KR20140118884A - 워크의 외주가공장치 - Google Patents

Abstract

유리판의 외주 연삭 마무리에 적합한 장치에 관한 것이며, 칩핑이나 굴곡이 있는 소재에 대해서도 최적의 외주가공을 가능하게 하고, 워크의 연삭 여유를 작게 하여 가공 시간의 단축이나 숫돌 마모의 절감을 도모할 수 있으며, 게다가 소재의 품질 검사도 가능한 워크의 외주가공장치를 제공한다.
장치의 테이블 상에 반입된 소재의 외주 전체 둘레 또는 복수의 둘레 영역을 연속적으로 촬상하고, 그 화상으로부터 워크 외주의 안쪽 테두리를 검출하며, 보정치 연산 수단이, 제품과 소재의 외주 편차(어긋남)로부터, 연삭 여유가 워크 전체 둘레에 걸쳐 균일해지도록, 또한 연삭량이 최소가 되도록, 게다가, 소재 외주에 칩핑이나 굴곡 등의 결함을 검출했을 때에는, 해당 결함을 깎아내어 제품을 가공할 수 있도록 보정치를 연산한다.

Description

워크의 외주가공장치{APPARATUS FOR CIRCUMFERENCE GRINDING OF WORK}

본 발명은, 판 형상 워크의 외주(外周)를 마무리 가공하는데 적합한 장치에 관한 것이며, 특히, 디스플레이 패널의 유리 기판이나 커버 유리 등의 유리판의 외주가공에 적합한 장치에 관한 것이다.

디스플레이 패널에 사용되는 유리판은, 워터 젯이나 샌드 블라스트 가공에 의해 소재 형상(제품형상에 소정의 다듬질 여유가 더해진 형상)으로 절단한 후, 외주가공장치에 의해 제품형상으로 완성된다. 워터 젯이나 샌드 블라스트 가공에서 절단된 유리판의 외주는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 절단면(t)이 경사져 있다. 이 경사진 절단면의 바깥쪽 테두리(e)와 안쪽 테두리(f)의 간격(d)은, 0.1~0.2㎜이다. 또한, 이와 같이 하여 절단된 소재의 외주에는 칩핑(Chipping)이나 굴곡이 생기는 경우가 있다. 이러한 칩핑이나 굴곡이 외주가공장치에 의한 다듬질 여유(Finishing allowance)(마무리 가공시의 연삭 부분)보다 크면 제품형상으로 완성되지 못하고, 불량품이 된다.

외주가공장치는, 워크를 고정하는 테이블과, 이 테이블에 고정된 워크의 외주를 가공하는 공구(일반적으로는 회전 숫돌)를 구비하고 있으며, 가공 중에 테이블과 공구의 상대적 위치 관계를 연속적으로 제어함으로써 가공을 실시하고 있다. 소재가 테이블 상의 정규 위치로부터 벗어난 위치에서 고정되면, 마무리 여유가 불균일해져서, 이것이 원인이 되어 불량품이 발생한다. 이 때문에, 외주가공장치에는, 테이블에 고정된 소재의 위치 어긋남을 검출하여 이 어긋남을 보정하는 수단을 마련하고 있다. 예를 들면, 소재에 부착된 위치 결정 마크나 외주의 모서리부를 검출하는 카메라를 마련해 그 화상으로부터 테이블 상에 고정된 소재의 위치 어긋남을 검출하고, 소재를 올바른 위치로 이동시키거나 가공 중 테이블과 공구의 상대 위치 관계를 검출된 어긋난 분만큼 보정함으로써, 워크가 테이블 상의 어긋난 위치에 놓여져도 올바른 제품형상으로 가공되도록 하고 있다(특허문헌 1).

테이블 상의 워크의 위치 어긋남을 검출하는 카메라로서는, 종래에는 일반적인 CCTV 렌즈를 이용한 카메라를 사용하였다. 이 종래의 카메라에서는, 도 5에 나타낸 소재의 안쪽 테두리(f)를 명료하게 식별할 수 없기 때문에, 바깥쪽 테두리(e)를 기준으로 하여 워크의 위치 어긋남을 검출하였다. 그러나, 워크의 위치 결정 마크 검출이나, 모서리부의 바깥쪽 테두리(e)만의 검출에서는, 소재의 외주에 부분적으로 생긴 굴곡이나 칩핑을 검출하지 못하고, 또한, 절단면(t)의 기울기의 변화에 의한 안쪽 테두리(f)와 바깥쪽 테두리(e)와의 차이(d)의 크기도 검출할 수 없었다.

그래서, 소재 외주의 칩핑이나 굴곡 또는 절단면(t)의 부분적인 기울기 증대 등에 의한 다듬질 여유의 부족에 기인하는 불량품의 발생을 방지하기 위해서, 워터 젯이나 샌드 블라스트 가공에 의한 소재의 절단시에는, 마무리 가공에 필요한 다듬질 여유보다 큰 다듬질 여유를 부여한 형상으로 절단하고 있었다.

연삭으로 외주가공을 실시하는 외주가공장치는, 종래에는 공구를 직교하는 2방향(x-y방향)으로 보내는 이송대를 마련하고, 가공할 외주의 형상에 따라 공구를 2차원 평면상에서 이동시킨다고 하는, 일반적인 머시닝 센터와 같은 방식으로 가공을 실시하였다. 이에 대해서 본원 출원인은, 테이블의 연직축 둘레의 회전각(θ)과 테이블 중심을 향하여 접근 및 이격하는 반경(r)방향의 공구 이동을 관련시켜서 제어함으로써, 임의 형상의 외주가공을 실시하는 방식(이하,「극좌표 방식」이라고 한다.)의 외주가공장치를 제안하고 있다(특허문헌 2, 3). 극좌표 방식의 외주가공장치는, 종래의 머시닝 센터형 외주가공장치에 비해 장치의 설치 면적을 대폭 저감할 수 있다는 특징이 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2013－35089호 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2010－188443호 특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2011－116118호

외주가공장치에서의 워크의 가공 시간은, 다듬질 여유가 커지면 자연히 증가한다. 또한, 다듬질 여유가 크면, 공구의 마모도 커진다. 따라서, 다듬질 여유가 작으면 작을수록 가공 시간 및 가공 비용을 절감할 수 있다.

또한, 불량품의 유무 검사는, 외주가공이 종료된 워크에 대해서 하고 있기 때문에, 외주가공장치에 마무리 가공으로는 제거할 수 없는 칩핑이나 굴곡이 있는 불량 소재가 반입되어도, 마무리 가공 전에 이것을 발견할 수 없었다. 그 때문에, 불량 소재는, 마무리 가공을 실시한 후에 불량품으로서 배제되게 되어, 불량 소재에 대해서도 불필요한 마무리 가공이 실시되었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 행해졌으며, 외주에 칩핑이나 굴곡이 있는 소재에 대해서도 최적의 외주가공이 가능하고, 소재에 제거할 수 없는 칩핑이나 굴곡이 있을 때는, 마무리 가공 전에 이러한 소재를 배제할 수 있으며, 아울러 외주가공시 워크의 연삭 여유를 작게 하여 가공 시간의 단축 및 숫돌 마모의 저감을 도모할 수 있고, 이와 함께 소재의 품질 검사도 가능한, 워크의 외주가공장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명의 워크의 외주가공장치는, 테이블(12) 상에 고정된 워크(w)의 외주를 촬상하는 카메라(5)를 갖춘 워크의 외주가공장치에 있어서, 이 카메라(5)에 워크(w)의 전체 둘레 내지 정해진 복수의 둘레 영역(예를 들면, 직사각형 워크에 대해 모서리부와 네 변의 중앙부, 타원형 워크에 대해 긴 지름 양끝과 짧은 지름 양끝의 둘레 영역)을 연속적으로 촬영시키는 화상 취득 수단(43)과, 취득된 화상으로부터 전체 둘레 내지 복수 둘레 영역에서의 소재 외주의 편차(위치 어긋남)(Δr)를 검출하는 편차 검출 수단(44)과, 편차 검출 수단(44)이 검출한 전체 둘레 내지 복수 둘레 영역의 편차로부터 각 소재(w)에 대해 상기 소재로부터 제품(W)을 가공하기 위한 최적의 가공 동작을 실시시키기 위한 보정치를 연산하는 보정치 연산 수단(45)과, 이 보정치 연산 수단의 연산 결과에 근거해 공구(3)의 이송 지령을 보정하는 보정 지령 수단(46)을 구비하고 있다.

본 발명의 외주가공장치는, 장치의 테이블(12) 상에 반입된 소재(w)의 외주를 카메라(5)의 이동과 테이블(12)의 회전에 의해 연속적 내지는 간헐적으로 촬상하고, 촬상된 화상(51)으로부터 소재 외주의 검출선(m, n)과 화상 원점(o)과의 편차(Δr)를 검출한다. 여기서 말하는 화상 원점(o)은, 테이블(12) 상의 정규 위치에 놓여진 정확한 형상의 제품(W)의, 상기 화상에서의 제품 외주의 위치이다. 소재 전체 둘레의 편차(Δr)를 검출하는 것이 바람직하지만, 소재마다 생기는 편차에 규칙성이 인정되는 경우에는, 대표적인 복수의 둘레 영역의 촬상만 검출해도 좋다.

근래, 카메라의 해상도 향상과 렌즈 성능의 향상에 의해, 카메라의 화상으로부터 소재 외주의 도 5에서 설명한 바깥쪽 테두리(e)와 안쪽 테두리(f)의 검출선(m과 n)을 별개로 인식할 수 있게 되었다. 안쪽 테두리(f)와 바깥쪽 테두리(e)의 간격(d)은 0.1~0.2 ㎜이지만, 텔레센트릭 렌즈를 갖춘 해상도가 높은 카메라를 사용함으로써, 안쪽 테두리(f)와 바깥쪽 테두리(e)를 다른 검출선으로서 검출하는 것이 가능하다. 즉, 카메라(5)가 취득된 화상(51)에 도 4에 나타낸 것과 같은 복수의 검출선(m, n)이 있을 때는 안쪽의 검출선(n)을 소재의 외주선으로 인식하여, 소재의 칩핑, 버어, 굴곡, 절단면의 경사 등에 의한 외주의 부분적인 형상 오차를 포함한 형상을 검출한다.

카메라의 화상으로부터 워크 외주의 안쪽 테두리(f)와 바깥쪽 테두리(e)를 구별하여 검출하고, 그 간격(d)의 크기나 워크 전체 둘레의 편차로부터 소재의 품질, 즉 앞 공정에서의 소재의 절단 정밀도 내지 절단 품질을 검출하는 품질 검사수단을 마련할 수도 있다.

보정치 연산 수단(45)은, 편차 검출 수단(44)이 검출한 소재 외주의 편차로부터, 외주가공장치에서의 연삭 여유가 워크 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 되도록 보정치를 연산한다. 균일하게 한 연삭 여유가 공구의 1 패스에서의 연삭 여유(공구의 1 통과로 연삭할 수 있는 연삭 여유)보다 클 때는, 일부 둘레 영역에서의 연삭 여유가 1 패스로 가공 가능한 연삭 여유가 되도록 보정치를 구하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 1 패스로 가공할 수 없는 둘레 영역을 미리 가공하고 나서, 마지막에 전체 둘레를 1 패스로 가공한다. 소재 외주에 칩핑이나 굴곡 등의 결함을 검출했을 때는, 이 결함을 깎아내서 제품을 가공할 수 있도록 보정치를 연산한다. 보정해도 칩핑이나 굴곡을 깎아낼 수 없을 때에는, 가공하지 않고 소재를 폐기한다.

본 발명에 의해, 테이블에 반입된 소재의 외주 전체에 걸쳐 연삭 여유를 균일하게 하는 최적의 보정 및 공구 경로로 마무리 가공을 할 수 있다. 또한, 이전 가공의 절단 시에 보다 작은 다듬질 여유로 소재를 절단할 수 있기 때문에, 외주가공장치에서의 가공 시간을 단축할 수 있고, 공구 수명도 길게 할 수 있다.

또한, 소재의 안쪽 테두리(f)를 검출함으로써, 소재의 절단면의 경사에 의한 다듬질 여유의 검출 오차를 방지할 수 있고, 소재의 외주에 칩핑이나 굴곡, 버어 등이 있어도, 그것들을 깎아내서 제품을 얻기 위한 보정이 가능해지므로, 종래 장치에서는 불량품이 되던 소재를 제품으로 가공할 수 있게 된다.

게다가, 검출된 소재의 안쪽 테두리와 바깥쪽 테두리의 간격이나 칩핑 등으로부터 소재의 품질 검사(앞 공정에서의 가공 품질의 검사)도 가능하며, 검출된 안쪽 테두리와 바깥쪽 테두리의 간격이 임계치를 넘거나, 칩핑 등을 깎아내는 보정치를 연산할 수 없는 등으로 제품을 만들 수 없을 때는, 가공 전에 그러한 불량 소재를 배제할 수 있기 때문에, 불량품을 가공하는 낭비를 피할 수 있다.

도 1은 실시예 장치의 모식적인 측면도.
도 2는 극좌표 방식 가공을 나타내는 설명도.
도 3은 도 1의 장치의 주요 기기의 위치 관계를 나타내는 평면도.
도 4는 카메라가 취득한 화상과 테이블 중심 및 워크 중심의 위치 관계를 나타내는 도면.
도 5는 소재의 절단면의 경사를 과장해서 나타낸 단면도.
도 6은 카메라가 검출한 워크 외주의 편차(Δr)의 분포 예를 나타내는 그래프.
도 7은 연삭 여유를 균일하게 하는 보정 후의 연삭 여유(g)의 분포 예를 나타내는 그래프.
도 8은 외주에 결함이 있는 워크에 대한 도 7과 같은 도면.

이하, 도면을 참조해 본 발명의 외주가공장치의 실시형태를 설명한다. 도 1은 극좌표 방식으로 가공을 실시하는 외주가공장치의 모식적인 측면도이다.

도면에서, 주축(1)은, 연직 방향의 중공축이며, 도시되지 않은 프레임에 베어링(11)으로 회전 가능하게 축 지지되어 있다. 주축(1)의 상단에는, 테이블(12)이 고정되어 있으며, 워크는 이 테이블의 수평인 윗면(13)에 고정된 상태로 계측 및 가공된다. 테이블(12)에는, 주축(1)의 중공 구멍을 통해 부압이 공급되고 있으며, 테이블의 윗면(13)에 반입된 워크(w)는, 아랫면이 진공 흡착되어 테이블(12)에 고정된다. 주축(1)의 하단에는, 주축 모터(서보 모터, 15)가 연결되어 있다. 주축 모터(15)는, 서보 앰프(41)를 매개로 제어기(4)에 접속되며, 제어기(4)의 지령에 의해서 주축(1)의 회전각이 제어되고 있다.

주축(1)의 위쪽에는, 가로 이송대(21)가 설치되어 있다. 가로 이송대(21)는, 상기 프레임에 설치된 수평 방향의 가로 가이드에 의해 이동 가능하도록 안내되며, 가로 이송모터(서보 모터)(23)로 회전 구동되는 가로 이송나사(24)에 나사결합되어 있다. 가로 이송모터(23)는, 서보 앰프(42)를 매개로 제어기(4)에 접속되고 있으며, 가로 이송대(21)의 이동 위치가 제어기(4)에 의해 제어되고 있다.

가로 이송대(21)에는, 세로 이송대(25)가 설치되어 있다. 세로 이송대(25)는, 가로 이송대(21)에 고정된 연직 방향, 즉 주축(1)과 평행한 방향의 세로 가이드(도시되어 있지 않음)에 이동 가능하게 장착되어, 세로 이송모터(26)로 회전 구동되는 세로 이송나사(27)에 나사결합되어 있다. 또한, 가로 이송대(21)에는, 테이블(12) 상에 반입된 가공전 워크(소재)(w)의 외주부 화상을 취득하는 카메라(5)가 장착되어 있다.

세로 이송대(25)에는, 연직방향의 베어링(32)으로 숫돌축(31)이 주축(1)과 평행하게 축 지지되어 있다. 이 숫돌축의 하단에 숫돌(3)이 장착되어 있다. 숫돌축(31)의 상단은, 이빨부착 벨트(33)를 매개로 숫돌 구동 모터(34)에 연결되어 있다.

주축(1)의 축심(P), 숫돌(3)의 축심(Q) 및 카메라(5)의 광축(a)은, 가로 이송대(21)의 이동 방향과 평행하게 주축의 축심(P)를 포함한 동일 평면(S)상에 위치하고 있다. 도 2는 극좌표 방식에 의한 워크(w)의 외주가공을 모식적으로 나타낸 도면으로, 도 1에 나타낸 제어기(4)로 가로 이송대(21)의 이동량(r)과 주축(1)의 회전각(θ)을 관련시켜 제어함으로써, 소망한 평면 형상의 외주가공을 실시한다. 또한, 도면에는 나타나 있지 않지만, 워크에 관통공이나 내경 가공을 실시하는 장치에서는, 세로 이송대(25)에, 숫돌(3)에 대하여 상대 승강 가능한 소경(小徑) 숫돌을 마련해서, 관통공이나 내경 가공을 실시한다(특허문헌 3).

카메라(5)는, 취득할 화상에 요구되는 해상도를 갖춘 카메라로, 바람직하게는 텔레센트릭 렌즈를 갖춘 카메라를 이용한다. 카메라(5)의 광축(a)은 주축(1)의 축심(P)와 평행이다. 따라서 카메라(5)는, 가공되는 워크(소재)의 면직각 방향에서 본 외주부의 화상을 취득한다.

카메라(5)로 취득한 화상 정보는 제어기(4)로 보내진다. 제어기(4)는, 화상 취득 수단(43), 편차 검출 수단(44), 보정치 연산 수단(45) 및 보정 지령 수단(46)을 구비하고 있다. 화상 취득 수단(43)은, 테이블(12) 상에 올바른 자세(위치 및 방향)로 놓여진 올바른 형상의 제품(이하,「정규 제품」이라고 한다)의 외주(c)를 따라 카메라(5)의 화상 원점(o)을 이동시키면서 연속적 내지 간헐적으로 촬영한 화상을 편차 검출 수단(44)으로 보낸다. 소재 외주의 칩핑이나 굴곡을 검출할 때에는, 화상을 취득하는 간격은, 검출하는 칩핑의 크기나 굴곡의 주기보다 짧은 간격이어야 한다.

편차 검출 수단(44)은, 화상 취득 수단(43)으로부터 보내져 오는 각 화상(51)에 대해서, 워크 외주의 안쪽 테두리(f)에 대응하는 안쪽 검출선(n)(도 4 참조)을 검출하며, 화상 원점(o)로부터의 r축상에서의 편차(Δr)를 검출한다. 보정치 연산 수단(45)은, 워크의 전체 둘레 내지 복수 둘레 영역에 따라 취득한 편차(Δr) 내지 이것을 균일화한(스무딩한) 값(ΔR)으로부터, 테이블(12) 상에 놓여진 소재(w)의 반입 오차와 소재의 형상 오차(연삭 여유의 분포나 칩핑 등에 의한 소재의 형상 오차)를 보정하기 위한 보정치를 연산한다. 보정 지령 수단(46)은, 보정치 연산 수단(45)에서 구한 각도의 보정치(Δθ)로 테이블 회전의 원점 위상을 보정하며, 위치의 보정치에 근거해 가로 이송모터(23)에 부여할 지령치를 보정한다.

보정치 연산 수단(45)은, 소재의 외주에서의 연삭 여유가 균일하게 되도록, 또한 연삭 여유의 분포가 가공 시간을 짧게 하는데 적합한 분포가 되도록, 보정치를 연산한다. 또한, 보정치 연산 수단(45)은, 워크의 외주(안쪽 테두리)에 칩핑이나 굴곡 등의 결함이 인지되었을 때, 그들 결함을 제거해 제품의 가공을 가능하게 하기 위한 보정치를 연산한다.

제어기(4)는, 소재 품질 검사 수단을 갖출 수 있다. 소재 품질 검사 수단은, 가공될 소재의 로트별로 소재에 마련해 둔 다듬질 여유의 크기나 분포, 로트 전체에서의 그들의 편차를 통계적으로 연산하여 소재의 로트별 품질을 판정한다. 이 판정을 실시할 때, 편차 검출 수단(44)는, 화상의 내측과 외측의 검출선(n, m)의 간격을 검출한다.

외주가공장치로 가공되는 워크의 제품 형상(정규 제품의 형상)은 제어기에 등록되어 있으며, 정규 제품의 주축 원점 위상으로부터의 각도(θ)와 그 각도에서의 워크 중심(U)으로부터 외주까지의 반경(Ro) 및 해당 외주에 대한 법선의 r방향으로부터의 각도(φ)와의 관계는 제어기(4)로 계산할 수 있다. 한편, 소재(가공 전 워크)는, 예를 들면 워크가 휴대 단말의 디스플레이에 사용되는 유리 기판 등인 경우에는, 통상, 워터 젯이나 샌드 블라스트 가공 등 전 가공에 의해, 제품형상에 소정의 다듬질 여유(g)를 가한 형상으로 절단되어 있다. 그러나, 소재(w)의 형상에는 이전 가공에서 허용된 절단 치수의 편차에 의한 형상 오차가 있다. 또한, 이전 가공 시에 생긴 칩핑이나 굴곡(사행)이 존재하고 있다. 이것들은, 외주가공장치에서의 연삭 여유의 편차 내지 오차가 된다. 또한, 소재의 절단면(t)은, 도 5에 나타난 바와 같이 경사지어 있어, 유리 표면과의 능선인 안쪽 테두리(f)는, 바깥쪽 테두리(e)보다 안쪽에 있고, 제품의 외주는 이 안쪽 테두리(f)의 안쪽에 있어야 한다.

다음에, 상기와 같이 구성된 외주가공장치에서의 워크의 가공 동작을 설명한다. 소재는 도시하지 않는 반입 장치에 의해서 테이블(12) 상에 반입되어 부압에 의해 고정된다. 소재(w)는, 위상(주축 축선 둘레의 각도)을 원점 위상으로 한 테이블(12) 위에 소재의 원점 위상을 일치시킨 상태에서, 또한 소재의 중심(U)을 주축 축선과 일치시킨 상태로 반입되지만, 테이블(12) 상에 반입되어 고정된 소재에는, 반입시에 생긴 위치 결정 오차가 존재하고 있다.

제어기(4)는, 정규 제품(W)의 외주(c)와, r방향(테이블 중심(P)을 통과하는 가로 이송대(21)의 이송방향)과의 교점 위치에 카메라(5)의 화상(51)의 원점(o)이 위치하도록, 가로 이송대(21)의 위치를 정하고, 이 상태에서 주축(1)을 1회전시킨다(도 3). 제어기(4)는, 이 1회전 중에 카메라의 화상 원점(o)이 정규 제품의 외주(c)를 따르도록 가로 이송대(21)를 이동시킨다. 화상 취득 수단(43)은, 이 회전중에, 카메라의 화상(51)을 연속적 내지 간헐적으로 취득하여 제어기(4)의 편차 검출 수단(44)에 보낸다. 또한, 화상 원점(o)은, 카메라의 광축 중심(a)으로 설정해도 되지만, 소재에는 다듬질 여유가 마련되어 있는 관계상, 촬영되는 워크의 검출선(n)은 대부분의 경우, 광축보다 외측(반(反)워크측, 이하 「플러스측」이라고 한다.)이 되므로, 원점(o)을 광축보다 마이너스측에 설정하는 것이 합리적이다.

제어기의 편차 검출 수단(44)은, 보내져 온 각 화상에 대해서, 워크의 외주를 나타내는 대략 평행한 2개의 검출선(m,n) 중 안쪽의 검출선(n)을 검출하며, 이 검출선(n)과 r축의 교점과 화상 원점(o)간의 거리(Δr)를 검출하여, 화상이 촬영되었을 때의 주축의 회전각(θ)과 함께 기억한다. 테이블(12) 상의 소재의 각도나 위치의 벗어남이 크면 Δr은 부분적으로 마이너스가 된다.

검출되는 Δr의 값에는, 소재 주변의 칩핑이나 굴곡 등에 의한 미세한 편차가 있으므로, 이것들을 고르게 한 θ와 Δr의 관계를 얻기 위해서, 각 각도 θ를 중심으로 하여 미리 정한 둘레 길이 내지 각도 범위에서의 Δr의 평균치를 ΔR로 하여, θ와의 관계를 구한다.

가공되는 제품의 형상은, 직사각형에 한정되지 않으며, 모서리가 둥근 사각형, 통모양, 타원, 계란형 등, 일반적으로 좌우 대칭형이다. 보정치 연산 수단(45)은, 각 각도 θ에 있어서의 ΔR로부터, 테이블 상의 소재의 반입 오차(각도 오차와 위치 오차)를 연산한다. 예를 들면, 각도 θ에서의 ΔR에 상기 각도에서의 정규 제품의 반경 Ro(상기 각도에서의 테이블 중심(P)으로부터 화상 원점(o)까지의 거리)를 더해서 θ와 R(R=Ro＋ΔR)의 관계를 연산한다. 제품형상이 직사각형 등 직선부를 갖는 형상이면, θ－R의 그래프에서의 해당 직선부에 대응하는 선의 기울기(사각형이면 4개의 선의 기울기의 평균)로부터, 소재의 테이블 원점 위상으로부터의 기울기(각도의 보정치) Δθ를 구할 수 있다. 계란형 등의 경우에는, θ－R의 그래프에서의 특이점(예를 들면 R이 극대치나 극소치를 나타내는 점)의 각도와 정규 제품의 그 특이점에 대응하는 점의 각도의 각도차로부터 Δθ를 구할 수 있다.

Δθ가 구해지면 그 Δθ로 보정한 후의 주축 각도 θ=0도와 180도에서의 ΔR의 차이 및 θ=90도와 270도에서의 ΔR의 차로부터, 테이블 중심(P)으로부터의 소재 중심(U)의 θ를 보정한 후의 X방향 및 Y방향의 편차 ΔX,ΔY를 연산할 수 있다.아울러, X, Y의 방향은, 워크상의 방향이며, 워크가 원점 위상에 있을 때의 X방향이 r방향이다.

각 각도 θ에서의 계측치 Δr을 보정치 ΔX, ΔY로 보정하고, 그 보정치에 cosφ를 곱하여, θ와 연삭 여유(g)의 관계를 구할 수 있으며, 소재 형상이 정상이면, 예를 들면 도 7과 같이, g는 θ의 전역에 걸쳐 거의 균일한 값으로 분포하게 된다.

이 g에 대해서, 도 8과 같이 임의 각도ψ에 있어서, g가 마이너스가 되는 부분이 있으면, 그것은 국부적인 칩핑이나 굴곡에 의한 것으로 판단된다. 그래서, 이 각도ψ의 값을 이용하여, 연삭 여유(g)를 플러스값으로 하는데 필요한 X 및 Y방향의 이동량을 연산하여, 소재 중심(U)의 보정치 ΔX, ΔY를 재계산한다(예를 들어, 직사각형 워크이면 ψ가 속하는 변과 직교하는 방향으로 마이너스 분을 이동. 타원 워크이면 각도ψ에서의 φ방향으로 마이너스 분을 이동.). 그리고, 새로운 보정치로 보정한 후의 연삭 여유(g)가 워크의 전체 둘레에 걸쳐 플러스 쪽으로 나오면, 이 보정 후의 워크 중심을 기준으로 하여 가공을 실시하면 결함이 없는 제품을 가공할 수 있게 된다. 한편, 재보정 후에도 g가 마이너스가 되는 부분이 있으면, 그 소재부터는 제품을 가공할 수 없는 것이 되므로, 가공하지 않고 그 소재를 폐기하고, 다음의 소재를 반입한다.

이와 같이 하여 주축 각도의 보정치 Δθ와 위치의 보정치 ΔX, ΔY가 구해지므로, 이들 보정치를 보정 지령 수단(46)에 설정하여 워크의 가공을 개시한다. 보정 지령 수단(46)은 우선, 주축 각도의 보정치 Δθ에 의해서 주축의 원점을 보정하고, 보정 후의 주축의 회전각에 대응하여 변화하는 숫돌 이송량의 보정치를 연산하여 가로 이송대(21)의 이송 지령을 보정함으로써, 테이블(12)의 회전에 수반하여 미소한 원 궤적을 그리는 워크 중심(외주로부터 구한 워크 중심)을 기준으로서 워크의 외주를 연삭한다.

상기에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명의 외주가공장치에 있어서 가공 동작의 보정치는, 워크의 가공 형상으로부터 예상되는 특이점이나 극치(極値)를 나타내는 각도에서의 워크 외주의 검출치를 이용해 연산할 수 있다. 따라서, 칩핑 등의 결함이 없는 소재나 결함이 특정 개소에만 나타나는 것이 파악된 워크이면, 카메라로 소재의 전체 둘레 화상을 반드시 취득할 필요는 없고, 필요한 복수 둘레 영역에서만 화상을 취득하여 가공 동작의 보정을 실시할 수 있다.

소재의 외주 일부에 칩핑이나 굴곡 등의 결함이 있는 경우로, 그 결함을 피해 제품을 가공 가능한 경우, 그 결함이 있는 부분을 중심으로 워크의 연삭 여유가 증대된다. 이 증대된 연삭 여유를 1회의 패스(숫돌의 통과)로 깎아낼 수 없을 때에는, 복수회의 패스가 필요하지만, 워크의 반대측에서는 연삭 여유가 작아져 있기 때문에, 복수회의 패스는 필요 없다. 따라서, 복수회의 패스를 실시하지 않으면 안되는 영역만 미리 깎아내고, 마지막 마무리 가공을 전체 둘레 1회의 패스로 실시함으로써, 가공 시간을 단축하는 것이 가능하다.

칩핑 등의 결함이 없는 경우라도, 워크 전체 둘레에 걸친 연삭 여유가 클 때에, 적정 워크 중심을 옮기는 보정을 실시함으로써 의도적으로 연삭 여유를 불균일하게 하고, 연삭 여유를 증대시킨 부분을 복수 패스로 가공하고, 마지막에 전체 둘레 1 패스로 가공함으로써, 전체 가공 시간을 절감할 수도 있다. 또한, 결함이 없는 경우에는, 워크 외주의 연삭 여유를 거의 균일하게 한 가공이 가능해지므로, 적절한 다듬질 여유로 소재의 절단을 실시함으로써, 1회의 패스로 워크의 전체 둘레 가공을 실시하는 것이 가능해진다.

보정치 연산 수단(45)에 의한 연산 결과는, 소재에 대한 다듬질 여유의 크기와 그 편차를 나타내고 있다. 또한, 일부에 g가 마이너스가 되는 부분이 있으면, 그것은 마무리 가공에 지장이 생기는 칩핑이나 굴곡이 존재하는 것이다. 따라서, 개별의 소재의 품질을 알 수 있고, 그 데이터를 집계함으로써, 로트별 소재의 품질을 검사할 수 있으므로, 이전 가공에서의 문제점의 발견 내지 가공품질의 개선을 도모할 수 있다.

3 … 공구
5 … 카메라
12 … 테이블
43 … 화상 취득 수단
44 … 편차 검출 수단
45 … 보정치 연산 수단
46 … 보정 지령 수단
51 … 화상
d　… 간격
e　… 바깥쪽 테두리
f　… 안쪽 테두리
m　…검출선
n　… 검출선
o　… 화상 원점
W　… 제품
w　… 소재(가공 전의 워크)
Δr　… 소재의 외주의 편차(어긋남)

Claims (7)

1. 판 형상 워크를 수평으로 유지해 연직축 둘레로 회전하는 테이블과, 상기 워크의 외주를 가공하는 공구와, 제어기의 지령치에 따라 상기 공구의 위치를 제어하는 이송장치와, 워크 외주부의 화상을 촬영하는 카메라와, 화상 취득 수단과, 편차 검출 수단과, 보정치 연산 수단과, 보정 지령 수단을 구비하고,
   화상 취득 수단은, 상기 테이블에 가공 전 워크가 반입되었을 때에, 상기 카메라를 상기 테이블 상에 정규 위치 및 위상으로 놓여진 가공 완료 워크의 외주를 따라 이동시키면서 상기 카메라로 상기 가공 전 워크의 외주를 촬영하며,
   편차 검출 수단은, 카메라가 취득한 각 화상에 대해 워크 외주의 위치와 사전에 제어기에 설정되어 있는 가공 완료 워크의 외주 위치와의 편차를 검출하고,
   보정치 연산 수단은, 상기 편차 검출 수단이 검출한 편차를 이용하여 반입된 워크부터 제품을 가공하는데 필요한 주축 회전각의 보정치와 공구 이송량의 보정치를 연산하며,
   보정 지령 수단은, 연산된 보정치에 기초해 상기 이송장치에 주는 지령치를 보정하는, 워크의 외주가공장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   편차 검출 수단이, 카메라가 취득된 화상의 대략 평행한 2개의 검출선 중 워크 내측에 위치하는 검출선을 워크의 외주로 하여 상기 편차를 검출하는 워크의 외주가공장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   보정치 연산 수단이, 편차 검출 수단이 검출한 소재 외주의 편차로부터, 외주가공장치에서의 연삭 여유가 워크 전체 둘레에 걸쳐 균일해지도록 보정치를 연산하는 워크의 외주가공장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   보정치 연산 수단이, 워크의 일부 둘레 영역의 연삭 여유가 상기 공구의 1 패스로 가공 가능한 연삭 여유가 되도록 보정치를 연산하여, 해당 일부 둘레 영역 이외의 둘레 영역을 미리 가공한 후에 전체 둘레를 1 패스로 가공하는 워크의 외주가공장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   보정치 연산 수단이, 소재 외주의 결함을 검출했을 때에, 해당 결함을 깎아 내어 제품을 가공할 수 있도록 보정치를 연산하는 워크의 외주가공장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   품질 검사 수단을 구비하고, 편차 검출 수단이, 상기 카메라가 취득한 화상의 대략 평행한 2개의 검출선의 간격을 검출하며, 품질 검사 수단이, 이 간격의 크기와 그 워크 전체 둘레에 있어서의 편차를 제어기에 미리 설정한 임계치와 비교해 소재의 품질을 판정하는 워크의 외주가공장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   품질 검사 수단을 구비하고, 상기 보정치 연산 수단이, 편차 검출 수단이 검출한 소재 외주의 편차로부터, 연삭 여유가 워크 전체 둘레에 걸쳐 균일해지도록 보정치를 연산하고, 상기 품질 검사 수단이, 그 보정 후의 워크 전체 둘레에 걸친 연삭 여유의 크기 및 편차를 제어기에 미리 설정한 임계치와 비교해 소재의 품질을 판정하는 워크의 외주가공장치.
   

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