JPH03277459A - 加工圧制御装置 - 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、回転砥石等の加工工具により被加工物に加工
圧たる接圧をもって加工する際に、該加工圧を設定値に
維持する加工圧制御装置に関する。

〔従来の技術］ 加工工具によって被加工物の面を加工する場合、加工圧
、すなわち加工工具の上記面に対する接圧を設定値に維
持しておくことが望ましい。かかる加工としては、例え
ば、金型の製造工程の中に研摩作業が行われるが、該作
業は製造工程の２〜３割の時間を占めており、重要な地
位にある。

そこで、かかる金型研摩にあっては、第９図に示される
ように、回転砥石５１を保持する砥石ホルタ５２を空圧
シリンダ５３のピストンロッド５４に接続し、レギュレ
ータ（図示せず）により一定圧とされた空圧のもとて研
摩を行っていた。

しかし、空圧シリンダ５３の本体が固定位置にあって、
被加工物Ｐの面に沿って砥石５１が押し上げられて、ピ
ストンロッド５４を最大限上昇せしめると、レギュレー
タがあっても空圧は、例えば１／４程高くなってしまい
、加工圧は一定とはならなくなる。

そこで、電動等のサーボ（図示せず）によって上記空圧
シリンダ５３本体の位置を上昇せしめて、砥石５１が押
し上げられてもピストンのシリンダに対する変位が一定
となるようにすることにより、上記空圧を一定に維持す
る対策が講じられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような対策がなされていても、従
来装置においては、次のような問題が残されている。

先ず、ピストンのシリンダに対する変位を一定に保つた
めの電動などのサーボによる位置制御の帯域幅は通常２
〜３Ｈｚ程度（電動の場合）と低く、このため加工圧制
御の応答性が低くなる。したがって、金型表面の凹凸に
応答良く追従することができない。すなわち、きわめて
緩やかな凹凸の金型表面しか研摩できないこととなる。

次に、加工圧には砥石や工具ホルダの自重と空圧シリン
ダによる力の和によることとなるので、砥石や工具ホル
ダに自重以下の押し付は力にすることはできず、小さな
加工圧を得ることができない。したがって、手作業によ
る金型仕上げ研摩時のような微妙な力具合を実現するこ
とができない。

本発明は、かかる問題を解決し、応答性が良く微妙な力
の制御を実現する加工圧制御装置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〕

本発明によれば、上記目的は、 被加工物の面を接圧をもって加工する回転砥石等の加工
工具を備えた工具ホルダを、加工工具が被加工物の面に
追従するように、力伝達機構によって上下動自在に支持
し、 力伝達機構は、支点を中心に上記工具ホルダの上下動に
対応して変位可能に上記工具ホルダに連結されていると
共に、自重により支点に関して上記工具ホルダの重量と
釣り合う構造となっており、 力伝達機構には、上記接圧を発生すべ（力伝達機構に力
を印加するソレノイドリニアアクチュエータが接続され
ており、 工具ホルダの上下動にもとづく上記ソレノイドリニアア
クチュエータもしくは力伝達機構の変位量を検出する検
出器が設けられ、 上記検出器による検出変位量に応じて、ソレノイドリニ
アアクチュエータの発生力を設定値に保つように電流値
を制御する制御手段を備えている、 ことにより達成される。

〔作用〕

かかる本発明装置は次のように作動する。

先ず、ソレノイドリニアアクチュエータの非作業時、す
なわち非加工時には力伝達機構はその自重と工具ホルダ
及び砥石との重量とが支点を中心に互に釣り合って打ち
消し合うために、これらの重量番こよる力は被加工物の
面には全く作用していない。

次に、加工に先立ちソレノイドリニアアクチュエータの
ストローク中間位置及びこれに対応する平衡電流値を定
める。ストロークは被加工物の表面高さの最大変化量を
カバーするよう該ソレノイドリニアアクチエエータの可
動範囲のほぼ中央における値とする。また、上記平衡電
流値は、ソレノイドリニアアクチュエータが一定の力を
発生して所望の加工圧を得られるように、そして力伝達
機構の倍力率をも勘案して定められる。

かくして、加工を開始すると、被加工物の表面に沿って
砥石の高さ位置、すなわちソレノイドリニアアクチュエ
ータのストロークが変化するが、制御手段はそれに拘ら
ず該ストロークの変化に対応して上記力を一定とするよ
うに常時電流値を制御して、加工圧が設定された値に維
持される。その際、被加工物には工具ホルダ等の重量は
作用しないので、加工圧を微弱なものとして設定するこ
とが可能で、かつ応答性もよくなる。

［実施例］ 以下、添付図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本実施例装置の概要を示す構成図である。

図において、固定された支持部材１の下端部には軸受を
もつ支点２が設けられ、該支点２を中心に揺動可能にア
ーム３が左右に延出している。

アーム３の左端には、砥石４をもつ工具ホルダ５が保持
されている。また、アーム３の右端には軸受７まわりに
回動自在な支持棒６が上方に向は取り付けられ、該支持
棒６の上端部には軸受８まわりに揺動自在な支持体９が
設けられている。該支持体９には、二つのソレノイドリ
ニアアクチュエータのプランジャーロッド１０．１０が
上方に向は取り付けられており、アクチエエータ本体Ｉ
ＬＩＩは固設されている。なお、本実施例ではソレノイ
ドリニアアクチュエータは二本並設したが、所望の発生
力の大きさによって、その数は増減される。

かくして、プランジャーロッド１０．１０の力は、上記
支持棒６、アーム３そして支持部材１で構成される力伝
達機構によって工具ホルダ５に伝達される。

上記力伝達機構は、上記支点２に対しての左右のモーメ
ント力が釣り合うように構成されており、ソレノイドリ
ニアアクチュエータの非作動時には、砥石４と被加工物
Ｐとの間にはほとんど接圧がない状態となっている。

さらに、上記支持体９と不動部位との間には、該支持体
９の上下の変位量を検出する検出器としてのポテンショ
メータ１２が設けられ、該ポテンショメータ１２と上記
アクチュエータ本体ｉｉ、ｏとが制御手段１３を介して
接続されている。

上記制御手段１３は第２図に示すごとく、ポテンショメ
ータ１２のストロークの量を示す信号を受けて、これに
対応してソレノイドリニアアクチュエータ１１が設定さ
れた力を発するための電流を供給するようになっている
。

ソレノイドリニアアクチュエータは、例えば第３図のご
と（の発生カーストローク特性を有しており、ストロー
クを一定とした場合には、ソレノイドに流す電流によっ
て発生力を可変にすることがわかる。すなわち、このソ
レノイドリニアアクチュエータは、電流によってばね定
数を可変とするばねと考えることができる。その際の、
電流−ばね定数特性は例えば第４図のごとくなる。

そこで、本実施例では、外乱となる被加工物表面の形状
にもとづくストロークの変化に対応して電流を制御する
ために、制御手段１３は、第２図に示すように瞬時のス
トローク量において発生力を設定値にするためのばね定
数を算出するばね定数演算面Ｗ１１３Ａと、第４図にも
とづき該ばね定数から対応する電流値を求める電流演算
回路１３Ｂと、かかる電流値を出力として発生する電流
アンプ１３Ｃとを備えている。

このように構成される本実施例において、先ず、被加工
物の表面形状による砥石４の上下動範囲をカバーするよ
うにソレノイドリニアアクチュエータのアクチュエータ
本体１１．１１の位置を定め、次に、所定の加工圧を得
るだめの力をソレノイドリニアアクチュエータが発生す
るように、平衡電流値を設定する。その際、工具ホルダ
や力伝達機構の重量が被加工物Ｐには作用していないの
で、上記加工圧はソレノイドリニアアクチュエータの発
生力のみにより決定されることとなり、該加工圧は微量
値でも設定可能となる。

かかる状態で、加工を行った場合、砥石４は被加工物Ｐ
の表面形状に追従し、ソレノイドリニアアクチュエータ
のストロークは変化する。しかし、ポテンショメータ１
２で検出されたストローク信号によって制御手段１３は
、既述のごと（、電流値を制御するため、ソレノイドリ
ニアアクチュエータは常時上記設定された力を発生し、
加工圧も一定に保たれる。

なお、本実施例についての具体的試験例を示すと、応答
性に関しては、第６図のようなステ、プ状のパルス入力
電流に対し第５図のごとくの加工圧（押し付は力）を得
ることができた。この加工力の応答の立上がり時間は４
８ｍ５ｅｃと、従来のものに比しきわめて速い。また、
加工圧の一定の度合については、第８図に示す正弦状の
曲面をもつ被加工物を加工した際の加工圧（押し付は力
）は第７図のごとくであり、一定の目標値に対してほと
んど変動していないことがわかる。

（発明の効果〕 本発明は以上のごとく、加工工具に工具ホルダ等の重量
が作用しないようにして、ソレノイドリニアアクチュエ
ータを用いて加工圧を加え、該ソレノイドリニアアクチ
ュエータの電流を電流制御することにより加工圧を一定
とすることにしたので、きわめて小さい加工圧をかける
ことができ微妙な加工を行うことができると共に、一定
圧のもとに安定した加工ができるという効果をもたらす
。さらに、応答性も改善されるので、形状変化の大きい
被加工物にも対処できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す概略構成図、第２
図は第１図装置の制御手段及びその周辺を示すブロック
図、第３図はソレノイドリニアアクチュエータのストロ
ークの発生力特性の一例を示す図、第４図は第３図のソ
レノイドリニアアクチュエータの電流−ばね定数特性を
示す図、第５図ないし第８図は本実施例装置における試
験結果を示し、第５図はパルス応答特性図、第６図は第
５図の特性試験のためのパルス入力の図、第７図は押し
付は力の実測値を示す図、第８図は第７図の試験におけ
る被加工物の表面を示す図、第９図は従来装置を示す概
略構成図である。 １．２．６・・・力伝達機構

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被加工物の面を接圧をもって加工する回転砥石等の加
   工工具を備えた工具ホルダを、加工工具が被加工物の面
   に追従するように、力伝達機構によって上下動自在に支
   持し、 力伝達機構は、支点を中心に上記工具ホルダの上下動に
   対応して変位可能に上記工具ホルダに連結されていると
   共に、自重により支点に関して上記工具ホルダの重量と
   釣り合う構造となっており、 力伝達機構には、上記接圧を発生すべく力伝達機構に力
   を印加するソレノイドリニアアクチュエータが接続され
   ており、 工具ホルダの上下動にもとづく上記ソレノイドリニアア
   クチュエータもしくは力伝達機構の変位量を検出する検
   出器が設けられ、 上記検出器による検出変位量に応じて、ソレノイドリニ
   アアクチュエータの発生力を設定値に保つように電流値
   を制御する制御手段を備えている、 こととする加工圧制御装置。