(57)【要約】【目的】複数の３次元自由曲面を有するパーツを自動で研磨できる電解砥粒自動研磨装置を提供することを目的とする。【構成】本発明の電解砥粒自動研磨装置は、複数の３次元自由曲面を有するパーツと、該パーツの複数の３次元曲面のそれぞれに対応した複数の研磨工具を用意し、パーツの複数の３次元曲面の１つずつをパーツの複数の３次元曲面の１つずつに対応した研磨工具を用いて、該パーツと回転する該研磨工具とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に動かして該パーツの複数の３次元曲面を電解砥粒研磨する一連の動作を制御装置に入力されたデータに基づき自動的に行うことにより、複数の３次元曲面を有するパーツの電解砥粒自動研磨を実現し、微小な取りしろでワークの形状を崩さない精密な研磨と、複雑な凹凸表面を有する任意の自由曲面に対し、高品質、高能率を両立した研磨加工を可能にしたことを特徴とする。【選択図】図1
2006062072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の３次元自由曲面を有するパーツと、該パーツの複数の３次元自由曲面のそれぞれに対応した複数の研磨工具を用意し、該パーツの複数の３次元自由曲面の１つを該パーツの複数の３次元自由曲面の１つに対応した１つの研磨工具を用いて該パーツと回転する該１つの研磨工具とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に動かして該パーツの該１つの３次元自由曲面を電解砥粒研磨し、続いて該パーツの他の複数の３次元自由曲面のそれぞれを該パーツの該他の複数の３次元自由曲面に対応した他の研磨工具を用いて該パーツと回転する該他の研磨工具とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に動かして該パーツの該他の３次元自由曲面を電解砥粒研磨する一連の動作を制御装置に入力されたデータに基づき自動的に行うことにより、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの電解砥粒自動研磨を実現し、微小な取りしろでワークの形状を崩さない精密な研磨と、複雑な凹凸表面を有する任意の自由曲面に対し、高品質、高能率を両立した研磨加工を可能にしたことを特徴とする電解砥粒自動研磨装置。
【請求項２】
上記の電解砥粒自動研磨装置において、該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の形状を自動的に計測するタッチセンサーを備え、該タッチセンサーは該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の長さを測定する工具長測定用タッチセンサーまたは／および該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の径を測定する工具径測定用タッチセンサーであり、該工具長測定用タッチセンサーは工具の長さ方向に直角な先端面を該タッチセンサーに押し付け、所定の荷重になったときの工具主軸付根からタッチセンサー接触面の距離（α）を測定するものであり、該工具径測定用タッチセンサーは、工具径の外周面をセンサに押し付け所定の荷重になったときの工具径中心からタッチセンサー接触面までの距離（β）を測定するものであり、該工具長測定用タッチセンサーで測定された工具長、及び該工具径測定用タッチセンサーで測定された工具径に基づき、該複数の３次元自由曲面を有するパーツと該研磨工具の接触面との距離が該α、βになるように自動的に研磨することを特徴とする請求項１に記載の電解砥粒自動研磨装置。
【請求項３】
上記のタッチセンサーによる工具長（α）、及び工具径（β）の測定を所定のサイクルで行い、その測定結果に基づき、該複数の３次元自由曲面を有するパーツと該研磨工具の接触面との距離が該α、βになるように自動的に研磨することを特徴とする請求項１、および２に記載の電解砥粒自動研磨装置。
【請求項４】
上記の電解砥粒自動研磨装置を用いることにより、複数の３次元自由曲面を有するパーツの表面粗さを０．２μｍRa以下を実現したことを特徴とする請求項１、２、及び３に記載の電解砥粒自動研磨装置。
【請求項５】
複数の３次元自由曲面を有するパーツが搭載されたパレットの複数個を搬送する搬送ラインと、該複数の３次元自由曲面を有する該パーツが搭載された該パレットの１つを電解砥粒研磨する研磨ラインと、該搬送ラインと該研磨ライン間で研磨前、及び研磨後のパーツを搭載したパレットを移動する搬送アームとからなる電解砥粒自動研磨装置であり、該研磨ラインは長方形のテーブルと該テーブル上に配置された研磨槽、ツールホルダー、及び研磨工具がチャッキングされたスピンドルで構成され、該研磨槽と該ツールホルダーは該テーブルの長手方向に移動するものであり、該スピンドルは該テーブルの長手方向に対する直角方向と上下に移動するものであり、該研磨槽は一面が開放された槽と該複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを保持する保持部及び該複数の３次元自由曲面を有する該パーツに研磨液を供給するノズルで構成され、該研磨槽は該研磨ラインの一方端に配置された該搬送アームの位置まで移動し研磨前の該複数の３次元自由曲面を有する該パーツを該搬送アームから受け取り、１つの研磨工具がチャッキングされたスピンドルの所定の位置に移動し、制御装置に入力されたデータに基づき該１つの研磨工具がチャッキングされた該スピンドルは該研磨ラインの長手方向に対して直角方向と上下に、複数の３次元自由曲面を有する該パーツが保持された該研磨槽は該研磨ラインの長手方向に動くことにより複数の３次元自由曲面を有する該パーツの１つの３次元自由曲面を自動的に電解砥粒研磨するものであり、
引き続き、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの他の３次元自由曲面を研磨するにあたり、制御装置に入力されたデータに基づき、複数の該研磨工具が配置された該ツールホルダーは該研磨ラインの長手方向に、該１つの研磨工具がチャッキングされたスピンドルは該研磨ラインの長手方向に対して直角方向と上下に移動することにより、該スピンドルにチャッキングされた該１つの研磨工具は該１つの研磨工具が保管されるツールホルダーの所定の場所に戻し、該１つの研磨工具がはずされた該スピンドルは該ツールホルダーから他の研磨工具をチャッキングし、チャッキングされた該他の研磨工具により、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの他の３次元自由曲面を自動的に電解砥粒研磨する動作を繰り返すことにより、複数の３次元自由曲面を有する該パーツを複数の３次元自由曲面に対応した複数の該研磨工具により自動的に電解砥粒研磨することを特徴とする電解砥粒自動研磨装置。
【請求項６】
上記の搬送ラインは搬入レーンと搬出レーンの２列で構成され、該搬入レーンは搬入口から停止位置に向かって研磨前の該複数の３次元自由曲面を有するパーツを搭載したパレットを搬送するものであり、該搬出レーンは研磨後の複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを該搬入レーンと逆方向に搬送するものであることを特徴とする請求項５に記載の電解砥粒自動研磨装置。
【請求項７】
上記の搬送アームは平行に配置された搬送ラインと研磨ラインの一方端に配置され、該搬送ラインと該研磨ラインの長手方向に対して直角方向に移動するものであり、搬入レーンの停止位置にある研磨前の該複数の３次元自由曲面を有するパーツを搭載したパレットを研磨ラインの研磨槽に移動させる働きと研磨後の複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを該研磨槽から搬出レーンに移動させる働きを有するものであることを特徴とする請求項５、及び６に記載の電解砥粒自動研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属材料からなる部材の３次元自由曲面を鏡面研磨するための電解砥粒自動研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物が、例えば金型その他の複雑な凹凸表面を有する金属部材等のような任意の自由曲面を鏡面研磨するものとして、電解により被加工物表面に生じる不働態皮膜を砥粒で除去し、それによって被加工物表面を鏡面研磨するようにした電解砥粒研磨装置が提案されている。（特許文献１参照）。
【非特許文献１】特公平４−２０７２７号公報（特許請求の範囲の請求項１、２頁４欄〜４頁７欄、および第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術は、以下の問題点を有するものであった。
（１）任意の自由曲面というものの、その曲面は大きなうねりに追従するものを想定しており、複数の３次元曲面を有する自由曲面は想定していない。
（２）従って狭いところを研磨するに適していない。
（３）また、電動工具は研磨体と駆動モーターが一体となっているので、大きく、また重量が重く、電動工具を手動で研磨するのはやり難い。
（４）手動で研磨する場合、巻き込み、跳ね返り等の問題があり、安全上も問題となる。
（５）また、手作業による研磨であるので安定して一定の表面粗さの研磨をすることは難しい。
【０００４】
そこで、本発明は上述した点に鑑み、複数の３次元自由曲面を有する部材を自動で研磨できる３次元自由曲面の電解砥粒自動研磨装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電解砥粒自動研磨装置は、複数の３次元自由曲面を有するパーツと、該パーツの複数の３次元自由曲面のそれぞれに対応した複数の研磨工具を用意し、該パーツの複数の３次元自由曲面の１つを該パーツの複数の３次元自由曲面の１つに対応した１つの研磨工具を用いて該パーツと回転する該１つの研磨工具とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に動かして該パーツの該１つの３次元自由曲面を電解砥粒研磨し、続いて該パーツの他の複数の３次元自由曲面のそれぞれを該パーツの該他の複数の３次元自由曲面に対応した他の研磨工具を用いて該パーツと回転する該他の研磨工具とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に動かして該パーツの該他の３次元自由曲面を電解砥粒研磨する一連の動作を制御装置に入力されたデータに基づき自動的に行うことにより、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの電解砥粒自動研磨を実現し、微小な取りしろでワークの形状を崩さない精密な研磨と、複雑な凹凸表面を有する任意の自由曲面に対し、高品質、高能率を両立した研磨加工を可能にしたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、複数の３次元自由曲面を有する該パーツを該パーツの該複数の３次元自由曲面に対応する複数の研磨工具を用いて、該パーツと回転する該研磨工具とをＸ、Ｙ、及びＺ方向に動かして電解砥粒研磨する一連の作業を自動的に行うことにより、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの電解砥粒自動研磨を実現したものであり、微小な取りしろでワークの形状を崩さない精密な研磨と、複雑な凹凸表面を有する任意の自由曲面に対し、高品質、高能率を両立した研磨加工を可能にした画期的な研磨を提供するものである。
また、手作業による電解砥粒研磨に比べて、作業者の熟練を必要とせず安定した研磨面が得られ、大幅な研磨時間の短縮と人手なしで一日２４時間稼動が可能になるという手作業に比べて画期的な効果をもたらすものである。
【０００７】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は、上記の請求項１において、該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の形状を自動的に計測するタッチセンサーを備え、該タッチセンサーは該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の長さを測定する工具長測定用タッチセンサーまたは／および該１つのスピンドルにチャッキングされた研磨工具の径を測定する工具径測定用タッチセンサーであり、該工具長測定用タッチセンサーは工具の長さ方向に直角な先端面を該タッチセンサーに押し付け、所定の荷重になったときの工具主軸付根からタッチセンサー接触面の距離（α）を測定するものであり、該工具径測定用タッチセンサーは、工具径の外周面をセンサに押し付け所定の荷重になったときの工具径中心からタッチセンサー接触面までの距離（β）を測定するものであり、該工具長測定用タッチセンサーで測定された工具長、及び該工具径測定用タッチセンサーで測定された工具径に基づき、該複数の３次元自由曲面を有するパーツと該研磨工具の接触面との距離が該α、βになるように自動的に研磨することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、研磨工具は所定の被加工物に対して常に所定の荷重（研磨圧力）で研磨することができ、均一な研磨を可能にし、研磨工具の位置合わせも自動で行うので、作業者の熟練を必要としない。
【０００９】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は、上記の請求項１、及び２において、上記のタッチセンサーによる工具長（α）、及び工具径（β）の測定を所定のサイクルで行い、その測定結果に基づき、該複数の３次元自由曲面を有するパーツと該研磨工具の接触面との距離が該α、βになるように自動的に研磨することを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、例えば、研磨中での研磨工具の磨耗による研磨圧力の変化に対しても、自動的に研磨工具の磨耗による研磨圧力を補正し、常に同じ研磨圧力で研磨できるものである。
【００１１】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は、請求項１、２、及び３において、上記の電解砥粒自動研磨装置を用いることにより、複数の３次元自由曲面を有するパーツの表面粗さを０．２μｍRa以下を実現したことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの表面粗さを０．２μｍRa以下を実現したことにより、表面粗さが小さいことが要求される体内埋設型補助人工心臓などの複数の３次元自由曲面を有する部品の電解砥粒自動研磨を可能とした。
【００１３】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は、複数の３次元自由曲面を有するパーツが搭載されたパレットの複数個を搬送する搬送ラインと、
該複数の３次元自由曲面を有する該パーツが搭載された該パレットの１つを電解砥粒研磨する研磨ラインと、該搬送ラインと該研磨ライン間で研磨前、及び研磨後のパーツを搭載したパレットを移動する搬送アームとからなる電解砥粒自動研磨装置であり、該研磨ラインは長方形のテーブルと該テーブル上に配置された研磨槽、ツールホルダー、及び研磨工具がチャッキングされたスピンドルで構成され、該研磨槽と該ツールホルダーは該テーブルの長手方向に移動するものであり、該スピンドルは該テーブルの長手方向に対する直角方向と上下に移動するものであり、該研磨槽は一面が開放された槽と該複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを保持する保持部及び該複数の３次元自由曲面を有する該パーツに研磨液を供給するノズルで構成され、該研磨槽は該研磨ラインの一方端に配置された該搬送アームの位置まで移動し研磨前の該複数の３次元自由曲面を有する該パーツを該搬送アームから受け取り、１つの研磨工具がチャッキングされたスピンドルの所定の位置に移動し、制御装置に入力されたデータに基づき該１つの研磨工具がチャッキングされた該スピンドルは該研磨ラインの長手方向に対して直角方向と上下に、複数の３次元自由曲面を有する該パーツが保持された該研磨槽は該研磨ラインの長手方向に動くことにより複数の３次元自由曲面を有する該パーツの１つの３次元自由曲面を自動的に電解砥粒研磨するものであり、
引き続き、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの他の３次元自由曲面を研磨するにあたり、制御装置に入力されたデータに基づき、複数の該研磨工具が配置された該ツールホルダーは該研磨ラインの長手方向に、該１つの研磨工具がチャッキングされたスピンドルは該研磨ラインの長手方向に対して直角方向と上下に移動することにより、該スピンドルにチャッキングされた該１つの研磨工具は該１つの研磨工具が保管されるツールホルダーの所定の場所に戻し、該１つの研磨工具がはずされた該スピンドルは該ツールホルダーから他の研磨工具をチャッキングし、チャッキングされた該他の研磨工具により、複数の３次元自由曲面を有する該パーツの他の３次元自由曲面を自動的に電解砥粒研磨する動作を繰り返すことにより、複数の３次元自由曲面を有する該パーツを複数の３次元自由曲面に対応した複数の該研磨工具により自動的に電解砥粒研磨することを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、該研磨ラインは、複数の３次元自由曲面を有する該パーツを該パーツの該複数の３次元自由曲面に対応する複数の研磨工具を用いて、該パーツと回転する該研磨工具とをＸ、Ｙ、及びＺ方向に動かして電解砥粒研磨する一連の作業を自動的に行うものであり、手作業による電解砥粒研磨に比べて、作業者の熟練を必要とせず安定した研磨面が得られ、大幅な研磨時間の短縮が図られ、該搬送ラインは複数の３次元自由曲面を有する該パーツパーツが搭載されたパレットの複数個を搬送するものであり、該搬送アームは該搬送ラインから研磨前のパーツを研磨ラインに、研磨後のパーツを搬送ラインに移動するものであり、このことにより、複数個のパーツを自動で研磨でき、１日２４時間の無人稼動が可能となる。
【００１５】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は上記の請求項２において、上記の搬送ラインは搬入レーンと搬出レーンの２列で構成され、該搬入レーンは搬入口から停止位置に向かって研磨前の該複数の３次元自由曲面を有するパーツを搭載したパレットを搬送するものであり、該搬出レーンは研磨後の複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを該搬入レーンと逆方向に搬送するものであることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、該搬送ラインを研磨前の該パーツを搬送する該搬入レーンと研磨後の該パーツを搬送する該搬出レーンに分けて２列にしたので、研磨前後での該パーツの誤認がなくなり、安定した無人稼動と、搬送ラインの長さの短距離化が可能になった。
【００１７】
更に、本発明の電解砥粒自動研磨装置は上記の請求項３、及び４において、上記の搬送アームは平行に配置された搬送ラインと研磨ラインの一方端に配置され、該搬送ラインと該研磨ラインの長手方向に対して直角方向に移動するものであり、搬入レーンの停止位置にある研磨前の該複数の３次元自由曲面を有するパーツを搭載したパレットを研磨ラインの研磨槽に移動させる働きと研磨後の複数の３次元自由曲面を有する該パーツを搭載した該パレットを該研磨槽から搬出レーンに移動させる働きを有するものであることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、該搬送アームは平行に配置された該搬送ラインと該研磨ラインの一方端に配置されたものであるので、ラインの短距離化が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜３は本発明の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインの1例を示したものである。
図１は平面図を、図２は正面図、図３は側面図を示したものである。
上記の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインはパレット搬入レーン５−１とパレット搬出レーン５−２からなるパレット搬送ライン５と、研磨ライン６と、該パレット搬送ライン５と該研磨ライン６間でのパレット移動手段（オートパレットチェンジャー）１２からなり、該パレット搬送手段は該搬入レーン５−１と該搬出レーン５−２の２列で平行配置され、該搬入レーン５−１は研磨前の該パーツ１を搭載した該パレット３が図１の矢印方向（紙面に向かって右から左方向に）に搬送され、該搬出レーン５−２は研磨後の該パーツ１を搭載した該パレット３を図１の矢印方向（紙面に向かって左から右方向に）に搬送させる。
該研磨ライン６は該研磨槽７、該ツールホルダー８、該スピンドル９、タッチセンサー１６で構成され、図１に示すごとく該研磨槽７と該ツールホルダー８、及び該タッチセンサー１６は一体的になっており、テーブル１１上を図２のＸ軸方向に移動するものである。また、該スピンドル９は図２のＺ軸方向（紙面に向かって上下方向）、及び図３のＹ軸方向に移動するものである。
パレット移動手段（オートパレットチェンジャー）１２は該搬送ライン５と該研磨ライン６の一方端に跨って、図１、及び２において紙面に向かって左端に設置され、パレット移動手段（オートパレットチェンジャー）を構成するパレット該搬送アーム１３は図３に示すごとくＺ軸方向（紙面に向かって上下方向）、及び決められた高さでのＹ軸方向（該搬送ライン５、及び該研磨ライン６の長手方向に対して直角な方向）に動くことによって、研磨前のパーツが搭載された該パレット３を該搬入レーン５−１から該研磨ライン６の該研磨槽７に移し、研磨後のパーツを該研磨槽７から該搬出レーン５−２に移すものである。
図３の制御装置１５は本発明の電解砥粒自動研磨装置を構成する搬送ライン５、研磨ライン６、及びパレット移動手段１２を自動的に制御するためのＣＰＵで構成された制御装置である。
上記の本発明の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインは、該搬送ライン５と該研磨ライン６はそれぞれのラインの長手方向で平行に配置されているので、ラインの長さを短くでき、かつ、面積的にも無駄のない配置となっており、設置場所にフレキシビィリティを有するものである。さらに、該搬送ライン５と該研磨ライン６間の該パーツ１の移動はパレット該搬送アーム１３によるパレット移動手段（オートパレットチェンジャー＝ＡＰＣ(Auto Palette Changer)、以下ＡＰＣと記述する）により自動化を実現している。さらに、複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１を研磨するのに、複数の３次元自由曲面に応じて複数種類の該研磨工具１０を必要とし、該研磨工具１０を自動的に交換できる自動工具交換手段（オートツールチェンジャー＝ＡＴＣ（Auto Tool Changer）、以下ＡＴＣと記述する）を備え、かつ、複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１の電解砥粒研磨を複数の３次元自由曲面に応じた複数の該研磨工具１０により自動化を実現したものである。
さらに、該タッチセンサー１６はスピンドル９にチャッキングされた研磨工具１０の工具長を測定する工具長測定用タッチセンサー１６−１と研磨工具の径を測定する工具径想定用タッチセンサー１６−２で構成され、それぞれにより、所定の荷重での該研磨工具の工具長、工具径を自動的に計測するものである。
以下にこの装置の具体的な構成、動作を詳しく説明する。
【００２１】
図１に示すごとく、該搬送ライン５は該搬入レーン５−１と該搬出レーン５−２で構成され、紙面に向かって該搬入レーン５−１は右側から左側に該パレット３が搬送され、該搬出レーン５−２は該パレット３が左側から右側に搬送される。まず、すでに用意されたパーツがセットされた該パレット３を手動で該搬入レーン５−１の一方端の搬入口５−３に載置する。載置された該パレット３は該搬入レーン５−１の他方端に向かって搬送され、他方端の停止位置５−４で停止する。次に２つ目のパーツがセットされた該パレット３を手動で該搬入レーン５−１の一方端の搬入口５−３に載置し、載置された２つ目の該パレット３は該搬入レーン５−１の他方端に向かって搬送され、すでに該搬送ライン５の他方端に搬入された１つ目の該パレット３の手前にあるストッパーにより２つ目の該パレット３は停止する。該ストッパーは該搬入レーン５−１の他方端に該パレット３がない場合は通過するようになっている。３つ目以降の該パレット３も順次、載置される。上記該パレット３の載置する数は適宜決められ、数量に応じてレーンの長さを調節する。
なお、上記の該パーツ１と該パレット３は電気的に導通していることが望ましい（その理由は該パレット３を通して該パーツ１に電流をながせるから）。
【００２２】
次に、該搬入レーン５−１の他方端に搬送された１つ目の該パレット３は、図１、２、及び３に示すごとく、該搬送ライン５の他方端及び該研磨ライン６の一方端に設置された搬送アームにより、該研磨ライン６に搬送される。その動きをさらに詳しく説明すると、該搬送アームは図１に示すごとくＡ地点からＣ地点の間で所定の高さで水平に移動する動きとＡ地点、Ｂ地点、及びＣ地点では上下に移動する働きを有するものであり、該搬送アーム１３はＢ地点に移動したところで垂直に降下をし、該搬入レーン５−１の他方端に搬送された１つ目の該パレット３をチャッキングし、元の高さまで上昇する。次に、Ｃ地点まで水平移動し、Ｃ地点に到達したら垂直に降下し、降下する位置にセットされた該研磨槽７の研磨槽パレット保持部４（図６参照）に該パレット３は固定される。
該パレット３の研磨槽パレット保持部４（図６参照）への固定は該研磨槽７の保持部４に載置された該パレット３を側面から研磨槽パレット保持部４（図６参照）に設けられたパレットクランパ４−１により挟み込み固定するものである（図４（ａ）、（ｂ）参照のこと）。図４（ａ）は該パレット３をパレットクランパ４−１により固定する一例を示したものであり、該パレット３には該パーツ固定治具２に固定されたパーツが搭載されており（もちろん、パーツ搭載治具は該パレット３に固定されている）、その該パレット３を研磨槽パレット保持部４（図６参照）のパレット位置決めピン４−３に勘合させ、図のごとくパレットクランパ４−１により該パレット３は挟み込まれ固定される。同図（ｂ）は研磨槽パレット保持部４（図６参照）に固定された該パレット３を解除される様子を示すものである。同図（ａ）、（ｂ）とも図から明らかのようにパレットクランパ４−１は支点を中心に回転しながら挟み込むものである。
【００２３】
上記の該研磨槽７の研磨槽パレット保持部４（図６参照）にセット固定された複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１は、図４（ａ）、（ｂ）に示す体内埋設型補助人工心臓のケース１−１（断面図を示す）を例にとり、研磨するものとする。図４（ａ）、（ｂ）に示すごとく、体内埋設型補助人工心臓のケース１−１の内面はａ〜ｅの５つの３次元自由曲面に分けられ、それぞれの３次元自由曲面に対応する該研磨工具１０が５種類用意される。
【００２４】
上記に使用される該研磨工具１０は、その形状、大きさ、及び研磨材の種類（金属芯に研磨剤含有不織布、またはゴム系砥石、ペーパー砥石を巻きつけたもの、金属芯のブラシなど）は該パーツ１の３次元自由曲面の形状に応じて適宜選択するものである。また、電解液（砥粒なし、または砥粒を含む）を介して該研磨工具１０と該パーツ１の間で電解を印加できるものであることが必要となる。
【００２５】
少なくとも、図４（ａ）、（ｂ）に示す複数（５つの）の３次元自由曲面を有する該パーツ１を電解砥粒研磨するためには５種類の５本の該研磨工具１０が該ツールホルダー８にセットされている。
【００２６】
まず、５本の該研磨工具１０はセットされている該ツールホルダー８が図２に示すＸ軸方向に移動するものであり、該スピンドル９は図２に示すＺ軸方向と図３に示すＹ軸方向に移動するものであり、両者のそれぞれがＸ軸方向、Ｙ軸方向に動いて該スピンドル９の中心と該研磨工具１０の中心の位置が位置合わせされたら、該スピンドル９が降下し、必要とする該研磨工具１０をチャッキングしたら、両者はもとの位置に戻る。
【００２７】
次に、該研磨工具１０がチャッキングされたら、該研磨槽７が図２のＸ軸方向に動き、該研磨槽７に固定配置された該タッチセンサー１６が該研磨工具１０がチャッキングされた該スピンドル付近になる位置で停止される。停止された該タッチセンサー１６の近傍に該スピンドル９が降下し、該スピンドル９にチャッキングされた該研磨工具１０が該タッチセンサーと接し、所定の接触荷重での該研磨工具１０の工具長、または工具径を測定する。上記の該タッチセンサー１６による該研磨工具１０の工具長、工具径を測定する方法について、図７−（ａ）、（ｂ）、及び図８−（ａ）、（ｂ）に基づき、以下に詳しく説明する。
【００２８】
図７−（ａ）、（ｂ）は該スピンドル９にチャッキングされた研磨工具１０の長さを該工具長測定用タッチセンサー１６−１で測定する方法を説明するものである。
図７−（ａ）は該研磨工具１０の先端が、工具長測定用タッチセンサー１６−１の接触面に向かって、降下してくる様子を示すものである。同図において、L0は該研磨工具１０の工具付根１８から該研磨工具１０の先端までの距離である。
図７−（ｂ）は、該研磨工具１０の先端が該工具長測定用タッチセンサー１６−１に所定の接触荷重で接触したときの状態を示したものである。工具長測定用タッチセンサー１６−１の測定部中心２３と研磨工具の中心１９が同軸になる位置で、研磨工具１０の底面２０が工具長測定用タッチセンサー１６−１に接触し、所定の荷重での工具長さを測定する。同図において、該研磨工具１０の工具付根１８から該タッチセンサー１６の基準面１７−１からの距離L2は、該工具付根１８の位置が該タッチセンサー１６の基準面１７−１に対して自動的に読み取れるようになっており、工具長測定用タッチセンサー１６−１の接触面から該工具長測定用タッチセンサーの基準面１７−１の距離L1は規定値であるので、（L2−L1）の値、すなわち所定の接触荷重での工具付根１８から該工具長測定用タッチセンサー１６−１の接触面までの距離が自動的に読み取ることが出来る。この距離（L2−L1）＝αを、研磨工具１０の工具付根から複数の３次元自由曲面を有するパーツ１の研磨面までの距離として研磨すれば、所定の荷重で常に該複数の３次元自由曲面を有するパーツ１を研磨することが可能となる。
同図において、該研磨工具の工具長測定用タッチセンサー１６−１に接触していないときの工具長L0から（L2−L1）を引いた値が、研磨工具に所定荷重が加わったことによる該研磨工具の変形量であり、この場合は研磨工具が弾性体である。
研磨工具が弾性体でない場合は、工具長L0がαとなる。研磨工具が弾性体でない場合にも、研磨することにより、工具長L0が変化するので、変化した工具長L0を測定することが必要となる。
なお、上記において、所定の荷重の大小により、L2の距離が変化し、所定の荷重の設定は設計的事項であることはいうまでもない。
【００２９】
図８−（ａ）、（ｂ）は該スピンドル９にチャッキングされた研磨工具１０の径を該工具径測定用タッチセンサー１６−２で測定する方法を説明するものである。
図８−（ａ）は該研磨工具１０の側面が、工具径測定用タッチセンサー１６−２の接触面に向かって、移動する様子を示すものである。同図において、L3は該工具径測定用タッチセンサーの基準面１７−２から該工具径測定用タッチセンサーの接触面までの距離である。
図８−（ｂ）は、該研磨工具１０の側面が該工具径測定用タッチセンサー１６−２に所定の接触荷重で接触したときの状態を示したものである。工具径測定用タッチセンサーの中心軸２２と研磨工具の中心軸１９が一致する位置で、研磨工具１０の側面２１が工具径測定用タッチセンサー１６−２に接触し、所定の荷重での工具径を測定する。同図において、該研磨工具１０の工具径の中心１９から該工具径測定用タッチセンサーの基準面１７−２からの距離L4は、該工具径の中心１９の位置が該工具径測定用タッチセンサーの基準面１７−２に対して自動的に読み取れるようになっており、工具径測定用タッチセンサー１６−２の接触面から該工具径測定用タッチセンサーの基準面１７−２の距離L3は規定値であるので、（L4−L3）の値、すなわち所定の接触荷重での工具径中心１９から該工具径測定用タッチセンサー１６−２の接触面までの距離が自動的に読み取ることが出来る。この距離（L4−L3）＝βを、研磨工具１０の工具中心１９から複数の３次元自由曲面を有するパーツ１の研磨面までの距離として研磨すれば、所定の荷重で常に該複数の３次元自由曲面を有するパーツ１を研磨することが可能となる。
同図において、該研磨工具の工具径測定用タッチセンサー１６−２に接触していないときの工具半径φ0から（L4−L3）を引いた値が、研磨工具に所定荷重が加わったことによる該研磨工具の変形量であり、この場合は研磨工具が弾性体である。
研磨工具が弾性体でない場合は、工具半径φ0がβとなる。研磨工具が弾性体でない場合にも、研磨することにより、工具半径φ0が変化するので、変化した工具径φ0を測定することが必要となる。
なお、上記において、所定の荷重の大小により、L4の距離が変化し、所定の荷重の設定は設計的事項であることはいうまでもない。
【００３０】
以上の如く、該タッチセンンサー１６により、所定の研磨圧力を設定することができ、該タッチセンサー１６で設定された同じ条件で３次元自由曲面を研磨することがでるので、パーツのいかなる面において同一の条件で均一な研磨が可能となる。
また、研磨中での研磨工具の磨耗による研磨条件が変化しても、研磨中に適当なサイクルで、該タッチセンサーで決められた所定の圧力で工具長、工具径を測定し、その結果を研磨条件にフイードバックすれば、ある設定条件からの誤差が小さくなるため、より確度の高い均一な研磨が可能となる。
【００３１】
該タッチセンサーで研磨工具１０に所定の荷重を加えた時の工具長、工具径を測定した後、測定された工具長（L2−L1）＝α、工具径（L4−L3）＝βに基づき、複数の３次元曲面を有するパーツの電解砥粒自動研磨作業に入る。
【００３２】
研磨前の該パーツ１がセットされた該研磨槽７が図２のＸ軸方向に動き、該研磨工具１０がチャッキングされた該スピンドル９付近で停止される。停止された該パーツ１の３次元自由曲面ａの近傍に該スピンドル９が降下し、回転する該スピンドル９の該研磨工具１０が該パーツ１の３次元自由曲面ａに接触し、接触部分にノズル１４から電解液（砥粒なし、または砥粒を含む）を流しながら、該研磨工具１０をマイナス極、該パーツ１をプラス極として電解液を介して該研磨工具１０と該パーツ１間に電流をながし電解砥粒研磨を行う。このときの動作は、該パーツ１は図２のＸ軸方向に、該スピンドル９にチャッキングされた該研磨工具１０は図３のＹ軸方向、及び図２のＺ軸方向に動き自動研磨される。
このとき、研磨工具１０の先端で、該複数の3次元自由曲面を有するパーツを研磨する場合は、常に上記の工具長測定用タッチセンサー１６−１で測定した工具長（L2−L1）＝αになるように研磨する。また、研磨工具の側面で該複数の３次元自由曲面を有するパーツを研磨する場合は、常に上記の工具径測定用タッチセンサ−１６−２で測定した工具径（L4−L3）＝βになるように研磨する。
【００３３】
所定時間後、該パーツ１の３次元自由曲面ａの電解砥粒研磨が終了したら、該スピンドル９は図２のＺ軸方向に上昇し、該研磨槽７は図２のＸ軸方向に動き、該スピンドル９の直下に該ツールホルダー８が図２のＸ軸方向に移動し、該スピンドル９が降下して該スピンドル９にチャッキングされた該研磨工具１０を該ツールホルダー８の該研磨工具保持部８−１に戻し、次の該研磨工具１０（図４（ａ）に示された該パーツ１の３次元自由曲面ｂを研磨するためのもの）をチャッキングする。チャッキングされた該スピンドル９及び該ツールホルダー８は元の配置場所に戻る。
【００３４】
該スピンドル９が該パーツ１の３次元自由曲面ｂを研磨する第２該研磨工具１０をチャッキングされると、
該研磨槽７が図２のＸ軸方向に動き、該研磨工具１０がチャッキングされた該スピンドル９付近で停止される。停止された該パーツ１の３次元自由曲面ａの近傍に該スピンドル９が降下し、回転する該スピンドル９の該研磨工具１０が該パーツ１の３次元自由曲面ｂに接触し、接触部分にノズル１４から砥粒を含む電解液を流しながら、該研磨工具１０をマイナス極、該パーツ１をプラス極として電解液を介して該研磨工具１０と該パーツ１間に電流をながし電解砥粒研磨を行う。このときの動作は、該パーツ１は図２のＸ軸方向に、該スピンドル９にチャッキングされた該研磨工具１０は図３のＹ軸方向、及び図２のＺ軸方向に動き自動研磨される。上記の該スピンドル９のＹ軸方向への移動は該スピンドル９Ｙ軸駆動部により、Ｚ軸方向への移動は該スピンドル９Ｚ軸駆動部により行われる。
【００３５】
上記の自動研磨に際し、常に該研磨工具１０と該パーツ１が最適である一定の圧力で研磨することが望ましいので、そのために、研磨している圧力を検出できるタッチセンサーを別な場所（実際の該研磨工具１０と該パーツ１との圧力を測定するのではない）に設けて、そのタッチセンサーにより最適な圧力を一定状態に保つよう位置制御をするものにより実現することができる。
【００３６】
上記の動作が繰り返すことにより、該パーツ１の３次元自由曲面ｃ、ｄ、及びｅの研磨が行われる。
【００３７】
該パーツ１の３次元自由曲面のａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅの研磨が終了したら、該研磨槽７は該研磨ライン６の一方端にある該搬送アーム１３の直下に移動し、該研磨槽７にある研磨後の該パーツ１の固定を解除し、該搬送アーム１３により研磨後の該パーツ１をチャッキングしたら該搬送アーム１３は上昇し、一定高さの位置で、今度は図３のＹ軸方向に移動し該搬送ライン５の該搬出レーン５−２のパレット設置場所に到達したらＺ軸方向（紙面に向かって上下方向）に降下し、研磨後の該パーツ１を該搬出レーン５−２の所定の設置場所に置かれる。置かれた研磨後の該パーツ１はは該搬出レーン５−２により、該搬出レーン５−２の搬出口５−５まで搬送され停止される。
【００３８】
次に、該搬入レーン５−１の他方端に搬送された２つ目の該パレット３以降も１つ目の該パレット３と同様にして研磨が行われ、該搬入レーン５−１の複数の該パレット３の全てが研磨終了すると、研磨後の該パレット３が該搬出レーン５−２に搬送される。
【００３９】
上記の該搬送ライン５と該研磨ライン６間の該パーツ１を搭載した該パレット３の移動を行うパレット該搬送アーム１３によるＡＰＣ（Auto Palette Changer）手段、及び該研磨工具１０を自動的に交換できるＡＴＣ（Auto Tool Changer）手段の具体的な手順を以下に具体的に示す。
＜APC動作＞    
（１）制御盤から該パレット３交換命令  
（２）該研磨槽７を該パレット３交換位置に移動  
（３）該研磨槽７の該パレット３設置場所の該パレット３有無確認  
該パレット３有り→（４）
該パレット３無し→（１４）
（４）該搬出レーン５−２のパレット搬送位置に該パレット３の有無確認  
該パレット３有り→アラーム
該パレット３無し→（５）
（５）エアーブローON
（６）パレット該搬送アーム１３を該研磨槽７側に移動  
（７）パレット該搬送アーム１３下降  
（８）該パレット３をアームでクランプ（捕まえる）
（９）該研磨槽７側のパレット固定機構が該パレット３をアンクランプ（放す）
（１０）該搬送アーム１３上昇
（１１）該搬送アーム１３を搬出側に移動しながら搬出コンベアを一定時間回転させ、
該搬出レーン５−２にある該パレット３を搬送
（１２）該搬送アーム１３下降  
（１３）該パレット３をアンクランプ（放す）  
（１４）該搬送アーム１３上昇
（１５）該搬入レーン５−１の該パレット３ストッパ下降  
（１６）該搬入レーン５−１のコンベアが回転  
（１７）該搬入レーン５−１のパレットストッパ上昇センサが該パレット３の有を確認、パレットストッパ上昇  
（１８）該搬入レーン５−１のパレット交換位置センサが該パレット３の有無を確認  
該パレット３有り→一定時間後該搬入レーン５−１のコンベア停止（１９）
該パレット３無し→アラーム
（１９）該搬送アーム１３を該搬入レーン５−１に移動  
（２０）該搬送アーム１３下降  
（２１）該パレット３をアームでクランプ  
（２２）該搬送アーム１３上昇  
（２３）該搬送アーム１３を該研磨槽７側に移動  
（２４）該搬送アーム１３下降  
（２５）該研磨槽７内で該パレット３をクランプし、該パレット３の有無、パレットナンバー確認
（２６）該搬送アーム１３がアンクランプ（該パレット３を放す）  
（２７）エアーブローOFF
（２８）該搬送アーム１３上昇  
（２９）該搬送アーム１３が該搬入レーン５−１に移動  
（３０）終了信号  
【００４０】
＜ATC動作＞    
（１）制御盤から交換する工具ナンバー指定  
（２）主軸で現在クランプ、使用している工具ナンバー確認  
（３）クランプしている工具ナンバー位置へ工具センサ移動  
（４）工具センサ下降  
（５）工具の有無確認  
工具有り→（６）
工具無し→（９）
（６）工具センサ上昇  
（７）工具待避（原点）位置に移動後、工具有りのアラーム表示  
（８）自動起動ボタンONで（３）へ  
（９）工具センサ上昇  
（１０）クランプしている工具ナンバー位置へ主軸移動  
（１１）Ｚ軸下降  
（１２）主軸のエアーブローON
（１３）主軸の工具をアンクランプ  
（１４）Ｚ軸原点復帰  
（１５）交換する工具の設置位置に工具センサ移動  
（１６）工具センサ下降  
（１７）工具の有無確認  
工具有り→（２１）
工具無し→（１８）
（１８）工具センサ上昇
（１９）工具待避（原点）位置に移動後、工具無しのアラーム表示
（２０）自動起動ボタンONで（３）へ
（２１）工具センサ上昇
（２２）交換する工具の設置位置に主軸移動
（２３）Ｚ軸下降
（２４）主軸が工具をクランプ
（２５）主軸のエアーブローOFF
（２６）Ｚ軸原点復帰
（２７）X・Ｙ軸指定位置に移動
（２８）終了信号
【００４１】
上記の体内埋設型補助人工心臓のケース１−１を電解砥粒研磨した時の条件、研磨結果を表−１に示す。
【表１】
2006062072.tif 000003
（上記の回数は該研磨工具１０が該パーツ１を周回する回数をいう。）
上記の表−１の結果から、研磨箇所のｂ、ｃ、ｄの表面粗さ（Ra）が測定箇所のａ、ｅの比べて高い値であるが、条件（該研磨工具１０の材質、形状、含有砥粒の有無、有りの場合の砥粒の大きさ等）を詰めることにより表面粗さ０．２μmRa以下を達成できることを示唆している。
【００４２】
、
また、図５（ａ）、（ｂ）に示す体内埋設型補助人工心臓の基部１−２を上記の本発明の電解砥粒自動研磨装置で研磨した結果を表−２に示す。
【表２】
2006062072.tif 000004
（上記の回数は該研磨工具１０が該パーツ１を周回する回数をいう。）
上記の表−２の結果では、いずれの研磨箇所においても、表園粗さが０．２μmRa以下を達成している。
【００４３】
なお、上記の表−１、2において、電解液は研磨砥粒を含有していてもよいし、含有していなくても良い。また該研磨工具１０も砥粒を含むものであっても、含まないものであっても良い。その組み合わせは適宜決めるものである。
また、上記の体内埋設型補助人工心臓の基部１−２、及びケース１−１の材質はチタン（Ｔｉ）であり、金属の中でも機械加工（切削性、研磨加工など）が難しいものである。
本実施例では、チタン製の体内埋設型補助人工心臓の場合を想定して説明したが、チタン以外でもステンレスやアルミなど他の金属材料へも適応できることは言うまでもない。
【００４４】
次に、研磨時間を手動で研磨したときと本発明の電解砥粒自動研磨装置で研磨したときとを比べると、手動で研磨すると数時間から数十時間（該パーツ１の形状により研磨時間が異なる）かかるものが、本発明の電解砥粒自動研磨装置では手動時間のほぼ１／１０の時間で達成できる。
【００４５】
以上のごとく、本発明の電解砥粒自動研磨装置は手動の電解砥粒研磨で得られる同等の品質（表面粗さRa）を確保し、研磨時間の大幅な短縮を可能としたものであり、さらに、手動と比べて、自動化による人への安全性の向上、熟練工の自動化機械化への置き換えによって品質安定など画期的な効果を実現するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の電解砥粒自動研磨装置は複数の３次元自由曲面を有するパーツの電解砥粒研磨を自動で行うことを実現したものであり、手動研磨に比べて大幅な時間短縮と研磨特性品質の安定化と安全性の向上を図られたものであり、複数の３次元自由曲面を有するパーツの精密研磨に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインの1例を示したものであり、その平面図を示す。
【図２】本発明の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインの1例を示したものであり、その正面図を示す。
【図３】本発明の電解砥粒自動研磨装置の自動化ラインの1例を示したものであり、その側面図を示す。
【図４−（ａ）】本発明の複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１が体内埋設型補助人工心臓のケース１−１の場合の一例を示すものであり、は該ケース１−１の一部断面図を示したものである。
【図４−（ｂ）】本発明の複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１が体内埋設型補助人工心臓のケース１−１の場合の一例を示すものであり、は該ケース１−１の一部断面図を示したものである。
【図５−（ａ）】本発明の複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１が体内埋設型補助人工心臓の基部１−２の場合の一例を示すものであり、平面図を示したものである。
【図５−（ｂ）】本発明の複数の３次元自由曲面を有する該パーツ１が体内埋設型補助人工心臓の基部１−２の場合の一例を示すものであり、は図５―（ａ）のＹ−Ｙ断面図を示したものである。
【図６−（ａ）】該パレット３の固定の様子を示すものであり、該研磨槽７の研磨槽パレット保持部４に該パレット３を固定する様子を示したものである。
【図６−（ｂ）】該パレット３の固定の様子を示すものであり、該研磨槽７の研磨槽パレット保持部４に該パレット３の固定を解除する様子を示したものである。
【図７−（ａ）】該研磨工具１０の先端が、工具長測定用タッチセンサー１６−１の接触面に向かって、降下してくる様子を示すものである。
【図７−（ｂ）】該研磨工具１０の先端が該工具長測定用タッチセンサー１６−１に所定の接触荷重で接触したときの状態を示したものである。
【図８−（ａ）】該研磨工具１０の側面が、工具径測定用タッチセンサー１６−２の接触面に向かって、移動する様子を示すものである。
【図８−（ｂ）】該研磨工具１０の側面が該工具径測定用タッチセンサー１６−２に所定の接触荷重で接触したときの状態を示したものである。
【符号の説明】
【００４８】
１        複数の３次元自由曲面を有するパーツ
１−１    体内埋設型補助人工心臓のケース
１−２    体内埋設型補助人工心臓の基部
２        パーツ固定治具
３        パレット
４        研磨槽パレット保持部
４−１    パレットクランパ
４−２    パレット固定テーブル
４−３    パレット位置決めピン
５        搬送ライン
５−１    搬入レーン
５−２    搬出レーン
５−３    搬入口
５−４    停止位置
５−５    搬出口
６        研磨ライン
７        研磨槽
８        ツールホルダー
８−１    研磨工具保持部
９        スピンドル
９−１    スピンドルＺ軸駆動部
９−２    スピンドルＹ軸駆動部
１０      研磨工具
１１      テーブル
１２      オートパレットチェンジャー
１３      搬送アーム
１４      ノズル
１５      制御装置
１６      タッチセンサー
１６−１  工具長測定用タッチセンサー
１６−２  工具径測定用タッチセンサー
１７−１  工具長測定用タッチセンサーの基準面
１７−２  工具径測定用タッチセンサーの基準面
１８      工具付根基準面
１９      工具径中心基準面
２０      研磨工具の底面
２１      研磨工具の側面
２２      工具径測定用タッチセンサーの中心軸
２３      工具長測定用タッチセンサーの中心軸
Ａ        搬出レーン上で搬送アームが上下に降下する地点
Ｂ        搬入レーン上で搬送アームが上下に降下する地点
Ｃ        研磨槽上で搬送アームが上下に降下する地点
L0       無荷重のときの工具長
φ0       無荷重のときの工具半径
α        所定の荷重での工具主軸付根からタッチセンサーの接触面の距離
β        所定の荷重での工具径中心からタッチセンサーの接触面の距離
L1       工具長測定用タッチセンサーの接触面から工具長測定用タッチセンサーの基準面の距離
L2       所定の荷重での工具主軸付根から工具長測定用タッチセンサーの基準面の距離
L3       工具径測定用タッチセンサーの接触面から工具径測定用タッチセンサーの基準面の距離
L4       所定の荷重での工具径中心から工具径測定用タッチセンサーの基準面の距離
【図１】
2006062072.tif 000005
【図２】
2006062072.tif 000006
【図３】
2006062072.tif 000007
【図４−（ａ）】
2006062072.tif 000008
【図４−（ｂ）】
2006062072.tif 000009
【図５−（ａ）】
2006062072.tif 000010
【図５−（ｂ）】
2006062072.tif 000011
【図６−（ａ）】
2006062072.tif 000012
【図６−（ｂ）】
2006062072.tif 000013
【図７−（ａ）】
2006062072.tif 000014
【図７−（ｂ）】
2006062072.tif 000015
【図８−（ａ）】
2006062072.tif 000016
【図８−（ｂ）】
2006062072.tif 000017