JPS591147A

JPS591147A - 自動磨き装置

Info

Publication number: JPS591147A
Application number: JP11077082A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Sakuma; 利治佐久間; Masao Takagi; 正雄高木; Yoichiro Arai; 荒井　洋一郎; Koichi Noto; 幸一能戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1984-01-06
Also published as: JPH0466666B2

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】本発明は、被加工面としての回転対称非球面を効率的に
しかも自動的に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。

従来より、被加工面である曲面を磨くには、砥石による
倣い磨きや、回転弾性体工具を用いた研磨によっている
。これらの研磨作業には１、手作業による研磨と機械に
よる研磨の２方法があるが、被加工面である曲面の範囲
が狭いもの、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、砥石あるいは回転弾性体工具を小型化
する必要がある。例えば、ワークの外径がｌＱｍｍ位の
曲面を研磨するためには、砥石あるいは回転弾性体工具
の外径寸法は１〜２ｍｍぐらいにする必要がある。

一方、手作業による研磨の場合には、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。これは、曲面に対する工具の研磨圧力の加圧が人
手によるために変動することに起因しており、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−
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、この方
法は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。図において、砥石１はユニバーサルジヨ
イント２を介して研磨ヘッド３に取り付けられており、
砥石１が矢印の方向に振動された状態でワーク４を矢印
の方向に送り、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５に対して砥石１の安定性が悪いことであ
る。すなわち、振動する砥石１は曲面５を倣うことがで
きず、振動と相まって砥石１は不規則運動を起こし、そ
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。従って、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、波力１目二面を
均質Ａこ磨き得ないという欠点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、砥
石による磨きの場合であっても、また回転弾性体］１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
きをなくして均質に、しかも自動的に磨き得る自動磨き
装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明による磨き装置は、従
来と同様の電気−油圧サーボ制御による研磨ヘッドによ
って、磨き工具である砥石あるいは弾性体工具をＺ軸回
りに回転させ、従来の」１具振動による研磨を工具回転
による研磨とするとともに、ワークの回転速度と工具の
回転速度と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ＮＯ制御（数値
制御）を用いる構成としたものである。

以下、第２図ないし第４図により本発明の一実施例を説
明する。第２図は本発明による自動磨き装置の全体を示
したものである。図において、ベッド６にはテーブル７
が載置されており、テーブル７上には軸８を回転させる
ための傾角装置９が設置されている。前記テーブル７お
よび前記傾角装置９はＮＣ制御装置１０からの指令信号
により動作し、テーブル７がＸ軸方向に移動するととも
に、傾角装置９が軸８を回転する。軸８の傾角装置９と
反対側の他端には、モータＡｌｌと回転テーブル１２と
から構成されるワーク回転装置１３が具備されており、
モータＡｌｌの回転を回転テーブル１２に伝達し、該回
転テーブル１２上に取り付けられているワーク４を回転
させ名。一方、ベッド６にはコラム１４が接合されてお
り、該コラム１４に設けられたガイドレール１５」二を
摺動可能なように、研磨ヘッド３が取り付けられている
。研磨ヘッド３は、コントローラ１６、油圧制御装置１
７および油圧シリンダ１８から構成される電気−油圧サ
ーボにより、Ｘ軸方向に移動することによって、砥石あ
るい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、］１−具１９に回転を与える構造となっ
ている。

さて、以上のように構成された自動磨き装置の動作を以
下に説明する。第３図は該自動磨き装置の動作説明図で
ある。いま、被加工面である曲面５がＺ＝Ｆ（幻なる関
数で構成されるものとする。

曲面５上の半径方向位置Ｘを工具１９で研磨する場合に
は、ワーク４を角度θだけ傾け、さらに工具１９を工具
位置ｔだけ移動させる。この場合の演算式は、軸８の中
心点心から曲面５とワーク４の中心線との交点Ｐまでの
間の距離をＬとすると、式１式％式（１）の演算は、コンｌ−ローラ１６に組み込んで弗
るマイクロコンピュータ（図示せず）で行い、関数Ｆ（
ｘ）の−次微分演算、ａを計算する逆正接演算およびＬ
を計算する余弦演算を処理する。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ｔ
におけるワーク４の回転速度ＮＷを、次記する式（２）
の演算により、コントローラ１６で制御する。

ＮＷ−Ｖｃ／（２πＸ）・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２）ここで、Ｘは式（１）に
示した半径方向位置であり、πは円周率、Ｖ６は後述す
る設定周速である。

以」二により、被加工面である曲面５」―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が、次に、工具１
９の回転速度について、第４図により説明する。工具１
９は、中心軸をＺ軸方向に持つ円筒形状で構成されてお
り、回転速度Ｎ、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で回転しているので、工具１９の中心
位置での周速ＶＣは式（２）で計算される。一方、工具
１９の半径をｒ、とすると、工具１９のａ点では、ワー
ク４の周速に工具１９の周速が減算されて、その相灯□
における相対周速Ｖｌ）は２π（ｘｒ、）ＮＷ４−２π
ｒＩＮ１　　となる。被加工面である曲面５を高精度で
研磨するためには、工具１９の底面を水平に維持するこ
とが必要である。従って、曲面５を工具１９によって研
磨することにより工具１９は摩耗するが、」二記理山に
より均一な摩耗が要求されることになる。本願発明者ら
は、この均一な摩耗を得るためには、工具１９の外径内
における周速分布を均一にする必要があることを見いだ
した。このような観点がら、第４図において工具１９に
一様な周速分布を与えるに４ま、前記相対周速Ｖａ、Ｖ
Ｃ，ｖｌ）を等しくすれば良いことがわかる。そこで、
Ｖａ−Ｖｂ−■６を満足させる」１具回転速度Ｎ１は、
ワーク回転速度Ｎｗと同値にし、かｐその回転方向をワ
ーク回転方向と同一方向にすれば良いことになる。

以上により、本実施例の自動磨き装置の動作について説
明したが、この装置を用いた研磨作業の動作について、
第３図により、以下に説明する。

まず、第２図に示す操作卓２１に取り付けられているデ
ータ設定器２２により、コントローラ１６へ入力データ
が与えられる。入力データは、被加工面である曲面５の
関数Ｆ（ｘ）、曲面５の研磨範囲Ｘ１、ｘ２、工具１９
とワーク４に対する相対周速値Ｖいおよび後述する周回
回数ｎ、工具１９の上昇下降距離りと、移動量ΔＸによ
り構成される。第３図において、ワーク４および研磨ヘ
ッド３の初期設定では、角度θおよび工具位置ｔはいず
れもゼロの状態になっている。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Ｘ
ｌとして、コントローラ１６は弐け）を演算処理し、こ
れらの演算結果をＮＣ制御装置１０に渡すことにより、
第２図に示した傾角装置９がワーク回転装置１３を角度
θだけ傾けるとともに、テーブル７が移動して」１具位
置ｔが設定される。さらに、コントローラ１６は、式（
２）を演算処理することによってワーク回転速度Ｎｗを
算出し、モータＡｌｌを起動させてワーク４を回転させ
るとともに、これと同期してモータＢ２０を回転させて
、工具１９の回転速度をワーク４の回転速度に一致させ
る。このような状態のもとで、コントローラ１６により
油圧制御装置１７が作動して、研磨ヘッド３が降下する
。研磨ヘッド３が降下することにより、」−具１９は曲
面５に接触して研磨作業が実施されるが、この状態にお
ける曲面５に対する工具１９の研磨圧力は−・定である
。このようにして、曲面５」二の半径位置Ｘ１で、ワー
ク４が定められた周回回数ｎ回だけ回転すると、コント
ローラ１６の指令信号により、研磨ヘッド３はＺ軸方向
に高さｈだけ上昇する。次に、入力データの移動量ΔＸ
がｘｌに加算され、コントローラ１６は、曲面５上の半
径位置Ｘを（ｘｌ＋ΔＸ）と更新し、前述した半径位置
Ｘｌのときと同様な動作を行う。

このようにして、曲面５上の半径位置Ｘを研磨範囲であ
るｘｌからｘ２まで、コントローラ１６で処理してゆ（
こ゛とによって、被加工面である曲面５は、効率的にか
つ自動的に、工具１９により均質に研磨できる。

前述のように、本発明によれば、被加工面としての回転
対称非球面を磨（に際し、従来の倣い研磨を数値制御に
よるＮＣ研磨とし、かつ工具の回板速度をワークの回転
速度に同期させたことにより、被加工面における曲面が
既知関数である場合には、高精度な研磨を行うことがで
きる。また、このＮＣ研磨は、工具の交換および被加工
物の装置への取付けなど一部の人手作業を除くと、すべ
て自動運転ができるので、効率の良い研磨を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法による機械研磨を示す説明図、第２図
は本発明による自動磨き装置の一実施例の全体を示す斜
視図、第５図は該装置の動作説明図、第４図は該装置に
おけるワークと工具の周速分布の説明図である。符号の説明３・・・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Ａ　　　　
　１２・・・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１８・・・油圧シリンダ　　１９・・・
工具２０・・・モータＢ　　　　　２１・・・操作卓２
２・・・データ設定器代理人弁理士　中村純之助

Claims

【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
全体が取付は支持された研磨ヘッドに、砥石あるいは弾
性体工具を磨き工具として取り付けし、該磨き工具を回
転させ、かつ被加工物をその被加工面である曲面の軸を
中心として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であって、
前記磨き工具の回転速度を、該磨き工具の前記曲面に対
する位置に応じて定められる前記被加工物の回転速度と
同期させて制御するように構成したことを特徴とする自
動磨き装置。（２、特許請求の範囲第１項に記載の自動磨き装置にお
いて、被加工面としての曲面が既知関数で表わされる曲
面である場合に、データ設定器等により処理装置の所定
メモリに数値を設定し、この数値をもとに磨き工具の曲
面に対する位置に応じた被加工物の回転速度を処理装置
によって演算するとともに、曲面を数値制御により傾角
制御するように構成したことを特徴とする自動磨き装置
。