JPH0852640A - インプロセス形状測定兼用力制御型加工装置。 - Google Patents
インプロセス形状測定兼用力制御型加工装置。Info
- Publication number
- JPH0852640A JPH0852640A JP6222391A JP22239194A JPH0852640A JP H0852640 A JPH0852640 A JP H0852640A JP 6222391 A JP6222391 A JP 6222391A JP 22239194 A JP22239194 A JP 22239194A JP H0852640 A JPH0852640 A JP H0852640A
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- JP
- Japan
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- force
- processing
- machining
- workpiece
- pad
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】力制御型の精密加工における加工形状をオンマ
シン状態またはインプロセス状態で正しく計測，加工制
御して正しい形状を得るために使う。 【構成】 特許請求の形状の加工と制御の装置はつぎの
ように構成される。加工用パッドを力検出のための弾性
体を介してアクチュエータに取付けて，アクチュエータ
の変位によって加工用パッドの加工物への押付け力を制
御する機能を有する加工ヘッドを複数個を一つの保持台
に固定する。この加工ヘッドは，アクチュエータの変位
を知ることで保持台と加工物間の相対変位を計測する測
定ヘッドとしても機能する。加工ヘツドの保持台と加工
物とを相対的に移動走査しながらこの複数個の加工ヘッ
ドの一部又は全部を使って表面加工を行い，また，加工
物表面と保持台の間の相対変位を複数個のパッドを使っ
て測定し，その結果から多点法の原理で面形状を測定す
る機能をもたせる。
シン状態またはインプロセス状態で正しく計測，加工制
御して正しい形状を得るために使う。 【構成】 特許請求の形状の加工と制御の装置はつぎの
ように構成される。加工用パッドを力検出のための弾性
体を介してアクチュエータに取付けて，アクチュエータ
の変位によって加工用パッドの加工物への押付け力を制
御する機能を有する加工ヘッドを複数個を一つの保持台
に固定する。この加工ヘッドは，アクチュエータの変位
を知ることで保持台と加工物間の相対変位を計測する測
定ヘッドとしても機能する。加工ヘツドの保持台と加工
物とを相対的に移動走査しながらこの複数個の加工ヘッ
ドの一部又は全部を使って表面加工を行い，また，加工
物表面と保持台の間の相対変位を複数個のパッドを使っ
て測定し，その結果から多点法の原理で面形状を測定す
る機能をもたせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】平面または球面または非球面また
は円筒または自由曲面の加工物表面に加工パッドを押し
付けながらパッドと加工物を相対的に移動させて行う力
制御型の加工において，加工ヘッドを使って形状を測る
ことで目的の形状精度を維持し，または向上させながら
表面の仕上を行うのに利用する。
は円筒または自由曲面の加工物表面に加工パッドを押し
付けながらパッドと加工物を相対的に移動させて行う力
制御型の加工において，加工ヘッドを使って形状を測る
ことで目的の形状精度を維持し，または向上させながら
表面の仕上を行うのに利用する。
【０００２】運動転写型の加工では，加工ヘッドから得
た形状高さ方向のヘッド自身の変位量を使った計算だけ
で形状を測定するとともに自律的に運動の基準を創成し
て，形状加工精度を高めるのに使う。
た形状高さ方向のヘッド自身の変位量を使った計算だけ
で形状を測定するとともに自律的に運動の基準を創成し
て，形状加工精度を高めるのに使う。
【０００３】
【従来の技術】ポリシングやラッピングのような圧力転
写型の加工では，加工物表面にそって工具を相対的に移
動させるときに，移動の基準が無いため，出来上がる形
状を正確には制御できないことが多い。また，平面や球
面のラッピング用のパッドに平面や球面を使うときで
も，そのラッピングの形状精度には限界があり，加工物
の形状精度にも限界が生じる。
写型の加工では，加工物表面にそって工具を相対的に移
動させるときに，移動の基準が無いため，出来上がる形
状を正確には制御できないことが多い。また，平面や球
面のラッピング用のパッドに平面や球面を使うときで
も，そのラッピングの形状精度には限界があり，加工物
の形状精度にも限界が生じる。
【０００４】運動転写型の工作機械は運動精度を高める
ために高い剛性と高い精度の案内とに頼っていた。ま
た，運動精度の案内だけでは精度が不足するときには，
加工の基準とは別に測定の基準を設定して，運動の精度
を計測し，制御する方法を採った。
ために高い剛性と高い精度の案内とに頼っていた。ま
た，運動精度の案内だけでは精度が不足するときには，
加工の基準とは別に測定の基準を設定して，運動の精度
を計測し，制御する方法を採った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】圧力転写型の加工では
形状を保証する基準を持たないのが常であり，そのため
に加工された形状の精度を保証することができず，表面
粗さだけを改善し形状に変化を与えないように加工量を
なるべく少なくする以外の術が無いと言う問題があっ
た。
形状を保証する基準を持たないのが常であり，そのため
に加工された形状の精度を保証することができず，表面
粗さだけを改善し形状に変化を与えないように加工量を
なるべく少なくする以外の術が無いと言う問題があっ
た。
【０００６】また，平面や球面でのラッピング以外の高
精度面形状加工には圧力転写型の加工は適用できないと
言う問題があった。また，加工効率の高い研削加工など
では，砥石と加工面との相対的な運動軌跡を転写する運
動転写型の加工であるため，両者の相対運動軌跡を正確
に作り出すための機能が必要になり，加工機械が高価に
なるだけでなく，また，自由曲面などの加工も出来ない
ことが多いと言う問題があった。
精度面形状加工には圧力転写型の加工は適用できないと
言う問題があった。また，加工効率の高い研削加工など
では，砥石と加工面との相対的な運動軌跡を転写する運
動転写型の加工であるため，両者の相対運動軌跡を正確
に作り出すための機能が必要になり，加工機械が高価に
なるだけでなく，また，自由曲面などの加工も出来ない
ことが多いと言う問題があった。
【０００７】運動転写型の加工で．測定基準を使って運
動軌跡を制御しようとする場合は，そのための基準を設
置することで機械が高価になるだけでなく，加工中の冷
却液や外乱のために正しい基準測定を行うのが難しい場
合が多くあった。
動軌跡を制御しようとする場合は，そのための基準を設
置することで機械が高価になるだけでなく，加工中の冷
却液や外乱のために正しい基準測定を行うのが難しい場
合が多くあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】加工ヘッドが測定ヘッド
を兼ねる形にすることで，変位計を別途用意する必要が
無く，インプロセス測定やオンマシン測定が容易に実現
できるようになる。力を一定に保ちながら試料とヘッド
を相対移動させると，その高さ方向の移動には，試料の
形状と目標からの移動のずれの両方が含まれる。
を兼ねる形にすることで，変位計を別途用意する必要が
無く，インプロセス測定やオンマシン測定が容易に実現
できるようになる。力を一定に保ちながら試料とヘッド
を相対移動させると，その高さ方向の移動には，試料の
形状と目標からの移動のずれの両方が含まれる。
【０００９】そこで，複数のプローブを同時に移動させ
てそれぞれに含まれる形状の情報と移動誤差の情報を計
算によって分離することで，形状を正しく求める。
てそれぞれに含まれる形状の情報と移動誤差の情報を計
算によって分離することで，形状を正しく求める。
【００１０】本発明では，圧力を一定に保つアクチュエ
ータの固定基準からの変位を知ることで変位プローブと
して使うことのできる圧力転写型の加工ヘッドを複数個
用意し，加工中にまたは加工後に形状を測定した結果
で，形状を修正し，面精度も形状精度も高い加工を実現
する。
ータの固定基準からの変位を知ることで変位プローブと
して使うことのできる圧力転写型の加工ヘッドを複数個
用意し，加工中にまたは加工後に形状を測定した結果
で，形状を修正し，面精度も形状精度も高い加工を実現
する。
【００１１】また，研削による形状精度を工作機械の持
つ加工の基準に頼らずに，維持し向上させるのにも用い
る。
つ加工の基準に頼らずに，維持し向上させるのにも用い
る。
【００１２】
【作用】本発明は，加工物に押しつけて除去加工をする
加工パッドと，加工パッドに加わる力を検出する力検出
部と検出した力をフィードバックして押込み力を目標値
に保持するアクチュエータ部とからなる加工ヘッドを複
数個一体にして走査することで，力制御加工と多点法形
状測定を行うことのできる加工装置である。
加工パッドと，加工パッドに加わる力を検出する力検出
部と検出した力をフィードバックして押込み力を目標値
に保持するアクチュエータ部とからなる加工ヘッドを複
数個一体にして走査することで，力制御加工と多点法形
状測定を行うことのできる加工装置である。
【００１３】
【実施例】以下には，実施例を挙げながら考案の原理の
詳細について，図を使って説明する。
詳細について，図を使って説明する。
【００１４】図１Ａは３本の加工ヘッド４ａ，４ｂ，４
ｃを一つの移動可能な加工ヘッド保持台５に取付け，回
転している加工物３に押しつけながら加工物の直径に沿
って走査している様子を示し，図１Ｂはその時の，単独
の加工ヘッドの一部を拡大した図を示す。
ｃを一つの移動可能な加工ヘッド保持台５に取付け，回
転している加工物３に押しつけながら加工物の直径に沿
って走査している様子を示し，図１Ｂはその時の，単独
の加工ヘッドの一部を拡大した図を示す。
【００１５】この時，加工パッド４１を押しつける力を
一定に保つ制御をかけると，走査に伴うアクチュエータ
４４の伸縮量の変化からそれぞれの加工ヘッドのｚ方向
（押込み方向）の変位がわかり，３点法の原理で加工物
の面の形状が測定できる。
一定に保つ制御をかけると，走査に伴うアクチュエータ
４４の伸縮量の変化からそれぞれの加工ヘッドのｚ方向
（押込み方向）の変位がわかり，３点法の原理で加工物
の面の形状が測定できる。
【００１６】形状を変化させるためには，それぞれの加
工パッドに加えるべき力を計算しておき，それに従って
力を制御しながら走査をする。
工パッドに加えるべき力を計算しておき，それに従って
力を制御しながら走査をする。
【００１７】図２は，加工パッド１にアクチュエータ５
による力の他に，永久磁石２と電磁石（６，７）で電磁
力を加える構造にした加工ヘッドを示す。
による力の他に，永久磁石２と電磁石（６，７）で電磁
力を加える構造にした加工ヘッドを示す。
【００１８】図３は加工パッド１がスピンドル２に取付
けられ，力検出用弾性体１０がスピンドル保持部９に取
付けられ，弾性部変位検出センサ１３で検出した弾性体
の伸縮量でフィードバック制御されるアクチュエータ１
１によってスピンドルの保持部がｚ方向に移動して，弾
性体に加わる力，または，加工物への押し付け力が制御
される態様の加工ヘッドを示す。
けられ，力検出用弾性体１０がスピンドル保持部９に取
付けられ，弾性部変位検出センサ１３で検出した弾性体
の伸縮量でフィードバック制御されるアクチュエータ１
１によってスピンドルの保持部がｚ方向に移動して，弾
性体に加わる力，または，加工物への押し付け力が制御
される態様の加工ヘッドを示す。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によって，
圧力転写型の高精度表面加工法を，形状精度までも正し
く加工できる新しい加工法に発展させることができ，表
面粗さの良い，微細な加工損傷もない仕上面を得る超仕
上加工で，正しい形状も同時に達成することができるよ
うになる。
圧力転写型の高精度表面加工法を，形状精度までも正し
く加工できる新しい加工法に発展させることができ，表
面粗さの良い，微細な加工損傷もない仕上面を得る超仕
上加工で，正しい形状も同時に達成することができるよ
うになる。
【００２０】従来，工作機械の有する基準案内精度また
はそれに基づく運動精度に依存していた研削加工や超精
密加工において，工作機械の有する運動精度に余り依存
しない加工が出来るようになり，工作機械の製作が安価
になり，かつ加工の形状精度を従来以上に向上させる効
果が期待される。
はそれに基づく運動精度に依存していた研削加工や超精
密加工において，工作機械の有する運動精度に余り依存
しない加工が出来るようになり，工作機械の製作が安価
になり，かつ加工の形状精度を従来以上に向上させる効
果が期待される。
【００２１】砥粒や加工液の存在でインプロセス測定や
オンマシン測定が難しかった超精密加工において，加工
ヘッド自身が測定ヘッドとなるためオンマシン測定やイ
ンプロセス測定が簡単に実現でき，加工能率と加工精度
の向上に役立つ効果は大きい。
オンマシン測定が難しかった超精密加工において，加工
ヘッド自身が測定ヘッドとなるためオンマシン測定やイ
ンプロセス測定が簡単に実現でき，加工能率と加工精度
の向上に役立つ効果は大きい。
【図１Ａ】考案の装置で自律型の測定と加工を行うとき
の加工物と加工ヘッドの配置の様子を示す概略構成図で
ある。
の加工物と加工ヘッドの配置の様子を示す概略構成図で
ある。
１・・・・加工物回転軸 ２・・・・加工物保持台 ３・・・・加工物 ４ａ，４ｂ，４ｃ・・・・加工ヘッド ５・・・・加工ヘッド保持台
【図１Ｂ】図１Ａの加工ヘッド４の部分を拡大して側面
と正面から見た図
と正面から見た図
４１・・・・加工パッド ４２・・・・力検出用弾性体 ４３・・・・加工パッドホルダ ４４・・・・アクチュエータ用積層型圧電素子 ４５・・・・アクチュエータ保持部
【図２】加工パッドを試料に押し付けるための力とし
て，外部の電磁石で補助する形態の加工ヘッドの構造を
示す図。
て，外部の電磁石で補助する形態の加工ヘッドの構造を
示す図。
１・・・・加工パッド ２・・・・永久磁石 ３・・・・弾性レバー ４・・・・加工パッドホルダ ５・・・・アクチュエータ ６・・・・電磁石コイル ７・・・・電磁石コア鉄心 ８・・・・アクチュエータ固定部
【図３】各パッドがスピンドルで回転される形態の構造
を示す加工ヘッドの断面図
を示す加工ヘッドの断面図
１・・・・加工パッド ２・・・・スピンドル ３・・・・ビルトインモークのロータ ４・・・・ビルトインモータのステータ ５・・・・ラジアル軸受 ６・・・・ラジアル軸受 ７・・・・スラスト軸受 ８・・・・スラスト軸受 ９・・・・スピンドル保持部 １０・・・・弾性ばね １１・・・・アクチュエータ １２・・・・アクチュエータ保持部 １３・・・・弾性部変位量検出センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｌ 1/04
Claims (7)
- 【請求項１】 加工パッドを力検出のための弾性体を
介してアクチュエータに取付けて，加工物に加工パッド
を直接または流体を介して押し付けたときに弾性体を介
して得られる力の情報をアクチュエータにフィードバッ
クをかけて制御することのできる加工ヘッドを複数個有
し，これら複数個の加工ヘッドを保持台に固定し，回転
試料に上記複数個のヘッドを押し付けながら加工物と加
工ヘッドを相対的に走査させて力制御による加工を行う
ことのできる加工装置で，加工パッドの押付け力を一定
に保つように制御し，そのときにアクチュエータの変位
から加工物と加工ヘッド保持台との相対距離の変化を知
る形態の追従型変位計として加工ヘッドを利用して，複
数の変位プローブを用いる多点法による形状測定のでき
る演算装置を備えた，力制御による形状創成加工と自律
的な形状測定とを同時にまたは交互に行えるようにした
形状測定兼用加工装置。 - 【請求項２】 加工パッドの付いた回転スピンドルに
力検出用弾性体を固定し，回転スピンドルの軸方向の変
位で力検出用弾性体に加わる力，または加工パッドに加
わる力を制御して，静止している加工物あるいは回転し
ている加工物面上を走査して面を加工する態様にした請
求項１と同様の機能を有する形状測定兼用加工装置。 - 【請求項３】 アクチュエータによる押込み力の他
に，加工用パッドと試料の間に静電引力を追加的に働か
せて，加工用パッドに加わる力を調整する態様にした請
求項１または請求項２の加工装置。 - 【請求項４】 アクチュエータによる押込み力の他
に，磁力による斥力または静電斥力あるいは水圧あるい
はガス圧を追加的に働かせて，加工用パッドに加わる力
を調整する態様にした請求項１または請求項２の加工装
置。 - 【請求項５】 アクチュエータによる押込み力または
追加的な手段による押込み力を振動的に変化させて加工
能率を上げる態様にした請求項１〜請求項４に述べた加
工装置。 - 【請求項６】 複数の加工ヘッドの内，一部を変位検
出専用に使う態様にした請求項１〜５に述べた加工装
置。 - 【請求項７】 検出された力の情報をアクチュエータ
にフィードバックして，力を目標値に保つ際に，加工物
表面の凸部では押しつけ力が凹部よりも大きくなるよう
に力の目標値を変えて，加工物表面に残る凹凸を減少す
る方向に加工を進行させることの出来る態様にした請求
項１〜請求項６に述べた加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6222391A JPH0852640A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | インプロセス形状測定兼用力制御型加工装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6222391A JPH0852640A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | インプロセス形状測定兼用力制御型加工装置。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0852640A true JPH0852640A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16781637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6222391A Pending JPH0852640A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | インプロセス形状測定兼用力制御型加工装置。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0852640A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689238A (zh) * | 2011-02-24 | 2012-09-26 | 苹果公司 | 机器人表面精加工的智能自动化 |
| CN105729306A (zh) * | 2014-12-23 | 2016-07-06 | 菲尔罗伯蒂克斯顺从式机器人技术有限公司 | 用于机器人支持的磨料加工方法和设备 |
| US9971339B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-05-15 | Apple Inc. | Contact patch simulation |
| CN116900860A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-10-20 | 广州市鑫铠铭金属制品有限公司 | 一种五金配件打磨装置 |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP6222391A patent/JPH0852640A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689238A (zh) * | 2011-02-24 | 2012-09-26 | 苹果公司 | 机器人表面精加工的智能自动化 |
| US8747188B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-06-10 | Apple Inc. | Smart automation of robotic surface finishing |
| US10131033B2 (en) | 2011-02-24 | 2018-11-20 | Apple Inc. | Apparatuses and systems for finishing three-dimensional surfaces |
| US9971339B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-05-15 | Apple Inc. | Contact patch simulation |
| CN105729306A (zh) * | 2014-12-23 | 2016-07-06 | 菲尔罗伯蒂克斯顺从式机器人技术有限公司 | 用于机器人支持的磨料加工方法和设备 |
| CN105729306B (zh) * | 2014-12-23 | 2018-09-11 | 菲尔罗伯蒂克斯顺从式机器人技术有限公司 | 用于机器人支持的磨料加工方法和设备 |
| CN116900860A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-10-20 | 广州市鑫铠铭金属制品有限公司 | 一种五金配件打磨装置 |
| CN116900860B (zh) * | 2023-09-06 | 2023-11-17 | 广州市鑫铠铭金属制品有限公司 | 一种五金配件打磨装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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