向に並ぶ教示点間を直線で補
   間し、第１の所定方向と直交する第２の所定方向に並ぶ
   点間を１次式で補間することにより、みがき面を複数の
   関数で表現することを特徴とするみがき装置におけるみ
   がき面教示方法。
2. 【請求項２】 第１の所定方向に並ぶ教示点間を直線で
   補間した後、隣接する点列の相対位置を考慮し、所定方
   向における座標値を一致させることにより、格子をなる
   べく直交させるべく仮想的な端点を求める請求項１に記
   載のみがき装置におけるみがき面教示方法。