超磨粒設置方法

2023-07-11 19:05:11

專利名稱：超磨粒設置方法
技術領域：
本發明涉及一種超磨粒設置方法，其用於將超磨粒安裝在製造模 具上以在製造諸如砂輪、整形工具、修整工具等之類的旋轉磨具的過 程中將超磨粒布置在所述旋轉磨具的研磨麵上。
背景技術：
在製造諸如砂輪、整形工具、修整工具等之類的旋轉磨具的過程 中，經常遇到的情況是利用諸如金剛石、CBN (立方氮化硼)等之類 的超磨粒來形成磨具的研磨麵。在這種情況下，磨具應具有均勻布置 的超磨粒使得研磨麵可在研磨操作中沒有任何局部不均衡地研磨工 件。為此，在製造磨具的過程中，採用一種所謂的"顆粒轉移方法"， 其中布置在凹型製造模具的內表面上的超磨粒被轉移到凸型磨具的外 研磨麵上，而布置在凸型製造模具的外表面上的超磨粒被轉移到凹型 磨具的內研磨麵上。
例如，在日本未經審查的、已公開的專利申請No.56-163879中， 對作為用於磨具的製造模具的凹型模具的內表面上塗覆粘合劑，將網 格尺寸稍大於金剛石磨粒的顆粒尺寸的網狀物設置在該凹型模具的內 表面上，並且將金剛石磨粒分布在該網狀物上使得金剛石磨粒以其中 在每個磨粒與相鄰磨粒之間確保有適當間隙的空間間隔形式的柵格圖 案分布並固定。因此，只有落入網狀物的網孔內的金剛石磨粒可被粘 合劑粘附並保持，而其它保留在網狀物上的金剛石磨粒不會被粘附。 因而，可通過將一個金剛石磨粒設置在一個網孔中以預定的分布密度 有規則地布置金剛石磨粒。
如該日本專利申請所述以柵格圖案布置金剛石磨粒對簡單且均勻地分布金剛石磨粒而言#>有效。
然而，經常遇到的情況是製造模具的安裝面包括錐形表面、圓形 表面和端面等。因此，如果試圖以柵格圖案在任意這些表面上進行布 置，則金剛石磨粒會由於柵格圖案的一條邊或另一條邊變成平行於制
造模具的周向而在卯度間隔的四個區域處沿周向連續排列，並且由於 柵格圖案的任意一條對角線變成平行於該周向而在與上述四個區域隔
開45度角的另外四個90度間隔的區域處沿周向連續排列。在利用這 種製造模具製成的磨具中，由於出現任意下列現象之一而使研磨精度 變差沿旋轉方向位於形成連續顆粒線的磨粒的後面的磨粒在研磨作 業中不起作用；部分磨粒遲於其它顆粒進行研磨；以及在工件上的與 形成磨具的連續顆粒線的那些部分接觸的每個部分發生大量金屬切 削。

發明內容
因此本發明的一個主要目的是提供一種改進的超磨粒設置方法， 其能夠適合於製造模具的複雜表面形狀，並且還能夠在製造模具上設 置超磨粒使得利用所述製造模具製造的磨具可在研磨操作中確保均勻 性。
簡而言之，根據本發明，提供一種超磨粒設置方法，其用於以柵 格圖案將超磨粒布置在用於製造旋轉磨具的旋轉形製造模具的安裝面 上。所述方法包括二維展開坐標準備步驟，在該步驟中將所述安裝 面的非圓柱形區域展開為平面形式的圓弧帶狀表面，在所述非圓柱形 區域中所述安裝面的位於包含所述製造模具的軸線的平面中的切線與 所述製造模具的軸線交叉，並且依賴於所述超磨粒的安裝位置以所述 柵格圖案在所述圓弧帶狀表面上設置多個安裝點；矯正步驟，在該步 踝中在預定角範圍內矯正所述安裝點的柵格圖案，所述預定角範圍分 別具有位於沿所述圓弧帶狀表面的周向的不同位置處的中心，從而在 每個所述預定角範圍內所述多個安裝點不會沿所述圓弧帶狀表面的周 向形成連續點線；以及安裝步驟，其基於由所述矯正步驟矯正後的所 述柵格圖案所確定的安裝點的布置來在所述製造模具的安裝面上安裝 所述超磨粒。
在所述超磨粒設置方法中，將製造模具CW上的要以格柵圖案布置金剛石磨粒D的非圓柱形區域展開為平面形式的圓弧帶狀表面，並 且將所述多個安裝點矯正為不會沿所述圓弧的周向連續排列。通過執 行這些簡化步驟，可消除這種現象在連續排列的金剛石磨粒之後的 每個金剛石磨粒不對研磨操作起作用；部分磨粒遲於其它磨粒進行研 磨；以及在工件上的與形成磨具的連續顆粒線的那些部分接觸的每個 部分發生大量金屬切削。因此，可快速並可靠地製造出製造模具CW 以隨後用於製造能夠執行精確研磨操作的磨具。


通過連同附圖參考本發明的優選實施方式，可容易地理解並且更 好地理解本發明的前述及其它目的以及許多伴隨的優點，其中幾附圖 中始終用相同的參考標號表示相同或對應的部件，並且其中
圖1是用於實施根據本發明的一個實施方式中的超磨粒設置方法 的磨粒設置設備的總體側視圖2是所述設備的放大的局部立體圖，示出在製造模具的內表面 上設置超磨粒的方式；
圖3是一個示例中的製造模具的縱向剖視圖，示出圓柱形安裝面；
圖4是示出圖3所示的製造模具的圓柱形安裝面的展開圖5是另一個示例中的製造模具的縱向剖視圖，示出錐形安裝面；
圖6是所述一個示例中的製造模具的縱向剖視圖，示出圓形安裝
面；
圖7是圖6所示的圓形安裝面的放大的局部剖視圖8是從圖5所示的製造模具的錐形安裝面展開的圓弧帶狀表面 的平面圖9是以柵格圖案布置在圖8所示的主基準線BL的鄰域中的安裝 點的放大的局部視圖IO是覆蓋了比圖9中所覆蓋的鄰域更寬的鄰域的局部視圖11用於示出在主基準線BL的鄰域中對安裝點進行移位的方式的i兌明圖12是用於示出安裝點已移位的矯正後的柵格圖案與矯正前的柵 格圖案的對比的說明圖13是與圖10所示的鄰域相同的鄰域的局部視圖，其中柵格圖 案已被矯正為使安裝點每兩排進行移位；
圖14是在圖8所示的二級基準線SL的鄰域中以柵格圖案布置的 安裝點的放大的局部視圖15是用於示出在二級基準線SL的鄰域中使安裝點移位的方式 的i兌明圖16是用於示出在二級基準線SL的鄰域中安裝點已移位的矯正 後的柵格圖案與矯正前的柵格圖案的對比的說明圖17是與圖14所示的鄰域相同的鄰域的局部視圖，其中柵格圖 案已被矯正為使安裝點每兩排和每三排進行移位；
圖18是另 一個示例中的製造模具的縱向剖視圖，示出端部安裝面； 並且
圖19是用於每個這種端部安裝面的圓弧帶狀表面的平面圖。
具體實施例方式
下文中將參照附圖來說明根據本發明的一個實施方式中的超磨粒 設置設備和由該設備實施的超磨粒設置方法。圖1是設置設備的示意 性側視圖，並且圖2是示出在設置設備中的製造模具上設置超磨粒的 方式的放大立體圖。用於製造諸如砂輪、整形工具、修整工具等之類
磨具的製造模具cw例如由碳製成並採取在其相反端具有平端面的大
體圓柱形形狀。在製造模具CW的內表面上執行超磨粒的設置。這意 味著在此採用的製造模具CW是凹型模具，所述凹形模具用於通過所 謂的"顆粒轉移方法"製造凸型磨具，其中布置在凹型模具的內表面 上的超磨粒要被轉移至凸型磨具的外研磨麵。
用參考標號2表示的超磨粒設置設備包括裝載臺裝置4，其用於 將製造模具CW從裝載位置裝載至預定夾持位置；以及作為夾持和提升機構的夾持和提升裝置6，其用於夾持已裝載的保持在水平狀態的 製造模具CW並將製造模具CW提升至使製造模具CW的軸線轉過 90度的角度而水平延伸的升起狀態或豎立狀態。設置設備2進一步包 括超磨粒供應裝置8，其用於將金剛石磨粒D儲存為已按類型分類 的超磨粒並用於將金剛石磨粒D逐一 (即， 一個顆粒接一個顆粒)地 供給至吸附位置；以及六軸控制機器人IO，其用於將供給至吸附位置 的超磨粒D吸附至作為末端執行器附連於六軸控制機器人端臂的吸嘴 74並用於將超磨粒D安裝在被夾持和提升裝置6夾持的製造模具CW 上。
裝載臺裝置4在其上設置有兩個裝載和固定單元(未示出)並設 置有旋轉機構18，每個所述裝載和固定單元用於臨時將製造模具CW 以水平狀態保持在其上，所述旋轉機構18用於通過將所述兩個裝載和 固定單元在水平面轉過180度角而交替地將所述兩個裝載和固定單元 定位於裝載位置和夾持位置。因而，由每個裝載和固定單元保持的制 造模具CW在裝載位置與夾持位置之間水平移動。
夾持和提升裝置6包括夾持機構40，其用於在夾持位置夾住制 造模具CW;提升機構42，其用於將夾持機構40從水平位置提升至升 起位置或豎立位置；以及水平轉動機構44，其用於繞豎直軸線轉動被 保持在豎立位置的夾持機構40。
夾持機構40設置有一對卡盤構件46 (參照圖2)，所述卡盤構件 46用於夾持製造模具CW的周面上的沿直徑方向相反的部分，並且各 卡盤構件46分別固定至一對支腿構件48以被所述支腿構件48支撐。 所述一對支腿構件48在其根部被導引為可以彼此靠近和彼此離開地 移動。進一步設置有卡緊氣缸(未示出)，所述一對卡盤構件46可通 過卡緊氣缸選擇性地閉合或打開。卡緊氣缸與氣泵(未示出)連通， 並且通過設置在它們之間的電磁閥(未示出)來控制從氣泵供給至卡 緊氣缸的空氣，所述電磁閥可由系統控制器控制(未示出)。
支撐框架(未示出)以可滑動方式引導其一個端面上的一對支腿 構件48並具有固定至其上的卡緊氣缸以使所述一對支腿構件48 (即， 卡盤構件46)彼此靠近和彼此離開地移動。所述支撐框架從另一個端 面伸出水平旋轉軸(未示出)，並且該水平旋轉軸由旋轉底架52支撐 而可在夾持機構40保持在豎立位置時繞豎直軸線旋轉。水平旋轉軸可通過安裝在旋轉底架52上的轉動氣缸(未示出)旋轉。水平旋轉軸和 轉動氣缸等構成水平旋轉機構44。轉動氣缸與氣泵(未示出)連通。 通過設置在氣泵與轉動氣缸之間的另一個空氣連通管上的另一個或第 二電磁閥(未示出)來控制從氣泵供給至轉動氣缸的空氣，並且第二 電磁閥可由系統控制器控制。
旋轉底架52固定至提升旋轉軸60的一端，所述提升旋轉軸60被 支撐為可在固定在設備基座34上的提升機構基座61中旋轉並可繞正 交於水平旋轉軸的水平軸線旋轉。提升旋轉軸60具有固定至其另 一端 的轉盤64，所述轉盤64從其周面突出擺臂66。擺臂66的末端連接至 提升氣缸68的活塞，所述提升氣缸68的基端部分由固定在設備基座 34上的託架69以可樞轉方式支撐，並且可沿豎直方向樞轉。提升氣 缸68與氣泵(未示出)連通，並且在氣泵與提升氣缸68之間設置有 另一個或第三電磁閥(未示出)。通過能夠由系統控制器控制的第三電 磁閥的開啟/閉合操作來控制從氣泵供應至提升氣缸68的空氣。在提 升氣缸68操作時，擺臂66擺動，使得提升旋轉軸60在90度的範圍 內旋轉以在水平狀態與豎立狀態或升起狀態之間擺動夾持機構40。因 而，超磨粒設置設備2被構造成在製造模具CW被穩定地保持的水平 狀態下(即，製造模具CW的軸線豎直延伸)執行製造模具CW的轉 移，並且在升起狀態下執行設置作業，所述升起狀態使設置作業更容 易地從製造模具CW的一側進行。
如圖1所示，六軸控制機器人10在夾持和提升裝置6前方固定安 裝在設備基座34上。機器人10採用的結構是帶有三個受控軸的腕 部單元72附連至帶三個受控軸的基臂機構70的第二臂78，並且吸嘴 74以可拆卸方式附連至腕部單元72的端軸或端臂。
基臂機構70的結構如下。即，旋轉基座73安裝在固定於設備基 座34上的機器人基座71上並且可繞垂直於水平面的第一軸線Jl轉 動。這樣就通過將旋轉基座73與固定在設備基座34上的機器人基座 71經第一軸線Jl結合從而節省了空間。第一臂76與旋轉基座73結 合從而可繞水平的第二軸線J2沿豎向擺動。前述第二臂78結合於第 一臂76的末端從而可繞平行於第二軸線J2的第三軸線J3沿豎向擺 動。
腕部單元72的結構如下。即，第三臂80與基臂機構70的第二臂78的末端結合從而可繞垂直於(即，交叉)笫三軸線J3的第四軸線 J4轉動。第四臂82與第三臂80的末端結合從而可繞垂直於(即，交 叉)第四軸線J4的第五軸線J5樞轉。作為端臂的第五臂84與第四臂 82的端部結合從而可繞垂直於(即交叉)第五軸線J5的第六軸線J6 旋轉。作為末端執行器的吸嘴74以可拆卸方式附連至第五臂84的端 部。吸嘴74與真空泵(未示出)連通並在其上施加有負壓時將金剛石 磨粒D吸附至其吸嘴端。吸嘴端或鼻部74n彎曲卯度、45度和30度 的三種吸嘴74儲存在工具盒或管嘴盒(未示出)中。就吸嘴調換而言， 控制六軸控制機器人10接近管嘴盒88，使得任意在腕部單元72上使 用的吸嘴返回至管嘴盒88中的管嘴支撐框架(未示出)中的空缺管嘴 支撐框架，然後選擇性地將另一個吸嘴附連至腕部單元72。因而，腕 部單元72上的每個吸嘴74與真空泵和另一個或第四電磁閥(兩者都 未示出)一起構成用於將金剛石磨粒D吸附至其末端部分的吸附裝置。
雖然未示出，但是諸如伺服電機之類的六個致動器設置為用來分 別驅動第一受控軸至第六受控軸Jl-J6並可由所述系統控制器控制， 所述機器人控制器由微計算機等構成。
對設置在第五臂或端臂84末端處的卡盤部85作用弱電流，所述 卡盤部用於選擇性地附連吸嘴74。因而，當已附連至腕部單元72的 直角吸嘴74的末端連續接觸被夾持和提升裝置6保持為豎立的製造模 具CW的前端面上的多個位置時，系統控制器起到用於計算製造模具 CW的端面上的相應接觸點的坐標的基準面計算裝置的作用以獲得用 於設置作業的基準面。進一步地，當每個接觸點沿製造模具CW的徑 向向內移動時，可定位這種徑向向內運動中的接觸終點，即，限定製 造模具CW的內表面的開口的圓上的位置，並且通過對製造模具CW 的前端面上的多個位置重複該步驟，系統控制器起到用於計算形成在 製造模具CW中的孔的中心的坐標的孔中心計算裝置的作用。基準面 和孔中心的信息存儲在系統控制器的存儲裝置中並用來校準六軸控制 機器人70的坐標。因而，可基於已輸入控制程序中的製造模具形狀來 在製造模具CW的內表面上在編程目標位置處精確地設置金剛石磨粒 D。這樣，每個吸嘴74還用作與包括在系統控制器中的接觸傳感器(未 示出)電連接的接觸感應探頭的作用，並因此由彈性金屬(即，導電 的)材料製成。再參照圖1，超磨粒供給裝置8設置在一側的一個位置處，該位置 與六軸控制機器人10和保持在豎立位置的夾持機構40幾乎等距。供 給裝置8包括水平盤狀盒或盤狀託盤90，在盤狀盒或盤狀託盤上等角 度間隔地設置有多個(該具體實施方式
中為六個)漏鬥狀儲存桶或儲 存容器92作為儲存器。盤狀託盤90可通過分度驅動電機(未示出) 繞豎直旋轉軸(未示出)旋轉以選擇性地將儲存容器92轉向至供給位 置。在每個儲存容器92中設置有提升杆94並且所述提升杆94可移動 以從儲存容器92的漏鬥部的底部沿豎向突出。當將每個儲存容器92 選擇性地轉向至供給位置時，每個這種被轉向至供給位置的儲存容器 92的提升杆94與設置在供給位置下方的提升氣缸的活塞杆(兩者都 未示出)對齊，從而使得一個顆粒D從容納在儲存容器92中的其它 多個金剛石磨粒D升起並與所述其它多個金剛石磨粒D分離。雖然未 示出，但是每個提升杆94被彈簧偏置為通常縮回至低位置並在頂端具 有用於將單個超磨粒D保持於其上的小凹部。因而，分離機構包括提 升杆94和提升氣缸。包括光發射器和光傳感器的光電探測器橫跨在供 給位置處向上移動的提升杆94設置，因而光電探測器96可檢測保持 在提升杆94頂部上的吸附位置的單個金剛石磨粒D的存在/缺失和品 質(即，使用的合適性)。
在利用如上構造的設置設備2執行設置的過程中，金剛石磨粒D 的布置被確定為用來在設置操作期間控制六軸控制機器人10的安裝 程序中的坐標。依賴於製造模具CW的要在其上安裝金剛石磨粒D的 安裝面的形狀來確定金剛石磨粒D的布置。
在如果要在圖3所示的製造模具CW的內表面上的圓柱形表面100 處執行設置的情形中，首先，將要在其上安裝金剛石磨粒D的圓柱形 表面IOO如圖4所示展開為呈二維長方形帶狀表面102形狀的平表面。 然後，以點陣或柵格圖案(參照圖9)布置多個安裝點104，所述點陣
或柵格圖案的一條邊傾斜過角度ei，所述角度ei例如是30度。設置
該傾斜的目的是防止金剛石磨粒D使得連續點線平行於製造模具CW 的軸線CL並因此平行於利用製造模具CW製造的磨具的軸線。基於 安裝點104的布置，系統控制器或另一個離線計算機進行計算以將已 展開為平表面的長方形帶狀表面102重構為三維圓柱形形狀，從而安 裝點104的布置被限定為用於設置金剛石磨粒D的三維圓柱形形狀的 坐標。在該具體實施方式
中的柵格圖案是正方形點對點間隔柵格圖案，其中柵格圖案的兩條邊( 一條邊和另 一條邊)具有相同的點對點間隔。
進一步地，在製造模具CW的要安裝金剛石磨粒D的安裝面是圖 5所示的錐形表面106的情形中，首先，如圖8所示將三維錐形表面 106展開為呈二維圓弧帶狀表面108形狀的平表面，所述二維圓弧帶 狀表面108按角度延伸例如240度角，其中用於在形成三維錐形表面 106的過程中使二維圓弧帶狀表面108成環狀的一對接合邊108a、 108b 在從下文引用的主基準線BL開始計數的情況下處於"一點鐘"位置 和"五點鐘"位置。這樣，如圖8所示，主基準線BL設為在"十二 點鐘"位置處與圓弧帶狀表面108的圓弧中心相交，從而主基準線BL 變得平行於用於多個安裝點104的柵格圖案的一條邊。然後，所述多 個安裝點104以所述柵格圖案(參照圖9)分布並在圓弧帶狀表面108 上被分配有用於安裝金剛石磨粒D的坐標(二維展開坐標準備步驟)。 注意，二維圓弧帶狀表面108延伸的角度依賴於錐形表面106的傾斜 角度而不同，在本實施方式中僅為了進行說明而將該角度設為240度 角。
在主基準線BL的鄰域中以及與主基準線BL按角度間隔開卯度 角和180度角的兩條副基準線(參照圖8)的鄰域中(將這兩種鄰域 稱為"第一預定角範圍")，沿垂直於相應的主基準線BL和副基準線 FL之一的各排的安裝點104沿圓弧帶狀表面108的周向排列。結果， 如圖10典型示出的，在每個第一預定角範圍內，沿所述排的安裝點 104形成沿周向延伸的多條連續點線。由於當帶狀表面108被重構為 三維錐形表面106時(即，當帶狀表面108通過在接合邊108a、 108b 處接合而成環狀時)，在二維圓弧帶狀表面108上的"九點鐘"位置和 "六點鐘"位置的兩個預定角範圍簡單地分別移動至"八點鐘"位置 和"四點鐘"位置，所以當利用製造模具CW來製造磨具時，磨具將 會在每個所述第一預定角範圍內具有沿其周向排列的金剛石磨粒D。
為了消除該缺陷，如圖11所示，每隔一排或每兩排平行於相應的 主基準線BL和副基準線FL之一的安裝點104以所述柵格圖案的兩個 相鄰的安裝點104之間的距離(Pi)的一半(1/2Pi)沿其自身的排(即， 幾乎沿徑向)移位(矯正步驟)。在各自覆蓋25度角的各個第一預定 角範圍內執行這種矯正，從圖8可看出，所述第一預定角範圍具有位 於以90度間隔按角度間隔開的相應的主基準線BL和副基準線FL之一上的中心。圖12示出柵格圖案這樣矯正後的安裝點104與柵格圖案 在進行這種矯正前的那些安裝點104的對比。因此，如圖13典型地示 出的，可防止沿所述柵格圖案的垂直於相應的主基準線BL和副基準 線FL之一的一條邊的安裝點104沿周向連續排列(即，防止形成多 條連續點線)。換言之，在每個所述第一預定角範圍內，每排垂直於相 應的主基準線BL和副基準線FL之一的安裝點104每兩個安裝點從其 自身的排偏離或偏移，從而可沿周向以Z字形方式布置沿每個這種排 的安裝點104。
進一步地，再參照圖8，在與主基準線BL沿逆時針方向分別按角 度間隔開45度角和135度角的兩條二級基準線SL的每個鄰域(稱為 "第二預定角範圍")內，柵格圖案的一條對角線如圖14所示變成與 製造模具CW的周向平行，使得每個第二預定角範圍內的安裝點104 沿製造模具CW的周向形成連續點線。這是因為兩個第二預定角範圍 分別在二維圓弧帶狀表面108上的"十一點鐘"位置與"十點鐘"位 置之間的中間位置以及"八點鐘"位置與"七點鐘"位置之間的中間 位置，並且當帶狀表面108被重構為三維錐形表面106時，兩個第二 預定角範圍簡單地分別移動至"九點鐘"位置附近和"五點鐘"位置 附近(更精確而言，從主基準位置BL逆時針算起分別移動至67.5度 位置和202.5度位置)。前述副基準線FL和二級基準線SL共同限定 附加基準線。
為了消除該缺陷，將沿平行於所述柵格圖案的一條邊或另一條邊 (即，平行於主基準線BL或副基準線FL )的各排的安裝點104分成 多個組，每個組包括三排安裝點104。然後，每個組的第二排中的安 裝點104沿其自身的排相對於同一個組的第一排中的安裝點104沿一 個方向以所述兩個安裝點104之間的距離(Pi)的三分之一 (1/3Pi) 移位，而每個組的第三排中的安裝點104沿其自身的排相對於第二排 中的安裝點104沿相同的方向以所述距離(Pi)的三分之一 (1/3Pi) 移位或者沿其自身的排相對於第一排中的安裝點104沿相反的方向以 所述距離(Pi)的三分之一 (1/3Pi)移位。所述距離(Pi)對應於沿 柵格圖案的 一條邊以及另 一條邊的點對點間隔。
圖15舉例說明了包括沿柵格圖案的另一條邊(正交於主基準線 BL)的第一排至第三排Ral-Ra3的一個組，其中第二排Ra2和第三排Ra3中的安裝點104 (每個安裝點均以圓孔表示)沿各自的排R2、 R3相對於第一排R1中的安裝點104沿相反的方向移位。在各自覆蓋 12.5度角的每個第二預定角範圍中執行這種矯正，所述矯正將相應的 與主基準線BL沿逆時針方向按角度間隔開45度角和135度角的二級 基準線SL之一作為中心。圖16示出這樣矯正後的柵格圖案的安裝點 104與進行這種矯正前的柵格圖案的那些點104的對比。因此，如圖 17所示，可防止每個第二預定角範圍內的安裝點104如圖15所示沿 周向CD連續排列(即，防止形成多條連續點線)。換言之，在每個第 二預定角範圍內，可沿周向CD以Z字形方式布置安裝點104。
同樣如圖15所示，在修改的形式中，每個組可設為包括平行於柵 格圖案的一條邊(即，平行於主基準線BL)的三排Rbl-Rb3。在該修 改的形式中，第二排Rb2和第三排Rb3中的安裝點104 (每個安裝點 均以方孔表示)沿它們自身的排相對於第一排Rbl中的安裝點沿相反 的方向以距離(Pi)的三分之一(l/3Pi)移位。可替代地，第三排Rb3 中的安裝點104可沿其自身的排相對於第一排Rbl中的安裝點104沿 相同的方向以距離(Pi)的三分之二 (2/3Pi)移位，即，相對於第二 排Rb2中的安裝點104沿相同的方向以距離(Pi)的三分之一 (1/3Pi) 移位。
然後，將圓弧帶狀表面108上的安裝點104的坐標重構為用於將 超磨粒D安裝在製造模具CW上的三維坐標格式。
進一步地，可能遇到的情況是製造模具CW的安裝面如圖6所示 是圓形表面110。這種情況下，如圖7所示，將圓形表面IIO上的圓形 部分112假定為是所具有的斜邊的長度與圓形部分112的圓弧相同的 錐形表面114，其中用於布置超磨粒的安裝點104設置在前述二維展開 坐標系統上。然後，以與前述錐形安裝面相同的方式，在圖8所示的 圓弧帶狀表面108的二維坐標中確定將要在其上安裝金剛石磨粒D的 多個安裝點104。這樣，通過將圓形安裝面IIO視為更易於操作的錐形 表面，可在將金剛石磨粒D設置在製造模具CW上之前簡單並迅速地 矯正圓形表面110上的安裝點104的布置。
進一步地，如圖18所示，應在與製造模具CW的軸線CL成直角 的端面116上進行安裝。這種情況下，如圖19所示，以柵格圖案將安 裝點104分配到環形帶狀表面118上(二維展開坐標準備步驟)。與前述錐形表面106 —樣，將主基準線BL設為在"十二點鐘"位置與環 形帶狀表面118的圓弧中心相交，從而使所述基準線BL如圖19所示 變成平行於用於多個安裝點104的柵格圖案的一條邊。然後，將多個 安裝點104以柵格圖案分布並分配在環形帶狀表面118上作為用於安 裝金剛石磨粒D的坐標(二維展開坐標準備步驟)。
與前述錐形表面106—樣，如圖10所示，在主基準線BL的鄰域 中以及與主基準線BL沿一個旋轉方向按角度間隔開90度角、180度 角和270度角的三條副基準線FL的鄰域中(所述鄰域稱為"第一預 定角範圍")，沿每排都垂直於相應的主基準線BL和副基準線FL之一 的多排的安裝點104沿環形帶狀表面118的周向排列，由此每個第一 預定角範圍內的安裝點104沿周向形成連續點線。
為了消除該缺陷，以與參照圖11和圖12關於錐形安裝面的說明 相同的方式來矯正圖19所示的環形帶狀表面118上的四個第一預定角 範圍中的每一個第一預定角範圍內的柵格圖案，從而如圖13典型地示 出一樣，可防止沿柵格圖案的垂直於相應的主基準線BL和副基準線 FL之一的一條邊的安裝點104沿周向連續排列(即，防止形成多條連 續點線)。換言之，在四個第一預定角範圍中的每一個第一預定角範圍 內，沿垂直於相應的主基準線BL和副基準線FL之一的每一排的安裝 點104使得每兩個安裝點從其自身的排偏離或偏移，從而可沿周向以 Z字形方式布置沿每個這樣的排的安裝點104。
進一步地，在與主基準線BL沿一個旋轉方向分別按角度間隔開 45度角、135度角、225度角和315度角的四個二級基準線SL的鄰域 中，所述柵格圖案的一條對角線變成平行於製造模具CW的周向，從 而每個稱為"第二預定角範圍，，的鄰域內的安裝點104沿製造模具CW 的周向形成連續點線。
為了消除該缺陷，以與參照圖15和圖16關於所述錐形安裝面的 說明相同的方式來矯正圖19所示的環形帶狀表面118上的四個第二預 定角範圍中的每一個第二預定角範圍內的柵格圖案。因此，如圖17所 示，可防止四個第二預定角範圍中的每一個第二預定角範圍內的安裝 點104沿周向連續排列(即，防止形成多條連續點線)。換言之，在每 個第二預定角範圍內，可沿周向以Z字形方式布置安裝點104。然後，將環形帶狀表面118上這樣矯正後的安裝點104的坐標重 構為用於將超磨粒D安裝在製造模具CW上的三維坐標格式。在此， 環形帶狀表面118被視為以360度角延伸的圓弧帶狀表面並被當作前 述如圖8所示的圓弧帶狀表面108的一種形式。進一步地，錐形表面 106、圓形表面110和端面116中的每一個構成非圓柱形安裝面區域， 其中沿包含製造模具CW的軸線CL的平面(即，縱剖面)對每個所 述表面所取的切線與製造模具CW的軸線CL交叉。
(操作)
接下來將關於利用其中已如上述地確定了安裝坐標的超研磨設置 設備2的安裝過程進行說明。首先，如圖1所示，將製造模具CW裝 載在裝載臺裝置4上的裝載位置上。此時，製造模具CW被以穩定的 水平狀態保持在裝載臺裝置4上。然後裝栽臺裝置4轉過180度角以 將製造模具CW從裝載位置移動至夾持位置。然後，已預先升起的夾 持機構40通過提升氣缸68的操作被放倒至水平位置，並且夾持機構 40的卡盤構件46到達夾持位置，在所述夾持位置處所述卡盤構件46 定位在它們之間的製造模具CW的徑向相反側。卡盤構件46通過卡緊 氣缸(未示出)閉合以從製造模具CW的沿直徑方向的相反側來夾住 製造模具CW的周面。在製造模具CW被夾住的情況下，驅動用於提 升機構42的提升氣缸68以便以推壓的方式擺動擺臂66，由此通過提 升旋轉軸60轉過卯度角來將夾持機構40和被夾持機構40夾住的制 造模具CW提升至升起位置或豎立位置。
隨後，啟動六軸控制機器人IO，核對製造模具CW的ID (標識) 號，並且依賴於核對出的ID號來選擇在安裝金剛石磨粒D的過程中 用來控制六軸機器人10的安裝程序。所述安裝程序已如前面所述依賴 於製造模具CW的安裝面的形狀被矯正，從而在每個第一預定角範圍 和第二預定角範圍內，不會沿製造模具CW的周向形成金剛石磨粒D 的連續點線。
首先，控制六軸控制機器人10以接近管嘴盒(未示出)，然後選 擇性地將適合於隨後要為其執行設置的安裝面的吸嘴74附連至端臂 或第五臂84的末端。所述吸嘴必須能夠將其吸嘴端或鼻部的軸線導向 為垂直於要在其上安裝金剛石磨粒D的安裝面並且能夠本身適合於制 造模具CW的安裝面上的凹槽等的深度。在滿足這些要求的前提下執行管嘴74的選擇。然後，六軸控制機器人10利用附連於其上的吸嘴 74作為接觸探頭以校正被夾持和提升機構6夾住的製造模具CW的夾 持位置涉及的誤差和製造模具CW的製造過程中涉及的尺寸誤差。即， 通過利用吸嘴74作為與製造模具CW上的多個位置接觸的接觸探頭， 可在製造模具CW被夾持和提升機構6實際保持的狀態下檢測製造模 具CW的前端面和孔中心的位置。通過所檢測到的與製造模具CW的 前端面和孔中心有關的位置信息來校準六軸控制機器人10的程序起 點的三維坐標，從而系統控制器可按照選定的安裝程序在設置金剛石 磨粒D的過程中從校準後的程序起點位置控制六軸控制機器人10。
在前述校準六軸控制機器人10的同時，容納要在安裝中使用的金 剛石磨粒D的儲存容器92之一被轉向至超磨粒供給裝置8中的供給 位置，並且如圖l所示，在供給位置處一個金剛石磨粒D通過被提升 氣缸(未示出)向上推動的提升杆94與分度儲存容器92中的多個金 剛石磨粒D分離並突出。此時，由光電探測器(未示出)判斷突出至 吸附位置的金剛石磨粒D的存在/缺失和品質(即，使用的適合性)。 如果不存在金剛石磨粒或者金剛石磨粒的品質不適於使用，則再次執 行突出另一個金剛石磨粒的步驟。
在前述校準之後，控制六軸控制機器人10將吸嘴74移至吸附位 置並將保持在吸附位置的金剛石磨粒D吸到吸嘴74的末端上。通過 檢查壓力傳感器(未示出)在六軸控制機器人10的吸附運動前後所檢 測到的真空壓力之間的差異來判斷是否有金剛石磨粒D在吸嘴74上。 如果沒有正確地進行吸附，則將吸嘴74上的金剛石磨粒D扔到NG(廢 品)箱(未示出)內，並且再次執行吸附步驟。毋容置疑，壓力傳感 器設置在將作為負壓供給裝置的真空泵(未示出)連接至位於機器人 10的腕部單元72上的吸嘴74上的空氣通路管線上。
接下來，吸附在吸嘴74上的金剛石磨粒D被六軸控制機器人10 轉移至位於如圖2所示被夾持和提升裝置6夾住的製造模具CW前方 的安裝開始位置或安裝基準位置(未示出)。然後，按照安裝程序控制 六軸控制機器人10從安裝基準位置移動，所述安裝程序已經如前述被 矯正為不沿製造模具CW的周向連續排列金剛石磨粒D。因此，保持 在吸嘴74上的每個金剛石磨粒D被按照矯正後的安裝程序安裝在制 造模具CW上的目標安裝位置處。通過對每個金剛石磨粒D重複這種安裝操作來將多個金剛石磨粒D安裝在製造模具CW的一個或多個安 裝面上。由於已預先將粘合劑塗覆於製造模具CW的安裝面上，所以 已設置在安裝面上的金剛石磨粒D被粘合劑保持並粘附於安裝面上。
已在其上完成金剛石磨粒D的設置作業的製造模具CW被夾持和 提升裝置6降下至水平狀態並置於在裝載臺裝置4的夾持位置。然後， 夾持和提升裝置6釋放製造模具CW並向上轉動至豎立位置以準備進 行模具調換。由於另一個或新的製造模具CW被裝載至裝栽臺裝置4 上的裝載位置，所以裝載臺裝置4隨後轉動半圍調換已設置有金剛石 磨粒D的製造模具CW和新的製造模具CW的相互位置。將已在其上 完成設置作業的製造模具CW從裝載臺裝置4拾起並轉移至下一個制 造工序，同時新的製造模具CW在夾持和提升裝置6下降後被夾持和 提升裝置6夾住並提升至豎立位置，從而通過六軸控制機器人10以與 上述相同的方式執行金剛石磨粒D的設置作業。
在利用前述超磨粒設置設備2實施的設置方法中，將製造模具CW 上要以柵格圖案布置金剛石磨粒D的非圓柱形區域展開成平面形式的 圓弧帶狀表面108，並且將每個前述第一預定角範圍及第二預定角範 圍內的多個安裝點104矯正為不會沿所述圓弧的周向連續排列。通過 執行這些簡化的步驟，可消除這種現象在連續排列的金剛石磨粒後 面的每個金剛石磨粒不對研磨操作起作用；部分磨粒遲於其它磨粒進 行研磨；以及在工件上的與形成砂輪的連續顆粒線的那些部分接觸的 每個部分發生大量金屬切削。因此，可快速並可靠地製造出製造模具 CW以隨後用於製造能夠執行精確研磨操作的磨具。
進一步地，由於所述柵格圖案的一條對角線變成與每個第二預定 角範圍內的圓弧帶狀表面108的周向平行，所以每個笫二預定角範圍 內的安裝點104沿製造模具CW的周向連續排列。為了消除該缺陷， 對柵格圖案進行矯正以使得每個第二預定角範圍內的安裝點104不會 形成連續點線。因而，可製造出用於製造能夠執行精確研磨操作的磨 具的製造模具。
進一步地，在每個將相應的主基準線BL和副基準線FL之一做為 其中心的第一預定角範圍內，雖然每個這種其中安裝點104沿製造模 具CW的周向排列的第一預定角範圍稍微變寬，但是安裝點104 (即， 磨粒)的間隔變短。為了消除該缺陷，在各自覆蓋25度角的中心在相應的主基準線BL或副基準線FL之一上的每個第一預定角範圍內，沿 平行於相應的主基準線BL和副基準線FL之一的每隔一排或每兩排的 安裝點104沿其自身的排從沿其相鄰排的安裝點104以兩個相鄰的安 裝點104之間的距離(Pi)的二分之一 (1/2Pi)移位。
同樣，在將相應的二級基準線SL之一做為其中心的每個第二預定 角範圍內，雖然每個這種其中安裝點104沿製造模具CW的周向排列 的第二預定角範圍稍微變窄，但是安裝點104 (即，磨粒)的間隔稍 微變長。為了消除該缺陷，在各自覆蓋12.5度角的中心在相應的二級 基準線SL之一上的每個第二預定角範圍內，沿平行於所述柵格圖案 的一條邊或另一條邊(即，平行於主基準線BL或副基準線FL)的每 一排的安裝點104沿其自身的排從沿其相鄰排的安裝點104以兩個相 鄰的安裝點104的距離(Pi)的三分之一 (1/3Pi)移位。通過將這種 特定的移位值或偏移值引入安裝程序，可容易地製造出用於製造能夠 執行精確研磨操作的磨具的製造模具。
雖然在前述實施方式中利用金剛石磨粒作為超磨粒，但是本發明 不限於採用金剛石磨粒。例如，可釆用CBN (立方氮化硼)磨粒代替 金剛石磨粒。
進一步地，已釆用其中超磨粒設置在凹型模具的內表面上的大體 圓柱形製造模具(凹型模具)說明了前述實施方式。然而，本發明不 限於這種凹型模具。例如，所述製造模具可以是其中超磨粒設置在凸 型模具的外表面上的凸型模具。
而且，其中執行了前述矯正的角範圍被確定為對每個第一預定角 範圍是25度角並且對每個第二預定角範圍是12.5度角。然而，本發 明不限於這種特定角範圍。可根據所用的超磨粒的尺寸、超磨粒的密 集度等來適當地修改用於前述矯正的角範圍。
另外，儘管在前述實施方式中選擇了與由多個安裝點104形成的 柵格圖案的一條邊或另一條邊平行的方向作為安裝點104移位的方 向，但是本發明不限於選擇與所述柵格圖案的一條邊或另一條邊平行 的方向作為安裝點移位的方向。例如，安裝點移位的方向可以是任意 其它方向。例如，在每個第一預定角範圍內可選擇柵格圖案的對角線 方向，而在每個第二預定角範圍內可選擇垂直於安裝模具CW的周向CD的方向。
此外，雖然在前述實施方式中用於布置超磨粒D的柵格圖案屬於 正方形點對點間隔柵格圖案，其中所述柵格圖案的兩條邊(即， 一條 邊和另一條邊)具有相同的點對點間隔，但是可採用長方形點對點間 隔柵格圖案，在長方形點對點間隔柵格圖案中 一條中的點對點間隔與 另 一條中的點對點間隔稍有不同。
顯然，根據以上教示內容可對本發明進行進一步的改型和變型。 因此要理解的是，在所附權利要求書的範圍內可採取不同於在此具體 所述的方式來實施本發明。
權利要求
1. 一種超磨粒設置方法，用於以柵格圖案將超磨粒布置在用於製造旋轉磨具的旋轉形製造模具的安裝面上，所述方法包括二維展開坐標準備步驟，在該步驟中將所述安裝面的非圓柱形區域展開為平面形式的圓弧帶狀表面，在所述非圓柱形區域中所述安裝面的位於包含所述製造模具的軸線的平面中的切線與所述製造模具的軸線交叉，並且依賴於所述超磨粒的安裝位置以所述柵格圖案在所述圓弧帶狀表面上設置多個安裝點；矯正步驟，在該步驟中在預定角範圍內矯正所述安裝點的柵格圖案，所述預定角範圍分別將沿所述圓弧帶狀表面的周向的不同位置作為其中心，從而在每個所述預定角範圍內所述多個安裝點不會沿所述圓弧帶狀表面的周向形成連續點線；以及安裝步驟，其基於由所述矯正步驟矯正後的所述柵格圖案所確定的安裝點的布置來在所述製造模具的安裝面上安裝所述超磨粒。
2. 如權利要求l所述的超磨粒設置方法，其中所述矯正步驟包括 以下步驟在所述圓弧帶狀表面上平行於所述柵格圖案的一條邊設置與所述 圓弧帶狀表面的圓心交叉的主基準線；以及使所述柵格圖案的安裝點在每個所述預定角範圍內移位，所述預定 角範圍各自的中心位於所述主基準線以及與所述主基準線以等角度間 隔按角度間隔開的附加基準線上。
3. 如權利要求2所述的超磨粒設置方法，其中 所述附加基準線包括至少兩條副基準線，所述至少兩條副基準線沿一個方向分別與所述主基準線按角度間隔開90度角和180度角；並且 所述預定角範圍包括至少三個第一預定角範圍，所述至少三個第一 預定角範圍分別將所述主基準線和所述至少兩條副基準線作為其中心 並且每個所述第一預定角範圍覆蓋第一預定角度。
4. 如權利要求3所述的超磨粒設置方法，其中 在每個所述至少三個第一預定角範圍內，沿平行於相應的所述主基準線和所述至少兩條副基準線之一的每排的安裝點沿其自身的排從其 相鄰排中的安裝點以兩個相鄰安裝點之間的距離的一半移位。
5. 如權利要求4所述的超磨粒設置方法，其中 所述附加基準線進一步包括至少兩條二級基準線，所述至少兩條二級基準線沿一個方向分別與所述主基準線按角度間隔開45度角和135 度角；並且所述預定角範圍進一步包括至少兩個第二預定角範圍，所述至少兩 個第二預定角範圍分別將所述至少兩條二級基準線作為其中心並且每 個所述第二預定角範圍覆蓋比所述第一預定角度窄的第二預定角度。
6. 如權利要求5所述的超磨粒設置方法，其中 在每個所述至少兩個預定角範圍內，將沿平行於所述柵格圖案的相對於相應的一條二級基準線以45度角傾斜的一條邊或另一條邊的三排 的安裝點作為一組，其中沿每組的第二排的所述安裝點沿其自身的排從 沿同 一組的第 一排的所述安裝點以兩個相鄰的安裝點之間的距離的三 分之一移位，並且其中沿每組的第三排的所述安裝點沿其自身的排從沿 同一組的所述第二排的安裝點在與沿同一組的所述第二排的安裝點相 同的移位方向上以兩個相鄰安裝點之間的距離的三分之一移位，或者沿 其自身的排從沿同一組的所述第一排的安裝點在與沿同 一組的所述第 二排的安裝點的移位方向相反的方向上以兩個相鄰安裝點之間的距離 的三分之一移位。
7. 如權利要求6所述的超磨粒設置方法，其中所述第一預定角覆 蓋25度角而所述第二預定角度覆蓋12.5度角。
8. 如權利要求l所述的超磨粒設置方法，其中所述安裝面的非圓 柱形區域是所述旋轉形製造模具的錐形表面、圓形表面和端面之一。
9. 如權利要求8所述的超磨粒設置方法，其中在所述安裝面的非 圓柱形區域是在包含所述旋轉形製造模具的軸線的平面中具有圓弧中 心的圓形表面的情形下，通過將所述圓形表面視為具有斜邊的錐形表面 來準備所述圓弧帶狀表面，所述斜邊的長度與所述圓形表面的圓弧的長 度相同。
全文摘要
本發明公開了一種超磨粒設置方法，在該方法中執行二維展開坐標準備步驟，其中將安裝面的非圓柱形區域展開為圓弧帶狀表面，在所述非圓柱形區域中所述安裝面的位於包含製造模具的軸線的平面內的切線與製造模具的軸線交叉，並且依賴於超磨粒的安裝位置以柵格圖案在圓弧帶狀表面上設置多個安裝點。然後，執行矯正步驟，其中在預定角範圍內矯正所述安裝點的柵格圖案使得所述安裝點不會沿所述圓弧帶狀表面的周向形成連續點線。此後執行安裝步驟，在該步驟中基於在所述矯正步驟矯正後的柵格圖案將超磨粒安裝在製造模具的安裝面上。
文檔編號B24D18/00GK101450466SQ20081017909
公開日2009年6月10日 申請日期2008年11月27日 優先權日2007年12月3日
發明者小林孝道, 杉田和彥, 榊原貞雄, 清水宏益 申請人:豐田萬磨株式會社