JPS63260752A - 自動研摩機械 - Google Patents

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】 〔゛産業上の利用分野〕 本発明はワークを研摩する自動研摩機械に関し、特に研
摩送り運動に砥石の振動を重畳させて研摩する自動研摩
機械に関する。

〔従来の技術と問題点〕

熟練工に軌る金型等の曲面を有したワークの研摩には作
業時間とコストとが嵩む。この対策として砥石にワーク
に対する相対送り運動を与えると共に振動を重畳させて
ワーク表面を研摩する機械が使用されてきている。この
場合付与すべき振動は研摩効率上の観点から、ワーク表
面に接する平面内で砥石の送り方向と直交する方向に与
えることが好ましいということは周知である。従って金
型等の自由曲面の研摩に際しては、その研摩用砥石の移
動に伴なって、つまり研摩面の傾斜角度に応じて刻々砥
石の振動方向を変化させる必要がある。

然しなから上述した一般の研摩機械では砥石に対する振
動の方向は一定方向に限定されている場合が多い。こう
した研摩機械を用いて金型等の自由曲面を研摩する場合
には、研摩工具自体又はワーク自体の取付姿勢を迅速に
変化させる必要があり、装置が大がかりになると共にワ
ークと研摩工具との干渉の生ずる危険性がある。

また砥石の振動方向を任意に設定する機械としては、２
次元平面内の方向設定に対しては２個の振動子を互いに
直交する方向に組み合わせ、また３次元空間内の方向設
定に対しては３個の振動子を互いに直交する方向に組み
合わせることが試みられている。然しなから、こうした
異なる振動方向の振動子の組み合わせ方式では、振動子
というばね要素が多次元的に組み合わされているため、
多自由度の振動が発生する。このため砥石に所望の振動
を与えるための各振動子の振動制御が複雑で困難となる
。

依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、自由曲面
を有した金型などのワークの研摩作業を自動化すると共
に構造の簡単な、しかも砥石の振動方向制御の容易な研
摩機械を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段と作用〕上記発明目的に
鑑みて本発明は、砥石とワークとの相対送り運動に振動
を重畳させてワークを研摩する研摩機械であって、砥石
を取付ける砥石ヘッドとワークとの相対送り運動を行わ
せる相対送り連動手段と、該相対送り連動手段の駆動制
御を行う相対送り運動制御手段とを設け、前記砥石ヘッ
ドのハウジング内に印加電圧の大きさに応じて振動を発
生する振動子を複数個設け、前記複数個の振動子に連結
され前記振動子の振動の合成振動で振動する可動部材の
先端に前記砥石を設け、前記砥石に与えたい振動の方向
および振幅を指定する砥石振動指定手段を設け、該砥石
振動指定手段の出力を受けて前記各振動子に印加すべき
電圧の大きさおよび位相を演算決定し、該印加電圧を前
記各振動子に出力する印加電圧制御手段を具備したこと
を特徴とする自動研摩機械を提供する。

この自動研摩機械によって、砥石に与えたい振動の方向
と振幅を指定すれば、各振動子に印加すべき電圧の大き
さおよび位相が一義的に決定される。この決定された印
加電圧で各振動子を振動させるとその合成振動が砥石に
伝達され、結局前記指定通りの方向と振幅で砥石は振動
する。砥石の送り方向およびワークの傾斜角度が変われ
ば、砥石振動指定手段の出力が変わり、それに応じて印
加電圧を制御することにより、常に適切な方向の振動を
砥石に付与することができる。このとき砥石やワークの
取付姿勢を変えることなく、振動子の印加電圧を制御す
るだけで、３次元任意方向の砥石振動が得られるのであ
る。

〔実施例〕

以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は本発明に係る自動研摩機械の斜視
図、第２図は第１図の研摩工具の拡大部分縦断面図、第
３図は第２図の矢視線■−■による横断面図、第４図（
ａ）から（ｇ）は第２図に示した研摩工具が２次元用に
使用された場合゛の作動原理説明図、第５図は第２図に
示した研摩工具が３次元用に使用された場合の作動原理
説明図、第６図（ａ）から（ｃ）は第５図に加えて、３
個の振動子の駆動位相の関係を説明する原理説明図、第
７図は振動子を４個取付けた時の上面から見た原理説明
図、第８図は印加電圧制御手段の構成図、第９図はワー
クの１例の斜視図、第１０図は第１図に示した自動研摩
機械をティーチングプレイバック式制御で駆動する場合
の領域設定斜視図、第１１図は第１Ｏ図の後ティーチン
グプレイバック式制御によりワークを研摩する様子を示
した斜視図である。

まず第１図を参照すると、作業場の床に直接固定された
ベース１０２の一端側にはコラム１０４が立設されてい
る。該コラム１０４の上部にはコの字形ブラケット１１
８を介して旋回アーム１０６が水平方向に延設されてい
る。該旋回アーム１０６はコの字形ブラケット１１８に
対して鉛直方向に取付けられた軸１１９を中心としてθ
方向に旋回可能となっている。この旋回駆動源はモータ
Ｍθである。旋回アーム１０６には該旋回アーム１０６
の長手方向に沿ったＲ方向に摺動可能なスライドヘッド
１０８が配設されている。このスライドヘッドｌＯ８は
モータＭＲによって駆動され、該スライドヘッド１０８
には鉛直上下方向（Ｚ方向）に駆動可能な主軸クイル１
１０が取付けられている。この主軸クイル１１０の下端
には中心軸線２５が一致する様に砥石４８を有した砥石
ヘッドすなわち研摩工具１００が取付けられている。主
軸クイル１１０はモータＭＺによって軸線２５の方向Ｚ
に上下動可能であると共に、その軸線２５を中心とした
Ｃ方向に旋回可能である。この旋回用のモータは図示さ
れていない。ベース１０２上には二点鎖線で示すように
ワーク１１６が置かれる。

更にコラム１０４の両側には操作盤１１２と制御装置１
２０とが配設されており、前述の４つの方向θ。

Ｒ，Ｚ、Ｃの駆動を制御して研摩工具１００をワーク１
１６に対して適宜に相対運動させる。後述の如くこの研
摩作業中に、砥石４８に対して振動を重畳させるべく振
動子の印加電圧制御手段１４０が設けられ、後述の各振
動子１２Ａ　、　１２Ｂ　、　１２Ｃに対する電圧の印
加制御を行なう。この制御に際して砥石４８はワーク１
１６の研摩面の形状、相対送り方向並びに刻々変化する
研摩場所（研摩点）の面方向に応じてその振動方向を変
化させる必要がある。

また振動振幅を指定する必要がある。従って砥石振動指
定手段１３０を設け、振動の振幅を指定すると共に、前
述の制御装置１２０内のワーク１１６の研摩面の形状、
相対送り方向並びに刻々と変化する研摩点情報に基づい
て砥石４８を振動させるべき方向を演算算出し、該方向
を前述の印加電圧制御手段１４０に対して送信する。こ
のとき砥石の振幅値や振動方向を手動入力で指定するこ
とも可能である。

前記制御装置１２０の１例として、ワーク１１６の研摩
面に対する座標数値が予め入力されており、該座標数値
に基づいて研摩工具１００にワーク１１６に対する相対
送り運動を与える数値制御装置がある。砥石振動指定手
段１３０は前述の座標数値や研摩工具１００の送り方向
並びに砥石４８の現在位置情報に基づいて砥石４８の振
動方向を算定する。

砥石４８に与えるべき振幅値は、数値制御装置に予め加
工情報と共に入力しておき砥石振動指定手段１３０が該
振幅値を抽出することもできるし、砥石振動指定手段１
３０に直接手動入力することもできる。

また前記制御装置１２０の他の例として、モデルをトレ
ーサで倣って得た変位情報に基づき研摩工具１００をワ
ーク１１６に対し相対送り運動させる倣い制御装置があ
る。そしてこの倣い制御装置から出力される変位情報に
基づいて前記砥石振動指定手段１３０により砥石４８の
振動方向を算定する。

このときの砥石４８の振幅値は、砥石振動指定手段１３
０へ直接手動入力する。

更には、ワーク１１６上の所定領域を研摩すべく、ジョ
イスティック１１４を使用して研摩領域並びに研摩方向
・順序を制御装置１２０内にティーチング（ストア）し
、該ティーチング内容をプレイバックしてワーク１１６
を研摩するティーチングプレイバック式制御により相対
送り運動機構を駆動する場合は、前記砥石振動指定手段
１３０はティーチング内容と砥石４８の現在位置情報と
に基づいて砥石４８の振動方向を算定する。そのときの
砥石４８の振幅値は砥石振動指定手段１３０へ直接手動
入力する。

次に、第２図と第３図とを参照して研摩工具１００の構
造を説明する。中心軸２５を有しテーパシャンク３６を
形成具備した押圧基台部１４はそのテーパシャンク３６
を第１図の自動研摩機械の主軸クイル１１０の下端に固
定し、以下に説明する振動装置を伴なった砥石４８をワ
ークの研摩面に沿って所定方向に移動させ、ワークを研
摩する駆動力伝達部である。該押圧基台部１４には前記
中心軸線２５を中心としたシリンダ孔１６が設けられて
おり、該シリンダ孔１６の中にはピストンロフト２４を
有したピストン２２が軸線２５の方向に摺動可能に配設
されている。該ピストン２２の上部から流体圧力を作用
可能な位置には上部空気供給孔１８がシリンダ孔１６に
開口しており、またピストン２２の下部から流体圧力を
作用可能な位置には下部空気供給孔２０がシリンダ孔１
６に開口している。上部空気供給孔１８から供給された
圧力空気はピストン２２に配設された０−リング３０と
押圧基台部１４の蓋部に配設された他の０−リング２９
とによってシールされている。一方下部空気供給孔２０
から供給された圧力空気は後述の○−リング３２と前記
０−リング３０とによってシールされている。

押圧基台部１４には前記ピストンロッド２４を囲繞する
円筒部２６が前記中心軸線２５を中心として突設されて
いる。該円筒部２６の外表面に対して前記中心軸線２５
の方向に相対移動可能な振動子保持体１０が配設されて
いる。該振動子保持体１０は前述のピストンロッド２４
の下端部とネジ・ナンド締結によって前述の中心軸線２
５の方向にピストンロッド２４と共に移動可能に連結さ
れている。前述の円筒部２６と振動子保持体１０との相
対的移動は、前述のピストン２２の゛移動に伴なって振
動子保持体１０が円筒部２６の外表面と振動子保持体１
０に設けられた円筒孔３３との間で摺動することによっ
て行なわれる。円筒部２６とピストンロッド２４との間
には０−リング３２が配設されており、前述の下側空気
供給孔２０から供給された圧力空気のシールを行なって
いる。こうして上側空気供給孔１８又は下側空気供給孔
２０から圧力空気を供給し、砥石４８を常時ワークに対
して適切な押圧力（例えば２〜１０に＋ｒ）で押圧する
よう調節ができる。

振動子保持体１０はハウジングになっておりその中心軸
線２５から等距離でかつ、互いに等角度離間した位置に
３個の振動子１２Ａ　、　１２Ｂ　、　１２Ｃが保持さ
れている。これらの振動子１２Ａ　、　１２Ｂ　。

１２Ｃはリード線４２が配設されており、印加電圧の大
きさに応じて伸長する。従ってこの性質を利用して交□
番電圧を与えることによって振動子を伸縮、部ち振動さ
せることができる。各振動子１２Ａ。

１２Ｂ　、　１２Ｃの振動方向は前記軸ｖＡ２５と平行
な方向となるよう保持している。振動子にはＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）系セラミックスの薄板を円筒形状
に積層し、電圧を加えると軸方向に伸長する性質のもの
を用いている。例えば外径２０寵、長さ４５ｎ＋のもの
は、５００ｖの交番電圧を作用させると約３０μｍの振
幅の振動を発生できる。

また数十から数千Ｈｚの周波数の振動が可能である。

本実施例は第３図にも示す如く３個の振動子１２Ａ　、
　１２Ｂ　、　１２Ｃを正三角形の角頂点に配設した形
態に成し、後で説明する様に３次元空間内の任意の方向
に砥石４８　（第２図）を振動させるための配置である
。この３次元内の方向のうち特定の方向と言える一平面
内、即ち２次元内の任意の方向に砥石４８を振動させる
には２つの振動子を用いただけでも可能である。孔５２
の中心軸線は中心軸線２５に対して振動子１２Ａの中心
軸線と対称な位置にあり、この孔５２に振動子１２Ａと
同様な振動子を挿入保持し、後述の砥石保持具４４に対
する振動子１２Ｂ　、　１２Ｃの連結を外し、該新振動
子と振動子１２Ａとの２つの振動子のみによって砥石４
８を一平面内の任意の方向に振動させることができる。

孔５２はこのための予備孔である。

前述の３つの振動子１２Ａ　、　１２Ｂ　、　１２Ｇの
下端には足３８が各振動子１２Ａ　、　１２Ｂ　、　１
２Ｇの中心軸線上に固着されており、これらの足３８は
砥石４８を固定した砥石軸５０を先端に保持した砥石保
持具４４に連結されている。この各足３８と砥石保持具
４４との連結は完全固定であり、各振動子１２Ａ　、　
１２Ｂ　、　１２Ｃの伸縮に伴ない砥石保持具４４は共
に動く、従って、砥石保持具４４は振動子保持体１０に
対して、即ち軸線２５に対して可動である。

皿ばね４０は各足３８を介して各振動子１２Ａ。

１２Ｂ、１２Ｃを常に上方に押し付け、各振動子に圧縮
方向の予圧をかけている。また砥石軸５０はセットスク
リュー４６によってワークの形状に合った各種形状の砥
石が着脱可能に固定されている。

該砥石軸５０に取付固定された砥石４８は、砥石軸５０
を介して砥石保持具４４に取付けられた状態では砥石４
８の中心（先端）が前記軸線２５上に存在する様に配設
されている。

以上の構成の研摩工具に対して、振動子の印加電圧制御
手段１４０（第１図）につき以下に記載する。

まず一平面内の任意の方向に砥石４８を振動させる場合
に、２つの振動子を用いる方法を第４図を参照しながら
説明する。（ａ）では、砥石４８を取付けた可動部材で
ある砥石保持具４４を丁字形部材４４Ｔで置き換え、点
Ｔは砥石４８の先端中心を示している。２つの振動子Ａ
、Ｂの各先端中心は丁字形部材４４Ｔ上に位置し、それ
ぞれ点ＰＡ。

ＰＢとする。長さＰＡ・○とＰＢ・０とは共にＬ（振動
子Ａと振動子Ｂの距離の１／２）であり、長さ０・Ｔは
ＢＬ（振動子先端と砥石４８の先端との垂直距離）とす
る。図（ｂ）は、図（ａ）の矢視ｂ−ｂである。

振動子Ａ、Ｂは共に上下方向に振動するが、その振動の
振幅及び位相に応じて丁字形部材４４Ｔの砥石位置Ｔは
図（ｃ）から（ｇ）までの如く１つのＸ−Ｚ面内で各種
方向に振動移動する。該図（Ｃ）から（ｆ）の中に点イ
、口、ハ、二として示された不動点、即ち丁字形部材４
４Ｔの振動の際動かないで振動の中心軸線となる軸線は
、点ＰＡ。

０、ＰＢとの位置関係において図（ｂ）の各軸線イ′、
口、ハ、二に示す位置に対応する。図（ｇ）の場合の不
動点（振動の中心軸線）は図（ｆ）の点二が無限の遠く
に位置しているものと考えてよい。図（ｂ）の中心軸線
イは点ＰＡ、ＰＢの中間点Ｏの位置にあり、中心軸線口
は点ＰＡとＯとの間、中心軸線ハは点ＰＢと０との間、
中心軸線二は点ＰＡ＋ＰＢの外側に位置していることを
表わしている。後述の如く振動子Ａ、Ｂは例えば単振動
させればよく、各振動の振幅と位相の関係は表１の如く
なる。

以下余白 表　　１ ここで、ＢＬＯＴ字形部材４４Ｔの足の長さく０−　Ｔ
）。

ａ＝ｔａｎ　−’　（Ｌ／Ｂ　Ｌ）、 ＬＡ＝−Ｌ、ＬＢ＝Ｌ。

ＳＴ：砥石Ｔの振動ストロークの半分 （例えば１０〜１５μｍ）、ＳＴく〈ＢＬ、−π／２く
γ≦π／２（図（ｄ） のγ方向を正とする。）、 ＤＡ：振動子Ａの振幅、 ＤＢ：振動子Ｂの振幅、 である。中心軸線イ、口、ハ、即ち図（Ｃ）、（ｄ）。

（ｅ）の場合には２つの振動子Ａ、Ｂは反位相、即ち位
相をπだけずらせて振動させ、一方中心軸線二、即ち図
（ｆ）、（ｇ）の場合には同位相で振動させればよい。

丁字形部材４４Ｔの点Ｔの動きは、ＢＬの長さに比べ砥
石の振動振幅ＳＴが十分小さいので、略直線と見なせる
。

次に砥石を３次元内の任意の方向に振動させる方法につ
き、第５図と第６図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）とを参
照しながら説明する。中心Ｏから等距離りにあり、互い
に１２０度ずつ離間した３つの振動子Ａ、Ｂ、Ｃの加振
により、○・Ａ線（図のＸ軸線上）から反時計方向に測
った任意角度θの方向のＮ−Ｚ面内で砥石が振動する場
合について考える。

前述の第４図の場合と同様に丁字形部材４４Ｔを考え、
先端Ｔは砥石４８の中心（先端）を示している。ｒ部材
と０・Ｔ部材とが直交している。第５図には該丁字形部
材４４Ｔを正面に見た振動説明図、即ちＮ−Ｚ面を垂直
に見た図が併示されている。このＮ−Ｚ面内でのＮ軸に
対する砥石Ｔの振動方向γは第４図の場合と同様第５図
に示した方向を正の方向とする。また３個の振動子Ａ。

Ｂ、Ｃの各先端位置ＰＡ　、ＰＢ　、ＰＣのＮ−Ｚ面へ
の投影位置のＮ座標を各々ＬＡ　、ＬＢ　、ＬＣとする
。第５図のＮ′軸軸線図が煩雑になることを防止するた
めＮ軸線と平行に引いた補助線にすぎない。この場合の
丁字形部材４４Ｔの振動の中心軸線（不動点）はｌで示
しである。

第６図（ａ）、　（ｂ）、　ＣＣ）に示した各Ｎ方向の
振動の場合の中心軸線βの位置をイ、口、ハ、二の４つ
に分類している。即ちイは点Ｐ２に対し点Ｐ１と反対の
側にある場合、口は点ＰＩに対し点Ｐ２と反対の側にあ
る場合、ハは点Ｐ２とＯとの間にある場合、二は点Ｐ１
とＯとの間にある場合を意味している。３つの振動子Ａ
、Ｂ、Ｃを振動させる場合の各振動の振幅は次式で表わ
される。

ＯＡ＝　　ｌ　　ＬＡ　　−ＳＴ　　・　（ｃｏｓｙ）
／ＢＬ’−，ＳＴ　　−ｓｉｎ　　７　１ＤＢ＝　１Ｌ
ＩｌｌｓＴ・（ｃｏｓｒ）／ＢＬ＋５Ｔ−ｓｉｎ　Ｔ　
ＩＤＣ＝　１Ｌｃ−ｓＴ・（ｃｏｓｒ）／ＢＬ＋５Ｔ−
ｓｉｎ　７　＋ここで、ＤＡ：振動子Ａの振幅、 ＤＢ：　〃　Ｂ　〃　、 ＤＣ：瓢勅″！ＦＣの孫幅、 ＢＬＯＴ字形部材４４Ｔの足の長さ く０・Ｔ）、 ＳＴ：砥石Ｔの振動ストロークの半分、ＬＡ＝Ｌｃｏｓ
　θ、 である。また各振動の位相関係は表２．３．４の如くな
り、各表２．３．４は各々第６図の（ａ）。

（ｂ）、　（ｃ）に対応する。ここで、α、　　＝ｔａ
ｎ　　−’　　（−ＬＡ／ＢＬ）　　、α、　＝ｊａｎ
　−’　　（−ＬＢ／ＢＬ）、α、　＝ｊａｎ　−’　
（−ＬＣ／ＢＬ）、としておく。

以下余日 表　２　（０≦θ〈π／３の場合） 表　３（π／３≦θ〈２π／３の場合）表　４　（２π
／３≦θ〈πの場合） 以上の如＜Ｎ−Ｚ面の方向θと砥石Ｔの振動方向γとの
分類に応じて各々の振動子Ａ、Ｂ、Ｃに振幅ＤＡ、ＤＢ
、ＤＣを、また表２．３．４の様に位相の関係を与えれ
ば３次元空間内の所望の方向に砥石を振動させることが
できる。

更には、２次元の場合も３次元の場合も含めて砥石の位
置Ｓと振動子の先端位置ｄ（第４図（ｄ）及び第５図参
照）゛との関係は、 ｄ　＝ｎ−５・（ｃｏｓｙ）／ＢＬ　＋５−ｓｉｎ　ｒ
＝に−３（ｋ＝ｎ（ｃｏｓｒ）／ＢＬ＋５ｉｎＴ）で表
わされる。ここで、Ｓは砥石の振動ストローりの中心点
を０とし、第４図の場合ではＸ−Ｚ平面のＸ座標が正の
値となる側が正である砥石下の位置座標である。第５図
の場合ではＮ−Ｚ平面のＮ座標が正となる側がＳの正方
向である。一方ｎは第４図の場合では振動子のＸ座標、
第５図の場合では振動子先端のＮ座標である。ｄは第４
図及び第５図共に振動子先端のＺ座標である。例えば２
つの振動子Ａ、Ｂについて上記式を適用すると、砥石の
振動方向が定まれば となり、両振動子Ａ、Ｂの振動位置ｄ、、ｄ、の比は一
定となる。従って、各振動子は同一周期を有した正弦波
どうし、又は同一周期を有した三角波どうし等の単純な
周期関数を用いて、Ｓの値（砥石の位置）に関係な（常
に振動位置の比（ｄｌｌ／ｄＡ）が一定値となる振動制
御を行なえばよい。このことは各振動子の駆動制御が簡
単であることを意味している。以上のことは振動子が３
個あっても同様である。

次に振動子が４個設けられている場合を第７図に基づい
て説明する。まず隣り同志の振動子ＡおよびＢで１つの
振動子の組を構成し、他の隣り同志の振動子ＣおよびＤ
でもう１つの振動子の組を構成する。ここで１組にした
振動子Ａ、Ｂには常に同一の大きさおよび同一の位相の
電圧を印加し、別の１組の振動子Ｃ，Ｄにも常に同一の
大きさおよび同一の位相の電圧を印加する。つまり、あ
たかも振動子ＡとＢとの中間位置に仮想の振動子Ｅが、
また振動子ＣとＤとの中間位置に仮想の振動子Ｆが取付
けられていると考えることができる。

この場合砥石はＸＺ平面内で振動することになり、その
原理は前述の第４図の説明で振動子ＡをＥに、振動子Ｂ
をＦに置き換えたのと同じである。

更に振動子の組み合せを変えて、振動子ＡおよびＤで１
つの振動子の組を構成し、振動子ＢおよびＣでもう１つ
の振動子の組を構成する。前述と同様に１組にした振動
子Ａ、Ｄには常に同一の大きさおよび同一の位相の電圧
を印加し、別の１組の振動子Ｂ、Ｃにも常に同一の大き
さおよび同一の位相の電圧を印加する。すると今度は、
あたかも振動子ＢとＣとの中間位置に仮想の振動子Ｇが
、振動子ＡとＤとの中間位置に仮想の振動子Ｈが取付け
られていると考えることができる。この場合砥石はＹＺ
平面内で振動することになり、その原理は前述の第４図
の説明で振動子ＡをＧに、振動子ＢをＨに置き換えたの
と同じである。

このように４個の振動子を用いると、振動子の組合せを
変えることにより、砥石をＸＺ平面内で振動させたり、
またはＹＺ平面内で振動させたり切換えることができる
。

第１図の印加電圧制御手段１４０は、予め印加電圧の大
きさと振動子の振幅の対応関係がわかっているので、第
４図から第７図で説明したようにして求められた各振動
子の振幅および位相に応じて、電圧の大きさおよび電圧
の位相を決定し、砥石に所望の振動を与えることができ
る。

次に第１図および第８図を用いて研摩工具１００の振動
子に電圧が印加されるまでの信号経路を、振動子が２つ
取付けられている場合について説明する。まず研摩工具
１００の幾何学的寸法によって、前述のＢＬおよびＬを
定数として経路１３６から手動で設定器６０に入力する
。これに対して、振動子に与えるべき振動波形、その周
波数および振動の起動、停止並びに砥石４８に与えるべ
き振動振幅ＳＴは制御装置１２０にワーク形状、研摩順
序、研摩条件などの他の加工情報と共に予め入力される
。この制御装置１２０に予め入力された情報は、研摩工
具とワークとの相対送り運動の制御に使われる一方、経
路１３２を通り砥石振動指定手段１３０に送り込まれる
。ここで砥石４８に与えるべき振動の方向Ｔを演算決定
するのだが、このときワーク形状および砥石の相対送り
方向を考慮して、最も研摩効率の高い相対送り方向と直
交する方向にγが決定される。そして経路１３４を通り
、振動子に与えるべき振動波形、その周波数および振動
の起動、停止並びに砥石４８に与えるべき振動振幅ＳＴ
および方向Ｔが設定器６０に変数として入力される。そ
して設定器６０は、入力されたＢＬ。

Ｌ、ＳＴ、γの各数値は演算器６２に送り、振動波形、
周波数および振動の起動、停止命令は発振器６４に送る
ように信号を２分配する働きもする。

演算器６２では、前述の表１の如く振動子Ａ、Ｂの振幅
ＤＡ、ＤＢおよび振動子ＡとＢとの位相が演算決定され
る。一方発振器６４は、所定の波形（正弦波、三角波な
ど）および所定の周波数の振動を発生させたり、止めた
りする。発振器６４からの１つの出力は増幅器Ａ６Ｂに
導かれ、もう１つの出力は位相制御器６６を経由して増
幅器Ｂ７０に導かれる。位相制御器６６は、演算器６２
からの位相の値がＯなら発振器６４の出力波形のまま、
位相がπなら発振器６４からの出力波形の位相を反転す
る。そして増幅器Ａ６８および増幅器Ｂ７０は、演算器
６２で演算、決定した振動子Ａに与えるべき振動振幅Ｄ
Ａおよび振動子Ｂに与えるべき振動振幅ＤＢを受は入れ
、そのＤＡおよびＤＢに対応する電圧を発生し、・経路
１４２を通って研摩工具１００の振動子ＡおよびＢにそ
れぞれ供給する。ここで振動子に電圧を与えたときの電
圧と振動振幅との対応関係を予め増幅器Ａ６８および増
幅器Ｂ７０に記憶させておくことは言うまでもない。更
に、砥石振動指定手段１３０は、制御装置１２０からの
情報に基づいて砥石の振動方向γを演算決定するのでは
なく、手動で振動方向γおよび振幅ＳＴを入力できる形
式でも差しつかえない。

ワーク１１６の１例を第９図に示す。このワーク１１６
をティーチングプレイバック式制御で研摩する場合、一
平面で近似できる幾つかの領域に分割する。このうちの
１つの領域ｉを第１０図に一点鎖線で示す矩形領域とし
て示す。第１図のジョイスティック１１４を使用して研
摩工具１００の先端の砥石４８にワーク１１６の表面上
の４点ｉ１　、　ｉ２　、　ｉ３゜ｉ４を通過させて領
域ｉを記憶させ、更に第１１図に示す様に該領域ｉ内で
まずＤ１方向に、次に該Ｄ１方向と交差するＤ２方向に
、各々ピックフィードを与えるように研摩経路と順序と
を指令する。

第１図の制御装置１２０内に記憶及び指令した制御情報
をプレイバックさせることにより領域ｉを研摩すること
ができる。このプレイバック研摩の際には、第２図に示
すピストン・シリンダ機構により砥石４８を常時研摩面
に対して略一定圧力で押圧しながら研摩作業を行なうこ
とができる。そして砥石振動指定手段１３０が研摩点に
おけるワークの輪郭の傾斜角度と相対送り方向に応じて
、砥石の振動方向を決定し、印加電圧制御手段１４０が
前述の式や表に基づいて各振動子の振幅及び位相を演算
し、所定の電圧を各振動子に与えるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に本発明によれば、砥石を空
間内の任意の方向に振動させることができ、自由曲面を
有した金型などのワークの研摩作業を自動化できると共
に、１次元方向に振動する振動子を簡単な制御で振動制
御させるコンパクトで構造の簡単な自動研摩機械を提供
することが可能となる。しかも各振動子に印加する電圧
の大きさおよび位相を制御することによって、振動子の
振動制御を簡単かつ確実に行うことのできる自動研摩機
械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

゛第１図は本発明に係る自動研摩機械の斜視図、第２図
は第１図の研摩工具の拡大部分縦断面図、第３図は第２
図の矢視線ｍ−ｍによる横断面図、第４図（ａ）から（
ｇ）は第２図に示した研摩工具が２次元用に使用された
場合の作動原理説明図、第５図は第２図に示した研摩工
具が３次元用に使用された場合の作動原理説明図、第６
図（ａ）から（ｃ）は第５図に加えて、３個の振動子の
駆動位相の関係を説明する原理説明図、第７図は振動子
を４個取付けたときの上面から見た原理説明図、第８図
は印加電圧制御手段の構成図、第９図はワークの１例の
斜視図、第１０図は第１図に示した自動研摩機械をティ
ーチングプレイバック式制御で駆動する場合の領域設定
斜視図、第１１図は第１０図の後ティーチングプレイバ
ック式制御によりワークを研摩する様子を示した斜視図
。 １０・・・振動子保持体、 １２Ａ　、　１２Ｂ　、　１２Ｃ・・・振動子、１４・
・・押圧基台部、　　１６・・・シリンダ孔、１８・・
・上部空気供給孔、 ２０・・・下部空気供給孔、 ２２・・・ピストン、　　　２４・・・ピストンロッド
、２５・・・中心軸線、　　４０・・・皿ばね、４４・
・・砥石保持具、　４８・・・砥石、１００・・・研摩
工具、　　１０６・・・旋回アーム、１０８・・・スラ
イドヘッド、 １１０・・・主軸クイル、　１１４・・・ジョイスティ
ック、１１６・・・ワーク、　　　１２０・・・制御装
置、１３０・・・砥石振動指定手段、 １４０・・・印加電圧制御手段。 第１図 第２図 第５図 （Ｑ） 第６図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砥石とワークとの相対送り運動に振動を重畳させて
   ワークを研摩する研摩機械であって、砥石を取付ける砥
   石ヘッドとワークとの相対送り運動を行わせる相対送り
   運動手段と、該相対送り運動手段の駆動制御を行う相対
   送り運動制御手段とを設け、前記砥石ヘッドのハウジン
   グ内に印加電圧の大きさに応じて振動を発生する振動子
   を複数個設け、前記複数個の振動子に連結され前記振動
   子の振動の合成振動で振動する可動部材の先端に前記砥
   石を設け、前記砥石に与えたい振動の方向および振幅を
   指定する砥石振動指定手段を設け、該砥石振動指定手段
   の出力を受けて前記各振動子に印加すべき電圧の大きさ
   および位相を演算決定し、該印加電圧を前記各振動子に
   出力する印加電圧制御手段を具備し、前記砥石に与える
   振動の振動方向を所望の方向に制御してワークを研摩す
   るようにしたことを特徴とする自動研摩機械。 ２、前記振動子は、２個の振動子をその振動方向を平行
   にして前記ハウジングの中心軸線に対して等配位置に設
   け、前記印加電圧制御手段は、前記砥石の振動方向γお
   よび振幅ＳＴを式 ＤＡ＝｜−Ｌ・ＳＴ・（ｃｏｓγ）／ＢＬ＋ＳＴ・ｓｉ
   ｎγ｜ＤＢ＝｜Ｌ・ＳＴ・（ｃｏｓγ）／ＢＬ＋ＳＴ・
   ｓｉｎγ｜ここでＬ：振動子Ａと振動子Ｂとの距離の１
   ／２ＢＬ：振動子先端から砥石先端までの垂直距離 に変数として代入し求められる前記各振動子の振動子Ａ
   の振幅ＤＡおよび振動子Ｂの振幅ＤＢに応じて決定し、
   前記振動子に与える印加電圧の位相は、前記砥石の振動
   方向γによって決定し、前記砥石に振動を与えるように
   した特許請求の範囲第１項に記載の研摩機械。 ３、前記振動子は、３個の振動子をその振動方向を平行
   にして前記ハウジングの中心軸線に対して等配位置に設
   け、前記印加電圧制御手段は、前記砥石の振動方向θ、
   γおよび振幅ＳＴを式ＤＡ＝｜Ｌ・（ｃｏｓθ）・ＳＴ
   ・（ｃｏｓγ）／ＢＬ＋ＳＴ・ｓｉｎγ｜ＤＢ＝｜（−
   （Ｌ／２）ｃｏｓθ＋（√３／２）Ｌｓｉｎθ）・ＳＴ
   ・（ｃｏｓγ）／ＢＬ＋ＳＴ・ｓｉｎγ｜ ＤＣ＝｜（−（Ｌ／２）ｃｏｓθ−（√３／２）Ｌｓｉ
   ｎθ）・ＳＴ・（ｃｏｓγ）／ＢＬ＋ＳＴ・ｓｉｎγ｜ ここでＬ：３個の振動子Ａ、Ｂ、Ｃの各先端を通る１つ
   の円の半径 ＢＬ：振動子先端から砥石先端までの垂直 距離 に変数として代入し求められる前記各振動子の振動子Ａ
   の振幅ＤＡ、振動子Ｂの振幅ＤＢおよび振動子Ｃの振幅
   ＤＣに応じて決定し、前記振動子に与える印加電圧の位
   相は、前記砥石の振動方向θおよびγによって決定し、
   前記砥石に振動を与えるようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の研摩機械。 ４、前記振動子は、４個の振動子をその振動方向を平行
   にして前記ハウジングの中心軸線に対して等配位置に設
   け、該振動子の隣り合う２個ずつを組にして２組の振動
   子を設定し、前記印加電圧制御手段は、前記２組の振動
   子の組合せのうち一方の組合せの２個の振動子には常に
   同一の大きさおよび同一の位相の電圧を印加し、他方の
   組合せの２個の振動子にも常に同一の大きさおよび同一
   の位相の電圧を印加するようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の研摩機械。 ５、前記印加電圧制御手段は、前記４個の振動子Ａ、Ｂ
   、Ｃ、ＤをＡおよびＢとＣおよびＤとの２組とに組分け
   する第１の組合せと、ＡおよびＤとＢおよびＣとの２組
   に組分けする第２の組合せとのどちらかに組合せ換え可
   能にした特許請求の範囲第４項に記載の研摩機械。 ６、前記相対送り運動制御手段は、予め数値で与えた加
   工情報に基づき前記相対送り運動手段を駆動制御する数
   値制御装置であり、前記砥石振動指定手段は、前記数値
   制御装置内に蓄えられた加工情報に基づいて前記砥石に
   与えるべき振動方向を決定するように構成した特許請求
   の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の自動研
   摩機械。 ７、前記相対送り運動制御手段は、トレーサでモデルを
   倣って得た変位情報に基づき前記相対送り連動手段を駆
   動制御する倣い制御装置であり、前記砥石振動指定手段
   は、前記倣い制御装置からのトレーサの変位情報に基づ
   き前記砥石に与えるべき振動方向を決定するように構成
   した特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に
   記載の自動研摩機械。 ８、前記相対送り運動制御手段は、予め教示した研摩領
   域および研摩条件に基づき前記相対送り運動手段を駆動
   制御して前記相対送り運動を再現するようにしたティー
   チングプレイバック制御装置であり、前記砥石振動指定
   手段は、前記ティーチングプレイバック制御装置からの
   加工情報に基づいて前記砥石に与えるべき振動方向を決
   定するように構成した特許請求の範囲第１項から第５項
   のいずれか１項に記載の自動研摩機械。