JPS59102566A - 自動磨き装置 - Google Patents

自動磨き装置

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JPS59102566A
JPS59102566A JP20938082A JP20938082A JPS59102566A JP S59102566 A JPS59102566 A JP S59102566A JP 20938082 A JP20938082 A JP 20938082A JP 20938082 A JP20938082 A JP 20938082A JP S59102566 A JPS59102566 A JP S59102566A
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polishing
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workpiece
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JP20938082A
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Toshiji Sakuma
利治 佐久間
Masao Takagi
正雄 高木
Yoichiro Arai
荒井 洋一郎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • G05B19/184Generation of cam-like surfaces

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、被加工面としての回転対称非球面を効率的に
しかも自動的K磨き得るように構成された磨き装置に関
するものである0 〔従来技術〕 従来より被加工面であるところの曲面を磨くには、砥石
による倣い磨きや回転弾性体工具によっている。これら
の研磨作業は、手作業による研磨と機械による研磨の2
方法があるが、被加工面であるところの曲面の範囲カ;
狭いもの、すなわち研磨すべきワークの外径が小さいも
のに対しては、砥石もしくは回転弾性体工具を小型化す
る必要がある。たとえば、ワークの外径が10朋位の曲
面を研磨するためには、砥石もしくは回転弾性体工具の
外径寸法は1〜2mm位にする必要がある。
一方、手作業による研磨の場合Kは、工具の小型化もさ
ることながら、曲面位置によって磨き量にばらつきが生
じる0これは、曲面に対する工具の研磨圧力が人手によ
るために変動することに起因しておシ、手作業による研
磨の欠点となっている。他方、工具を高速振動させる機
械研磨が提案されている。この方法では、電気一油圧サ
ーボ制御によって曲面に対する工具の研磨圧力を一定に
することが可能である。しかしながら、振動による振幅
を必要とするために、工具はこの振幅を見込んでさらに
小型化する必要が生じる。
第1図は、振動する砥石によって曲面を倣い磨きする場
合を示したものである。砥石1は、ユニバーサルジョイ
ント2を介して、研磨ヘッド3に取付けられておシ、砥
石1が矢印方向に振動された状態でワーク4を矢印方向
に送シ、砥石1が被加工面である曲面5を研磨するよう
にしたものである。この場合の問題点は、被加工面であ
る曲面5K対して、砥石1の安定性が悪いことである。
すなわち、振動する砥石1が曲面5を倣うことができず
、振動と相まって砥石1が不規則運動を起こし、この結
果として曲面5にビビリマークと称する波状欠陥を発生
させる。したがって、ワークの外径が小さいものに対し
ては、機械研磨による方法においても、被加工面を均質
に磨き得ないという欠点がある,〔発明の目的〕 本発明の目的は、砥石による磨きの場合であっても、ま
た回転弾性体工具による磨きの場合であっても、全曲面
を磨き量のばらつきなくして均質に、しかも自動的に廠
き得る自動磨き装置を提供すること忙ある。
〔発明の概要〕
この目的のために、本発明は従来と同様の電気一油圧サ
ーボ制御による研磨ヘッドによって磨き工具であるとこ
ろの砥石もしくは弾性体工具をZ軸廻シに回転させ、従
来の工具振動による研磨を工具回転による研磨とし、か
つワークの回転と工具の回転を同期化させることによっ
て、工具の摩耗を均一にし、さらに従来の工具が被加工
面を倣う方式であったものを、工具と被加工面の位置制
御にNC制御(数値制御)を用いる構成としたことを特
徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明につ騒て第2図から第5図によシ説明する
。第2図は、本発明による自動磨き装置の全体図を示す
ベッド6にはテーブル7が積載されておシ、テーブルZ
上には軸8を回転させるための傾角装置9が設置されて
しる。前記テーブル7および前記傾角装置9は、NC制
御装置100指令信号によシ動作し、テーブル7はX軸
方向に移動するとともK傾角装置9は軸8を回転する。
傾角装置9の軸8の他端にはモータ,411と回転テー
ブル12から構成されるワーク回転装置13が具備され
ておシ、モータ,411の回転を回転テーブル12に伝
達し、該回転テーブル12上に取付けられているワーク
4を回転させる。
一方、ベッド6にはコラム14が接合されておシ、コラ
ム14に設けられたガイドレール15上を抱動可能なよ
うに研磨ヘッド3が取付けられている。研磨ヘッド3は
、変位計23、コントローラ14油圧制御装置17およ
び油圧シリンダ18から構成される電気一油圧サーボに
より、Z軸方向に移動することKよって、砥石もしくは
弾性体などの工具19を、ワーク4に一定研磨圧力で作
用させる。さらに、研磨ヘッド3は、モータB20を内
蔵しており、工具19に回転を与える構造となっている
さて、以上のようにしてなる自動磨き装置の動作を以下
に説明する。
第3図は、本発明による自動磨き装置の動作説明図であ
る。被加工面である曲面5が、Z=F(X)なる関数で
構成されていると、曲面5上の半径方向位置Xを工具1
9で研磨する場合にはワーク4を角度θだけ傾け、さら
κ工具19を工具位置lだけ移動させる。この場合の演
算式は、軸8の中心点Oから曲面5とワーク4の中心線
の交点Pの間の距離をLとして(1)式のようになる0 θ=tan=(dF(x)/dx) α=tan((L十FGr))/x)・−(111=c
os(α一θ)●≠osα =L−73−tan(α−θ) (!)式の演算は,コントローラ16に組み込んだマイ
クロコンピュータ(図示せず)で行な旨,関数F(x)
の1次微分演算,αを計算する逆正接演算およびlを計
算する余弦演算,を計算する正接演算を処理する。
一方、被加工面である曲面5を工具19で均一に研磨す
るために、工具位置lにおけるワーク40回転速度Nu
Jを《2》式の演算によりコントローラ16で制御、す
る。
N,=V,/(2πx)−+21 ここで、:r:は(1)式の半径方向位置であ)、πは
円周率、VCは後述する設定周速度である。
以上によシ、被加工面である曲面5上の半径方向位置X
を研磨する場合のワーク傾角,工具位置およびワークの
回転速度の設定について説明した。次に、工具19の回
転速度について図4によシ説明する。工具19は、中心
軸を軸方向に持つ円筒形状で構成されており、回転速度
Ntで中心軸を回転中心として回転する。曲面5上の半
径方向位置Xを研磨する場合には、ワーク4は回転速度
Nwで回転しており、工具19の中心位置での周速度V
Cは(2)式で計算される。一方、工具19の半径をγ
tとするとα点では、工具19とワーク40周速度が加
算され、その相対周速度Vaは、2π(X十γt)Nウ
ー2πrtNtとなり、他方b点における相対周速度V
I)は、2π←−γt)N.B+2πγtNtと゛−一
″−一−一+一一νノ なる。被加工面である曲面5を高精度で研磨するため罠
は、工具19の底面を水平に維持することが必要である
。曲面5を工具19によって研暦することにより、工具
19は摩耗するが上記理由によシ均一な摩耗が要求され
ることになる。本発明者らは、この均一摩耗を得るため
に工具19の外径内における周速度分布を均一にする必
要があることを見−出した。このような観点から第4図
の工具19に一様一な周速度分布を与えるには、前記相
対周速度VI,V,,V,を等しくすれば良いことがわ
かる。そこでVcL=V,=Vcを満足する、工具回転
速度N,は、ワーク回転速度Nwと同値にし、かつその
回転方向はワークの回転方向と同一にすれば良いことに
なる。
以上により、自動磨き装置の動作を説明した。
以下では、研磨作業の動作について第6図により説明す
る。第2図の操作卓21に取付けられてbるデータ設定
器22により、コントローラ16へ入力データを与える
。入力データは、被加工面である曲面5の関数F(x)
、曲面5の研歴範囲”+t%工具19とワーク4K対す
る相対周速度値rc,および後述する周回回数ル、工具
19の上昇下降距離h1移動量j1ワーク面逃げitm
によシ構成される。
第3図において、ワーク4ならびに研磨ヘッド3の初期
設定では、角度θならびに工具位置l!はすべでゼロの
状態になってbる。この状態において研磨作業の起動が
かかると、曲面5上の半径方向位置Xをうとして、コン
トローラ16は(夏)式を処理し、これらの演算結果を
NC制御装監10に渡すことによシ、傾角装置9はワー
ク回転装置16を角度θだけ傾けるとともに、テーブル
7が移動して工具位置lが設定される。さらに、コント
ローラ16は、(2)式を処理することによってワーク
回転速度N。を算出し、モータ,(11を起動させてワ
ーク4を回転させると共に、これと同期してモータB2
0を回転させて工具19をワーク4の回転速度に一致さ
せる。かかる状態において、コントローラ16により、
油圧制御装ト17が作動して研磨ヘッド3が下降する。
ここで、研磨ヘッド3を動作させる油圧シリンダ18と
油圧制御装置17に関して、第5図で詳細動作説明を行
なう。油圧制御装置17は、油圧ボンプ17α、サーボ
弁17bから主として構成されておシ、油圧シリンダ1
8のロッド24の前進、後退時の速度の加減速を行なう
ことによシ、研胎ヘッド3の上昇、下降速度を制御でき
る構造となっている。いま、第5図のZ方向高さんの所
に工具19があると、コントローラ16は変位割23に
よりその位置を確認し、コントローラ16は(1)式の
演算値をもとに、ワーク面逃け量mを用いて(一m)な
る量を算出する。次に、この(−m)の位置まで変位制
御で研磨ヘッド3を高速で下降させる。研賠ヘッド3が
所定位置(一m)になると、コントローラ16は圧力制
御の信号をサーボ弁17bに与えることにより、工具1
9は曲面5に低速で接触して研磨作業が実施される。こ
の状態で曲面5に対する工具19の研磨圧力は一定に作
用する。このようにして、曲面5上の半径位置うでワー
ク4が周回回数ル回だけ回転すると、コントローラ16
0指令信号によシ、再度変位制御で研磨ヘッド3は、Z
軸方向に高さhだけ高速で上昇する。次に、入方データ
の移動量jが内に加算され、コントローラ16は曲面5
上の半径位置Xをう+)として身新する。こうして、曲
面5上の半径位置χを、研磨範囲内から肴まで、コント
ローラ16で処理して行くと共に、研磨ヘッドの上昇、
下降動作はコントローラによって制御され、ワークの曲
面付近に工具が近づくと圧力制御で研磨圧力一定制御を
実施し、工具を上昇して退避させる場合、および工具を
ワークκ近づける場合には変位制御によル高速で研磨ヘ
ッドを動作させることによって、被加工面である曲面は
、効率良く、かつ自動的K均質K研磨が実施されること
になる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来の倣い研暦を数値制御によるNC
としたために、被加工面における曲面が既知関数である
場合には、高精度な研磨が行なえる。また、とのNC研
磨は工具の交換および被加工物の機械への取付など、一
部の人手作業を除くと、すべて自動運転がなされ効率の
良い研磨が行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法による機械研磨の説明図、第2図は本
発明による自動磨き装置の全体図、第3図は本発明によ
る自動磨き装置の動作説明図、第4図はワークと工具の
周速度分布の説明図、第5図は本発明による自動磨き装
置の研磨ヘッドの動作説明図である。 6・・・研磨ヘッド、4・・・ワーク、5・・・曲面7
・・・テーブル、9・・・傾角装置、10・・・NC制
御装置、11・・・モータA112・・・回転テーブル
、13・・・ワーク回転装置、14・・・コラム、16
・・・コントローラ、17・・・油圧制御装置、17α
・・・油圧ポンプ、176・・・サーボ弁、18・・・
油圧シリンダ、19・・・工具、21・・・操作卓、2
2・・・データ設定器、23・・・変位計。 ←383ー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定の研磨圧力を得るべく、油圧シリンダ等に全体が取
    付支持された研磨ヘッドに、砥石もしくは弾性体工具を
    磨き工具として取付し、該工具を回転させることによっ
    て、被加工面としての曲面を研磨し得るように構成され
    た磨き装置において、被加工物の位置に応じた磨き工具
    の位置を処理装置によシ演算することによって歴き工其
    の上昇、下降の速度を制御することを特徴とした自動磨
    き装置。
JP20938082A 1982-12-01 1982-12-01 自動磨き装置 Granted JPS59102566A (ja)

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JP20938082A JPS59102566A (ja) 1982-12-01 1982-12-01 自動磨き装置

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JPS59102566A true JPS59102566A (ja) 1984-06-13
JPH0530587B2 JPH0530587B2 (ja) 1993-05-10

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