JPS61240107A - Sensor unit - Google Patents

Sensor unit

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JPS61240107A
JPS61240107A JP60083365A JP8336585A JPS61240107A JP S61240107 A JPS61240107 A JP S61240107A JP 60083365 A JP60083365 A JP 60083365A JP 8336585 A JP8336585 A JP 8336585A JP S61240107 A JPS61240107 A JP S61240107A
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sensor
workpiece
free
curved surface
sensor device
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JPH043807B2 (en
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Akio Miyajima
宮島 章郎
Tsukane Ono
束 小野
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Sanyo Machine Works Ltd
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Sanyo Machine Works Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Abstract

PURPOSE:To enable rapid and accurate polishing finishing processing, by controlling a robot pivotally supporting a rubstone by simultaneously detecting the normal line stood on the free curved surface of a work, the undulation height remaining on the free curved surface and the roughness of the free curved surface. CONSTITUTION:The titled sensor unit is constituted of a sensor apparatus 10 for detecting the direction of the normal line stood on the free curved surface of a work 1 and the height of the undulation remaining on the curved surface 2 and a sensor apparatus 20 for detecting the surface roughness of the curved surface 2. The apparatus 10 is constituted of a plurality of sensor main bodies 3 formed by arranging probes 3A-3D on the same circumference, a power transmitting apparatus 4 for simultaneously applying rotary driving to said sensor main bodies 3 and a signal processor 12 equipped with an encoder 5 for calculating the direction of the normal line and the height of undulation. The apparatus 20 is constituted of a surface roughness meters 7 supported in a freely advancing and retracting state by hydraulic cylinders 6 so as to allow the detection parts for detecting the surface roughness of the work to face to the parts below the probes 3A-3D and the common rotary shaft 8 of the sensor bodies 3 are further arranged in parallel to the advancing and retracting stroke direction of the roughness meter 7.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上皇且且公! 本発明はセンサユニットに関するものであり、更に詳し
くは、ワーク、例えばプレス金型の切削加工後、該プレ
ス金型の表面に残存しているピックフィードマーク(切
削溝)を除去するための研磨仕上げ加工に際し、プレス
金型の表面の法線方向と、うねり、ならびに表面粗さを
測定する研磨準備装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Emperor and Duke of Industry! The present invention relates to a sensor unit, and more particularly to a polishing process for removing pick feed marks (cutting grooves) remaining on the surface of a press die after cutting the workpiece, for example, a press die. The present invention relates to a polishing preparation device that measures the normal direction, waviness, and surface roughness of the surface of a press mold during processing.

l米坐及玉 自由曲面を有するワーク、例えば自動車のフェンダやド
ア等を成形するためのプレス金型は、切削加工によって
荒仕上げを施した後、ボールエンドミル等の切削工具に
よってワークの表面に生じたピックフィードマーク(切
削溝)をヤスリ等の手動工具を使用して取り除いている
、このような手作業によるワーク表面の研磨仕上げ加工
は、作業者の熟練度によって寸法精度および表面の粗度
が大きな影響を受け、また長時間を要するため、最終製
品の品質向上やプレス金型のコストの低減を図る上に多
くの障害を付随せしめている。
Workpieces with free-form curved surfaces, such as press molds used to form automobile fenders and doors, are rough-finished by cutting, and then a cutting tool such as a ball end mill is used to remove any defects on the surface of the workpiece. This manual polishing process, in which picked feed marks (cutting grooves) are removed using hand tools such as files, may result in dimensional accuracy and surface roughness depending on the skill of the operator. Since the process is highly influenced and takes a long time, it poses many obstacles to improving the quality of final products and reducing the cost of press molds.

このような問題点を解決するため、近年、研磨仕上げ工
程の自動化手段が種々研究されつつある。
In order to solve these problems, various methods of automating the polishing process have been studied in recent years.

(°る このような研磨仕上げ工程の自動化方法に於いて、ワー
クの寸法精度を所定の水準に維持すると共に工程の生産
性を向上させるためには、研磨用砥石とワークとの接触
状態を常時モニタリングし、最適な研磨仕上げ条件を持
続させる必要がある。研磨仕上げ工程の生産性を向上さ
せるためには、ワークに対して研磨砥石が面接触の状態
に置かれていることが望ましく、斯かる機能の付与手段
として第7図(A)に示すように、砥石自体に適度の弾
性を持たせ該砥石の弾性変形によって面接触状態を作り
出す方法、あるいは第7図(B)に示すように、砥石の
軸線がワークの表面に対して法線を形成するように砥石
の支持姿勢を制御する方法が採用されている。第6図(
C)に示すようにワークの表面に対して砥石を点接触さ
せ乍ら研磨仕上げ加工を施すと、実質的な研磨面積が制
約されていることに起因して研磨効率が大幅に低下する
。しかしながら、第7図(A)に見られるような砥石の
弾性変形を利用する研磨仕上げ方法に於いては、ワーク
の表面に付与される砥石の圧力が、該砥石の弾性の不均
一のために一定にならず、このためワークの表面形状の
再現性が低下する。これに対し第7図(B)に示す方法
では、ワークに対して砥石を常時面接触状態に保持する
ことが理論的には可能であるものの、砥石の軸線がワー
クの表面に対して正確に法線方向を指向しているか否か
を検出することが実際問題として容易でなく、この点に
実用上の難点が認められていた。
(In such an automated method of polishing and finishing processes, in order to maintain the dimensional accuracy of the workpiece at a predetermined level and improve the productivity of the process, it is necessary to maintain a constant state of contact between the polishing whetstone and the workpiece. It is necessary to monitor and maintain optimal polishing finishing conditions.In order to improve the productivity of the polishing finishing process, it is desirable that the polishing wheel be placed in surface contact with the workpiece. As a means of imparting the function, as shown in FIG. 7(A), there is a method of imparting appropriate elasticity to the grindstone itself and creating a surface contact state by elastic deformation of the grindstone, or as shown in FIG. 7(B), A method is adopted in which the supporting posture of the grinding wheel is controlled so that the axis of the grinding wheel forms a line normal to the surface of the workpiece.
When polishing is performed while the grindstone is in point contact with the surface of the workpiece as shown in C), the polishing efficiency is significantly reduced due to the fact that the actual polishing area is restricted. However, in the polishing method that utilizes the elastic deformation of the grinding wheel as shown in Figure 7 (A), the pressure of the grinding wheel applied to the surface of the workpiece is affected by the unevenness of the elasticity of the grinding wheel. Therefore, the reproducibility of the surface shape of the workpiece decreases. On the other hand, with the method shown in Figure 7(B), although it is theoretically possible to keep the grinding wheel in constant surface contact with the workpiece, the axis of the grinding wheel is not accurately aligned with the surface of the workpiece. In practice, it is not easy to detect whether or not the object is pointing in the normal direction, and this point has been recognized as a practical difficulty.

更に、ワークの表面に鏡面仕上げを施す場合には、表面
粗さ計を使用してワークの自由曲面上に残存しているミ
クロンオーダーの凹凸を計測する必要があるが、在来の
表面粗さ針は単独で使用される場合が多く、表面粗さの
計測に長時間を要するという不都合が認められていた。
Furthermore, when applying a mirror finish to the surface of a workpiece, it is necessary to use a surface roughness meter to measure the unevenness of the micron order that remains on the free-form surface of the workpiece. The needle is often used alone, which has the disadvantage of requiring a long time to measure surface roughness.

本発明の主要な目的は、自由曲面を有するワークの研磨
仕上げ加工に於いて問題となっていた、ワーク表面に対
する砥石の軸線方向の制御に好適な、ワーク表面の法線
方向の測定装置を提供することにある。
The main object of the present invention is to provide a device for measuring the normal direction of a workpiece surface, which is suitable for controlling the axial direction of a grindstone relative to the workpiece surface, which has been a problem in polishing and finishing workpieces having free-form surfaces. It's about doing.

本発明の他の主要な目的は、ワーク表面に残存している
ピックフィードマーク(切削溝)の除去に好適な、自由
曲面上のうねりならびに表面粗さの測定装置を提供する
ことにある。
Another main object of the present invention is to provide an apparatus for measuring waviness on a free-form surface and surface roughness, which is suitable for removing pickfeed marks (cutting grooves) remaining on the surface of a workpiece.

本発明の更に異なれる主要な目的は、ワーク表面の法線
方向とうねりとを同時に測定することのできる、測定精
度の向上と測定時間の短縮に好適な同時測定装置を提供
することにある。
Another main object of the present invention is to provide a simultaneous measurement device that is capable of simultaneously measuring the normal direction and waviness of a workpiece surface and is suitable for improving measurement accuracy and shortening measurement time.

占  ′ るた の 斯かる目的に鑑みて本発明は、ワーク(1)の自由曲面
(2)に立てた法線の方向と、該自由曲面上に残存して
いるうねりの高さを検出する第1のセンサ装置(10)
と、前記自由曲面(2)の表面粗さを検出する第2のセ
ンサ装置(20)とからなるセンサユニットであって、
前記第1のセンサ装置(10)は、同一円周上にその触
針を整列配置してなる複数本のセンサ本体(3)を同時
に回転駆動する動力伝達装置(4)と、前記法線の方向
とうねりの高さを算出するエンコーダ(5)を備えた信
号処理装置(12)とによって構成されており、また前
記第2のセンサ装置(20)は、前記第1のセンサ装置
を構成する複数本のセンサ本体(3)の触針の下方にワ
ーク(1)の表面粗さの検出部位を臨ませるように流体
圧シリンダ装置(6)によって前後進自在に支持された
表面粗さ計(7)から構成されており、更に前後複数本
のセンサ本体(3)の共通回転軸(8)を、前記表面粗
さ針(7)の前後進ストロークの方向に対して平行に配
置せしめたセンサユニットを要旨とするものである。
In view of this purpose of fortune-telling, the present invention detects the direction of the normal line erected on the free-form surface (2) of the workpiece (1) and the height of the undulations remaining on the free-form surface (2). First sensor device (10)
and a second sensor device (20) that detects the surface roughness of the free-form surface (2),
The first sensor device (10) includes a power transmission device (4) that simultaneously rotates a plurality of sensor bodies (3) each having its stylus arrayed on the same circumference; The second sensor device (20) constitutes the first sensor device. A surface roughness meter (supported so as to be movable back and forth by a fluid pressure cylinder device (6) so that the surface roughness detection area of the workpiece (1) is exposed below the stylus of the plurality of sensor bodies (3) 7), and furthermore, the common rotation axis (8) of the front and rear sensor bodies (3) is arranged parallel to the direction of the forward and backward stroke of the surface roughness needle (7). The unit is the gist.

詐l− 前記第1のセンサ装置(10)によって、ワーク(1)
の自由曲面(2)上に残存しているうねりの高さと該自
由曲面に立てた法線の方向とを検出し、砥石の回転軸の
方向を前記法線の方向と一致せしめた状態で、ワークの
表面に研磨仕上げ加工を施す、更にワーク(1)の表面
に鏡面仕上げを施す場合には、前記第1のセンサ装置(
10)と一体構造を為す第2のセンサ装置(20)によ
ってワーク(1)の自由曲面上に残存しているミクロン
オーダーの凹凸、即ち表面粗さを計測する。
- The workpiece (1) is detected by the first sensor device (10).
Detecting the height of the waviness remaining on the free-form surface (2) and the direction of the normal line to the free-form surface, and aligning the direction of the rotation axis of the grindstone with the direction of the normal line, When polishing the surface of the workpiece (1) or mirror finishing the surface of the workpiece (1), the first sensor device (
10), the second sensor device (20) integrally structured with the second sensor device (20) measures the micron-order unevenness remaining on the free-form surface of the workpiece (1), that is, the surface roughness.

皇五皿 第1図は第1のセンサ装置(10)の全体構造を例示す
る。ブロック線図であり、第2図および第3図は第1の
センサ装置(10)の細部構造を、      例示す
る正面図および底面図である。また第4図は第2のセン
サ装置(20)の全体構造を例示する側面図である。
FIG. 1 illustrates the overall structure of the first sensor device (10). It is a block diagram, and FIGS. 2 and 3 are a front view and a bottom view illustrating the detailed structure of the first sensor device (10). Further, FIG. 4 is a side view illustrating the overall structure of the second sensor device (20).

これらの図面に見られるように第1のセンサ装置(10
)は、同一円周上にその触針を整列配置してなる4本の
センサ本体(3)、(3)−・例えばマグネスケールと
、酸センサ本体のそれぞれに接続された低域通過フィル
タ(9)、(9)−・および高域通過フィルタ(11)
、(11)−・、ならびにこれらのフィルタを通してセ
ンサ本体(3)、(3)・−・から送出される法線方向
の検出信号を出力信号に変換するためのエンコーダ(5
)を備えた信号処理装置(12)ならびにステッピング
モータ(13) 、該ステッピングモータの回転駆動力
をベベルギヤ(14)、(15)を介してセンサ本体(
3)、(3)−・−・に伝達するための動力伝達装置(
4)から構成されている。前記センサ本体(3)、(3
) −・は、直径(D)なる同一円周上に触針(3A)
、(3B)、(3C)および(3D)を所定の位相角を
(本実施例に於いては90°)維持して配置し、この状
態で共通回転軸(8)の周りに回転し得るように構成さ
れている0図示する実施態様に於いては、ワーク(1)
の表面に立てた法線の方向を、2個の触針、例えば触針
(3A)と(3B)によって平面<X−Z>に沿う高さ
の差(H)として検出するため、直径(D)なる円周上
に18o。
As seen in these drawings, the first sensor device (10
) consists of four sensor bodies (3), (3)--for example, a Magnescale and a low-pass filter ( 9), (9)-- and high-pass filter (11)
, (11)--, and an encoder (5) for converting the detection signal in the normal direction sent from the sensor body (3), (3)--.
) and a stepping motor (13), the rotational driving force of the stepping motor is transmitted via bevel gears (14) and (15) to the sensor body (
3), (3) - Power transmission device (
4). The sensor body (3), (3
) -・ is a stylus (3A) on the same circumference with diameter (D)
, (3B), (3C), and (3D) are arranged while maintaining a predetermined phase angle (90° in this example), and in this state they can rotate around the common rotation axis (8). In the illustrated embodiment, the workpiece (1) is configured as follows.
Since the direction of the normal line erected on the surface of is detected as the height difference (H) along the plane <X-Z> by two styluses, for example, stylus (3A) and (3B), the diameter ( D) 18o on the circumference.

の位相差を置いて前記触針(3A)と(3B)を対向配
置している。また、ワーク(1)の表面に立てた法線の
方向を、前記平面(X −Z)と直交する平面(Y−Z
)に沿う高さの差として検出するため、前記触針(3A
)、(3B)の軸心を結ぶ直線に対して直交するように
触針(3c)と(3D)を対向配置している。
The stylus (3A) and (3B) are arranged facing each other with a phase difference of . In addition, the direction of the normal to the surface of the workpiece (1) is set to a plane (Y-Z) perpendicular to the plane (X-Z).
), the stylus (3A
) and (3B), the stylus (3c) and (3D) are arranged facing each other so as to be orthogonal to the straight line connecting the axes of the probes (3c) and (3B).

先端に触針(3A)、(3B)、(3C)および(3D
)を装着した4本のセンナ本体(3)、(3’) −は
、回転ユニット(16)に対して一定の相対位置を維持
して固定され、且つ、ボールエンドミル等の切削工具に
よってワーク(1)の表面に生じたビックフィードマー
ク(切削溝)の影響を軽減するため、動力伝達装置(4
)のベベルギヤ(14)、(15)を介して回転自在に
支承されており、直径(D)なる円周上で所定角度(θ
)だけ回転しながらワーク(1)の自由曲面に沿って移
動し得るように構成されている。更に詳しく説明すると
、センサ本体(3)、(3)−・の触針をワーク(1)
の自由曲面に接触させた際に、該触針がビックフィード
マークの凸部に当接しているか凹部に当接しているかに
よって該センサ本体(3)、(3)・・・−・によって
計測される示差(H)は変動する。しかしながら、ビッ
クフィードマークにはワーク切削時のカッタ、例えばボ
ールエンドミルの送りの周期性が表れているのが普通で
あるから、前記触針(3A)、(3B)、(3C)およ
び(3D)を第2図および第5図に於いて参照符号(D
)で示す円周上で一定角度、例えば触針(3A)に隣接
配置された触針(3C)または(3D)が回転ユニット
(16)の回転により回転前に触針(3A)が占めてい
た位置に到達し得るように90°だけ時計方向または反
時計方向に回転させながらワーク(1)の自由曲面(2
)に沿って移動させ、個々のセンサ本体(3)、(3)
・−の読みを平均化することによって、ビックフィード
マークの影響を可及的に減少せしめた計測条件を取得す
る。
Stylus (3A), (3B), (3C) and (3D
The four senna bodies (3), (3') - equipped with the workpiece ( In order to reduce the effect of big feed marks (cutting grooves) on the surface of the power transmission device (4),
) is rotatably supported via bevel gears (14) and (15), and is rotated at a predetermined angle (θ
) so that it can move along the free-form surface of the workpiece (1). To explain in more detail, the stylus of the sensor body (3), (3)-.
When the stylus is brought into contact with the free-form surface of the big feed mark, it is measured by the sensor body (3), (3) depending on whether it is in contact with the convex part or the concave part of the big feed mark. The differential (H) varies. However, since the big feed mark usually shows the periodicity of the feed of a cutter such as a ball end mill when cutting a workpiece, the stylus (3A), (3B), (3C) and (3D) is designated by the reference symbol (D) in FIGS. 2 and 5.
), for example, the stylus (3C) or (3D) placed adjacent to the stylus (3A) is occupied by the stylus (3A) before rotation due to the rotation of the rotation unit (16). The free-form surface (2) of the workpiece (1) is rotated by 90° clockwise or counterclockwise so that the
) along the individual sensor bodies (3), (3)
- Obtain measurement conditions that reduce the influence of big feed marks as much as possible by averaging the negative readings.

ここで、第5図に見られるように、センサ本体(3)、
(3) −・の4本の触針(3A)、(3B)、(3G
)および(3D)がワーク(1)の自由曲面(2)に接
触しているとき、直径(D)なる円周上で対角線上に配
置された2本の触針(3A)および(3B)によって計
測される平面(X−Z)方向のワーク(1)の自由曲面
(2)は、y=f (x)として表示される自由曲線と
見做すことができる。触針(3A)、(3B)がy=f
  (x)で表示されるワーク(1)の表面に接触する
と、前記触針(3A)と(3B)の間に示差(H)が生
じる。ここに於いて触針(3A)と触針(3B)との間
隔、つまり前記円の直径(D)が、ワーク(1)の自由
曲面(2)の曲率に対して充分に小さくなるように選定
されていれば、触針り (3A)と触針(3B)の間の自由曲面は、yma x
なる直線と見做すことができる。この条件が満足される
ならば、第5図に於いて触針(3A)、(3B)で挾ま
れた線分の勾配(a)は、下記0式で与えられる。
Here, as seen in FIG. 5, the sensor body (3),
(3) Four stylus needles (3A), (3B), (3G
) and (3D) are in contact with the free-form surface (2) of the workpiece (1), two stylus needles (3A) and (3B) arranged diagonally on the circumference with diameter (D) The free-form surface (2) of the workpiece (1) in the plane (X-Z) direction measured by can be regarded as a free-form curve expressed as y=f (x). Stylus (3A) and (3B) are y=f
When the stylus contacts the surface of the workpiece (1) indicated by (x), a differential (H) occurs between the stylus (3A) and (3B). Here, the distance between the stylus (3A) and the stylus (3B), that is, the diameter (D) of the circle, is made sufficiently small with respect to the curvature of the free-form surface (2) of the workpiece (1). If selected, the free-form surface between the stylus (3A) and the stylus (3B) is ymax
It can be regarded as a straight line. If this condition is satisfied, the slope (a) of the line segment sandwiched by the stylus (3A) and (3B) in FIG. 5 is given by the following equation 0.

・・・・・■ 一方、ある曲線が与えられたとき、該曲線上の任意の点
(xl)に於ける法線の方向<2>は、下記0式で与え
られる。
...■ On the other hand, when a certain curve is given, the direction <2> of the normal line at any point (xl) on the curve is given by the following equation 0.

・・・・・・■ 上記0式および0式から、計測点(xl)に於ける平面
(X−Z)に於ける法線(Z)の方刹は a              a として算出することができる。
......■ From the above equations 0 and 0, the direction of the normal (Z) in the plane (X-Z) at the measurement point (xl) can be calculated as a a .

第6図はセンサ本体(3)、(3)・−・の示差が、回
転ユニツ) (16)の回転角(θ)と共に変化する状
態を触針(3A)および(3B)の移動軌跡と関連付け
て表示した直交座標線図である、第6図に於いて共通回
転軸(8)を回転中心とする回転ユニット(16)の回
転角が θ/2であるときのセンサ本体(3)、(3)
・−・・の計測値を読み取ると、該読み取り値が法線(
Z)または(Y)の方向を計算するのに必要な第1のセ
ンサ装置(10)の指示値となる。しかしながら、回転
ユニット(16)の回転角がθ/2である計測点には、
前記ビックフィードマークに起因する脈動が重畳してい
る。従って、正確な指示値を読み取るためには脈動の影
響を排除する必要がある。このようなノイズの除去方法
としては数値処理的な移動平均法や電気的なフィルタを
用いる方法が知られており、本発明の実施に際しては上
記のノイズ除去方法から適宜選択して使用することがで
きる0本発明装置に於いては電気的なノイズ除去手段と
して、第1図に見られるような高域遮断フィルタ、つま
り低域通過フィルタ(9)を個々のセンサ本体(3)に
対して1個づつ直列接続することによって脈動除去回路
を形成している。このようにして、低域通過フィルタ(
9)を介して触針(3A)と触針(3B)の指示値の差
+ 3A−381、ならびに触針(3C)と触針(30
) 17)指示値の差13G−301、つまり0式に於
けるHの値を絶対値として読み取ることによって、エン
コーダ(5)を具えた信号処理装置(12)に於いてビ
ックフィードマークの影響を取り除いた条件下で計測点
(xl)に於ける法線の方向を算出することができる。
Figure 6 shows how the differential between the sensor bodies (3), (3)... changes with the rotation angle (θ) of the rotating unit (16) and the movement locus of the stylus (3A) and (3B). In FIG. 6, which is a related orthogonal coordinate diagram, the sensor body (3) when the rotation angle of the rotation unit (16) with the common rotation axis (8) as the rotation center is θ/2, (3)
When reading the measurement value of ・-・, the reading value becomes normal (
This is the indicated value of the first sensor device (10) necessary to calculate the direction of Z) or (Y). However, at the measurement point where the rotation angle of the rotation unit (16) is θ/2,
The pulsations caused by the big feed mark are superimposed. Therefore, in order to read accurate indicated values, it is necessary to eliminate the influence of pulsation. As a method for removing such noise, methods using a numerical processing moving average method and an electrical filter are known, and when implementing the present invention, it is possible to select and use an appropriate noise removal method from the above-mentioned noise removal methods. In the device of the present invention, as an electrical noise removal means, a high-cut filter, that is, a low-pass filter (9) as shown in FIG. 1 is installed for each sensor body (3). A pulsation elimination circuit is formed by connecting each one in series. In this way, the low-pass filter (
9), the difference between the indicated values of the stylus (3A) and the stylus (3B) + 3A-381, and the difference between the stylus (3C) and the stylus (30
) 17) By reading the difference in indicated value 13G-301, that is, the value of H in formula 0, as an absolute value, the influence of big feed marks can be considered in the signal processing device (12) equipped with the encoder (5). Under the removed conditions, the direction of the normal at the measurement point (xl) can be calculated.

このようにして算出された法線の方向(Y)および(Z
)に基づいて、多関節ロボット(図示省略)の砥石回転
軸の方向を補正し、砥石の軸線方向を前記法線(Y)お
よび(Z)の方向と一致せしめた状態を作り出す。斯く
して、砥石の軸線をワーク(1)の自由曲面に立てた法
線と一致せしめた理想的な研磨仕上げ条件が取得される
Direction (Y) and (Z) of the normal line calculated in this way
), the direction of the grinding wheel rotation axis of the articulated robot (not shown) is corrected to create a state in which the axial direction of the grinding wheel matches the direction of the normals (Y) and (Z). In this way, ideal polishing conditions are obtained in which the axis of the grindstone is aligned with the normal to the free-form surface of the workpiece (1).

一方、上記4本の触針(3A)、(3B)、(3C)お
よび(3D)がピンクフィードマークの影響を受けると
いう性質を利用して法線の方向と共にワーク(1)の自
由曲面(2)のうねりを測定することも可能である。W
ち、前記法線の方向の算出に際してはノイズとして取り
除いていたビックフィードマークに起因するうねり信号
(3a)、(3b)を、ワーク(1)の表面のうねりの
大きさを表示する計測値として利用する。
On the other hand, the free-form surface of the workpiece (1) is It is also possible to measure the waviness of 2). W
In addition, the waviness signals (3a) and (3b) caused by the big feed marks, which were removed as noise when calculating the direction of the normal line, are used as measurement values that indicate the size of waviness on the surface of the workpiece (1). Make use of it.

この場合には、前記計測点(xl)に於ける法線の方向
を算出するための自由曲面の勾配信号13A−3B l
および13G−301は不要であるから第1図に示す検
出値の伝達経路を低域通過フィルタ(9)側から高域通
過フィルタ(11)側に切換え、ビックフィードマーク
に相当する高周波成分のみを前記信号処理装置(12)
に送出する。
In this case, the gradient signal 13A-3B of the free-form surface for calculating the direction of the normal line at the measurement point (xl) is used.
Since 13G-301 and 13G-301 are unnecessary, the transmission path of the detected value shown in Fig. 1 is switched from the low-pass filter (9) side to the high-pass filter (11) side, and only the high frequency component corresponding to the big feed mark is transmitted. The signal processing device (12)
Send to.

斯くして第1のセンサ装置(10)を使用することによ
って、ワーク(1)の自由曲面(2)に立てた法線に対
して砥石の軸線の方向を一致せしめた効率的な研磨仕上
げ条件が常時確保さイ れ、更にワーク(1)の表面に残存しているビックフィ
ードマークも同時に除去される。
Thus, by using the first sensor device (10), efficient polishing conditions can be achieved in which the direction of the axis of the grinding wheel is aligned with the normal to the free-form surface (2) of the workpiece (1). is maintained at all times, and any big feed marks remaining on the surface of the workpiece (1) are also removed at the same time.

尚、上記の説明に於いては、先端に触針を備えた接触形
のセンサが使用されているが、代替手段として無接点近
接スイッチやエヤマイクロメータあるいはフォトダイオ
ード等の非接触形センサを使用することも可能である。
In the above explanation, a contact type sensor with a stylus at the tip is used, but as an alternative, a non-contact type sensor such as a non-contact proximity switch, air micrometer, or photodiode can be used. It is also possible to do so.

これに対し第2のセンサ装置(20)は、前記第1のセ
ンサ装置(10)を構成する複数本のセンサ本体(3)
、(3)・−・の触針(3A)、(3B)、(3C)お
よび(3D)の下方にワーク(1)の自由曲面(2)の
粗さの検出部位(17)を臨ませるように、流体圧シリ
ンダ装置(6)、例えばエアシリンダ装置によって前後
進自在に支持された表面粗さ計(7)、例えば静電容量
式の表面粗さ測定器によって構成されている。第1のセ
ンサ装置(10)と第2のセンサ装置(20)は、公知
の適当な接合手段を介して一体構造に接合されているが
、第1のセンサ装置(10)を構成する複数本のセンサ
本体(3)、(3) −・の共通回転軸(8)は、触針
(3A)、(3B)、(3C)および(3D)と表面粗
さの検出部位(17)との間に所定のふり込み量(高さ
の差)を維持するために、第2のセンサ装置(20)を
構成する表面粗さ計(7)の前後進ストロークの方向に
対して平行に配置されている。
On the other hand, the second sensor device (20) includes a plurality of sensor bodies (3) constituting the first sensor device (10).
, (3) ---, the roughness detection part (17) of the free-form surface (2) of the workpiece (1) is faced below the stylus (3A), (3B), (3C), and (3D). The surface roughness meter (7), for example, a capacitance type surface roughness measuring instrument, is supported by a fluid pressure cylinder device (6), for example, an air cylinder device, so as to be movable back and forth. The first sensor device (10) and the second sensor device (20) are joined into an integral structure via a known suitable joining means, but the plurality of sensors constituting the first sensor device (10) The common rotation axis (8) of the sensor bodies (3), (3) -. In order to maintain a predetermined amount (difference in height) between the two sensors, the surface roughness meter (7) constituting the second sensor device (20) is arranged parallel to the direction of the forward and backward stroke. ing.

第1のセンサ装置(10)と第2のセンサ装置(20)
からなるセンサユニットは、図示しないチャックを介し
てワークの加エステーシッンに配設された多関節ロボッ
トに着税自在に装着され、前記の測定要領に従って必要
な検出動作を実行する。
First sensor device (10) and second sensor device (20)
The sensor unit consisting of the above-described sensor unit is freely attached to an articulated robot installed at a workpiece processing station via a chuck (not shown), and performs necessary detection operations according to the measurement procedure described above.

血ユ皇苅来 以上の説明から理解し得る如く、本発明装置を使用する
ことによってワークの自由曲面に立てた法線の方向と、
該自由曲面上に残存しているビックフィードマークに起
因するうねりの高さを同時に計測することができる。従
って、これらの測定値に基づいて砥石を軸支した多関節
ロボットの研磨姿勢、より具体的には、ワークの自由曲
面に対する砥石回転軸の方向を補正することによって、
砥石の回転軸を常にワークの自由曲面に対して法線方向
に指向せしめた効率的な研磨仕上げ条件を持続すること
ができる。
As can be understood from the above explanation, the direction of the normal line erected on the free-form surface of the workpiece by using the device of the present invention,
The height of the waviness caused by the big feed mark remaining on the free-form surface can be measured at the same time. Therefore, by correcting the polishing posture of the articulated robot that supports the grindstone based on these measured values, and more specifically, the direction of the grindstone rotation axis relative to the free-form surface of the workpiece,
Efficient polishing conditions can be maintained in which the rotating axis of the grindstone is always oriented in the normal direction to the free-form surface of the workpiece.

斯くして、本発明によれば、全自動的な態様で迅速、且
つ、正確に研磨仕上げ加工が実施されるから、従来プレ
ス金型等の研磨仕上げ工程で問題となっていた砥石の回
転軸の方向制御の困難性が全面的に排除される。また本
発明装置を使用することによって、熟練作業員による手
作業的な研磨仕上げ加工を省略することができるから、
プレス金型の製造コストの低減に対しても注目すべき効
果が発揮される。
In this way, according to the present invention, polishing finishing processing is carried out quickly and accurately in a fully automatic manner, so that the rotating shaft of the grindstone, which has conventionally been a problem in the polishing finishing process of press molds, etc. The difficulty of directional control is completely eliminated. Furthermore, by using the device of the present invention, manual polishing and finishing by skilled workers can be omitted.
A remarkable effect is also exhibited in reducing the manufacturing cost of press molds.

更に本発明に於いては、ワークの自由曲面に立てた法線
の方向とうねりを測定するための第1のセンサ装置とワ
ークの表面粗さを測定するための第2のセンサ装置とが
一体構造に連設されているから、これらのセンサ装置を
選択的に使用することによって、平滑仕上げおよび鏡面
仕上げに必要なワークの自由曲面の特性を迅速且つ正確
に検出することができる。
Furthermore, in the present invention, the first sensor device for measuring the direction and waviness of the normal line erected on the free-form surface of the workpiece and the second sensor device for measuring the surface roughness of the workpiece are integrated. By selectively using these sensor devices, since they are connected to the structure, it is possible to quickly and accurately detect the characteristics of the free-form surface of the workpiece required for smooth and mirror finishing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は第1のセンサ装置の全体構造を例するブロック
線図であり、第2図および第3は第1のセンサ装置の細
部構造を例示する正図および底面図である。また第4図
は第2のンサ装置の全体構造を例示する側面図である第
5図は第1のセンサ装置の操作要領を説明る直交座標線
図であり、第6図はセンサの示と回転ユニットの回転角
との関係を説明する交座標線図である。また第7図は、
在来のワタ自由曲面の研磨手段の説明図である。 (1”) −・ワーク、(2)・−・ワークの自由曲、
(3)・−・センサ本体、(4)・−・動力伝達値、(
5)・−・エンコーダ、(6)・−・−・流体圧シリダ
装置、(7)・−・表面粗さ針、(8)・−・セン本体
の共通回転軸、(10)・−・第1のセンサ装、(20
)・−・第2のセンサ装置。
FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall structure of the first sensor device, and FIGS. 2 and 3 are a front view and a bottom view illustrating the detailed structure of the first sensor device. Furthermore, FIG. 4 is a side view illustrating the overall structure of the second sensor device, FIG. 5 is an orthogonal coordinate diagram illustrating the operation procedure of the first sensor device, and FIG. 6 is a diagram showing the sensor. FIG. 3 is an orthogonal coordinate diagram illustrating the relationship with the rotation angle of the rotation unit. Also, Figure 7 shows
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional polishing means for free-form curved surfaces of cotton. (1”) - Work, (2) - Work free song,
(3)---Sensor body, (4)---Power transmission value, (
5)---Encoder, (6)---Fluid pressure cylinder device, (7)---Surface roughness needle, (8)---Common rotation axis of sensor body, (10)--- first sensor device, (20
).--Second sensor device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ワークの自由曲面に立てた法線の方向と、該自由
曲面上に残存しているうねりの高さを検出する第1のセ
ンサ装置と、前記自由曲面の表面粗さを検出する第2の
センサ装置とからなるセンサユニットであって、前記第
1のセンサ装置は、同一円周上にその触針を整列配置し
てなる複数本のセンサ本体と、該複数本のセンサ本体を
同時に回転駆動する動力伝達装置と、前記法線の方向と
うねりの高さを算出するエンコーダを備えた信号処理装
置とによって構成されており、また前記第2のセンサ装
置は、前記第1のセンサ装置を構成する複数本のセンサ
本体の触針の下方にワークの表面粗さの検出部位を臨ま
せるように流体圧シリンダ装置によって前後進自在に支
持された表面粗さ計から構成されており、更に前記複数
本のセンサ本体の共通回転軸を、前記表面粗さ計の前後
進ストロークの方向に対して平行に配置せしめたことを
特徴とするセンサユニット。
(1) A first sensor device that detects the direction of a normal to a free-form surface of the workpiece and the height of waviness remaining on the free-form surface, and a first sensor device that detects the surface roughness of the free-form surface. 2 sensor devices, wherein the first sensor device simultaneously connects a plurality of sensor bodies each having its stylus arrayed on the same circumference, and the plurality of sensor bodies. The second sensor device includes a rotationally driven power transmission device and a signal processing device including an encoder that calculates the direction of the normal line and the height of the undulation, and the second sensor device is connected to the first sensor device. It consists of a surface roughness meter that is supported so as to be movable back and forth by a fluid pressure cylinder device so that the surface roughness detection area of the workpiece is exposed below the stylus of the plurality of sensor bodies that make up the sensor body. A sensor unit characterized in that a common rotation axis of the plurality of sensor bodies is arranged parallel to a direction of a forward and backward stroke of the surface roughness meter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS646715A (en) * 1987-06-29 1989-01-11 Yokohama Rubber Co Ltd Bumpiness measurement for tire
EP2631592A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-28 Breitmeier Messtechnik GmbH Measuring device and method for measuring the surface micro structure profile or the roughness of the surface of a body

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