JP2002301659A - Automatic finishing method and equipment - Google Patents
Automatic finishing method and equipmentInfo
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工位置決め装置が行う位置姿勢制御の比重
を低減し、簡単な演算機能を用いて、特に、タービン翼
など高精度な大型の部材を自動仕上げすることができる
ような方法を提供する。
【解決手段】 ロボットなどの加工位置決め装置4と押
し付け力を調整することができる加工工具5を用い、仕
上げ加工対象物6の断面形状の計測値と設計形状の偏差
から仕上げ加工する加工工具の加工量を求め、その加工
量に基づいて加工工具の押し付け力を算出し、加工位置
決め装置4が加工対象物6の最終的な形状に合わせて位
置姿勢を制御し、加工工具5が算出された押し付け力を
設定値として加工対象物6に対する加工工具の押し付け
力を制御しながら仕上げ加工する。
(57) [PROBLEMS] To reduce the specific gravity of position and orientation control performed by a processing positioning device, and to automatically finish large-sized members with high accuracy, particularly turbine blades, using a simple calculation function. Provide a simple way. SOLUTION: Using a processing positioning device 4 such as a robot and a processing tool 5 capable of adjusting a pressing force, processing of a processing tool for performing a finishing process from a deviation between a measured value of a cross-sectional shape of a finishing workpiece 6 and a design shape. An amount is obtained, the pressing force of the processing tool is calculated based on the processing amount, the processing positioning device 4 controls the position and orientation according to the final shape of the processing target 6, and the processing tool 5 calculates the pressing force. Finishing is performed while controlling the pressing force of the processing tool against the processing target 6 using the force as a set value.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動仕上げ方法と
装置に関し、特にタービン翼の仕上げをする自動仕上げ
方法と装置に関する。The present invention relates to an automatic finishing method and apparatus, and more particularly to an automatic finishing method and apparatus for finishing turbine blades.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、タービン翼など精度を要する大型
部材の自動仕上げは、位置決めロボットなどの加工位置
決め装置と固定された加工工具を用いて行っている。こ
の方法では、加工物の形状を定量的に掌握して各回の研
削あるいは研磨加工で可能となる加工量を算出し、加工
位置決め装置で把持した加工物の位置と姿勢を調整しな
がら加工物を加工工具に押し付けて算出された加工量だ
け研削または研磨する。このような手順を繰り返して、
加工物の形状を少しずつ設計形状に近づけていき、形状
誤差が許容値以下になったときに完成品とする。2. Description of the Related Art Conventionally, automatic finishing of large components requiring accuracy such as turbine blades is performed using a processing tool fixed to a processing positioning device such as a positioning robot. In this method, the shape of the workpiece is quantitatively grasped, the amount of processing that can be performed in each grinding or polishing process is calculated, and the workpiece is adjusted while adjusting the position and orientation of the workpiece gripped by the processing positioning device. Grinding or polishing is performed by the amount of processing calculated by pressing against the processing tool. Repeat these steps,
The shape of the workpiece is gradually brought closer to the design shape, and when the shape error becomes smaller than the allowable value, the workpiece is determined as a finished product.
【0003】このような方法では、研削または研磨加工
の都度、加工物の形状を計測し直して次の加工で掘り込
まれる加工量を算出し、算出された加工量に従って位置
決めロボットの位置や姿勢を変化させる必要がある。し
たがって、ロボット制御装置は極めて高度な演算機能と
位置調整機能を備えることが要求される。In such a method, each time grinding or polishing is performed, the shape of the workpiece is re-measured to calculate the amount of processing to be dug in the next processing, and the position and orientation of the positioning robot are calculated in accordance with the calculated processing amount. Needs to be changed. Therefore, the robot control device is required to have extremely advanced arithmetic functions and position adjustment functions.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、加工位置決め装置が行う位置姿勢
制御の比重を低減し、簡単な演算機能を用いて高精度な
仕上げ加工ができるような自動仕上げ方法および装置を
提供することである。特に、タービン翼など高精度な大
型の部材を自動仕上げすることができるような方法と装
置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to reduce the specific gravity of the position and orientation control performed by the processing positioning apparatus, and to achieve high-precision finishing using a simple arithmetic function. To provide a simple automatic finishing method and apparatus. In particular, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of automatically finishing a high-precision large member such as a turbine blade.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る自動仕上げ方法は、仕上げ加工対象物
の断面形状を計測し、計測した断面形状と加工対象物の
設計形状との偏差を算出して仕上げ加工する加工工具の
加工量を求め、その加工量に基づいて加工工具の押し付
け力を算出し、算出された押し付け力を設定値として加
工対象物に対する加工工具の押し付け力を制御しながら
仕上げ加工することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, an automatic finishing method according to the present invention measures a cross-sectional shape of an object to be finished and calculates a deviation between the measured cross-sectional shape and a design shape of the object. Calculate the processing amount of the processing tool to be finished by calculating the processing amount, calculate the pressing force of the processing tool based on the processing amount, and control the pressing force of the processing tool against the workpiece using the calculated pressing force as a set value It is characterized by finishing while performing.
【0006】従来研削等の加工の都度算出される必要加
工量に従って加工対象物の位置姿勢を調整していたのに
対して、本発明の方法は、加工工具の押し付け力と加工
量が一義的な関数関係を有することを利用して、必要加
工量に従って加工工具の押し付け力を調整する。この方
法によれば、ロボットなどの加工位置決め装置は、設計
形状に適合する最終的な位置姿勢に合わせて加工対象物
の位置姿勢を制御し、加工工具が加工量に基づいて押し
付け力を調整する。Conventionally, the position and orientation of the object to be processed are adjusted in accordance with the required amount of machining calculated each time machining such as grinding is performed. Utilizing the fact that it has a functional relationship, the pressing force of the processing tool is adjusted according to the required processing amount. According to this method, a processing positioning device such as a robot controls the position and orientation of a processing target according to a final position and orientation that matches a design shape, and a processing tool adjusts a pressing force based on a processing amount. .
【0007】したがって、加工位置決め装置の制御は繰
り返し加工ごとに変更する必要が無く簡単になる。な
お、加工工具には押し付け力制御機能を付与する必要が
あるが、それを実現する構造は簡単であり、また加工量
に合わせる制御も容易である。Therefore, the control of the processing positioning apparatus is simplified without having to change for each repetitive processing. It is necessary to provide a pressing force control function to the working tool, but the structure for realizing the pressing force control function is simple, and the control to match the processing amount is also easy.
【0008】なお、本発明に係る自動仕上げ方法におい
て、加工対象物の表面に立てた法線方向に加工量を算定
するようにしてもよい。加工断面内において加工対象物
輪郭に垂直な方向に加工量を算出すれば、加工工具が決
められた加工断面内で加工対象物輪郭に垂直に当たるよ
うに構成したときに、そのまま加工量データを利用する
ことができる。加工工具の先端が常に加工対象物表面に
当たるようにすれば、加工工具の押し付け力と加工量が
より正確に把握でき、また加工後の仕上げ状態が良好に
なる。なお、加工対象物の姿勢を3次元的に制御して、
加工工具が加工対象物の3次元空間における表面に対し
て垂直に当たるようにしたときは、加工対象物の表面に
立てた法線の方向に加工量を算定することが好ましい。[0008] In the automatic finishing method according to the present invention, the processing amount may be calculated in the normal direction set on the surface of the workpiece. If the machining amount is calculated in the direction perpendicular to the contour of the workpiece in the machining section, the machining amount data is used as it is when the machining tool is configured to hit the contour of the machining object vertically in the determined machining section. can do. If the tip of the processing tool is always brought into contact with the surface of the processing object, the pressing force and the processing amount of the processing tool can be grasped more accurately, and the finished state after the processing becomes good. In addition, by controlling the posture of the processing object three-dimensionally,
When the processing tool is set to be perpendicular to the surface of the processing object in the three-dimensional space, it is preferable to calculate the processing amount in the direction of the normal line set on the surface of the processing object.
【0009】また、本発明の方法において、加工工具の
押し付け力は、加工対象物の材質と、加工工具の種類
と、加工対象物と加工工具の相対移動速度と、加工工具
の加工能力をパラメータとして、加工量に基づいて算出
するようにしてもよい。加工工具の実際の加工量は加工
の条件によって左右される。加工対象物の硬さは1回の
加工で削り取られる量に影響する。また、加工工具とし
て研削ベルトを用いたときには、砥粒の種類や大きさ、
対象物に当たる位置におけるベルトの曲率、またベルト
幅など、加工工具の種類により加工能率が異なる。また
加工工具の加工速度によっても加工能率は影響される。
さらに、加工工具は初めのうちは加工量が大きいが使っ
ているうちに摩耗などにより加工能力が低下する。In the method of the present invention, the pressing force of the processing tool is a parameter of the material of the processing object, the type of the processing tool, the relative moving speed of the processing object and the processing tool, and the processing capability of the processing tool. Alternatively, it may be calculated based on the processing amount. The actual machining amount of the machining tool depends on the machining conditions. The hardness of the object to be processed affects the amount removed by one processing. Also, when using a grinding belt as a processing tool, the type and size of abrasive grains,
The processing efficiency varies depending on the type of processing tool, such as the curvature of the belt at the position where the object hits, the belt width, and the like. The processing efficiency is also affected by the processing speed of the processing tool.
Further, although the machining amount of the machining tool is large at first, the machining capacity is reduced due to wear or the like during use.
【0010】そこで、加工対象物の材質、加工工具の種
類、加工対象物と加工工具の相対移動速度、加工工具の
加工能力など、特に大きな影響力を持っている要件が加
工能率に及ぼす影響度を予め評価しておいて、必要な加
工量を得るための押し付け力を算出するときに利用する
ことにより、より正確な押し付け力を算出することがで
きる。また、加工工具の加工能力は加工工具の使用時間
に基づいて求めるようにしてもよい。加工能力を加工中
に測定することは難しい。しかし、加工工具の使用時間
と加工能力の間にはかなり安定した関係があり、加工時
間は装置の稼働時間から直接に知ることができる。そこ
で、加工工具の加工能力を加工時間に基づいて推定する
ようにすれば、簡単に実用可能な評価ができる。[0010] Therefore, the degree of influence that particularly large requirements such as the material of the object to be processed, the type of the processing tool, the relative moving speed between the object and the processing tool, and the processing capability of the processing tool have on the processing efficiency. Is evaluated in advance, and is used when calculating a pressing force for obtaining a required machining amount, whereby a more accurate pressing force can be calculated. Further, the processing capability of the processing tool may be obtained based on the usage time of the processing tool. It is difficult to measure the processing capacity during processing. However, there is a fairly stable relationship between the working time of the working tool and the working capacity, and the working time can be directly known from the operating time of the apparatus. Therefore, if the machining capability of the machining tool is estimated on the basis of the machining time, a practical evaluation can be easily performed.
【0011】本発明の自動仕上げ方法によれば、計測し
た形状データと設計形状データの偏差として求められた
加工量に基づいて、研削や研磨を行う加工工具の押し付
け力のデータを作成し、加工工具の押し付け位置に対応
する押し付け力を発生させて仕上げ加工をする。このた
め、加工位置決め装置については最初に動作データを決
定すれば2回目以降についてもそのデータに基づいて同
じ動作を行えばよく、断面形状の測定結果は加工工具押
し付け力の設定値に反映させればよい。なお、本発明の
方法は、タービン翼など大型で精度を要する加工対象物
とするときに特に効果がある。According to the automatic finishing method of the present invention, data of a pressing force of a processing tool for performing grinding and polishing is created based on a processing amount obtained as a deviation between measured shape data and design shape data. Finishing is performed by generating a pressing force corresponding to the pressing position of the tool. For this reason, if the operation data is determined first for the machining positioning device, the same operation may be performed based on the data for the second and subsequent times, and the measurement result of the cross-sectional shape is reflected in the set value of the machining tool pressing force. I just need. The method of the present invention is particularly effective when a large and highly accurate workpiece such as a turbine blade is used.
【0012】また、本発明に係る電子計算機用プログラ
ムは、仕上げ加工対象物の断面形状の計測値と加工対象
物の設計形状を入力し、加工対象物の計測値と設計形状
との偏差を算出し、加工対象物の材質と使用する加工工
具の種類と加工対象物と加工工具の相対移動速度と加工
工具の加工能力との加工工具の押し付け力に対する影響
度を予め記録してある記憶装置から条件に対応した影響
度を入力し、形状計測値と設計形状の偏差と影響度に基
づいて加工工具の押し付け力を算出して、算出された押
し付け力のデータを自動仕上げ装置に提供する手順を電
子計算機が実行可能になるように組まれたことを特徴と
する。In addition, a computer program according to the present invention inputs a measured value of a cross-sectional shape of a workpiece to be finished and a design shape of the workpiece, and calculates a deviation between the measured value of the workpiece and the designed shape. The influence of the material of the object to be processed, the type of the processing tool to be used, the relative moving speed of the object to be processed and the processing tool, and the processing capability of the processing tool on the pressing force of the processing tool is stored in advance from a storage device. Entering the degree of influence corresponding to the conditions, calculating the pressing force of the machining tool based on the deviation and the degree of influence of the shape measurement value and the design shape, and providing the calculated pressing force data to the automatic finishing device The electronic computer is configured to be executable.
【0013】さらに、本発明に係る自動仕上げ装置は、
計測装置と加工位置決め装置と仕上げ加工装置と制御装
置とデータ記憶装置を備えるものである。本発明の自動
仕上げ装置における加工位置決め装置は、加工対象物を
把持してその加工位置が加工装置に対応するように定め
る。また、仕上げ加工装置は、加工工具と加工工具の押
し付け力を制御する力制御軸を備えて、加工工具を加工
対象物に押し付ける力を設定された値に調整する。[0013] Further, the automatic finishing apparatus according to the present invention comprises:
It comprises a measuring device, a processing positioning device, a finishing processing device, a control device, and a data storage device. The processing positioning device in the automatic finishing device according to the present invention grasps a processing target object and determines that the processing position corresponds to the processing device. Further, the finishing apparatus includes a processing tool and a force control axis for controlling a pressing force of the processing tool, and adjusts a force for pressing the processing tool against the processing target object to a set value.
【0014】計測装置は、加工対象物の断面形状を計測
して断面形状データを出力する。データ記憶装置は加工
工具の押し付け力に対する加工対象物の材質と使用する
加工工具の種類と加工対象物と加工工具の相対移動速度
と加工工具の加工能力の加工工具の押し付け力に対する
影響度および加工対象物の設計形状を予め記録してお
く。The measuring device measures the cross-sectional shape of the object to be processed and outputs cross-sectional shape data. The data storage device is the influence of the material of the processing object on the pressing force of the processing tool, the type of the processing tool to be used, the relative movement speed of the processing object and the processing tool, and the processing ability of the processing tool on the pressing force of the processing tool and the processing. The design shape of the object is recorded in advance.
【0015】そして、制御装置が、断面形状データを入
力して設計形状との偏差を算出し、その偏差と加工条件
に対応する押し付け力に対する影響度に基づいて加工工
具の押し付け力を算出し、仕上げ加工装置が算出された
押し付け力を設定値として加工工具の押し付け力を調整
することを特徴とする。Then, the control device calculates the deviation from the design shape by inputting the cross-sectional shape data, and calculates the pressing force of the working tool based on the deviation and the degree of influence on the pressing force corresponding to the processing condition. The finishing apparatus adjusts the pressing force of the working tool by using the calculated pressing force as a set value.
【0016】本発明における自動仕上げ装置では、必要
加工量に従って加工工具の押し付け力を調整するので、
ロボットなどの加工位置決め装置による加工対象物の位
置姿勢制御は最終的な形状に合わせた状態を単純に繰り
返すだけでよい。このように、加工位置決め装置の制御
は繰り返し加工ごとに変更する必要が無く簡単になる。
また、加工工具には押し付け力制御機能を付与する必要
があるが、押し付け力制御は、押し付け力を計測してフ
ィードバックし、指示された押し付け力を発生させる簡
単な位置制御機構が有ればよい。In the automatic finishing apparatus according to the present invention, the pressing force of the processing tool is adjusted according to the required processing amount.
The control of the position and orientation of the processing target by a processing positioning device such as a robot may simply be repeated in a state according to the final shape. In this way, the control of the processing positioning device is simplified without having to change for each processing.
In addition, it is necessary to impart a pressing force control function to the working tool, but the pressing force control only needs to have a simple position control mechanism that measures the pressing force and feeds back the same to generate the specified pressing force. .
【0017】なお、加工対象物はタービン翼であっても
よい。ガスタービンに用いられるタービン翼は軸方向に
長い形状を持ち、特に翼の下流側先端部の寸法精度と仕
上げ精度が要求される。従来、このような大型の部材の
表面を仕上げるときは、1回の研削加工ごとに求められ
る加工量に従って部材の軸を移動し加工工具の当たる面
の位置と姿勢を調整する。しかし、本発明の自動仕上げ
装置によれば、毎回の測定結果は加工工具の押し付け力
に反映させればよいので、精密に部材の位置姿勢を制御
するための高度な演算は不要となり、簡単かつ低価格で
目的とする加工対象物の計測と制御を行うことができ
る。The object to be processed may be a turbine blade. Turbine blades used in gas turbines have a long shape in the axial direction, and particularly, dimensional accuracy and finishing accuracy are required at the downstream end of the blades. Conventionally, when finishing the surface of such a large member, the axis of the member is moved in accordance with the amount of processing required for each grinding operation to adjust the position and orientation of the surface on which the processing tool contacts. However, according to the automatic finishing device of the present invention, since the measurement result at each time may be reflected on the pressing force of the working tool, advanced calculations for precisely controlling the position and orientation of the member are not required, and the method is simple and easy. Measurement and control of the target workpiece can be performed at low cost.
【0018】また、本発明における計測装置は、加工対
象物を挟んで一定の距離に配置された1対の距離センサ
を備え、加工対象物に対して相対的に移動しながら加工
対象物の表面までの距離を測定し、その結果から断面形
状を計測するものであってもよい。Further, the measuring device according to the present invention includes a pair of distance sensors arranged at a fixed distance across the object to be processed, and the surface of the object to be processed while moving relative to the object to be processed. May be measured, and the cross-sectional shape may be measured from the result.
【0019】さらに、本発明に係る自動仕上げ装置用制
御装置は、仕上げ加工対象物の断面形状の計測値と加工
対象物の設計形状を入力し、計測値と設計形状との偏差
を算出し、加工対象物の材質と使用する加工工具の種類
と加工対象物と該加工工具の相対移動速度と加工工具の
加工能力との加工工具の押し付け力に対する影響度を入
力し、その影響度と偏差とに基づいて加工工具の押し付
け力を算出して出力することを特徴とする。Further, the control device for an automatic finishing apparatus according to the present invention inputs a measured value of a cross-sectional shape of a finishing object and a design shape of the processing object, calculates a deviation between the measured value and the designed shape, Input the influence of the material of the processing object and the type of the processing tool to be used, the relative movement speed of the processing object and the processing tool and the processing capability of the processing tool on the pressing force of the processing tool, and the degree of influence and deviation. And calculates and outputs the pressing force of the working tool based on the.
【0020】押し付け力制御機構を備えた自動仕上げ装
置に本制御装置の出力を設定値として与えることによ
り、加工位置決め装置は単に加工対象物を初めに決めら
れたとおりに位置姿勢制御すればよく、加工工具の押し
付け力を形状測定結果に基づいてプログラムされる通り
に制御して仕上げ加工するような自動仕上げ装置として
作動させることができる。By providing the output of this control device as a set value to an automatic finishing device having a pressing force control mechanism, the processing positioning device may simply control the position and orientation of the workpiece as originally determined. The pressing force of the processing tool can be controlled as programmed based on the shape measurement result to operate as an automatic finishing device that performs finishing.
【0021】[0021]
【実施例1】以下、実施例に基づき本発明に係る自動仕
上げ装置を図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施
例の自動仕上げ装置の構成例を示す構成図、図2は加工
対象物の断面形状データの取得方法の1例を説明する図
面、図3は断面形状データ取得法の別の例を説明する図
面、図4は断面形状データ取得法のさらに別の例を説明
する図面、図5は加工工具の押し付け力と加工量の関係
を示すグラフ、図6は加工工具の使用時間と加工能力の
関係を示すグラフ、図7は自動仕上げの手順を説明する
フロー図、図8は加工量の算出例を説明する図面であ
る。Embodiment 1 Hereinafter, an automatic finishing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an automatic finishing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a drawing illustrating an example of a method of acquiring cross-sectional shape data of a workpiece, and FIG. Drawing explaining an example, FIG. 4 is drawing explaining still another example of the cross-sectional shape data acquisition method, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressing force of the processing tool and the processing amount, and FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between machining capabilities, FIG. 7 is a flowchart illustrating the procedure of automatic finishing, and FIG. 8 is a diagram illustrating an example of calculating the machining amount.
【0022】本実施例の自動仕上げ装置は、図1に示す
ように、制御装置1、データ記憶装置2、断面形状計測
装置3、加工位置決め装置4、加工工具5からなる。断
面形状計測装置3は、距離センサ31を備え、加工対象
物の表面までの距離を測定した結果に基づいて対象物の
断面形状を計測する。距離センサ31は接触式センサで
あってもまた非接触式センサであってもよい。As shown in FIG. 1, the automatic finishing apparatus of this embodiment includes a control device 1, a data storage device 2, a cross-sectional shape measuring device 3, a processing positioning device 4, and a processing tool 5. The cross-sectional shape measuring device 3 includes a distance sensor 31 and measures the cross-sectional shape of the object based on the result of measuring the distance to the surface of the object. The distance sensor 31 may be a contact sensor or a non-contact sensor.
【0023】非接触式センサには、たとえば、レーザを
照射して反射してきた光を検出し位相差から距離を求め
るレーザ測距計がある。断面形状の測定には、距離セン
サ31で対象物6の表面を隈無く走査しなければならな
いから、距離センサ31と対象物6を相対的に移動させ
る必要がある。1つの断面について計測し終えたら、タ
ービン翼を軸方向に移動して次の断面について計測す
る。このような手順を繰り返すことにより、タービン翼
全体について適当な間隔で分割した断層形状データを形
成する。As a non-contact type sensor, for example, there is a laser range finder that detects light reflected by irradiating a laser and obtains a distance from a phase difference. Since the distance sensor 31 must scan the entire surface of the object 6 with the distance sensor 31 to measure the cross-sectional shape, it is necessary to relatively move the distance sensor 31 and the object 6. When the measurement is completed for one section, the turbine blade is moved in the axial direction, and the measurement is performed for the next section. By repeating such a procedure, tomographic shape data divided at appropriate intervals is formed for the entire turbine blade.
【0024】図2から図4は、断面形状計測装置の構成
例を示す図面である。図2の方法は、固定した距離セン
サを使用して対象物の断面形状を測定する方法である。
固定された距離センサ31に対して、対象物であるター
ビン翼6が支持装置により軸の周りに回転するので、測
定結果を回転角度に対して展開すると、タービン翼の断
面形状を得ることができる。FIGS. 2 to 4 are views showing an example of the configuration of a cross-sectional shape measuring apparatus. The method of FIG. 2 is a method of measuring a cross-sectional shape of an object using a fixed distance sensor.
With respect to the fixed distance sensor 31, the turbine blade 6, which is the object, is rotated around the axis by the support device. Therefore, if the measurement result is expanded with respect to the rotation angle, the sectional shape of the turbine blade can be obtained. .
【0025】なお、タービン翼を1個の軸周りに回転す
れば測定結果の解析に便利であるが、断面形状の計測に
はタービン翼の姿勢と位置が明確であれば足りるので、
支持装置により測定しやすい適当な位置に配置すればよ
い。タービン翼支持装置として、自動仕上げ装置の加工
位置決め装置4を利用してもよい。仕上げ加工を行う間
に何度も断面形状を測定する必要があるので、加工位置
決め装置4をそのまま使用してワークの持ち換えをしな
いで測定することは、測定結果を加工に反映するときの
精度を確保するために有利である。It is convenient to rotate the turbine blade around one axis to analyze the measurement result. However, it is sufficient to measure the sectional shape if the attitude and position of the turbine blade are clear.
What is necessary is just to arrange | position in the suitable position which is easy to measure with a support apparatus. The machining positioning device 4 of the automatic finishing device may be used as the turbine blade support device. Since it is necessary to measure the cross-sectional shape many times during the finishing processing, measuring without changing the work using the processing positioning device 4 as it is requires accuracy when the measurement result is reflected in the processing. It is advantageous to ensure.
【0026】図3の方法は、1個の距離センサを1軸走
査させて測定する方法である。距離センサ31を1軸走
査させて、対象物であるタービン翼6の表側表面につい
てセンサからの距離を測定し、それが終わったらタービ
ン翼6を反転させて、今度は裏側表面についてセンサか
らの距離を測定するものである。このようにして、セン
サ走査軸を基線とした表面の形状が得られるので、対象
物の反転軸の座標を使用して合成することによりタービ
ン翼6の断面形状を知ることができる。The method shown in FIG. 3 is a method of performing measurement by scanning one distance sensor along one axis. The distance sensor 31 is scanned in one axis to measure the distance from the sensor to the front surface of the turbine blade 6 as an object. When the distance is over, the turbine blade 6 is turned over, and the distance to the back surface from the sensor is measured. Is measured. In this way, the surface shape with the sensor scanning axis as the base line is obtained, so that the cross-sectional shape of the turbine blade 6 can be known by synthesizing using the coordinates of the inversion axis of the object.
【0027】図4の方法は、2個の距離センサをそれぞ
れ1軸走査させて測定する方法である。対象物であるタ
ービン翼6を2個の距離センサ31の間に配置し、距離
センサ31をそれぞれ1軸走査させて、対象物であるタ
ービン翼の表側と裏側の両表面についてセンサからの距
離を測定して、タービン翼6の断面形状を求める。2個
の距離センサ31の走査軸を平行に配置して、両センサ
を同時に走査させると、極めて簡単に精度のよい断面形
状データを得ることができる。なお、図3と図4の構成
においても、距離センサ31を固定して対象物6を対象
物支持装置により1軸移動させて測定するようにしても
良いことはいうまでもない。このような対象物支持装置
として加工位置決め装置4をそのまま使用すると、測定
結果を直接活用することができる。The method shown in FIG. 4 is a method in which two distance sensors are respectively scanned by one axis to measure. The turbine blade 6 as an object is arranged between two distance sensors 31, and the distance sensors 31 are respectively scanned in one axis, so that the distance from the sensor to both the front and back surfaces of the turbine blade as the object is determined. By measuring, the sectional shape of the turbine blade 6 is obtained. By arranging the scanning axes of the two distance sensors 31 in parallel and scanning both sensors simultaneously, highly accurate and accurate cross-sectional shape data can be obtained. 3 and 4, it is needless to say that the distance sensor 31 may be fixed and the object 6 may be moved by one axis by the object support device for measurement. If the processing positioning device 4 is used as such as the object support device, the measurement results can be directly utilized.
【0028】本実施例の加工位置決め装置4は、産業用
ロボット41や専用支持装置42を利用して、加工対象
物であるタービン翼6を手先に把持して、加工工具5に
対する適切な位置と姿勢を与えるものである。加工工具
5が一定の加工位置で加工するものであるときは、加工
位置決め装置4の手先に適当な自由度を与えることによ
って、タービン翼6の位置と姿勢を制御して加工すべき
表面が加工工具5に垂直に対面するようにすることがで
きる。The machining positioning device 4 of this embodiment uses an industrial robot 41 and a dedicated support device 42 to hold the turbine blade 6 as a machining target at a hand, and to set an appropriate position with respect to the machining tool 5. Gives a posture. When the processing tool 5 is to be processed at a fixed processing position, the surface to be processed by controlling the position and attitude of the turbine blade 6 is provided by giving an appropriate degree of freedom to the hand of the processing positioning device 4. It can face perpendicularly to the tool 5.
【0029】本実施例の加工工具5は、研削ベルト51
を回転ローラ52に巻回して所定の速度で駆動するもの
で、研削ベルト51の押し付け力を検出する力覚センサ
53を備え、また研削装置本体ごと平行移動させて研削
ベルト51の押し付け力を調整する力制御軸54を備え
ている。研削ベルト51の加工量は、砥粒の種類や大き
さ、対象物に当たる位置におけるベルトの曲率、またベ
ルト幅など、研削ベルトの特性により異なる。また、加
工対象物の材料の性質によって変化し、加工の速度すな
わち工具とワークの相対移動速度によっても変化する。The working tool 5 of the present embodiment comprises a grinding belt 51
Is wound around a rotary roller 52 and driven at a predetermined speed. The force sensor 53 detects the pressing force of the grinding belt 51. The pressing force of the grinding belt 51 is adjusted by moving the grinding device body in parallel. A force control shaft 54 is provided. The amount of processing of the grinding belt 51 varies depending on the characteristics of the grinding belt, such as the type and size of abrasive grains, the curvature of the belt at a position where the abrasive grains hit an object, and the belt width. In addition, it changes depending on the properties of the material of the processing object, and also changes depending on the processing speed, that is, the relative moving speed between the tool and the work.
【0030】しかし、研削ベルト51の加工量は、他の
条件が変わらないときには、押し付け力とリニアな関係
にあることが実験により確認されている。図5は、横軸
に加工工具の押し付け力fをとり縦軸に加工量δをとっ
て、両者の関係を加工速度vをパラメータとして表した
グラフである。ここで、加工速度とは工具とワーク表面
の相対移動速度をいう。加工速度vによって係数が変化
するが、押し付け力と加工量の変化は同じ傾向を示し、
再現性はかなりよい。However, it has been experimentally confirmed that the processing amount of the grinding belt 51 has a linear relationship with the pressing force when other conditions do not change. FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the pressing force f of the processing tool and the vertical axis represents the processing amount δ, and the relationship between the two is expressed using the processing speed v as a parameter. Here, the processing speed refers to a relative moving speed between the tool and the work surface. The coefficient changes according to the processing speed v, but the pressing force and the change in the processing amount show the same tendency,
Reproducibility is quite good.
【0031】なお、研削ベルトなどの加工工具は、使用
時間の増加に伴い加工能力が低下するので、これを考慮
に入れなければならない。加工工具の加工能力は、使用
時間の経過と共に指数関数的に変化するので、新品状態
を1とすると次式で近似できる。 K=at (1) ここで、aは0より大きく1より小さい定数である。図
6は、加工工具の使用時間tと加工能力Kの関係を表し
たグラフである。定数aを選択すれば、種々の加工工具
について図6のグラフを用いることができる。It should be noted that the processing capability of a processing tool such as a grinding belt decreases as the operating time increases, and this must be taken into account. Since the processing capability of the processing tool changes exponentially with the elapse of use time, if the new state is 1, it can be approximated by the following equation. K = a t (1) where, a is a constant smaller than 1 greater than 0. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the working time t of the working tool and the working capacity K. If the constant a is selected, the graph of FIG. 6 can be used for various processing tools.
【0032】本実施例のデータ記憶装置2は、加工デー
タベースと設計形状データベースを備えて、制御装置1
に必要なデータを提供する。加工データベースは加工条
件に関するデータを保持し、設計形状データベースは製
品形状に関するデータを保持する。加工条件に関するデ
ータは、加工工具の加工能力に関連するデータで、加工
対象物の材質や加工工具の種類ごとに加工能力を評価し
た結果であって、さらに、上記図5の加工速度をパラメ
ータとした押し付け力と加工量の関係と、図6の工具の
使用時間と加工能力の関係も含まれる。The data storage device 2 of this embodiment includes a machining database and a design shape database, and includes a control device 1
Provide the necessary data for The processing database holds data on processing conditions, and the design shape database holds data on product shapes. The data relating to the processing conditions is data relating to the processing capability of the processing tool, and is a result of evaluating the processing capability for each material of the processing target and the type of the processing tool. Further, the processing speed in FIG. The relationship between the applied pressing force and the machining amount, and the relationship between the tool usage time and the machining capability in FIG. 6 are also included.
【0033】したがって、加工データベースを利用し
て、加工工具と加工材料と加工速度vと工具使用時間t
などの加工条件を与えると、必要な加工量δに対応する
押し付け力fを求めることができる。また、設計形状デ
ータベースを利用すると、仕上げ加工している製品名称
を入力してその設計形状データを取得することができ
る。タービン翼の場合は、軸方向の座標ごとに断面輪郭
データが保持されており、加工中に断面形状を計測する
たびにそれに対応する設計形状データを制御装置1に提
供することができる。Therefore, using the processing database, the processing tool, the processing material, the processing speed v, and the tool usage time t
Given such processing conditions as above, the pressing force f corresponding to the required processing amount δ can be obtained. In addition, if the design shape database is used, it is possible to input the name of the product being finished and obtain the design shape data. In the case of a turbine blade, cross-sectional contour data is stored for each coordinate in the axial direction, and whenever the cross-sectional shape is measured during machining, the corresponding design shape data can be provided to the control device 1.
【0034】本実施例における制御装置1は、仕上げ加
工対象物の断面形状の計測値と加工対象物の設計形状を
比較して必要加工量を算出し、加工条件から加工工具の
押し付け力に対する影響度を評価し、その影響度と必要
加工量に基づいて加工工具の押し付け力を算出して加工
工具5の力制御軸54に出力する。図7は、制御装置1
が実施する処理を中心として、本実施例の自動仕上げ装
置全体の処理フローを表したものである。The control device 1 according to the present embodiment compares the measured value of the cross-sectional shape of the object to be finished with the design shape of the object to calculate the required amount of machining, and influences the pressing force of the machining tool from the machining conditions. The degree is evaluated, and the pressing force of the processing tool is calculated based on the degree of influence and the required processing amount, and is output to the force control shaft 54 of the processing tool 5. FIG. 7 shows the control device 1
1 shows a processing flow of the entire automatic finishing apparatus according to the present embodiment, focusing on the processing performed by the automatic finishing apparatus.
【0035】仕上げ加工の対象となるワーク6を位置決
め装置4に装着して、製品名や製品番号などの仕様を指
定できるデータによりワーク種類を指定する(S1)。
ワーク種類指定によりワーク6の材質や設計形状が明ら
かになる。計測装置3により、適当間隔で測定面を移動
させながらワークの断面形状を計測する(S2)。全断
面について計測が完了してワーク全体の形状が確定する
まで断面形状計測を繰り返す(S3)。The work 6 to be finished is mounted on the positioning device 4, and the type of work is specified by data that can specify specifications such as a product name and a product number (S1).
By designating the type of work, the material and design shape of the work 6 become clear. The cross-sectional shape of the work is measured by the measuring device 3 while moving the measuring surface at appropriate intervals (S2). The measurement of the cross-sectional shape is repeated until the measurement is completed for all the cross-sections and the shape of the entire work is determined (S3).
【0036】計測結果は制御装置1に入力される。制御
装置1は、入力された計測結果が初めての計測によるも
のか判断して(S4)、第1回目の計測であるときには
加工位置決め装置4の動作データを作成する。加工位置
決め装置4の動作データは、設計形状を把持したタービ
ン翼材料の輪郭内に納まるように配置して、タービン翼
材料に仕上げ加工を施して設計通りのタービン翼を削り
出すように動作させるものである。動作を簡単にするた
めには適当な回転軸を決めて軸を中心として回転させる
ようにすればよい。しかし、本実施例では、本発明にお
ける加工工具の押し付け力を利用する仕上げ加工を精度
よく行うため、タービン翼の表面が常に加工工具に対し
て垂直に対面するように動作させる。The measurement result is input to the control device 1. The control device 1 determines whether the input measurement result is the first measurement result (S4), and creates operation data of the processing positioning device 4 when the measurement result is the first measurement. The operation data of the processing positioning device 4 is such that the processing data is arranged so as to fit within the contour of the turbine blade material gripping the design shape, and is operated so as to finish the turbine blade material and cut the turbine blade as designed. It is. In order to simplify the operation, an appropriate rotation axis may be determined and rotated about the axis. However, in this embodiment, in order to accurately perform the finishing using the pressing force of the processing tool in the present invention, the operation is performed such that the surface of the turbine blade always faces perpendicularly to the processing tool.
【0037】このため、まず基準断面を1カ所決めて、
計測装置3から入力したタービン翼6の形状計測値と設
計形状データベース21から取得した形状設計値につい
て、この基準断面において重ね合わせ処理を行い、把持
したタービン翼6の位置と姿勢の調整量を算出する(S
5)。次に、基準断面における位置・姿勢調整量を利用
して、全部の断面について位置・姿勢の調整量を算出す
る(S6)。算出された調整量データを加工位置決め装
置4が利用できるような形態の動作データに変成して出
力する(S7)。For this reason, first, one reference section is determined,
The shape measurement values of the turbine blades 6 input from the measuring device 3 and the shape design values acquired from the design shape database 21 are superimposed on this reference cross section, and the adjustment amount of the position and orientation of the gripped turbine blades 6 is calculated. Do (S
5). Next, the position / posture adjustment amount is calculated for all the cross sections by using the position / posture adjustment amount in the reference cross section (S6). The calculated adjustment amount data is converted into operation data that can be used by the machining positioning device 4 and output (S7).
【0038】加工位置決め装置4は、仕上げ加工が終了
するまで、加工断面ごとに与えられる動作データに従っ
て同じ方法でワーク6の位置と姿勢を調整することにな
る。仕上げ加工が進行するにつれて必要加工量が変化す
るが、変化した加工量は加工工具5の作用により対応す
ることができるからである。加工対象物の形状と最終製
品として設計されている形状の差に基づいて表面各部の
必要加工量を算出する。上のようにして計測された断面
形状データは、設計形状データベース21から得られた
設計形状データと比較され、両者間の偏差から削ぎ落と
すべき輪郭が必要加工量として得られる(S8)。The processing positioning device 4 adjusts the position and orientation of the work 6 by the same method according to the operation data given for each processing section until the finishing processing is completed. This is because the required machining amount changes as the finishing machining progresses, and the changed machining amount can be dealt with by the operation of the machining tool 5. Based on the difference between the shape of the object to be processed and the shape designed as the final product, the required amount of processing for each part of the surface is calculated. The cross-sectional shape data measured as described above is compared with the design shape data obtained from the design shape database 21, and a contour to be cut off from a deviation between the two is obtained as a required machining amount (S8).
【0039】図8は、タービン翼の軸に垂直な断面にお
ける加工量の算出例を示す図面である。必要加工量は、
加工工具を仕上げ加工対象物に作用させて削り取る量で
あるから、表面の各位置において加工工具の作用方向に
ついて求める必要がある。本実施例では、加工工具がタ
ービン翼設計断面の輪郭に対して垂直に当てられること
を前提にして、図8に表すように、加工量がタービン翼
表面に対して垂直方向に算定されている。FIG. 8 is a drawing showing a calculation example of the machining amount in a cross section perpendicular to the axis of the turbine blade. The required processing amount is
Since this is the amount of the machining tool to be applied to the finish machining target to cut off, it is necessary to find the working direction of the machining tool at each position on the surface. In the present embodiment, assuming that the processing tool is applied perpendicular to the contour of the turbine blade design cross section, the processing amount is calculated in the direction perpendicular to the turbine blade surface as shown in FIG. .
【0040】本実施例では、加工工具5の押し付け力に
基づいて加工量を調整するので、加工工具5とワークの
当たり位置や押し付け方向が変化しないことが加工作用
の単純化と演算の簡単化に有利だからである。仕上げ加
工はワークであるタービン翼の軸方向に等間隔に設定さ
れた平行な加工面内で行われ、必要加工量はワークの軸
方向に全表面に亘るように設定された加工断面ごとに算
定される。In this embodiment, the machining amount is adjusted based on the pressing force of the machining tool 5, so that the contact position of the machining tool 5 and the work and the pressing direction do not change, thereby simplifying the machining operation and simplifying the calculation. Because it is advantageous to Finishing is performed in parallel processing planes set at equal intervals in the axial direction of the turbine blade that is the work, and the required processing amount is calculated for each processing cross section set to cover the entire surface in the axial direction of the work Is done.
【0041】算出された加工量が仕上げ許容寸法以内に
あるかを判定し(S9)、加工量が許容値以下であれば
仕上げ加工を終了する(S10)。仕上げ加工を終了す
ることができないときには、加工データベース22を参
照して加工工具の押し付け力を算出する(S11)。It is determined whether the calculated processing amount is within the allowable finishing dimension (S9), and if the processing amount is equal to or smaller than the allowable value, the finishing processing is terminated (S10). If the finishing cannot be completed, the pressing force of the working tool is calculated with reference to the working database 22 (S11).
【0042】加工量と押し付け力の関係は加工条件によ
り左右されるので、制御装置1は、両者の関係に関与す
る事項に関する情報に基づいて、加工データベース22
を参照して関係式を生成する。関係式に関与する主要な
事項として、ワークの材質、加工工具の種類、加工速度
などがある。加工データベース22は、これらの条件を
パラメータとして加工量と加工工具の押し付け力との関
係を格納している。Since the relationship between the amount of processing and the pressing force depends on the processing conditions, the control device 1 uses the processing database 22 based on information relating to the items involved in the relationship.
To generate a relational expression. The main items involved in the relational expression include the material of the work, the type of the processing tool, the processing speed, and the like. The processing database 22 stores the relationship between the processing amount and the pressing force of the processing tool using these conditions as parameters.
【0043】制御装置1は、ワーク材質、加工工具種
類、相対移動速度(加工速度)vをパラメータとして加
工データベース22を検索し、加工量と加工工具押し付
け力の関係を抽出する。加工状況に適合した加工量と押
し付け力の関係は、前述の図5に示すように加工速度v
をパラメータとして表現される。この関係を利用し、加
工位置における加工速度vに基づいて、加工量δに対応
する押し付け力を算定する。The control device 1 searches the machining database 22 using the workpiece material, machining tool type, and relative movement speed (machining speed) v as parameters, and extracts the relationship between the machining amount and the machining tool pressing force. The relationship between the processing amount and the pressing force suitable for the processing condition is determined by the processing speed v as shown in FIG.
As a parameter. Using this relationship, the pressing force corresponding to the processing amount δ is calculated based on the processing speed v at the processing position.
【0044】このようにして算定された押し付け力は、
新品状態の加工工具を使用する場合の値である。加工工
具の加工能力は、図6に示すように累積使用時間tが大
きくなると上述の(1)式に従って低減する。新品状態
で加工できる加工量δと累積使用時間tが経過した加工
工具を用いて同じ押し付け力で加工して得られる加工量
δtの間には次式の関係がある。 δt=δ×K =δ×at (2)The pressing force calculated in this way is
This is the value when a new machining tool is used. As shown in FIG. 6, the processing capability of the processing tool decreases in accordance with the above-described equation (1) when the cumulative use time t increases. The following relationship exists between the machining amount δ that can be machined in a new state and the machining amount δt obtained by machining with the same pressing force using a machining tool whose accumulated use time t has elapsed. δt = δ × K = δ × a t (2)
【0045】したがって、累積使用時間tが経過した加
工工具を用いて所定量δの加工をするためには、加工デ
ータベース22から得た関係式に基づいて算出した押し
付け力を係数K=atで割って補正することにより加工
工具5の押し付け力fを求める。なお、制御装置1が研
削ベルト51を制御するので、研削ベルト51を新品に
付け換えた時に制御装置1に通知しておけば、現在まで
の使用累積時間tは制御装置1が常に把握しているので
改めて情報入力する必要がない。[0045] Therefore, in order to make the processing of the predetermined amount δ using the processing tool cumulative usage time t has elapsed, the calculated pressing force on the basis of the relationship obtained from the machining database 22 by the coefficient K = a t The pressing force f of the working tool 5 is obtained by dividing and correcting. Since the control device 1 controls the grinding belt 51, if the control device 1 is notified when the grinding belt 51 is replaced with a new one, the control device 1 always knows the accumulated use time t up to the present. There is no need to enter information again.
【0046】押し付け力fは、加工断面ごとにワークの
全周に亘って加工工具に押し付けられる方向に算出す
る。ワークの表面全体を仕上げ加工するためには、ワー
ク軸方向に準備された加工断面全てについて押し付け力
を求める必要がある。このようにして求めた押し付け力
データは、加工位置決め装置4と加工工具5が協働して
加工することができるような形態の動作データに変成し
て出力する(S12)。The pressing force f is calculated in the direction in which the pressing force f is pressed against the processing tool over the entire circumference of the workpiece for each processing section. In order to finish-process the entire surface of the work, it is necessary to determine the pressing force for all the work sections prepared in the work axis direction. The pressing force data obtained in this manner is converted into operation data in a form that allows the processing positioning device 4 and the processing tool 5 to cooperate and output (S12).
【0047】加工位置決め装置4は最初の計測で決めら
れた位置姿勢調整量データに基づいてタービン翼6の加
工位置を順次加工工具5に対面させ、加工工具5は押し
付け力データに基づいて加工位置決め装置4が与えるタ
ービン翼6の加工位置に対応する押し付け力を発生させ
て、仕上げ加工する(S13)。加工工具5の押し付け
力は、力覚センサ53で測定することができるので、押
し付け力データと比較し、測定値との偏差が少なくなる
ように力制御軸54をフィードバック制御することによ
り調整することができる。The processing positioning device 4 causes the processing position of the turbine blade 6 to face the processing tool 5 sequentially based on the position and orientation adjustment amount data determined in the first measurement, and the processing tool 5 performs processing positioning based on the pressing force data. A finishing force is generated by generating a pressing force corresponding to the processing position of the turbine blade 6 given by the device 4 (S13). Since the pressing force of the working tool 5 can be measured by the force sensor 53, the pressing force is adjusted by performing feedback control on the force control shaft 54 so as to reduce the deviation from the measured value by comparing with the pressing force data. Can be.
【0048】タービン翼6の全表面について研削加工し
たら、再びタービン翼の外形を計測し(S2,S3)、
計測結果は制御装置1に入力する。制御装置1は、入力
された計測結果が初めての計測によるものか判断する
(S4)。ステップS4の判定により、形状計測が2回
目以降の計測であるとされたときには、そのまま必要加
工量の計算を行う(S8)。手順を繰り返していくうち
に、必要加工量がワークの外表面全体に亘って許容値以
内になったら(S9)、仕上げ加工を終了して(S1
0)、完成品を搬出する。After grinding the entire surface of the turbine blade 6, the outer shape of the turbine blade is measured again (S2, S3),
The measurement result is input to the control device 1. The control device 1 determines whether the input measurement result is the first measurement result (S4). If it is determined in step S4 that the shape measurement is the second or subsequent measurement, the necessary machining amount is directly calculated (S8). While repeating the procedure, if the required processing amount falls within the allowable value over the entire outer surface of the work (S9), the finishing processing is terminated (S1).
0), unload the finished product.
【0049】本実施例の自動仕上げ装置では、仕上げ加
工の進行に伴って変化する必要加工量に対して加工工具
の押し付け力を調整して対処するため、加工位置決め装
置は仕上げ加工が進行しても初めに決められた位置姿勢
調整量データの通りにワークの位置姿勢を調整すればよ
い。したがって、特に、タービン翼など高精度な大型の
部材を自動仕上げする場合にも、加工位置決め装置の位
置姿勢制御の比重が低減するため、簡単な演算機能を備
えればよい。In the automatic finishing apparatus of this embodiment, the processing positioning apparatus adjusts the pressing force of the processing tool to cope with the required processing amount that changes with the progress of the finishing processing. Also, the position and orientation of the work may be adjusted according to the initially determined position and orientation adjustment amount data. Therefore, even in the case of automatically finishing a large member with high precision, such as a turbine blade, a simple arithmetic function may be provided since the specific gravity of the position and orientation control of the processing positioning device is reduced.
【0050】なお、上記実施例における制御装置は、加
工工具側に押し付け力制御機構を備えた自動仕上げ装置
に対して、位置姿勢調整量データと押し付け力データを
設定値として与える独立した装置として構成することが
できる。このような制御装置を付属させることにより、
加工位置決め装置に加工対象物を初めに決められたとお
りに位置姿勢制御させて、加工工具の押し付け力を形状
測定結果に基づいてプログラムされる通りに制御して仕
上げ加工するような自動仕上げ装置として作動させるこ
とができる。The control device in the above embodiment is configured as an independent device for providing position and orientation adjustment amount data and pressing force data as set values to an automatic finishing device having a pressing force control mechanism on the working tool side. can do. By attaching such a control device,
As an automatic finishing device, the machining positioning device controls the position and orientation of the workpiece as originally determined, and controls the pressing force of the machining tool as programmed based on the shape measurement results for finishing. Can be activated.
【0051】なお、本実施例においては、加工工具5の
押し付け力を力制御軸54が研削ベルト51の駆動装置
全体を並進させることによって調整するようにしたが、
研削ベルト51を加工位置に押し付けるローラの位置を
制御するなど、他の方法で調整してもよいことはいうま
でもない。また、ワークの加工方向は表面に立てた垂線
の方向としたが、1個の軸に対する放射方向に加工して
もよいし、ワークの姿勢を変化させずに平行の方向に加
工するようにしてもよい。In this embodiment, the pressing force of the working tool 5 is adjusted by the force control shaft 54 translating the entire driving device of the grinding belt 51.
It goes without saying that the adjustment may be made by another method, such as by controlling the position of a roller that presses the grinding belt 51 to the processing position. In addition, the processing direction of the work is set to the direction of a perpendicular line on the surface, but the processing may be performed in a radial direction with respect to one axis, or the work may be processed in a parallel direction without changing the posture of the work. Is also good.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の自動仕上げ
装置を用いることにより、ロボットなどの加工位置決め
装置と研削ベルトなどの加工工具を使用して大型のワー
クを仕上げ加工する場合に、仕上げ加工の進行に伴って
ワークの外形が変化しても初めに算定された位置姿勢調
整量に従ってロボットなどを制御すればよいから、構成
の簡単な仕上げ加工装置により簡単に制御することがで
きる。As described above, the use of the automatic finishing apparatus of the present invention makes it possible to finish a large workpiece using a processing positioning device such as a robot and a processing tool such as a grinding belt. Even if the outer shape of the workpiece changes as the process proceeds, the robot or the like may be controlled in accordance with the initially calculated position and orientation adjustment amount, and thus can be easily controlled by the finishing apparatus having a simple configuration.
【図1】本実施例の自動仕上げ装置の構成例を示す構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration example of an automatic finishing device according to an embodiment.
【図2】本実施例における加工対象物の断面形状データ
の取得方法の1例を説明する図面である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for acquiring cross-sectional shape data of a processing object in the present embodiment.
【図3】本実施例における加工対象物の断面形状データ
取得法の別の例を説明する図面である。FIG. 3 is a view for explaining another example of a method for acquiring cross-sectional shape data of a processing object in the present embodiment.
【図4】本実施例における加工対象物の断面形状データ
取得法のさらに別の例を説明する図面である。FIG. 4 is a drawing for explaining still another example of a method for acquiring cross-sectional shape data of a processing object in the present embodiment.
【図5】本実施例における加工工具の押し付け力と加工
量の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a pressing force of a processing tool and a processing amount in the present embodiment.
【図6】本実施例における加工工具の使用時間と加工能
力の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a working time of a working tool and a working ability in the embodiment.
【図7】本実施例における自動仕上げの手順を説明する
フロー図である。FIG. 7 is a flowchart illustrating an automatic finishing procedure in the present embodiment.
【図8】本実施例における加工量の算出例を説明する図
面である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of calculating a processing amount in the present embodiment.
1 制御装置 2 データ記憶装置 21 設計形状データベース 22 加工データベース 3 断面形状計測装置 31 距離センサ 4 加工位置決め装置 41 産業用ロボット 42 専用支持装置 5 加工工具 51 研削ベルト 52 回転ローラ 53 力覚センサ 54 力制御軸 6 加工対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control device 2 Data storage device 21 Design shape database 22 Processing database 3 Sectional shape measuring device 31 Distance sensor 4 Processing positioning device 41 Industrial robot 42 Dedicated support device 5 Processing tool 51 Grinding belt 52 Rotary roller 53 Force sensor 54 Force control Axis 6 Workpiece
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B24B 21/16 B24B 21/16 21/20 21/20 (72)発明者 公門 泰博 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 山口 正道 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 Fターム(参考) 3C001 KA02 KB07 TA02 TB03 3C034 AA13 AA19 BB72 BB91 CA03 CB04 CB18 3C049 AA05 BB06 BB09 CA01 CA03 3C058 AA05 AA12 AC02 BA07 BB06 BB08 BB09 BC02 CA01 CB03──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // B24B 21/16 B24B 21/16 21/20 21/20 (72) Inventor Yasuhiro Komon Noda City, Chiba Prefecture 118 Futatsuka, Noda Plant, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Masamichi Yamaguchi 118, Futatsuka, Noda City, Chiba Pref. AA05 BB06 BB09 CA01 CA03 3C058 AA05 AA12 AC02 BA07 BB06 BB08 BB09 BC02 CA01 CB03
Claims (10)
該計測した断面形状と該加工対象物の設計形状との偏差
を算出して仕上げ加工する加工工具の加工量を求め、該
加工量に基づいて前記加工工具の押し付け力を算出し、
該算出された押し付け力を設定値として該加工対象物に
対する前記加工工具の押し付け力を制御しながら仕上げ
加工することを特徴とする自動仕上げ方法。1. A cross-sectional shape of a finish processing object is measured,
Calculate the deviation between the measured cross-sectional shape and the design shape of the object to be processed to obtain the processing amount of the processing tool for finishing, calculate the pressing force of the processing tool based on the processing amount,
An automatic finishing method, wherein the finishing is performed while controlling the pressing force of the processing tool against the workpiece using the calculated pressing force as a set value.
直な方向に算定することを特徴とする請求項1記載の自
動仕上げ方法。2. The automatic finishing method according to claim 1, wherein the processing amount is calculated in a direction perpendicular to a surface of the workpiece.
と、加工工具の種類と、該加工対象物と該加工工具の相
対移動速度と、該加工工具の加工能力をパラメータとし
て、前記加工量に基づいて算出されることを特徴とする
請求項1または2記載の自動仕上げ方法。3. The processing amount is determined by using the material of the object to be processed, the type of the processing tool, the relative moving speed of the object to be processed and the processing tool, and the processing capability of the processing tool as parameters. The automatic finishing method according to claim 1, wherein the automatic finishing method is calculated based on the following.
使用時間に基づいて求めることを特徴とする請求項3記
載の自動仕上げ方法。4. The automatic finishing method according to claim 3, wherein the processing capability of the processing tool is obtained based on a use time of the processing tool.
を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の自動仕
上げ方法。5. The automatic finishing method according to claim 1, wherein the object to be processed is a turbine blade.
該加工対象物の設計形状を入力し、該計測値と設計形状
との偏差を算出し、加工対象物の材質と使用する加工工
具の種類と該加工対象物と該加工工具の相対移動速度と
該加工工具の加工能力との加工工具の押し付け力に対す
る影響度を予め記録した記憶装置から条件に対応した影
響度を入力し、前記偏差と該影響度に基づいて該加工工
具の押し付け力を算出して、該算出された押し付け力の
データを自動仕上げ装置に提供する手順を電子計算機が
実行できるように組まれた電子計算機用プログラム。6. A measurement value of a cross-sectional shape of a finish processing object and a design shape of the processing object are input, a deviation between the measurement value and the design shape is calculated, and a material of the processing object and a processing tool to be used. The type of the workpiece and the relative movement speed of the processing tool and the processing capability of the processing tool and the degree of influence on the pressing force of the processing tool are input from a storage device in which the degree of influence corresponding to the condition is input, and A computer program configured to calculate a pressing force of the working tool based on the deviation and the degree of influence, and to provide the automatic pressing device with data of the calculated pressing force. .
工装置と制御装置とデータ記憶装置を備え、加工位置決
め装置が加工対象物を把持して該加工対象物の加工位置
を前記加工装置に対応するように定め、前記仕上げ加工
装置が加工工具を備え該加工工具の押し付け力を制御す
る力制御軸を備えて該加工工具を前記加工対象物に押し
付ける力を設定された値に調整し、前記計測装置が加工
対象物の断面形状を計測して断面形状データを出力し、
前記データ記憶装置が加工工具の押し付け力に対する加
工対象物の材質と使用する加工工具の種類と該加工対象
物と該加工工具の相対移動速度と該加工工具の加工能力
との加工工具の押し付け力に対する影響度、および該加
工対象物の設計形状を予め記録し、前記制御装置が該断
面形状データを入力して前記設計形状との偏差を算出
し、加工条件に対応する前記影響度と前記偏差に基づい
て前記加工工具の押し付け力を算出し、前記仕上げ加工
装置が該算出された押し付け力を設定値として前記加工
工具の押し付け力を調整することを特徴とする自動仕上
げ装置。7. A processing device comprising a measuring device, a processing positioning device, a finishing processing device, a control device, and a data storage device, wherein the processing positioning device grips a processing object and sets a processing position of the processing object to the processing device. The finishing machine is provided with a working tool, and is provided with a force control axis for controlling the pressing force of the working tool, and the force for pressing the working tool against the workpiece is adjusted to a set value, and the measurement is performed. The device measures the cross-sectional shape of the workpiece and outputs cross-sectional shape data,
The data storage device presses the processing tool against the pressing force of the processing tool, the material of the processing target, the type of the processing tool to be used, the relative moving speed of the processing target and the processing tool, and the processing capability of the processing tool. And the design shape of the object to be processed is recorded in advance, the control device inputs the cross-sectional shape data to calculate a deviation from the design shape, and the degree of influence and the deviation corresponding to the processing conditions. An automatic finishing device, wherein the pressing force of the working tool is calculated based on the following formula, and the finishing device adjusts the pressing force of the working tool using the calculated pressing force as a set value.
を特徴とする請求項7記載の自動仕上げ装置。8. The automatic finishing apparatus according to claim 7, wherein the workpiece is a turbine blade.
で一定の距離に配置された1対の距離センサを備え、前
記加工対象物に対して相対的に移動しながら該加工対象
物の表面までの距離を測定した結果から断面形状を計測
することを特徴とする請求項7または8記載の自動仕上
げ装置。9. The processing device according to claim 1, wherein the measuring device includes a pair of distance sensors arranged at a fixed distance across the processing object, and moves relative to the processing object. 9. The automatic finishing apparatus according to claim 7, wherein a sectional shape is measured from a result of measuring a distance to the surface.
値と該加工対象物の設計形状を入力し、該計測値と設計
形状との偏差を算出し、加工対象物の材質と使用する加
工工具の種類と該加工対象物と該加工工具の相対移動速
度と該加工工具の加工能力との加工工具の押し付け力に
対する影響度を入力し、前記偏差と該影響度に基づいて
該加工工具の押し付け力を算出して出力することを特徴
とする自動仕上げ装置用制御装置。10. A measurement value of a cross-sectional shape of a finish processing object and a design shape of the processing object are input, a deviation between the measurement value and the design shape is calculated, and a material of the processing object and a processing to be used. The influence of the type of tool, the relative movement speed of the object to be processed and the processing tool, and the processing capability of the processing tool on the pressing force of the processing tool is input, and the degree of influence of the processing tool is determined based on the deviation and the degree of influence. A control device for an automatic finishing device, which calculates and outputs a pressing force.
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