(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークに残されたカッターマークを切削する自動研削装置を提供する。【解決手段】本発明に係る自動研削装置は、ワーク６のカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段４，５，７，８と、カッターマーク画像のデータとスリット光のデータとのそれぞれを抽出するカッターマーク抽出装置１５およびスリット光抽出装置９と、カッターマークの目標研削位置を演算する目標研削位置演算装置１６と、カッターマークの目標研削量を算出する研削量演算装置１０と、目標研削送り速度と目標負荷電流値とを演算する研削条件演算装置１１と、電子グラインダ３の移動を制御する移動機構制御装置１８と、前記研削条件演算装置１１からの目標負荷電流値のデータを基に前記電子グラインダ３とワーク６の表面との距離をスライド軸２を介して制御する自動グラインダ制御装置１４とを備えた。【選択図】図１
2008188677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、
画像化、記録したカッターマーク画像からカッターマーク画像のデータとスリット光のデータとのそれぞれを抽出するカッターマーク抽出装置およびスリット光抽出装置と、
このカッターマーク抽出装置からのカッターマーク画像のデータと前記スリット光抽出装置からのスリット光のデータとに基づいてカッターマークの目標研削位置を演算する目標研削位置演算装置と、
前記スリット光抽出装置からのスリット光のデータに基づいてカッターマークの目標研削量を算出する研削量演算装置と、
この研削量演算装置から算出した目標研削量に基づいて目標研削送り速度と目標負荷電流値とを演算する研削条件演算装置と、
前記目標研削位置演算装置からのカッターマークの目標研削位置のデータと前記研削条件演算装置からの目標研削送り速度のデータとを基にして前記電子グラインダの移動を制御する移動機構制御装置と、
前記研削条件演算装置からの目標負荷電流値のデータを基に前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたことを特徴とする自動研削装置。
【請求項２】
前記研削量演算装置は、画像化したカッターマーク画像にカッターマーク除去部を重ね合わせ、重ね合わせた論理積部分を目標研削量とする構成にしたことを特徴とする請求項１記載の自動研削装置。
【請求項３】
前記移動機構制御装置は、移動機構の現在先端位置を前記目標研削位置演算装置に与えるフィードバック手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の自動研削装置。
【請求項４】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、
画像化、記録したカッターマーク画像からカッターマーク研削幅を処理、抽出するカッターマーク研削幅抽出装置と、
このカッターマーク研削幅抽出装置からの未研削加工部分を有するカッターマーク画像のデータと予め入力しておいた目標研削位置記憶装置からの目標研削位置とに基づいて演算し、目標研削位置を補正し、補正後の目標研削位置のデータを算出する研削軌跡補正演算装置と、
この研削軌跡補正演算装置からの補正後の目標研削位置のデータと目標研削送り速度記憶装置からの目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの位置制御を行う移動機構制御装置と、
予め入力しておいた目標負荷電流値記憶装置からの目標負荷電流値のデータに基づいて前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたことを特徴とする自動研削装置。
【請求項５】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、
画像化、記録したカッターマーク画像のうち、前回のカッターマークの研削幅と今回のカッターマークの研削幅とを基に新たな研削幅を演算するカッターマーク研削幅演算装置と、
このカッターマーク研削幅演算装置からの新たな研削幅のデータと予め入力しておいた目標研削送り速度記憶装置から目標研削送り速度のデータとに基づいて目標研削送り速度を補正演算する目標研削送り速度補正演算装置と、
この目標研削送り速度補正演算装置からの補正した目標研削送り速度のデータと予め入力しておいた目標研削位置記憶装置からの目標研削位置のデータとに基づいて前記電子グラインダの研削送り速度を制御する移動機構制御装置と、
前記カッターマーク研削幅演算装置からの新たな研削幅のデータと予め入力しておいた目標負荷電流値記憶装置からの目標負荷電流のデータとに基づいて目標負荷電流値を補正演算する目標負荷電流値補正演算装置と、
この目標負荷電流値補正演算装置からの補正目標負荷電流値のデータに基づいて前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたことを特徴とする自動研削装置。
【請求項６】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射した後、画像化するとともに記録し、
記録したカッターマーク画像からカッターマーク画像のデータとスリット光のデータとのそれぞれを抽出し、
前記抽出したカッターマーク画像のデータと前記抽出したスリット光のデータとに基づいてカッターマークの目標研削位置を演算するとともに、
前記抽出したスリット光のデータに基づいてカッターマークの目標研削量を算出し、算出した目標研削量に基づいて目標研削送り速度と目標負荷電流値とを演算するとともに、
前記カッターマークの目標研削位置のデータと前記目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの移動を制御する一方、
前記演算した目標負荷電流値を基にして前記電子グラインダの電流を制御することを特徴とする自動研削方法。
【請求項７】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射した後、画像化するとともに記録し、
記録したカッターマーク画像からカッターマーク研削幅を処理、抽出し、
処理、抽出した前記カッターマーク研削幅のうち、未研削加工部を有するカッターマーク画像のデータと予め設定しておいた目標研削位置とに基づいて演算し、前記目標研削位置を補正して補正目標研削位置のデータを算出し、
算出した補正目標研削位置のデータと予め設定しておいた目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの位置を制御するとともに、
前記電子グラインダの負荷電流を制御する際、予め設定しておいた目標負荷電流値のデータに基づいて行うことを特徴とする自動研削方法。
【請求項８】
電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、
前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化するとともに記録し、
記録したカッターマーク画像のうち、前回のカッターマークの研削幅と今回のカッターマークの研削幅とを基に新たな研削幅を演算し、この新たな研削幅のデータと予め設定しておいた目標研削送り速度のデータとに基づいて目標研削送り速度を補正するとともに、
この補正した目標研削送り速度のデータと予め設定しておいた目標研削位置のデータとに基づいて前記電子グラインダの研削送り速度を制御する一方、
前記新たな研削幅のデータと予め設定しておいた目標負荷電流のデータとに基づいて目標負荷電流値を補正し、この補正した目標負荷電流のデータに基づいて前記電子グラインダの目標負荷電流値を制御することを特徴とする自動研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの切削加工に残されたカッターマーク（切削加工痕）を効果的に研削加工し、ワーク表面を滑らかにする自動研削装置および自動研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、水力機械のランナーベーン等、複雑な３次元曲面形状を有するワークについては、鋳造で作製された素材または鍛造素材をボールエンドミル等の工作機械で最終形状に近くになるまで切削加工が行われるが、その際、ワークに、例えば、山部、谷部を有する波状のカッターマークが残ることがある。
【０００３】
そして、ワークを最終形状に仕上げるとき、作業加工者は、上述の山部、谷部のカッターマークも含めてグラインダ等の研削加工機を用いて手作業による研削加工を行っていた。
【０００４】
しかしながら、手作業による研削加工では、多くの段取り時間や加工時間を費やし、作業加工者に多くの労力を強いるため、新たな技術として、例えば特許文献１に見られるような、自動研削装置が提案されている。
【０００５】
この自動研削装置は、単位時間当りの研削量に応じて変動する電子グラインダの電流値を検出し、検出した電流値が予め定められた目標値（設定値）になるよう電子グラインダとワークとの距離を制御するとともに、一定速度で電子グラインダをワークのカッターマークに沿って移動させる移動機構の駆動力によって一定の研削量を維持しつつ、仕上げ研削加工を行うものである。
【０００６】
また、ワークに形成された山部、谷部の切削加工痕を研削して仕上げ加工を行う場合、特許文献２に見られるように、研削工具である砥石に作用するモーメントを検出し、検出したモーメントを一定値に維持させる制御を行うことにより研削量を一定にするカッターマークの研削方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１−１２１１６９号公報
【特許文献２】特開平９−２３９６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された自動研削装置は、自動化、省力化の点で一歩進んだ技術ではあるが、それでもいくつかの問題を抱えていた。
【０００８】
すなわち、特許文献１に記載されている自動研削装置は、一定の研削量を維持するために制御しながら切削加工を行うものであり、電子グラインダの移動軌跡がカッターマーク（切削加工痕）に沿っていない場合、カッターマークの山部、谷部に沿って一定の研削量で研削加工作業を行うため、ワーク表面の仕上げ面にうねりが残ることがあった。
【０００９】
この仕上げ面のうねりは、例えばワークが水力機械のランナーベーンの場合、水車効率に悪い影響を与える不具合がある。
【００１０】
このため、カッターマークに沿ってその都度、移動軌跡の目標設定をしなければならない。
【００１１】
この目標設定移動軌跡データは、コンピュータを用いたＣＡＭシステムを用いて予め作成するか、あるいは研削装置における移動機構を制御する制御装置を用いて実際のワーク研削加工対象に合せてティーチング（教示）しなければならず、多くの時間と費用を費やす等の問題があった。
【００１２】
また、特許文献２に記載されたカッターマークの研削方法は、砥石に作用するモーメントを検出し、この検出値を予め定められた目標設定値に制御するものであるが、これには、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の複数軸方向の力を数多く検出するセンサーが必要になり、さらにカッターマークの形状が異なれば、検出するモーメントも異なり、研削量にも変動が出、常に一定の研削量を確保させることが難しく、センサーの多数本化に基づく構成の複雑化、計測技術の煩雑化と相俟ってワーク表面の滑らかな研削仕上げが得られない等の問題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、ワークに形成された山部、谷部を持つ波状のカッターマーク（切削加工痕）を撮像し、得られた画像から目標研削軌跡を作成し、作成した目標研削軌跡に基づいてワークの切削加工面に残されたカッターマークを確実に研削し、滑らかな研削仕上げ面が得られるように図った自動研削装置および自動研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る自動研削装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、画像化、記録したカッターマーク画像からカッターマーク画像のデータとスリット光のデータとのそれぞれを抽出するカッターマーク抽出装置およびスリット光抽出装置と、このカッターマーク抽出装置からのカッターマーク画像のデータと前記スリット光抽出装置からのスリット光のデータとに基づいてカッターマークの目標研削位置を演算する目標研削位置演算装置と、前記スリット光抽出装置からのスリット光のデータに基づいてカッターマークの目標研削量を算出する研削量演算装置と、この研削量演算装置から算出した目標研削量に基づいて目標研削送り速度と目標負荷電流値とを演算する研削条件演算装置と、前記目標研削位置演算装置からのカッターマークの目標研削位置のデータと前記研削条件演算装置からの目標研削送り速度のデータとを基にして前記電子グラインダの移動を制御する移動機構制御装置と、前記研削条件演算装置からの目標負荷電流値データを前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたものである。
【００１５】
また、本発明に係る自動研削装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記研削量演算装置は、画像化したカッターマーク画像にカッターマーク除去部を重ね合わせ、重ね合わせた論理積部分を目標研削量とする構成にしたものである。
【００１６】
また、本発明に係る自動研削装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記移動機構制御装置は、移動機構の現在先端位置を前記目標研削位置演算装置に与えるフィードバック手段を備えたものである。
【００１７】
また、本発明に係る自動研削装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、画像化、記録したカッターマーク画像からカッターマーク研削幅を処理、抽出するカッターマーク研削幅抽出装置と、このカッターマーク研削幅抽出装置からの未研削加工部分を有するカッターマーク画像のデータと予め入力しておいた目標研削位置記憶装置からの目標研削位置とに基づいて演算し、目標研削位置を補正し、補正後の目標研削位置のデータを算出する研削軌跡補正演算装置と、この研削軌跡補正演算装置からの補正後の目標研削位置のデータと目標研削送り速度記憶装置からの目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの位置制御を行う移動機構制御装置と、予め入力しておいた目標負荷電流値記憶装置からの目標負荷電流値のデータに基づいて前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る自動研削装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削装置において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化、記録する手段と、画像化、記録したカッターマーク画像のうち、前回のカッターマークの研削幅と今回のカッターマークの研削幅とを基に新たな研削幅を演算するカッターマーク研削幅演算装置と、このカッターマーク研削幅演算装置からの新たな研削幅のデータと予め入力しておいた目標研削送り速度記憶装置から目標研削送り速度のデータとに基づいて目標研削送り速度を補正演算する目標研削送り速度補正演算装置と、この目標研削送り速度補正演算装置からの補正した目標研削送り速度のデータと予め入力しておいた目標研削位置記憶装置からの目標研削位置のデータとに基づいて前記電子グラインダの研削送り速度を制御する移動機構制御装置と、前記カッターマーク研削幅演算装置からの新たな研削幅のデータと予め入力しておいた目標負荷電流値記憶装置からの目標負荷電流データとに基づいて目標負荷電流値を補正演算する目標負荷電流値補正演算装置と、この目標負荷電流値補正演算装置からの補正目標負荷電流値のデータに基づいて前記電子グラインダと前記ワーク表面との距離をスライド軸を介して制御する自動グラインダ制御装置とを備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る自動研削方法は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射した後、画像化するとともに記録し、記録したカッターマーク画像からカッターマーク画像のデータとスリット光のデータとのそれぞれを抽出し、前記抽出したカッターマーク画像のデータと前記抽出したスリット光のデータとに基づいてカッターマークの目標研削位置を演算するとともに、前記抽出したスリット光のデータに基づいてカッターマークの目標研削量を算出し、算出した目標研削量に基づいて目標研削送り速度と目標負荷電流値とを演算するとともに、前記カッターマークの目標研削位置のデータと前記目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの移動を制御する一方、前記演算した目標負荷電流値を基にして前記電子グラインダの電流を制御することを特徴とする方法である。
【００２０】
また、本発明に係る自動研削方法は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射した後、画像化するとともに記録し、記録したカッターマーク画像からカッターマーク研削幅を処理、抽出し、処理、抽出した前記カッターマーク研削幅のうち、未研削加工部を有するカッターマーク画像のデータと予め設定しておいた目標研削位置とに基づいて演算し、前記目標研削位置を補正して補正目標研削位置のデータを算出し、算出した補正目標研削位置のデータと予め設定しておいた目標研削送り速度のデータとに基づいて前記電子グラインダの位置を制御するとともに、前記電子グラインダの負荷電流を制御する際、予め設定しておいた目標負荷電流値のデータに基づいて行うことを特徴とする方法である。
【００２１】
また、本発明に係る自動研削方法は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、電子グラインダをワーク表面に沿って移動し、ワークに形成されたカッターマークを除去する自動研削方法において、前記ワークのカッターマークにスリット光を照射して画像化するとともに記録し、記録したカッターマーク画像のうち、前回のカッターマークの研削幅と今回のカッターマークの研削幅とを基に新たな研削幅を演算し、この新たな研削幅のデータと予め設定しておいた目標研削送り速度のデータとに基づいて目標研削送り速度を補正するとともに、この補正した目標研削送り速度のデータと予め設定しておいた目標研削位置のデータとに基づいて前記電子グラインダの研削送り速度を制御する一方、前記新たな研削幅のデータと予め設定しておいた目標負荷電流のデータとに基づいて目標負荷電流値を補正し、この補正した目標負荷電流のデータに基づいて前記電子グラインダの目標負荷電流値を制御することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る自動研削装置および自動研削方法は、ワークに形成されたカッターマークにスリット光を照射してカッターマークを画像化し、画像化したカッターマーク画像からスリット光とカッターマークを抽出し、抽出したスリット光データおよびカッターマークデータを基に演算して目標研削位置、目標研削送り速度、および目標負荷電流値のそれぞれのデータを算出し、算出した各データに基づいて電子グラインダを制御しつつ、ワークに形成されたカッターマークを研削するので、カッターマークを確実に、かつ効率的に除去する仕上げ研削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第１実施形態を示す概念図である。
【００２５】
本実施形態に係る自動研削装置は、多関節アーム１ａを備える、例えばロボット等の移動機構１に、進退自在に移動するスライド軸２を介装してワーク６のカッターマーク（切削加工痕）を研削する電子グラインダ３を備えるとともに、ワーク６のカッターマークにスリット光Ｓを照射するスリット光照射器４、スリット光Ｓによって照射されたワーク６のカッターマークを撮像するテレビカメラ５を備えている。
【００２６】
また、本実施形態に係る自動研削装置は、テレビカメラ５で撮像されたワーク６の表面の画像データを入力する画像入力装置７、入力された画像データを記録、記憶する画像メモリ８、記憶された画像データのうち、抽出されたスリット光画像を基にスリット光を抽出するスリット光抽出装置９、抽出されたスリット光データを基に目標研削量を演算する研削量演算装置１０、演算された目標研削量を基に研削条件としての目標負荷電流値と目標送り速度を演算する研削条件演算装置１１、演算された目標負荷電流値を目標負荷電流値記憶装置１２で記憶させるとともに、記憶させた目標負荷電流値データを基にスライド軸２を介して電子グラインダ３をワーク６に対して進退自在に制御する自動グラインダ制御装置１４を、備えている。
【００２７】
また、本実施形態に係る自動研削装置は、上述画像メモリ８の画像データから生成された表面画像を基にカッターマークを抽出し、カッターマーク画像として画像化するカッターマーク抽出装置１５、画像化されたカッターマーク画像データと上述スリット光抽出装置９からのスリット光データとに基づいてカッターマークの次の目標研削位置を演算する目標研削位置演算装置１６、演算された次の目標研削位置を目標研削位置記憶装置１７で記憶させるとともに、記憶させた次の目標研削位置データと上述研削条件演算装置１１で演算され、演算結果を記憶する目標研削送り速度記憶装置１３からの目標研削送り速度データに基づいて移動機構１の移動量を制御するとともに、移動機構１における多関節アーム１ａの先端位置までのデータを上述目標研削位置演算装置１６にフィードバックし、目標研削位置を設定し、制御する移動機構制御装置１８を備えている。
【００２８】
このような構成を備える本実施形態に係る自動研削装置の作用について説明する。
【００２９】
本実施形態に係る自動研削装置は、ワーク６に形成されているカッターマークを撮像し、撮像したデータを基にして生成した画像等の情報からカッターマークの目標研削位置、目標研削送り速度、目標研削負荷電流値を演算し、演算したそれぞれの値を電子グラインダ３に与えてワーク６のカッターマークを研削する手法を採っている。
【００３０】
すなわち、ワーク６に形成されているカッターマークを研削し、その表面を滑らかにするにあたり、先ず、テレビカメラ５は、スリット光照射器４からのスリット光Ｓを受けているワーク６のカッターマークを撮像する。
【００３１】
撮像されたワーク６のカッターマークは、テレビカメラ５から画像入力装置７、画像メモリ８を介してスリット光抽出装置９およびカッターマーク抽出装置１３のそれぞれに送られる。
【００３２】
図５は、画像メモリ８からカッターマーク抽出装置１３に送られた画像処理前の画像Ｐｆの一例である。この画像処理前の画像Ｐｆは、図２に示される山部１９ａと谷部１９ｂの連続的に形成される波状のカッターマーク輪郭線１９を画像化したものであり、山部１９ａが、例えば陰影を伴った不鮮明な有彩色の一本の線条として表され、谷部１９ｂが、例えば別の有彩色の空間領域として表されている。
【００３３】
このようにして撮像された画像処理前の画像Ｐｆに対し、カッターマーク抽出装置１３では、図５に示すように、ノイズ（外乱）の除去、黒、白色への二値化、カッターマーク端部抽出等の処理、整理を行った後、処理、整理後の画像Ｐｆの一本の線条としての山部１６ａと空間領域としての谷部１６ｂとの鮮明画像にするとともに、カッターマーク輪郭線１７の方向性を見定める。
【００３４】
一方、画像メモリ８で記録、記憶されたスリット光画像データは、スリット光抽出装置９に送られ、ここでスリット光Ｓのみのデータを抽出され、研削量演算装置１０と目標研削位置演算装置１４とのそれぞれに送られる。
【００３５】
研削量演算装置１０では、抽出したスリット光データのドット列（点列）に対して、スリット光照射器４とテレビカメラ５の光軸同士の角度に対する補正を行い、ワーク６のスリット光照射平面における表面形状を求める。
【００３６】
図２は、研削量演算装置１０で求めたワーク６の表面形状の一例であり、カッターマーク輪郭線１９が表されている。
【００３７】
このカッターマーク輪郭部１９から、研削量演算装置１０は、カッターマーク輪郭線１９の山部１９ａの高さ、波状のピッチ等を算出するとともに、カッターマーク輪郭線１９の谷部１９ｂに、例えば図３に示すように、砥石等のカッターマーク除去形状部２０と重ね合わせて位置組合せを行い、図４に示すように、カッターマーク輪郭線１９とカッターマーク除去形状部２０とが重なる論理積部分２１を抽出し、その面積を求める。求めた全面積は、目標値となるカッターマーク輪郭線１９の研削量である。
【００３８】
目標値となるカッターマーク輪郭線１９の研削量が設定されると、研削条件演算装置１１は、設定された目標研削量に対応する電子グラインダ３の目標負荷電流値と目標研削送り速度を予め実験等で作成しておいた条件テーブル（マスターカーブ等）から求め、求めたデータのうち、目標研削送り速度を目標研削送り速度記憶装置１３を介して移動機構制御装置１８に送るとともに、目標負荷電流値を目標負荷電流値記憶装置１２を介して自動グラインダ制御装置１４に送る。自動グラインダ制御装置１４では、目標負荷電流値に基づいて、スライド軸２を介して電子グラインダ３をワーク６に対して進退させる制御を行う。
【００３９】
このように、カッターマーク抽出装置１５で生成されたカッターマーク画像データと、スリット光抽出装置９で抽出されたスリット光データとは、目標研削位置演算装置１６に送られる。
【００４０】
目標研削位置演算装置１６では、カッターマーク画像データとスリット光データとに基づいて次の目標研削位置を求めて演算し、求めた次の目標研削位置のデータを目標研削位置記憶装置１７に記憶させた後、移動機構制御装置１８に与える。
【００４１】
移動機構制御装置１８では、上述の求めた次の目標研削位置に向う移動機構１の多関節アーム１ａの移動を制御する。
【００４２】
このような手順を経て行う処理を、ワーク６の出発点から終端まで繰返し行うと、目標負荷電流値記憶装置１２、目標研削送り速度記憶装置１３、および目標研削位置記憶装置１７のそれぞれには、カッターマークの１加工軌跡分の研削に使用する目標データが蓄積される。
【００４３】
さらに、得られたカッターマークの１加工軌跡分の目標研削位置に対し、本実施形態では、予め設定されたシフト量だけカッターマークの方向と直角に移動する位置を次の研削加工軌跡として移動機構１の多関節アーム１ａを移動させ、カッターマークの終端まで同様な処理を繰返し、ワーク６の全域から研削加工用軌跡の目標データを得る。
【００４４】
そして、カッターマークの研削加工の準備が整えられると、自動グラインダ制御装置１４は、研削中の電子グラインダ３の負荷電流値が設定された目標負荷電流値になるようにスライド軸２の位置を制御する。
【００４５】
次に、図６〜図１１を用いて目標研削位置演算装置１６で行われる上述の目標研削位置の演算について説明する。
【００４６】
図６は、図１で示したスリット光抽出装置９から得られたスリット光データと、カッターマーク抽出装置１５から得られたカッターマーク画像データとを合成した合成画像図である。
【００４７】
先ず、合成画像図において、図１で示したテレビカメラ５のテレビカメラ光軸中心点Ｏを通る横方向をＹ軸とし、テレビカメラ光軸中心点Ｏを通る縦方向をＸ軸とする、Ｘ−Ｙ座標を設定する。
【００４８】
このＸ−Ｙ座標において、合成画像上のＸ軸方向に対するカッターマークの角度θを求める。
【００４９】
次に、合成画像上で予め設定された電子グラインド先端の現在位置Ｇ０から角度θに向って延ばした直線Ｑとスリット光データとの交点Ｇ１を求める。この交点Ｇ１は次の目標研削位置である。
【００５０】
一方、図７に示すように、次の目標研削位置Ｇ１とテレビカメラ光軸中心点Ｏを通るＸ軸（画像縦方向）との画素数Ｄｘ、画素間の距離をＬｄ、テレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆと像面間との距離である焦点距離をＬｆとおくと、次の目標研削位置Ｇ１とテレビカメラ光軸中心点Ｏを通るＸ軸（画像縦方向）とがなす角度θｘは、以下に示す式で求められる。  
［数１］
θｘ＝ａｒｃｔａｎ（Ｌｄ×Ｄｘ＋Ｌｆ）
【００５１】
また、次の目標研削位置Ｇ１とテレビカメラ光軸中心点Ｏを通るＹ軸（画像横方向）とがなす角度θｙは、図８に示すように、Ｙ軸方向の画素数をＤｙ、画素間の距離をＬｄとすると、以下に示す式で求められる。  
［数２］
θｙ＝ａｒｃｔａｎ（Ｌｄ×Ｄｙ÷Ｌｆ）
【００５２】
次に、図９に示すように、テレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆとスリット光照射面との距離をＬｏ、テレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆを通り、スリット光照射面に向う水平線Ｍとテレビカメラ光軸中心点を通るＸ軸とのなす角度をθｏとおくと、テレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆから次の目標研削位置までの垂直方向の距離Ｌｘは、以下に示す式で求められる。  
［数３］
Ｌｘ＝Ｌｏ×ｔａｎ（θｏ＋θｘ）
【００５３】
また、図１０に示すテレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆから次の目標研削位置Ｇ１までの水平方向の距離Ｌｙは、以下に示す式で求められる。  
［数４］
Ｌｙ＝Ｌｏ÷ｃｏｓθｏ×ｔａｎθｙ
【００５４】
さらに、図１１に示すテレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆから次の目標研削位置Ｇ１までのベクトルａの成分は、上述の［Ｌｏ，Ｌｙ，Ｌｘ］で表される。
【００５５】
また、移動機構１の座標原点Ｏｒからテレビカメラ５のレンズ中心点Ｏｆまでのベクトル６の成分は、図１に示す移動機構制御装置１８内で移動機構１の多関節リンク１ａ間の関係を表す同次行列Ａの積で求められる。
【００５６】
そして、移動機構１の座標原点Ｏｒから次の目標研削位置Ｇ１までのベクトルＣの成分は、以下の式で求められる。  
［数５］
Ｃ＝ａ＋ｂ
【００５７】
このベクトルＣの各成分は、図１に示す現在の移動機構先端位置（目標研削位置）として移動機構制御装置１８から目標研削位置演算装置１６を介して目標研削位置記憶装置１７に記憶される。
【００５８】
このように、本実施形態は、目標研削位置記憶装置１７に記憶させた次の目標研削位置と、次の目標研削位置毎に目標送り速度記憶装置１３に記憶させた目標送り速度とを組み合わせて移動機構制御装置１８に設定するとともに、次の目標研削位置毎に目標負荷電流値記憶装置１２に記憶させた目標負荷電流値を自動グラインダ制御装置１４に設定させて電子グラインダ３を作動させるので、ワーク６のカッターマークに沿った軌跡で適切な研削条件の研削を自動的に行うことができ、ワークのカッターマークを確実、かつ効率的に除去する仕上げ研削を行うことができる。
【００５９】
図１２は、本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第２実施形態を示す概念図である。
【００６０】
なお、第１実施形態と同一の構成要素または対応する部分には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００６１】
本実施形態は、例えば、１回目のカッターマークの研削加工終了後において、カッターマークの山部１９ａの削り残し部分を考慮したものであり、テレビカメラ５で撮像され画像入力装置７、画像メモリ８を介して送られてくるカッターマークの表面画像のうち、カッターマーク研削幅を処理、抽出するカッターマーク研削幅抽出装置２２と、このカッターマーク研削幅抽出装置２２で処理、抽出したカッターマークの山部１９ａの多くの未研削加工部分またはわずかな未研削加工部分のカッターマーク画像データと目標研削位置記憶装置１７から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標研削位置データとに基づいて演算し、目標研削位置を補正し、補正後の目標研削位置データを移動機構制御装置１８に与える研削軌跡補正演算装置２３とを備えたものである。
【００６２】
なお、移動機構制御装置１８には、補正後の目標研削位置データのほかに目標研削送り速度記憶装置１３から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標研削送り速度データが与えられる。
【００６３】
また、自動グラインダ制御装置１４も、目標負荷電流値記憶装置１２から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標負荷電流値データが与えられる。
【００６４】
図１３は、画像メモリ８からカッターマーク研削幅抽出装置２２に送られ、ここで処理、抽出する画像処理前のカッターマーク表面画像Ｐｆ１と画像処理後はカッターマーク画像Ｐｆ２とを表わした一例である。
【００６５】
カッターマーク研削幅抽出装置２２は、画像処理前の不鮮明なカッターマーク表面画像Ｐｆ１に対し、ノイズ除去、黒、白色二値化等の処理を行い鮮明なカッターマーク画像Ｐｆ２にした後、この鮮明なカッターマーク画像Ｐｆ２上を走査し、黒色の画素がより多く集まる有効な研削幅Ｌを抽出する。
【００６６】
カッターマーク画像Ｐｆ２の走査中、黒色の画素の集まりが少ない場合、カッターマーク研削幅抽出装置２２は、カッターマークの山部１９ａに未研削加工部分が残っていると判定し、このカッターマーク画像情報を研削軌跡補正演算装置２３に送る。
【００６７】
研削軌跡補正演算装置２３は、上述のカッターマーク画像情報と目標研削位置記憶装置１７からの目標研削位置データとに基づいて、未研削部分の端部に砥石等が当接できるように位置修正の演算をし、補正後の目標研削位置データを移動機構１８を介して電子グラインダ３に与えて位置制御を行い、今回のカッターマークを研削する際、前回の未研削部分のカッターマークも同時に行う。
【００６８】
このように、本実施形態は、例えば電子グラインダの砥石の摩耗などで想定したカッターマークの山部１９ａの研削量が確保できず、研削面積が縮小した場合であっても、テレビカメラ５から撮像したワーク６のカッターマーク画像を鮮明にし、鮮明な画像から未研削部分を抽出するカッターマーク研削幅抽出装置２２と、カッターマークの未研削部分のカッターマーク画像情報と目標研削位置記憶装置１７からの目標研削位置データとに基づいて演算し、補正後の目標研削位置データを電子グラインダ３に与えて研削位置を修正させる研削軌跡補正演算装置２３とを備え、今回のカッターマークを研削するとき、前回の未研削部分のカッターマークも同時に研削するので、ワーク６に形成されたカッターマーク全域に亘って確実に、かつ適切に除去する仕上げ研削を行うことができる。
【００６９】
図１４は、本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第３実施形態を示す概念図である。
【００７０】
なお、第１実施形態および第２実施形態と同一の構成要素または対応する部分には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００７１】
本実施形態は、第２実施形態と同様に、カッターマークの研削加工終了後、今回のカッターマークの研削加工に入る際、前回のカッターマークの山部１９ａの削り残し部分も同時に研削加工できるようにしたものであり、カッターマークの研削加工終了後の研削幅と今回のカッターマークの研削幅とを演算するカッターマーク研削幅演算装置２４と研削削り残し部分の多少量に応じて電子グラインダ３の送り速度および負荷電流値のそれぞれを高低、強弱に自在に補正できるようにする目標研削送り速度補正演算装置２５および目標負荷電流値補正演算装置２６を備えたものである。
【００７２】
すなわち、本実施形態は、今回のカッターマークの研削加工前にテレビカメラ５で撮像され、画像入力装置７、画像メモリ８を介して送られてくるカッターマークの表面画像のうち、カッターマークの研削幅を処理、抽出するとともに、抽出した未研削部分も含む研削幅と前回に研削加工を行った研削幅とを基にカッターマーク研削幅演算装置２４で演算して新たな研削幅を算出し、算出した新たな研削幅データと目標研削送り速度記憶装置１３から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標研削送り速度データとに基づいて目標研削送り速度補正演算装置２５で演算し、目標研削送り速度を補正し、補正した目標研削送り速度データを、目標研削位置記憶装置１７から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標研削位置データとともに移動機構制御装置１８に送り、この移動機構制御装置１８の制御指令の下、電子グラインダ３の研削送り速度を高低変化させて今回のカッターマークを研削するとき、カッターマークの未研削部分も同時に研削する。
【００７３】
また、本実施形態は、カッターマーク研削幅演算装置２４で算出した新たな研削幅データと目標負荷電流値記憶装置１２から送られる予め実験設備等で収集しておいた目標負荷電流値データとに基づいて目標負荷電流値補正演算装置２６で演算し、目標負荷電流値を補正し、補正した目標負荷電流値データを自動グラインダ制御装置１４に送り、この自動グラインダ制御装置１４の制御指令の下、電子グラインダ３の負荷電流値を強弱変化させて今回のカッターマークを研削するとき、前回カッターマークの未研削部分も同時に研削する。
【００７４】
このように、本実施形態は、何らかの事情で想定したカッターマークの山部１９ａの研削量が確保できず、研削面積が縮小した場合であっても、カッターマークの新たな研削幅を算出するカッターマーク研削幅演算装置２４と、算出した新たな研削幅データと目標研削送り速度記憶装置１３からの目標研削送り速度データとに基づいて演算し、補正後の目標研削送り速度データを移動機構制御装置１８を介して電子グラインダ３に与えて研削送り速度を修正させる目標研削送り速度補正演算装置２５と、上述算出した新たな研削幅データと目標負荷電流値記憶装置１２からの目標負荷電流値データとに基づいて演算し、補正後の目標負荷電流値データを自動グラインダ制御装置１４を介して電子グラインダ３に与えて負荷電流値を補正させる目標負荷電流値補正演算装置２６とを備え、今回のカッターマークを研削するとき、前回の未研削部分のカッターマークも同時に研削するので、ワーク６に形成されたカッターマーク全域に亘って確実に、かつ適切に除去する仕上げ研削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第１実施形態を示す概念図。
【図２】ワークに形成されたカッターマークを示す図。
【図３】カッターマークを研削するカッターマーク除去形状部を示す概念図。
【図４】カッターマークとカッターマーク除去形状部とを重ね合せたときの状態を示す概念図。
【図５】本発明において撮像したカッターマーク画像を処理して鮮明なカッターマーク画像にする手順を示す図。
【図６】本発明において、スリット光データとカッターマーク画像とを合成した合成画像の一例を示す図。
【図７】本発明において、テレビカメラ光軸中心点と次の目標研削位置との角度を示す図。
【図８】本発明において、テレビカメラ光軸中心点を通るＹ軸と次の目標研削位置との角度を示す図。
【図９】本発明において、テレビカメラのレンズ中心点を通るＸ軸と次の目標研削位置との角度を示す図。
【図１０】本発明において、テレビカメラのレンズ中心点を通るＹ軸と次の目標研削位置との角度を示す図。
【図１１】本発明において、移動機構座標原点と、次の目標研削位置とをベクトルで説明するときの線図。
【図１２】本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第２実施形態を示す概念図。
【図１３】本発明において、カッターマークの研削幅を求めるときのカッターマーク画像処理の一例を示す図。
【図１４】本発明に係る自動研削装置および自動研削方法の第３実施形態を示す概念図。
【符号の説明】
【００７６】
１  移動機構
１ａ  多関節アーム
２  スライド軸
３  電子グラインダ
４  スリット光照射器
５  テレビカメラ
６  ワーク
７  画像入力装置
８  画像メモリ
９  スリット光抽出装置
１０  研削量演算装置
１１  研削条件演算装置
１２  目標負荷電流値記憶装置
１３  目標研削送り速度記憶装置
１４  自動グラインダ制御装置
１５  カッターマーク抽出装置
１６  目標研削位置演算装置
１７  目標研削位置記憶装置
１８  移動機構制御装置
１９  カッターマーク輪郭線
１９ａ  山部
１９ｂ  谷部
２０  カッターマーク除去形状部
２１  論理積部分
２２  カッターマーク研削幅抽出装置
２３  研削軌跡補正演算装置
２４  カッターマーク研削幅演算装置
２５  目標研削送り速度補正演算装置
２６  目標負荷電流値補正演算装置
【図１】
2008188677.tif 000003
【図２】
2008188677.tif 000004
【図３】
2008188677.tif 000005
【図４】
2008188677.tif 000006
【図５】
2008188677.tif 000007
【図６】
2008188677.tif 000008
【図７】
2008188677.tif 000009
【図８】
2008188677.tif 000010
【図９】
2008188677.tif 000011
【図１０】
2008188677.tif 000012
【図１１】
2008188677.tif 000013
【図１２】
2008188677.tif 000014
【図１３】
2008188677.tif 000015
【図１４】
2008188677.tif 000016