JPS6014664B2 - 自由曲面の倣い研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金型のような自由曲面、即ち平面、曲面及び斜
面などからなる各種凹凸自由曲面を連続して倣い研削す
る自由曲面の倣い研削装置に関するものである。

一般に金型の研削作業は手作業で行なわれていたが、最
近納期短縮及び省力化を目的として自己誘導倣い方式の
自動表面研削装置が知られている。

この研削装置は第１図に示すように研削ヘッド１に上下
方向に摺動自在に支持され、且安定した研削作業が行な
われるように研削荷重が附与される摺動軸２を設け、該
摺動軸２の先端の円錐面に球面によって揺動自在に連結
され、且研削ヘッド１に球面座によって揺動自在に支持
された揺動部材３を設け、この揺動部材３の内部に固定
設置され、先端形状が曲面を有する鞄付砥石４を上記揺
動部材３の先端より所定距離突出させた状態で連結した
モータ５を設け、上記砥石４を被加工物の面に上記研削
荷重で倣い接触させ、摺動軸２の上下方向の変位を検出
するセンサ６を設け、該センサ６から検出される変位が
一定なる値になるように、即ち研削荷重が２５０ｇ〜３
０Ｑｒ程度の一定値を示すように被加工物を敷遣したテ
ーブルを上下方向に移動させると共に被加工物を水平方
向に移動させ上記モータ５からの回転駆動によって回転
する鞄付砥石によって被加工物の面を研削加工するもの
である。ところで、この従来の自己誘導倣い方式の自由
面研削装置において被加工物の形状変化が伴っても振動
させることなく安定して軸付砥石４を被加工物の面に倣
せて研削するためには、２５捉Ｐ〜３００釘程度の大き
な研削荷重が必要となる。

しかしながら、この倣い研削装置では被加工物の表面が
平面の場合には砥石の先端と面接舷となり、上記の如く
大きな研削荷重を附加しても加工量が均一となり高い加
工面精度が得られるけれども、被加工物の表面に曲面や
、勾配を有する斜面が存在する場合には、砥石の先端と
線接触または点接触に近い状態になるため、上記の如く
大きな研削荷重では加工量が非常に大きくなりピックフ
ィードの影響が著しく生じ、加工面精度を劣化させる欠
点があった。本発明の目的は従来技術の欠点をなくし、
金型のような平面、曲面及び急勾配の斜面等を有する各
種凹凸自由曲面を自己誘導倣い方式で連続的に高い加工
面精度で研削するようにした自由曲面の倣い研削装置を
提供するにある。

即ち本発明は、被加工物の面形状に倣うように被加工物
の面との接触する倣いヘッドと、該倣いへッド‘こバネ
によって支持されて上下方向に変位し、且このバネと自
重によって設定された研削荷重で回転または振動して被
加工物の面を研削または研摩する砥石と、上記倣いヘッ
ドの変位を検出して設定された倣い荷重になるように倣
いヘッドと被加工物とを相対的に上下動させる手段と、
上記被加工物と倣いヘッド及び砥石とが水平方向に相対
的に移動させる手段とを備え付け、上記倣いヘッドを被
加工物の面に大きな倣い荷重でもつて安定的に倣わせ、
上記倣い荷重より小さな研削荷重でもつて上記砥石を被
加工物に倣わせて金型のような平面、曲面及び急勾配の
斜面等からなる自由曲面を自己遊導倣い方式で連続的に
ピックフィードの影響を非常に小さくして研削または研
磨するようにしたことを特徴とする自由曲面の倣い研削
装置である。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。

第２図は本発明による自由曲面の倣い研削装置の一実施
例を示す全体機成正面図、第３図は第２図の側面図、第
４図は第２図及び第３図に示す研削ヘッドを詳細に示し
た図である。即ち７はフレームである。８は倣いヘッド
、砥石等を含む研削ヘッドにして、上記フレーム７の上
端の前方へ突出するように取付けられている。

９は平面、曲面、及び斜面等の自由曲面を有する被加工
物である。

１０‘ま上記被加工物９を載層する部材である。

１ １は上記部村１０を水平のＸ方向（左右方向）に移
動するテーブルにして、駆動源（図示せず）を備え付け
ている。

１２は上記テーブル１１を水平のＹ方向（前後方向）に
移動するサドルにして、駆動源（図示せず）を備え付け
ている。

１３はテーブル１１、及びサドル１２と共に被加工物９
をＺ方向（上下方向）に変位させる昇降駆動装置である
。

１４は研削ヘッド８のベース１６にスライドベアリング
１５によって上下方向に摺動自在に支持された摺動軸２
の変位をマグネスケール等のセンサ６で検出し、その変
位が一定なる値を示すように上記昇降駆動装置１３の上
下方向の変位量を制御する倣い機構である。

１７は加工液供給装置である。

更に上記摺動軸２には上方から下方向へ２５０〜３００
釘程度に設定された倣い荷重が印加されるように荷重負
荷機構（図示せず）が設置されている。倣いヘッドは上
記摺動軸２と、この摺動軸２の先端円錐面に上端の球面
を連結させると共に中央部の外周球面を研削ヘッド８の
ベース１６の下端の円錐球面座に揺動自在に支持され、
且被加工物９の表面に接触させるように先端を円筒形状
に突出させた倣い部分１８とによって構成されている。
この倣い部分１８の内部には、スライドベアリング２川
こよって上下方向に移動自在に支持され、且バネ２１‘
こよって上方へ押上げるようにされたモーター９と、倣
い部分１８の先端より突出するように上記モータ１９の
出力軸に固着させた藤付近砥石２２とが設けられている
。なお、鞠付近砥石２２の被加工物９への接触圧、即ち
鞠付砥石２２の研削荷重は、上記倣い部分１８の倣い荷
重とは独立して形成され、この値はモータ１９及び藤付
砥石２２の自重からバネ２１によって上方へ押圧する弾
膝圧を差し引いた値である。従ってバネ２１の礎篠圧を
設定することによって１５０８程度の軽研削荷重にする
ことができる。このように構成されているので、まず被
加工物９の表面に倣いヘッドの倣い部分１８を沼勤軸２
に附与された２５０〜３０瓜り程度の倣い荷重によって
押圧接触させて、自由曲面に対して安定した倣い動作を
行なわしめることができる。次に被加工物９をテーブル
１１及びサドル１２の動きによって所定なる速度で水平
方向に移動させ、被加工物９の自由曲面との接触によっ
て生じる倣、、部分１８の揺動運動及び上下方向の動き
が摺動軸２へ上下方向の変位として現われ、この変位を
センサ６で検出し、このセンサ６から検出される変位が
一定なる値を示すように上記センサ６から検出される信
号をフィードバックして倣い機構１４を介して昇降駆動
装置１３を作動させ、被加工物９を上下方向（Ｚ方向）
に昇降させる。従って被加工物９の自由曲面の形に倣っ
て被加工物９は上下方向に移動することになる。これと
同時にモータ１９及び軸付砥石２２の自重とバネ２１の
弾桧圧によって設定された１５０タ程度の軽い研削荷重
をもって軸付砥石２２は被加工物９の自由曲面に接触す
ると共にモータ５の回転駆動によて軸付砥石２２は回転
し加工液供給装置１７から供給される加工液もあいまっ
て被加工物９の表面を研削する。特に被加工物の面が凸
形状もしくは平面の場合には軸付砥石２２の先端が倣い
部分１８の先端とほぼ一致もしくは引込む状態になるた
め、バネ２１が伸びてバネ２１の弾像圧が減少し、研削
荷重は大きくなり、被加工物の面が凹形状もしくは斜面
の場合には倣い部分１８の先端中心部に空隙が生じて轍
付砥石２２の先端が倣い部分１８の先端より突出する状
態になるため、バネ２１が圧縮されてバネ２１の弾膝圧
が増加し、研削荷重は小さくなる。即ち被加工物の表面
と砥石との接触面積が増加すると倣い部分に対して砥石
は上方へ変位して研削荷重が増大し、被加工物の表面と
砥石との接触面積が減少すると倣い部分に対して砥石は
下方へ変位して研削荷重が減少し被加工物のあらゆる面
が連続して現われても砥石は常に一定なる研削荷重をも
って被加工物の自由曲面を連続して研削することができ
る。即ち砥石が点または線に近い状態で被加工物に接触
したとしても研削荷重が小さいため、１つの軌跡による
加工量が少なく、ピックフィードの影響を非常に少なく
して加工精度を向上させることができる。例えば縦５０
柳、横５０脚、深さ３０側、コーナ部半径７側を有し、
材質Ｓ５鷹の箱型の被加工物を直径２５肋、高さ２５凧
、先端角部の半径７雌を有し、粒度＃２０００の軸付砥
石で研削荷重１５雌回転数３００仇．ｐ．ｍで倣い研削
した結果、平面である底面の表面あらさは７〜１岬机
Ｒｍａｘ急勾配を有する側壁の斜面及びコーナの曲面の
表面あらさは２．岬机 Ｒｍａｘが得られ高い研削精度
を得ることができた。なお、倣い部分１８の先端は必ず
しも円筒形状にする必要はなく、鞠付砥石２２を中心に
して周囲に同じ高さを有する部分が少くとも３個所以上
突出した状態で植設されていればよい。

またバネ２１による上方向への弾榛圧と自重によって研
削荷重を鞠付砥石２２に附与させていたが、要するに滋
付砥石２２が倣い部分１８に対して上方へ変化したとき
軸付砥石２２に与えられる研削荷重が増大し、下方へ変
位したとき藤付砥石２２に与えられる研削荷重が減少す
るように軸付砥石をバネで支持されればよいので上記実
施例に限定されるものでない。また前記実施例では被加
工物を研削ヘッドに対して水平方向及び上下方向を移動
させるように構成したが被加工物を固定して研削ヘッド
を水平方向及び上下方向に移動させても本発明の作用効
果を達成できるので前記実施例に限定されるものでない
。以上説明したように本発明は、倣い荷重と研削荷重と
を独立させた倣いヘッドと砥石とを備え付けた倣い研削
装置であるから、倣い荷重を大きく設定して自由曲面に
対して安定した倣いを行なうことができ、しかも砥石が
曲面や急勾配の斜面に点または線に近い状態で接触した
としても研削荷重が小さいため、加工量が少なくピツク
フィードの影響を非常に少なくすることができ、その結
果平面、曲面、及び急勾配の斜面等の各種凹凸自由曲面
を有する被加工物を連続して高精度で倣い研削すること
ができ、単に被加工物の表面形状によって工具を交換す
る必要も少〈することができ作業性を大中に向上させる
ことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の鞠付砥石を用いた自由曲面研削装置の研
削ヘッド部を示した図、第２図は本発明による自由曲面
研削装置の一実施例を示す全体構成正面図、第３図は第
２図の側面図、第４図は第２図及び第３図に示す研削ヘ
ッド部を示す詳細図である。 符号の説明、２……摺動軸、８・・・…研削ヘッド、９
・・…・被加工物、１１・・・・・・テーフル、１２．
．・・・・サドル、１３・・・・・・昇降駆動装置、１
４・・・・・・倣い機構、１６・・・・・・ベース、１
８…・・・倣い部分、１９．．・．．・モータ、２１・
・…・バネ、２２・・・・・・軸付砥石。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物の面形状に倣うように被加工物の面と接触
   する倣いヘツドを設け、該倣いヘツドにバネによって支
   持されて上下方向に変位し、且このバネと自重によって
   設定された研削荷重で回転または振動して被加工物の面
   を研削または研磨する砥石を設け、上記倣いヘツドの変
   位を検出して設定された倣い荷重になるように倣いヘツ
   ドと被加工物とを相対的に上下動させる手段を設け、上
   記被加工物と倣いヘツド及び砥石とが水平方向に相対的
   に移動させる手段を設け、上記倣いヘツドを被加工物の
   面に上記倣い荷重で倣わせ、上記倣い荷重とは独立し、
   上記倣い荷重より小さい研削荷重でもつて上記砥石を被
   加工物に倣わせて自由曲面を連続的に研削または研磨す
   るようにしたことを特徴とする自由曲面の倣い研削装置
   。 ２ 上記倣いヘツドを上下方向に移動する摺動軸と、こ
   の摺動軸の先端に球面座によって揺動自在に支持され、
   且上下方向に移動する倣い部分とを揺動自在に連結して
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   自由曲面の倣い研削装置。 ３ 上記倣いヘツドの先端を円筒形状に形成すると共に
   この倣いヘツドの円筒形状の内部に上記砥石を設置した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自由曲面
   の倣い研削装置。 ４ 上記砥石を回転または振動させる駆動源を設け、こ
   の駆動源を砥石に連結し、これらを一緒にして倣いヘツ
   ドに対してバネによって上下方向に変位させるように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の自
   由曲面の倣い研削装置。