JPS6049546B2 - 倣い研摩制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被研摩材の面に倣いつつ一定の押付力で被
研摩面を安定に研摩するようにした倣い研摩制御装置に
関する。

従来の倣い研摩制御装置は、砥石の被研摩面に対する研
摩押付力および研摩姿勢を検出し、前記研摩押付力およ
び前記研摩姿勢と予め設定された設定押付力および設定
姿勢とをそれぞれ第１および第２サーボ増幅器において
比較し、前記砥石の研摩押付力および前記研摩姿勢が前
記設定押付力および前記設定姿勢になるよう制御する第
１および第２ループ制御系を構成したものである。

したがつて、被研摩面にうねりがある場合、うねりによ
つて研摩押付力および研摩姿勢が変動し、研摩押付力お
よび研摩姿勢を一定にすることができない。つぎにこの
発明を、その１実施例を示した図面とともに詳細に説明
する。

図面において、１は基台、２は基台１に鉛直方向に立設
された数本の案内料、３は各案内料２の上端を固定した
支持板、４は支持板３に鉛直方向に立設された第１サー
ボモータとなる上下用の油圧シリンダ、５は案内料２に
沿い上下動自在に支持された基体であり、基台５の前後
面に一体に取付けられた数個の摺動体５’がそれぞれ案
内料２に貫通されており、油圧シリンダ４の作動による
作動杆６の移動により、基台５の上下方向の位置が制御
される。

７は基台５に左右移動自在に支持”された出没自在なア
ーム、８はアーム７の先端に固着されたＬ字形の基板、
９は基板８の先端側の上面に固着された固定体、１０は
基板８の基部側の上面に固着された補助固定体、１１は
固定体９と補助固定体１０との間に水平方向に設けられ
た・案内料、１２は案内料１１に沿い左右移動自在に支
持された支持体、１３は固定体９の上面に装着された第
２サーボモータとなる左右用の油圧シリンダであり、油
圧シリンダ１３の作動による作動杆１４の移動により、
作動杆１４の先端の支持体１２が左右方向に移動される
。

１５は一端が支持体１２の前面の支持点１２″に枢着さ
れた支持杆、１６は一端が固定体９の前面の固定体９″
に枢着された連結杆であり、連結杆１６の他端は支持杆
１５の他端の支点１５″に枢着されている。

１７は支持杆１５に連結体１８を介して設けられた押付
力検出器てあり、押付力検出器１７は後述の砥石の被研
摩面に対する研摩押付力を鉛直方向と前後方向との２次
元的に検出する。

１９は押付力検出器１７の外装をなし連結体１８に直接
装着された検出器本体、２０は検出器本体１９に内装さ
れ検出器本体１９の前後側内面に前後検出ばね２１，２
１を介して支持された前後検出体であり、前後検出体２
０は検出器本体１９に対して前後方向のみに移動可能で
ある。

２２は上部が前後検出体２０の上下側内面に上下検出は
ね２３，２３を介して支持された主検出体であり、主検
出体２２は前後検出体２０に対して上下方向のみに移動
可能であり、検出器本体１９に対して前後、上下の２次
元的に移動可能である。

２４は主検出体２２の下部に固着された支体２５の支軸
２５″に回転自在に支持された円板状の砥石であり、砥
石２４の作業点２６が常に被研摩材２７の被研摩面５２
８に当接されている。

なお、２４″は砥石２４を回転するモータである。２９
は支軸２５″の前面に設けられた砥石２４の被研摩面２
８に対する研摩姿勢を検出する姿勢検出器てあり、姿勢
検出器２９より下方に上下動自在に導出された平行なこ
２本の変位検出軸３０，３０の下端が常に被研摩面２８
に当接され、両変位検出軸３０，３０間の変位により砥
石２４の姿勢が検出される。

３１は押付力検出器１７から後述の第１補償回路および
微分回路を介して入力された研摩押付力の信号と３予め
設定され第１補償回路を介して入力された設定押付力の
信号との両信号を比較する第１サーボ増幅器であり、第
１サーボ増幅器３１からの押付力制御信号が油圧シリン
ダ４に入力され、第１閉ループ制御系が構成されている
。

３２は姿勢検出４１器２９から後述の第２補償回路を介
して入力れた研摩姿勢の信号と予め設定され第２補償回
路を介して入力された設定姿勢の信号との両信号を比較
する第２サーボ増幅器であり、第２サーボ増幅器３２か
らの姿勢制御信号が油圧シリンダ１３に入力され、第２
閉ループ制御系が構成されている。

３３，３４は周知の比例回路３５、積分回路３６および
比例回路３５の出力と積分回路３６の出力とを加算する
加算回路３７とからなる第１，第２補償回路であり、そ
れぞれＲＯ，Ｒｉ，Ｋｌは抵抗、Ｃｆはコンデンサ、Ａ
ｌ，，Ａ２，Ａ３はオペレーションアンプ、Ｓはリセッ
トスイッチであり、この第１、第２補償回路３３，３４
は、比例動作と積分つ動作との重合動作、すなわちＰＩ
動作の制御を行なうものである。

３８は周知の微分回路であり、第４図に示すものと同一
信号のものは同一物を示し、Ｒｆ，ＫＤは抵抗、Ｃｉは
コンデンサ、Ａ４，Ａ，はオペレーションアンプであり
、この微分回路３８ｊは微分動作、いわゆるＤ動作の制
御を行なうものである。

なお、第１図において、被研摩材２７は前後方向に移動
するものとする。つぎに、前記実施例の動作について説
明する。

まず、砥石２４の被研摩面２８に対する研摩押付力、す
なわち砥石２４の作業点２６に加わる負荷は、第３図に
示すように、被研摩面２８が前後に傾射している場合、
その被研摩面２８に対する法線方向の力となるため、押
付力検出器１７においては、前後方向の押付力と上下方
向の押付力との合成力として検出される。すなわち、前
後検出ばね２１，２１により研摩押付力Ｆの前後方向成
分Ｆｘが検出されるとともに、上下検出ばね２３，２３
により、研摩押付力Ｆの上下方向成分Ｆｙが検出され、
両成分Ｆｘ，Ｆｙを合成して研摩押付力Ｆ＝Ｊぴ？？「
石？フが検出される。実際には、両成分Ｆｘ，Ｆｙを電
気検出信号に変換して電気的に合成される。ところで、
押付力検出器１７からの砥石２４の研摩押付力の検出信
号を直接第１サーボ増幅器３１に入力し、第１サーボ増
幅器３１において、設定押付力の設定信号と比較して油
圧シリンダ４を介して砥石２４を制御する単純な閉ルー
プ制御では被研摩面２８のうねりによつて一定であるべ
き研摩押付力が変動する恐れがあり、この変動を取余く
ため、第１補償回路３３を介して第１サーボ増幅器３１
を動作させる必要がある。

また、油圧シリンダ４の作動による作動杆６の上下動は
、図不のとおり低剛性の構造となる長いアーム７を介し
て基板８に伝えられるため、むだ時間が多くなり、閉ル
ープ制御が不安定になり、補償回路３３を介して第１サ
ーボ増幅器３１を動作させると、研摩押付力に急激な変
化や発振を生じた楊合、この急激な変化により、振動的
な制御を行なうことになる。そこで、、微分回路３８を
設けてこの制．御系の振動を打消し、安定な制御系を構
成する。そして、第１補償回路３３と微分回路３８とを
設けて安定な制御系になされた閉ループ制御系において
、押付力検出器１７からの砥石２４の研摩押付力の検出
信号が設定押付力の設定信号と比較１され、研摩押付力
が設定押付力により小さいと、第１サーボ増幅器３１か
らの押付力制御信号により、油圧シリンダ４が作動し、
作動杆６が下動されて基体５が下動し、基板８、押付力
検出器１７を介して砥石２４が下動され、被研摩面２８
に対する砥石２４の研摩押付力が増加される。また、逆
に研摩押付力が設定押付力より大きいと、前記とは逆に
油圧シリンダ４により砥石２４が上動され、研摩押付力
が減少される。他方、姿勢検出器２９では、その２本の
変位検−出軸３０，３０により、砥石２４の被研摩面２
８に対する姿勢、すなわち被研摩面２８に対する左右の
傾斜が検出されている。

ここで、砥石２４は被研摩面２８に対して常に直角に当
接されねばならないため、砥石２４の姿勢は、姿勢検出
器２９の両変位検出軸３０，３０間の変位を零にするよ
う設定する必要がある。また、姿勢検出器２９からの砥
石２４の研摩姿勢の検出信号を直接第２サーボ増幅器３
２に入力し、第２サーボ増幅器３２において、設定姿勢
の設定信号と比較して油圧シリンダ１３を介して砥石２
４を制御する単純な閉ループ制御では、被研摩面２８の
うねりによつて一定であるべき研摩姿勢が変動する恐れ
があり、この変動を取除くため、第２補償回路３４を介
して第２サーボ増幅器３２を動作させる必要がある。

そして、第２補償回路３４の挿入により安定になさされ
た閉ループ制御系において、砥石２４の研摩姿勢に変位
が生じ、設定姿勢の信号との間に偏差を生じると、第２
サーボ増幅器３２からの姿勢制御信号により、油圧シリ
ンダ１３が作動される。

すなわち、油圧シリンダ１３の作動により、作動杆１４
が左方向に移動されると、支持体１２が左方向に移動さ
れ、支持杆１５と連結杆１６とのなす角度が増加されて
支点１５″が上動され、支体２５を介して砥石２４が支
持杆１５の傾きに従つて左方向に傾斜され、さらに、作
動杆１４が右方向に移動されると、前述とは逆に、支持
杆１５と連結杆１６との角度が減少され、砥石２４が右
方向に傾斜され、砥石２４の研摩姿勢は設定姿勢、すな
わち被研摩面２８に対して直角な姿勢になるよう安定に
制御される。なお、第２サーボ増幅器３２からの姿勢制
御信号により油圧シリンダ１３が作動されると、砥石２
４は上下動されるが、砥石２４の作業点２６は鉛直方向
にしか移動されないようになされており、さらに、砥石
２４の上下動により被研摩面２８への研摩押付力が変化
されるが、これは前記の第１補償回路３３と微分回路３
８とを設けた閉ループ制御系により、一定の研摩押付力
に制御、保持される。したがつて、砥石２４の被研摩面
２８に対する２次元的な研摩押付力および研摩姿勢を、
２つの閉ループ制御系においてそれぞれ設定押付力およ
び設定姿勢になるよう制御することにより、３次元的な
自由な曲面をもつ被研摩面２８に対して、砥石２４によ
る被研摩面２８の研摩を、被研摩面２８に倣いつつ、被
研摩面２８に一定の押付力で行なわせることができると
ともに、２つの閉ループ制御系にそれぞれ設けられた第
１、第２補償回路３３，３４および微分回路３８により
、この閉ループ制御系を極めて安定な制御系にすること
ができ、砥石２４の研摩押付力および研摩姿勢を安定に
制御することができる。

そして、これによリ、仕様の許す範囲において、被研摩
面２８がどのような形状のものであつても、簡単なシニ
ケンス等の教示のみにより、研摩作業を自動化すること
ができる。また、砥石２４の被研摩面２８に対する研摩
姿勢が変化しても、砥石２４の作業点２５６が左右方向
に移動することがないため、連続的な研摩作業を行なう
ことができる。以上のように、この発明の倣い研摩制御
装置によると、砥石の被研摩面に対する研摩押付力およ
び研摩姿勢を検出し、研摩押付力および研摩姿勢：Ｏと
予め設定された設定押付力および設定姿勢とをそれぞれ
第１および第２サーボ増幅器において比較し、砥石の研
摩押付力およびび研摩姿勢が設定押付力および設定姿勢
になるよう制御する第１および第２ループ制御系を構成
し、砥石による被研摩面の研摩を、被研摩面に倣いつつ
一定の押付力で行なうよ，うにした倣い研摩制御装置に
おいて、前記第１閉ループ制御系の前記第１サーボ増幅
器の前段に第１補償回路と微分回路の並列回路を設ける
とともに、前記第２閉ループ制御系の前記第２サーボ増
幅器の前段に第２補償回路を設け、前記両補償回路を並
列接続された比例回路と積分回路および該両回路の出力
信号を加算する加算回路とにより構成したことにより、
２つの閉ループ制御系を安定した制御系にすることがで
き、被研摩面のうねりにより変動することなく、研摩押
付力および研摩姿勢を制御することができ、安定した研
摩作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の倣い研摩制御装置の１実施例を示し、
第１図は正面図は正面図、第２図は第１図の１部の側面
図、第３図は押付力検出器と砥石との側面図、第４図は
補償回路の結線図、第５図は微分回路の結線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 砥石の被研摩面に対する研摩押付力および研摩姿勢
   を検出し、前記研摩押付力および前記研摩姿勢と予め設
   定された設定押付力および設定姿勢とをそれぞれ第１お
   よび第２サーボ増幅器において比較し、前記砥石の研摩
   押付力および前記研摩姿勢が前記設定押付力および前記
   設定姿勢になるよう制御する第１および第２閉ループ制
   御系を構成し、前記砥石による前記被研摩面の研摩を、
   前記被研摩面に倣いつつ一定の押付力で行なうようにし
   た倣い研摩制御装置において、前記第１閉ループ制御系
   の前記第１サーボ増幅器の前段に第１補償回路と微分回
   路の並列回路を設けるとともに、前記第２閉ループ制御
   系の前記第２サーボ増幅器の前段に第２補償回路を設け
   、前記両補償回路を並列接続された比例回路と積分回路
   および該両回路の出力信号を加算する加算回路とにより
   構成したことを特徴とする倣い研摩制御装置。