(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影機を用いた光学式倣いにより教示された座標データに基づいて、砥石の移動経路を求めて研削加工を行う光学式倣い研削加工方法において、まずテストピースをスタート位置において前記砥石を移動して砥石形状をテストピースに転写し、このテストピースを前記投影機上の加工物の形状に沿って移動させて形状変化点の位置をワーク座標系において次々に教示し、得られた各座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換し、この移動経路に基づいて前記砥石を移動させて加工すべき加工物に研削加工を行うこと、を特徴とする光学式倣い研削加工方法。
【請求項２】
前記テストピースの移動を、前記砥石座標系の二座標軸と平行な軸方向へ移動させるワーク座標系における手動式の２個のハンドルにより行うこと、を特徴とする請求項１記載の光学式倣い研削加工方法。
【請求項３】
前記移動経路が、ＮＣプログラムにより定義されること、を特徴とする請求項１記載の光学式倣い研削加工方法。
【請求項４】
投影機を用いた光学式倣いにより教示された座標データに基づいて、砥石の移動経路を求めて制御装置の制御により研削加工を行う光学式倣い研削盤であって、前記砥石を移動せしめて砥石形状が転写されたテストピースを挟持するワーク台を砥石座標系の二軸と平行な軸方向へ手動により移動させるワーク移動手段と、このワーク移動手段により加工物の形状に沿って移動されたテストピースの位置を検出して前記制御装置に伝達する位置検出手段と、を備え、前記制御装置が、前記位置検出手段により検出された座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換する演算部を備えてなること、を特徴とする光学式倣い研削盤。
【請求項５】
前記ワーク移動手段が、前記砥石座標系の二座標軸と平行な軸方向へ移動させる手動式の２個のハンドルであること、を特徴とする請求項４記載の光学式倣い研削盤。
【請求項６】
前記演算部が、前記砥石の移動経路としてＮＣプログラムを作成するものであること、を特徴とする請求項４記載の光学式倣い研削盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学式倣い研削加工方法および光学式倣い研削盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６を参照するに、光学式倣い研削盤では、投影機のスクリーン１０１に加工物の形状を描画してあるチャート紙１０３を貼り付け、Ｘ軸ハンドル１０５およびＹ軸ハンドル１０７によりチャート紙１０３の上の加工物Ｗの形状に合わせながら砥石車１０９を移動して位置を教示する、いわゆるティーチングプレイバック方式によりＮＣプログラムを作成して研削加工を行うことが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のティーチングプレイバック方式では、スクリーン１０１に砥石車１０９を映し出して位置を確認しながらＮＣプログラムを作成するが、以下のような問題がある。
【０００４】
▲１▼、スクリーン１０１においては、図７に示してあるように、照明１１１が下から砥石車１０９の形状を映し出すため、丸い砥石車１０９では投影像がぼやけてしまい、位置を正確に教示できない。このため、ＮＣプログラムに誤差が生じる。
【０００５】
▲２▼、砥石車１０９の位置を正確に知るために、図８に示されているように、ダミーワークＷにて各形状変化点毎に加工を行う必要があり、教示する毎にテスト加工を行うため時間を要すると共に、熟練を要する。
【０００６】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、熟練者でなくても簡単に短時間で正確なＮＣプログラムを作成することのできる光学式倣い研削加工方法および光学式倣い研削盤を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１による発明の光学式倣い研削加工方法は、投影機を用いた光学式倣いにより教示された座標データに基づいて、砥石の移動経路を求めて研削加工を行う光学式倣い研削加工方法において、まずテストピースをスタート位置において前記砥石を移動して砥石形状をテストピースに転写し、このテストピースを前記投影機上の加工物の形状に沿って移動させて形状変化点の位置をワーク座標系において次々に教示し、得られた各座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換し、この移動経路に基づいて前記砥石を移動させて加工すべき加工物に研削加工を行うこと、を特徴とするものである。
【０００８】
従って、砥石の移動経路を求める際に、まずテストピースをスタート位置において前記砥石を移動して砥石形状をテストピースに転写せしめる。この転写されたテストピースを砥石の代わりに投影機により投影されている加工物の形状に沿って移動させ、形状変化点の位置をワーク座標系で次々に教示する。このようにして得られた座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換した後、得られた移動経路に従って砥石を移動させることにより加工すべき加工物に研削加工を行う。
【０００９】
請求項２による発明の光学式倣い研削加工方法は、請求項１記載の光学式倣い研削加工方法において、前記テストピースの移動を、前記砥石座標系の二座標軸と平行な軸方向へ移動させるワーク座標系における手動式の２個のハンドルにより行うこと、を特徴とするものである。
【００１０】
従って、加工物の形状変化点の教示を行うべく、投影機上の加工物の形状に沿ってテストピースを移動させる際に、手動式の２個のハンドル例えばＵ軸ハンドルおよびＶ軸ハンドルを用いて、砥石座標系のＸ、Ｙ軸と平行なワーク座標系のＵ、Ｖ軸方向へ移動しながら教示をする。
【００１１】
請求項３による発明の光学式倣い研削加工方法は、請求項１記載の光学式倣い研削加工方法において、前記移動経路が、ＮＣプログラムにより定義されること、を特徴とするものである。
【００１２】
従って、教示された加工物の形状変化点の座標値から、研削加工時における砥石の移動経路をＮＣプログラムで定義する。
【００１３】
請求項４による発明の光学式倣い研削加工盤は、投影機を用いた光学式倣いにより教示された座標データに基づいて、砥石の移動経路を求めて制御装置の制御により研削加工を行う光学式倣い研削盤であって、前記砥石を移動せしめて砥石形状が転写されたテストピースを挟持するワーク台を砥石座標系の二軸と平行な軸方向へ手動により移動させるワーク移動手段と、このワーク移動手段により加工物の形状に沿って移動されたテストピースの位置を検出して前記制御装置に伝達する位置検出手段と、を備え、前記制御装置が、前記位置検出手段により検出された座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換する演算部を備えてなること、を特徴とするものである。
【００１４】
従って、砥石の移動経路を求める際に、まずテストピースをスタート位置に置いて前記砥石を移動して砥石形状をテストピースに転写せしめる。このテストピースを砥石の代わりにワーク移動手段により投影機に投影されている加工物の形状に沿って移動させ、形状変化点の位置を位置検出手段によりワーク座標系で検出して次々に教示する。このようにして得られた座標データを制御装置の演算部が砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換した後、制御装置の制御により得られた移動経路に従って砥石を移動させて加工すべき加工物に研削加工を行う。
【００１５】
請求項５による発明の光学式倣い研削加工盤は、請求項４記載の光学式倣い研削盤において、前記ワーク移動手段が、前記砥石座標系の二座標軸と平行な軸方向へ移動させる手動式の２個のハンドルであること、を特徴とするものである。
【００１６】
従って、加工物の形状変化点の教示を行うべく、投影機上の加工物の形状に沿ってワーク移動手段によりテストピースを移動させる際に、手動式の２個のハンドル例えばＵ軸ハンドルおよびＶ軸ハンドルを用いて、砥石座標系のＸ、Ｙ軸と平行なワーク座標系のＵ、Ｖ軸方向へ移動しながら教示をする。
【００１７】
請求項６による発明の光学式倣い研削加工盤は、請求項４記載の光学式倣い研削盤において、前記演算部が、前記砥石の移動経路としてＮＣプログラムを作成するものであること、を特徴とするものである。
【００１８】
従って、演算部は、教示された加工物の形状変化点の座標データから、研削加工時における砥石の移動経路をＮＣプログラムで定義する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、光学式倣い研削盤の全体については、すでに従来よりよく知られているので、概略を説明する。
【００２０】
図１を参照するに、光学式倣い研削盤１は自動制御により研削加工を行う制御装置としてＮＣ装置３を備えている。このＮＣ装置３は、図２に示されているように、加工情報等のデータを記憶装置に入力するキーボード５のごとき入力手段と、種々のデータを表示するＣＲＴ７のごとき出力手段を有している。
【００２１】
再び図１を参照するに、光学式倣い研削盤１は、機台９の上部左側に砥石である砥石車１１を保持する砥石ヘッド１３が、砥石車１１を軸１５の周りに回転自在に支承しており、砥石ヘッド１３は砥石昇降枠体１７に沿って昇降自在に設けてある。砥石ヘッド１３の回動を案内するコラム１９の裏面に設けられた電動機のごとき駆動手段２１により図示省略のベルトを介して砥石車１１を回転して研削を行うものである。コラム１９は下面に摺動面を有し、受台２３の上面に形成した案内溝に沿い、図１中紙面直交方向（Ｘ軸方向）に移動する。
【００２２】
受台２３の下面には、Ｘ軸方向に砥石車１１、砥石ヘッド１３、コラム１９を移動自在な移動台２５が設けられ、移動台２５の下面には砥石車１１、砥石ヘッド１３、コラム１９を図１中左右方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸モータＭＹが設けられている。
【００２３】
機台９の前面には、Ｘ軸ハンドル２７、Ｙ軸ハンドル２９が設けられ、砥石車１１、砥石ヘッド１３、コラム１９を砥石座標系におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向へ手動により移動可能に構成されている。
【００２４】
一方、機台９の上面右側の砥石車１１と対向する位置には、加工物Ｗを挟持するワーク台３１が設けられており、ワーク台３１は下面に設けられたＵ軸移動台３３の案内面に沿ってワーク移動手段としてのＵ軸ハンドル３５によって、手動で砥石座標系のＸ軸方向に平行なワーク座標系におけるＵ軸方向へ移動自在に設けられている。
【００２５】
Ｕ軸移動台３３の下面には、Ｙ軸方向に移動自在な案内面を有するＶ軸移動台３７が設けられ、Ｖ軸移動台３７の右端部に設けられたワーク移動手段としてのＶ軸ハンドル３９の回転により、手動でＵ軸移動台３３を砥石座標系のＹ軸方向に平行なワーク座標系におけるＶ軸方向へ移動するものである。Ｖ軸移動台３７は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在であり、Ｚ軸モータＭＺにより昇降するものである。
【００２６】
なお、図２に示されているように、前記Ｕ軸ハンドル３５にはテストピースＴＰのＵ軸座標を検出する位置検出手段としてのエンコーダ３６が設けられており、Ｖ軸ハンドル３９にはテストピースＴＰのＶ軸座標を検出する位置検出手段としてのエンコーダ４０が設けられている。
【００２７】
再び図１を参照するに、砥石車１１と加工物の研削面の上方には、研削面を投影する投影機４１が設けられ、機台９の上方に設けられたスクリーン４３に、砥石車１１と加工物を投影する。この投影の倍率は数段階選択可能に設けられている。
【００２８】
また、光学式倣い研削盤１だけの制御に用いられている制御盤４５が機台９の図１中正面左上方に設けられており、後方には、図示省略の研削粉末の集塵装置が設けられている。
【００２９】
図２を参照するに、前述の光学式倣い研削盤１における教示機構が示されている。すなわち、砥石車１１をＸ軸方向へ移動させるＸ軸モータＭＸおよびＹ軸方向へ移動させるＹ軸モータＭＹと、ワーク台３１をＵ軸方向へ手動で移動させるＵ軸ハンドル３５およびＶ軸方向へ手動で移動させるＶ軸ハンドル３９が設けられており、これに加えてワーク台３１をＸ軸方向と平行なＵ軸方向へ移動させるＵ軸モータＭＵおよびＹ軸方向と平行なＶ軸方向へ移動させるＶ軸モータＭＶが設けられている。なお、Ｕ軸ハンドル３５，Ｖ軸ハンドル３９はそれぞれＸ軸ハンドル２７，Ｙ軸ハンドル２９として兼用して使われる。
【００３０】
次に、図３および図４を参照して、この発明に係る光学式倣い研削加工方法について説明する。
【００３１】
まず、教示を開始する前に、テストピースＴＰをワーク台３１上のスタート位置にセットし、実際に砥石車１１を用いて、図３に示されているようにテストピースＴＰに砥石車１１の形状を砥石形状４７として転写する。
【００３２】
次に、図４に示されているように、スクリーン４３上に張られたチャート紙４９に描かれている加工物Ｗのスタート位置ＳＴにテストピースＴＰの砥石形状４７を合わせ、Ｕ軸ハンドル３５およびＶ軸ハンドル３９によりテストピースＴＰを移動させて、ＣＲＴ７に表示されている加工物Ｗの各形状変化点である教示点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に移動して位置を教示する。
【００３３】
図５に示されているように、前述のようにして教示された教示点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６の座標は、ワーク座標系のＵ・Ｖ軸座標なので、これをＮＣ装置３に設けられている演算部５１が砥石座標系のＸ・Ｙ軸座標に変換して、ＣＲＴ７のキーを押すことによりＮＣプログラムを作成する。このＮＣプログラムに基づいて、ＮＣ装置３の制御により加工すべき加工物Ｗに研削加工を行う。
【００３４】
以上の結果から、テストピースＴＰに砥石車１１の形状を砥石形状４７として転写し、このテストピースＴＰをＵ軸ハンドル３５およびＶ軸ハンドル３９により投影機４１上のチャート紙４９に描かれた加工物Ｗの形状に合わせながらティーチング入力してＮＣプログラムを作成するので、熟練者に限らず、初心者でも正確にＮＣプログラムの作成を行うことができる。
【００３５】
また、従来のように各形状変化点においてダミー加工を行う必要がなく、最初にテストピースＴＰを１回転写（加工）するだけでよいので、ＮＣプログラムの作）成時間を短縮することができる。
【００３６】
なお、この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。すなわち、ＣＡＤとＣＡＭに分別して、ＣＡＤデータとして砥石形状を転写したテストピースＴＰにて加工物の形状データのみ登録して、あとから運動定義することも可能である。
【００３７】
また、出力データとしてＮＣプログラムを作成する代わりに、ＤＮＣ運転等、直接機械を作動させることも可能である。
【００３８】
さらに、出力したＮＣプログラムを仕上げようとして使用するだけでなく、先に出願した（特願平１１−１７１３８５）荒取り用のプログラムとしても使用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明による光学式倣い研削加工方法では、砥石の移動経路を求める際に、まずテストピースをスタート位置において砥石を移動して砥石形状をテストピースに転写し、このテストピースを砥石の代わりに投影機により投影されている加工物の形状に沿って移動させ、形状変化点の位置をワーク座標系で次々に教示する。このようにして得られた座標データを砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換するので、熟練者に限らず、初心者でも正確に砥石の移動経路の作成を行うことができる。従って、得られた移動経路に従って砥石を移動させることにより容易に加工すべき加工物に研削加工を行うことができる。また、従来のように形状変化点においてダミー加工を行う必要がなく、テストピースを１回転写するだけでよいので、移動経路の作成時間を短縮することができる。
【００４０】
請求項２の発明による光学式倣い研削加工方法では、加工物の形状変化点の教示を行うべく、投影機上の加工物の形状に沿ってテストピースを移動させる際に、手動式の２個のハンドル例えばＵ軸ハンドルおよびＶ軸ハンドルを用いて、砥石座標系のＸ、Ｙ軸と平行なワーク座標系のＵ、Ｖ軸方向へ移動しながら教示をするので容易且つ正確に砥石の移動経路の作成を行うことができる。
【００４１】
請求項３の発明による光学式倣い研削加工方法では、教示された加工物の形状変化点の座標値から、研削加工時における砥石の移動経路をＮＣプログラムで定義して、自動研削加工を行うことができる。
【００４２】
請求項４の発明による光学式倣い研削盤では、砥石の移動経路を求める際に、まずテストピースをスタート位置に置いて砥石を移動して砥石形状をテストピースＮ転写し、このテストピースを砥石の代わりにワーク移動手段により投影機に投影されている加工物の形状に沿って移動させ、形状変化点の位置を位置検出手段によりワーク座標系で検出して次々に教示する。このようにして得られた座標データを制御装置の演算部が砥石座標系に変換すると共に砥石の移動経路に変換するので、熟練者に限らず、初心者でも正確に砥石の移動経路の作成を行うことができる。従って、制御装置の制御により得られた移動経路に従って砥石を移動させることにより容易且つ正確に研削加工を行うことができる。また、従来のように形状変化点においてダミー加工を行う必要がなく、テストピースを１回転写するだけでよいので、移動経路の作成時間を短縮することができる。
【００４３】
請求項５の発明による光学式倣い研削盤では、加工物の形状変化点の教示を行うべく、投影機上の加工物の形状に沿ってワーク移動手段によりテストピースを移動させる際に、手動式の２個のハンドル例えばＵ軸ハンドルおよびＶ軸ハンドルを用いて、砥石座標系のＸ、Ｙ軸と平行なワーク座標系のＵ、Ｖ軸方向へ移動しながら教示をするので容易且つ正確に砥石の移動経路の作成を行うことができる。
【００４４】
請求項６の発明による光学式倣い研削盤では、演算部は、教示された加工物の形状変化点の座標データから、研削加工時における砥石の移動経路をＮＣプログラムで定義して、加工すべき加工物に砥石で自動研削加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光学式倣い研削盤を示す正面図である。
【図２】図１に示されている光学式倣い研削盤における教示に関する機構を示す構成図である。
【図３】テストピースを示す説明図である。
【図４】この発明に係る光学式倣い研削加工方法を示す説明図である。
【図５】教示により得られたＵ、Ｖ座標を、Ｘ、Ｙ座標に変換すると共にＮＣプログラムに変換することを示す説明図である。
【図６】従来における光学式倣い研削加工方法を示す説明図である。
【図７】従来の光学式倣い研削加工方法における問題点として、砥石車の投影状態を示す説明図である。
【図８】従来の光学式倣い研削加工方法における問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１  光学式倣い研削盤
３  ＮＣ装置（制御装置）
１１  砥石車（砥石）
３１  ワーク台
３５  Ｕ軸ハンドル（ワーク移動手段）
３６、４０  エンコーダ（位置検出手段）
３９  Ｖ軸ハンドル（ワーク移動手段）
４１  投影機
４７  砥石形状
５１  演算部
ＴＰ  テストピース
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  形状変化点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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