JPH0768456A - 修正研磨加工方法 - Google Patents
修正研磨加工方法Info
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- JPH0768456A JPH0768456A JP5219418A JP21941893A JPH0768456A JP H0768456 A JPH0768456 A JP H0768456A JP 5219418 A JP5219418 A JP 5219418A JP 21941893 A JP21941893 A JP 21941893A JP H0768456 A JPH0768456 A JP H0768456A
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Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軸対称でない高精度の精密金型や非球面レン
ズ等の研磨加工を自動化・高精度化し得る修正研磨加工
方法を提供すること。 【構成】 制御装置（３）で制御されるＮＣ工作機械の
主軸頭（４）に自己倣い研磨装置（１）と自動計測装置
（２）を設置し、加工物の表面の計測及び修正研磨加工
を行い、計測時、機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補
正を行うと共に計測結果から１パス当りの実研磨量を監
視し、これから次回の研磨量を推定し、かつ、次回の研
磨回数を設定し、同時に、研磨量のバラツキによるオー
バシュートを防止するため、修正係数を導入した。
ズ等の研磨加工を自動化・高精度化し得る修正研磨加工
方法を提供すること。 【構成】 制御装置（３）で制御されるＮＣ工作機械の
主軸頭（４）に自己倣い研磨装置（１）と自動計測装置
（２）を設置し、加工物の表面の計測及び修正研磨加工
を行い、計測時、機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補
正を行うと共に計測結果から１パス当りの実研磨量を監
視し、これから次回の研磨量を推定し、かつ、次回の研
磨回数を設定し、同時に、研磨量のバラツキによるオー
バシュートを防止するため、修正係数を導入した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軸対称でない高精度の
精密金型や非球面レンズ等の研磨加工を自動化・高精度
化し得る修正研磨加工方法に関するものである。
精密金型や非球面レンズ等の研磨加工を自動化・高精度
化し得る修正研磨加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸対称の非球面レンズについて
は、主軸回転型（旋盤タイプ）の超精密加工機によって
自動加工が可能な技術レベルにある。しかしながら、軸
対称でない非球面の場合には、上記の加工機では加工不
可能であり、このため３次元測定機による計測と、その
計測結果にもとずいて人手による手仕上げ研磨が行なわ
れている。
は、主軸回転型（旋盤タイプ）の超精密加工機によって
自動加工が可能な技術レベルにある。しかしながら、軸
対称でない非球面の場合には、上記の加工機では加工不
可能であり、このため３次元測定機による計測と、その
計測結果にもとずいて人手による手仕上げ研磨が行なわ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】軸対称でない非球面レ
ンズの研磨加工は、従来、研磨作業そのものが、手作業
に依存しているため研磨量（研磨深さ）が一定せず、こ
のため計測作業及び手仕上げによる研磨作業を何回も繰
り返すことによって、はじめて所定の最終形状を得てい
る。これら一連の工程は極めて煩雑、かつ根気のいる作
業であり、それだけ非能率的な加工法であり、自動化が
切望されていた。
ンズの研磨加工は、従来、研磨作業そのものが、手作業
に依存しているため研磨量（研磨深さ）が一定せず、こ
のため計測作業及び手仕上げによる研磨作業を何回も繰
り返すことによって、はじめて所定の最終形状を得てい
る。これら一連の工程は極めて煩雑、かつ根気のいる作
業であり、それだけ非能率的な加工法であり、自動化が
切望されていた。
【０００４】そこで、本発明は、軸対称でない高精度の
精密金型や非球面レンズ等の研磨加工を自動化・高精度
化し得る修正研磨加工方法を提供することを目的として
いる。
精密金型や非球面レンズ等の研磨加工を自動化・高精度
化し得る修正研磨加工方法を提供することを目的として
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、数値制御及び倣い制御装置により動作制
御される自己倣い研磨装置に自動計測装置を設置し、主
軸回転数、送り速度、研磨圧、ピック量、研磨工具、砥
粒の種類、１パス当りの研磨量、目標形状を予め制御装
置内に格納し、工作物の表面の研磨領域を格子状に分割
し、各格子点に対応する機械の移動誤差（平面度）を予
め測定して機械誤差マップを作りこれを制御装置内に記
憶させておき、加工に先立って各格子点を自動計測装置
で計測し、当該格子点毎の目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を予め格納してある機械誤差マップ上の当
該格子点に対応する機械の移動誤差で補正させ、かつ、
計測の都度、任意の位置の計測値の差から熱ドリフト補
正を行なわせ、これに修正係数を積算して次回の研磨量
とし、この研磨量を１パス当りの研磨量で除算して研磨
回数（繰り返しパス回数）を求め、この研磨回数に基い
て当該各格子点を含む領域の修正研磨加工を行い、この
加工終了後、再度計測して目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補正
を行なわせ、これと共に計測結果から１パス当りの実研
磨量を監視し、この実研磨量から次回の研磨量を推定す
ると共に研磨回数を前記と同様に求めて加工を行なわ
せ、これを上記偏差が予め設定した許容値以下になるま
で反復するようにしたものである。
め、本発明は、数値制御及び倣い制御装置により動作制
御される自己倣い研磨装置に自動計測装置を設置し、主
軸回転数、送り速度、研磨圧、ピック量、研磨工具、砥
粒の種類、１パス当りの研磨量、目標形状を予め制御装
置内に格納し、工作物の表面の研磨領域を格子状に分割
し、各格子点に対応する機械の移動誤差（平面度）を予
め測定して機械誤差マップを作りこれを制御装置内に記
憶させておき、加工に先立って各格子点を自動計測装置
で計測し、当該格子点毎の目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を予め格納してある機械誤差マップ上の当
該格子点に対応する機械の移動誤差で補正させ、かつ、
計測の都度、任意の位置の計測値の差から熱ドリフト補
正を行なわせ、これに修正係数を積算して次回の研磨量
とし、この研磨量を１パス当りの研磨量で除算して研磨
回数（繰り返しパス回数）を求め、この研磨回数に基い
て当該各格子点を含む領域の修正研磨加工を行い、この
加工終了後、再度計測して目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補正
を行なわせ、これと共に計測結果から１パス当りの実研
磨量を監視し、この実研磨量から次回の研磨量を推定す
ると共に研磨回数を前記と同様に求めて加工を行なわ
せ、これを上記偏差が予め設定した許容値以下になるま
で反復するようにしたものである。
【０００６】
【作用】本発明は、機械の移動誤差補正及び熱ドリフト
補正を自動化することができ、かつ、計測結果から１パ
ス当りの実研磨量を監視し、この実研磨量から次回の研
磨回数を設定すると同時に、修正係数を導入したことに
より、磨き過ぎによるオーバシュートを防止することが
できる。
補正を自動化することができ、かつ、計測結果から１パ
ス当りの実研磨量を監視し、この実研磨量から次回の研
磨回数を設定すると同時に、修正係数を導入したことに
より、磨き過ぎによるオーバシュートを防止することが
できる。
【０００７】
【実施例】図１は非球面レンズの表面研磨方法の説明図
であって、非球面レンズの目標形状ｆ（ｘ，ｙ）は理論
的に算出されており、研磨領域を図１に示すようにｘｙ
平面内で格子状に分割し、前加工面形状ｇ0（ｘ，ｙ）
と目標形状ｆ（ｘ，ｙ）との偏差ｈ（ｘ，ｙ）を各格子
点毎に自動計測装置により測定する。
であって、非球面レンズの目標形状ｆ（ｘ，ｙ）は理論
的に算出されており、研磨領域を図１に示すようにｘｙ
平面内で格子状に分割し、前加工面形状ｇ0（ｘ，ｙ）
と目標形状ｆ（ｘ，ｙ）との偏差ｈ（ｘ，ｙ）を各格子
点毎に自動計測装置により測定する。
【０００８】図２は、本発明の方法を実施する装置の要
部概略説明図であって、制御装置（３）により動作制御
される自己倣い研磨装置（１）に自動計測装置（２）を
設置している。自己倣い研磨装置（１）は、エアモータ
等の駆動手段を内蔵し、先端に研磨工具（１ａ）を装着
した回転主軸（１ｂ）を回転可能に支持する１軸定圧自
己倣い研磨ヘッド（１ｃ）をＮＣ工作機械（以下、単に
機械と称す。）の主軸頭（４）に装着している。この自
己倣い研磨ヘッド（１ｃ）は、特公平４−４８５７８号
公報に記載のものを使用するのが望ましい。この特公平
４−４８５７８号公報に記載の自己倣い研磨ヘッドは、
回転主軸をＸＹＺ軸方向に弾性変位可能に支持した状態
で機械の主軸頭に装着し、研磨工具を加工物表面に一定
圧力で押圧し、機械の主軸頭を倣い動作させ、研磨工具
と加工物との接触による回転主軸のＸＹＺ軸方向の弾性
変位量を検出し、この検出変位量の合成値が一定値とな
るように上記機械の主軸頭の倣い動作を制御して加工物
表面を定圧研磨するものである。
部概略説明図であって、制御装置（３）により動作制御
される自己倣い研磨装置（１）に自動計測装置（２）を
設置している。自己倣い研磨装置（１）は、エアモータ
等の駆動手段を内蔵し、先端に研磨工具（１ａ）を装着
した回転主軸（１ｂ）を回転可能に支持する１軸定圧自
己倣い研磨ヘッド（１ｃ）をＮＣ工作機械（以下、単に
機械と称す。）の主軸頭（４）に装着している。この自
己倣い研磨ヘッド（１ｃ）は、特公平４−４８５７８号
公報に記載のものを使用するのが望ましい。この特公平
４−４８５７８号公報に記載の自己倣い研磨ヘッドは、
回転主軸をＸＹＺ軸方向に弾性変位可能に支持した状態
で機械の主軸頭に装着し、研磨工具を加工物表面に一定
圧力で押圧し、機械の主軸頭を倣い動作させ、研磨工具
と加工物との接触による回転主軸のＸＹＺ軸方向の弾性
変位量を検出し、この検出変位量の合成値が一定値とな
るように上記機械の主軸頭の倣い動作を制御して加工物
表面を定圧研磨するものである。
【０００９】自動計測装置（２）は、リトラクト機能
（上下退避動作）付き計測ヘッド（２ａ）が主軸頭
（４）に取り付けられており、パソコン等の制御装置
（３）により自動的に計測が行われる。即ち、自動計測
装置（２）の計測動作は、図２に示すように２段に伸縮
動作し、計測工程において先ず計測ヘッド（２ａ）が下
降して計測ヘッド（２ａ）の位置決めを行い、計測位置
毎に測定子（２ｂ）がリトラクトシリンダにより下降
し、工作物の表面位置を適当な変位センサにより測定す
る構成となっている。この構成によれば、計測時に機械
の移動が伴わないので測定誤差を極小化できる。上記リ
トラクトストロークは、例えば、１００ｍｍとされる。
（上下退避動作）付き計測ヘッド（２ａ）が主軸頭
（４）に取り付けられており、パソコン等の制御装置
（３）により自動的に計測が行われる。即ち、自動計測
装置（２）の計測動作は、図２に示すように２段に伸縮
動作し、計測工程において先ず計測ヘッド（２ａ）が下
降して計測ヘッド（２ａ）の位置決めを行い、計測位置
毎に測定子（２ｂ）がリトラクトシリンダにより下降
し、工作物の表面位置を適当な変位センサにより測定す
る構成となっている。この構成によれば、計測時に機械
の移動が伴わないので測定誤差を極小化できる。上記リ
トラクトストロークは、例えば、１００ｍｍとされる。
【００１０】図３は本発明の修正研磨加工フローを示し
ている。修正研磨による研磨量の制御方法としては、
研磨回数制御、滞留時間（倣い速度）制御、研磨圧
可変制御及び研磨条件（ピック量の設定）の変更など
により可能であるが、本発明では表面性状を均一化する
ため研磨回数制御による方法を採用している。ここで
特徴的なのは、（ａ）機械の移動精度及び測定の際の熱
ドリフト補正を自動化したこと、（ｂ）計測結果から１
パス当りの実研磨量を監視し、これから次回の研磨回数
を設定すると同時に、研磨量のバラツキによるオーバシ
ュートを防止するため修正係数αを導入したことが挙げ
られる。
ている。修正研磨による研磨量の制御方法としては、
研磨回数制御、滞留時間（倣い速度）制御、研磨圧
可変制御及び研磨条件（ピック量の設定）の変更など
により可能であるが、本発明では表面性状を均一化する
ため研磨回数制御による方法を採用している。ここで
特徴的なのは、（ａ）機械の移動精度及び測定の際の熱
ドリフト補正を自動化したこと、（ｂ）計測結果から１
パス当りの実研磨量を監視し、これから次回の研磨回数
を設定すると同時に、研磨量のバラツキによるオーバシ
ュートを防止するため修正係数αを導入したことが挙げ
られる。
【００１１】以下、図３のフローに従って具体的に説明
する。オン・ザ・マシン計測精度には、機械の移動精度
が直接影響することになる。本発明では機械の移動誤差
（平面度）を図１の各格子点に対応して予め測定してお
き、これをもとに機械の移動誤差マップを制御装置
（３）内に記憶させておくと同時に、計測の際の温度変
動による熱ドリフトに対しては、直線補間による補正機
能を付加している。
する。オン・ザ・マシン計測精度には、機械の移動精度
が直接影響することになる。本発明では機械の移動誤差
（平面度）を図１の各格子点に対応して予め測定してお
き、これをもとに機械の移動誤差マップを制御装置
（３）内に記憶させておくと同時に、計測の際の温度変
動による熱ドリフトに対しては、直線補間による補正機
能を付加している。
【００１２】計測用変位センサによる生の計測データで
は、測定精度に問題を生じる可能性がある。即ち、測定
精度に及ぼす誤差要因として、以下の３項目を考慮する
必要がある。 （１）計測器の測定精度 （２）機械の移動精度（幾何学的誤差）：ｇ（ｘ） （３）機械の熱変位（熱ドリフト） ：ｔ（ｘ）
は、測定精度に問題を生じる可能性がある。即ち、測定
精度に及ぼす誤差要因として、以下の３項目を考慮する
必要がある。 （１）計測器の測定精度 （２）機械の移動精度（幾何学的誤差）：ｇ（ｘ） （３）機械の熱変位（熱ドリフト） ：ｔ（ｘ）
【００１３】ここで、本発明は、変位センサとしてディ
ジタル・リニアスケール（分解能０．１μｍ）を用いて
いるため、（１）の計測器の測定誤差は無視でき、
（２）、（３）項の誤差をキャンセルする計測方法を採
用している。
ジタル・リニアスケール（分解能０．１μｍ）を用いて
いるため、（１）の計測器の測定誤差は無視でき、
（２）、（３）項の誤差をキャンセルする計測方法を採
用している。
【００１４】図４において、真の形状ｆ（ｘ）に対し、
実際に測定される数値は、幾何学的誤差ｇ（ｘ）と熱ド
リフトｔ（ｘ）が加え合わされたもの、即ち、｛ｆ
（ｘ）＋ｇ（ｘ）＋ｔ（ｘ）｝となる。このため、予め
幾何学的誤差ｇ（ｘ）を測定し、誤差マップとして制御
装置（３）内に格納しておき、計測時にｇ（ｘ）相当分
の誤差補正を行う。
実際に測定される数値は、幾何学的誤差ｇ（ｘ）と熱ド
リフトｔ（ｘ）が加え合わされたもの、即ち、｛ｆ
（ｘ）＋ｇ（ｘ）＋ｔ（ｘ）｝となる。このため、予め
幾何学的誤差ｇ（ｘ）を測定し、誤差マップとして制御
装置（３）内に格納しておき、計測時にｇ（ｘ）相当分
の誤差補正を行う。
【００１５】熱ドリフトｔ（ｘ）については、計測時に
始点と終点の差、実際には始点→終点→始点と各格子点
毎に順次測定し、第１回目と第２回目の同一測定点（始
点）における計測値の差から、トレンド補正（直線補間
による補正）を行うことにより補正が可能となる（一種
のマスタリング機能に相当）。なお、熱ドリフトｔ
（ｘ）については、図５の上側に実際に測定したデータ
を示しているように、ほぼ直線で近似できることが確認
されている。 その他、信頼性向上のため以下の対策を
講じている。 （１）同一測定点で２回のデータ取込を行う。 ２回の測定値の差が例えば２μｍ以内であれば、ＯＫと
判断し次の測定に移る。 （２）過大／過小変位の設定 測定値の上下限を設定し、過大／過小測定値の場合に
は、異常と判断する。
始点と終点の差、実際には始点→終点→始点と各格子点
毎に順次測定し、第１回目と第２回目の同一測定点（始
点）における計測値の差から、トレンド補正（直線補間
による補正）を行うことにより補正が可能となる（一種
のマスタリング機能に相当）。なお、熱ドリフトｔ
（ｘ）については、図５の上側に実際に測定したデータ
を示しているように、ほぼ直線で近似できることが確認
されている。 その他、信頼性向上のため以下の対策を
講じている。 （１）同一測定点で２回のデータ取込を行う。 ２回の測定値の差が例えば２μｍ以内であれば、ＯＫと
判断し次の測定に移る。 （２）過大／過小変位の設定 測定値の上下限を設定し、過大／過小測定値の場合に
は、異常と判断する。
【００１６】図５は機械の移動誤差（平面度）及び熱ド
リフトを工作物取り付け面で測定した結果で、機械のＸ
Ｙ面内平面度誤差は約１４μｍ、温度変動幅１．８℃で
約１７μｍの熱ドリフトが発生している。これに対し、
機械精度補正及び熱ドリフト補正を行うことにより図５
の下側に示しているように、０．６μｍの補正精度が得
られているのがわかる。測定精度は以上の方法により十
分な精度が保証し得ることが明らかになったので、以下
に本発明の修正研磨方法について説明する。
リフトを工作物取り付け面で測定した結果で、機械のＸ
Ｙ面内平面度誤差は約１４μｍ、温度変動幅１．８℃で
約１７μｍの熱ドリフトが発生している。これに対し、
機械精度補正及び熱ドリフト補正を行うことにより図５
の下側に示しているように、０．６μｍの補正精度が得
られているのがわかる。測定精度は以上の方法により十
分な精度が保証し得ることが明らかになったので、以下
に本発明の修正研磨方法について説明する。
【００１７】一度、理想形状との偏差が求められれば、
偏差に対応した誤差量だけ研磨加工で追い込めば所定の
形状に仕上げることが原理的に可能である。しかしなが
ら、現実には研磨工具（１ａ）の研磨特性（研磨量）は
研磨条件や工具寿命により時々刻々変化することが経験
的に知られている。このため、研磨量を常に一定値とし
て扱った場合には、いつまでも理想形状に収束しない、
または収束に時間がかかるといった不具合が生じること
になる。このため、研磨加工直前の研磨量を測定し、こ
れから次回の研磨量を推定して、より実際に近い研磨量
にその都度修正する方法（一種の学習制御に相当する）
を採用している。
偏差に対応した誤差量だけ研磨加工で追い込めば所定の
形状に仕上げることが原理的に可能である。しかしなが
ら、現実には研磨工具（１ａ）の研磨特性（研磨量）は
研磨条件や工具寿命により時々刻々変化することが経験
的に知られている。このため、研磨量を常に一定値とし
て扱った場合には、いつまでも理想形状に収束しない、
または収束に時間がかかるといった不具合が生じること
になる。このため、研磨加工直前の研磨量を測定し、こ
れから次回の研磨量を推定して、より実際に近い研磨量
にその都度修正する方法（一種の学習制御に相当する）
を採用している。
【００１８】１パスの研磨量は主軸回転数、送り速度、
研磨圧、ピック量、研磨工具、砥粒の種類により変化す
るが、ある条件下での１パス当りの研磨量ｄは実験によ
り予め求められており、制御装置（３）内にデータとし
て格納されているものとする。
研磨圧、ピック量、研磨工具、砥粒の種類により変化す
るが、ある条件下での１パス当りの研磨量ｄは実験によ
り予め求められており、制御装置（３）内にデータとし
て格納されているものとする。
【００１９】そこで、ｎ回の計測・修正研磨の繰り返し
で所定の形状に仕上げる場合（図１参照）を想定する
と、第１回、２、３・・第ｎ回目（但し、一般的にｎ≧
３）までの任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）を中心とする研磨領域
（正方形もしくは円形領域）内での研磨パス回数Ｎi及
び１パス当りの研磨量ｄiは次のようになる。 第１回目 Ｎ1 (x,y)＝｛ｇ0 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ １パス当りの研磨量 ｄ1＝｛ｇ0 (x,y)−ｇ1 (x,y)｝
／Ｎ1 第２回目 Ｎ2 (x,y)＝｛ｇ1 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ
1 １パス当りの研磨量 ｄ2＝｛ｇ1 (x,y)−ｇ2 (x,y)｝
／Ｎ2 第３回目 Ｎ3 (x,y)＝｛ｇ2 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ
2 １パス当りの研磨量 ｄ3＝｛ｇ2 (x,y)−ｇ3 (x,y)｝
／Ｎ3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ １パス当りの研磨量 ｄn-1＝｛ｇn-2 (x,y)−ｇn-1
(x,y)｝／Ｎn-1 第ｎ回目 Ｎn (x,y)＝｛ｇn-1 (x,y)
−ｆ (x,y)｝／ｎｄn-1
で所定の形状に仕上げる場合（図１参照）を想定する
と、第１回、２、３・・第ｎ回目（但し、一般的にｎ≧
３）までの任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）を中心とする研磨領域
（正方形もしくは円形領域）内での研磨パス回数Ｎi及
び１パス当りの研磨量ｄiは次のようになる。 第１回目 Ｎ1 (x,y)＝｛ｇ0 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ １パス当りの研磨量 ｄ1＝｛ｇ0 (x,y)−ｇ1 (x,y)｝
／Ｎ1 第２回目 Ｎ2 (x,y)＝｛ｇ1 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ
1 １パス当りの研磨量 ｄ2＝｛ｇ1 (x,y)−ｇ2 (x,y)｝
／Ｎ2 第３回目 Ｎ3 (x,y)＝｛ｇ2 (x,y)−ｆ (x,y)｝／ｎｄ
2 １パス当りの研磨量 ｄ3＝｛ｇ2 (x,y)−ｇ3 (x,y)｝
／Ｎ3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ １パス当りの研磨量 ｄn-1＝｛ｇn-2 (x,y)−ｇn-1
(x,y)｝／Ｎn-1 第ｎ回目 Ｎn (x,y)＝｛ｇn-1 (x,y)
−ｆ (x,y)｝／ｎｄn-1
【００２０】即ち、予め求められている１パス当りの研
磨量ｄを用いて、最後まで定数として研磨パス数Ｎiを
算出するのではなく、常に前回の実研磨量ｄi-1を監視
し、これをもとに研磨パス数Ｎiを修正する方式を採用
する。この方法によれば、研磨工具（１ａ）の微妙な変
化による研磨量の変動を取り除くことが可能となり、し
かも実験で求める研磨量ｄがラフな設定値でよいことに
なり、極めて好都合である。そして、計測結果が次の条
件を満足するとき、 ┃ｇi(x,y)−ｆ(x,y)┃≦ε 即ち、予め設定した許容値ε以下になれば加工完了と判
断し、その測定点の研磨はスキップする。全測定点が上
記の条件を満足するとき、すべての加工が完了したこと
になる。
磨量ｄを用いて、最後まで定数として研磨パス数Ｎiを
算出するのではなく、常に前回の実研磨量ｄi-1を監視
し、これをもとに研磨パス数Ｎiを修正する方式を採用
する。この方法によれば、研磨工具（１ａ）の微妙な変
化による研磨量の変動を取り除くことが可能となり、し
かも実験で求める研磨量ｄがラフな設定値でよいことに
なり、極めて好都合である。そして、計測結果が次の条
件を満足するとき、 ┃ｇi(x,y)−ｆ(x,y)┃≦ε 即ち、予め設定した許容値ε以下になれば加工完了と判
断し、その測定点の研磨はスキップする。全測定点が上
記の条件を満足するとき、すべての加工が完了したこと
になる。
【００２１】なお、研磨能率を向上させるには、全研磨
量をｎ等分するのではなく、Ｎ1、Ｎ2・・Ｎnと研磨回
数が増加するに従い、１回当りの研磨量を1/2、1/4、1/8
と等比級数的に減少させていくのが加工能率及び磨き過
ぎの防止の観点から得策である。即ち、偏差量に相当す
る誤差量をそのまま１００％追い込むのは、磨き過ぎに
よるオーバシュートを発生する危険があり、このため修
正係数αを導入している。
量をｎ等分するのではなく、Ｎ1、Ｎ2・・Ｎnと研磨回
数が増加するに従い、１回当りの研磨量を1/2、1/4、1/8
と等比級数的に減少させていくのが加工能率及び磨き過
ぎの防止の観点から得策である。即ち、偏差量に相当す
る誤差量をそのまま１００％追い込むのは、磨き過ぎに
よるオーバシュートを発生する危険があり、このため修
正係数αを導入している。
【００２２】以上の方法による形状偏差の変化例を図６
に示している。研磨回数と共に断面形状が目標形状に近
くなり、研磨回数７回で許容値に達しているが、修正係
数をα＝１としたために右下部でオーバシュートによる
磨き過ぎが発生している。図７は、修正係数を変化させ
た場合の形状誤差の残差平方和及び１回当りの研磨量の
変化を示したもので、図７から研磨量は時間と共に変動
しているが、その都度自動的に前回の研磨量を学習して
修正されている。なお形状偏差量１００％をそのまま追
い込むのは危険であり、これを修正係数で回避すること
が有効であることがわかる。当然のことながら修正係数
値が大きいほど速く収束するわけで、学習機能を用いて
最短時間で研磨加工を行うことが可能である。また１パ
ス当りの研磨量を小さく、即ち最小分解能を上げること
により０．１μｍ単位の形状精度の制御も可能である。
に示している。研磨回数と共に断面形状が目標形状に近
くなり、研磨回数７回で許容値に達しているが、修正係
数をα＝１としたために右下部でオーバシュートによる
磨き過ぎが発生している。図７は、修正係数を変化させ
た場合の形状誤差の残差平方和及び１回当りの研磨量の
変化を示したもので、図７から研磨量は時間と共に変動
しているが、その都度自動的に前回の研磨量を学習して
修正されている。なお形状偏差量１００％をそのまま追
い込むのは危険であり、これを修正係数で回避すること
が有効であることがわかる。当然のことながら修正係数
値が大きいほど速く収束するわけで、学習機能を用いて
最短時間で研磨加工を行うことが可能である。また１パ
ス当りの研磨量を小さく、即ち最小分解能を上げること
により０．１μｍ単位の形状精度の制御も可能である。
【００２３】
【発明の効果】従来、軸対称でない高精度の精密金型や
非球面レンズなどの研磨加工においては、主軸回転型の
超精密加工機などが使用できず、このため３次元測定機
による計測と、その計測結果にもとずいて人手による手
仕上げ研磨が行われていたが、本発明によれば、自己倣
い研磨装置に自動計測装置を設置し、上記の計測及び修
正研磨加工を含めた一連の作業の自動化・無人化を図る
ことができ、この種研磨加工の自動化・高精度化を可能
とできる。
非球面レンズなどの研磨加工においては、主軸回転型の
超精密加工機などが使用できず、このため３次元測定機
による計測と、その計測結果にもとずいて人手による手
仕上げ研磨が行われていたが、本発明によれば、自己倣
い研磨装置に自動計測装置を設置し、上記の計測及び修
正研磨加工を含めた一連の作業の自動化・無人化を図る
ことができ、この種研磨加工の自動化・高精度化を可能
とできる。
【図１】非球面レンズの表面研磨方法の説明図。
【図２】本発明の方法を実施する装置の要部概略説明
図。
図。
【図３】本発明の修正研磨加工方法のフロー図。
【図４】計測誤差の説明図。
【図５】異なる室温におけるＸ方向位置での加工物の表
面形状測定値及び機械精度補正と熱ドリフト補正の説明
図。
面形状測定値及び機械精度補正と熱ドリフト補正の説明
図。
【図６】研磨回数と加工物の研磨断面形状の変化を示す
説明図。
説明図。
【図７】各種の修正係数における残差平方和と１パス当
りの研磨量の変化を示す説明図。
りの研磨量の変化を示す説明図。
１ 自己倣い研磨装置 ２ 自動計測装置 ３ 制御装置 ４ ＮＣ工作機械の主軸頭 ５ 表示器
Claims (1)
- 【請求項１】 数値制御及び倣い制御装置により動作制
御される自己倣い研磨装置に自動計測装置を設置し、主
軸回転数、送り速度、研磨圧、ピック量、研磨工具、砥
粒の種類、１パス当りの研磨量、目標形状を予め制御装
置内に格納し、工作物の表面の研磨領域を格子状に分割
し、各格子点に対応する機械の移動誤差（平面度）を予
め測定して機械誤差マップを作りこれを制御装置内に記
憶させておき、加工に先立って各格子点を自動計測装置
で計測し、当該格子点毎の目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を予め格納してある機械誤差マップ上の当
該格子点に対応する機械の移動誤差で補正させ、かつ、
計測の都度、任意の位置の計測値の差から熱ドリフト補
正を行なわせ、これに修正係数を積算して次回の研磨量
とし、この研磨量を１パス当りの研磨量で除算して研磨
回数（繰り返しパス回数）を求め、この研磨回数に基い
て当該各格子点を含む領域の修正研磨加工を行い、この
加工終了後、再度計測して目標形状に対する偏差を求
め、この偏差を機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補正
を行なわせ、これと共に計測結果から１パス当りの実研
磨量を監視し、この実研磨量から次回の研磨量を推定す
ると共に研磨回数を前記と同様に求めて加工を行なわ
せ、これを上記偏差が予め設定した許容値以下になるま
で反復することを特徴とする修正研磨加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5219418A JPH0768456A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 修正研磨加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5219418A JPH0768456A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 修正研磨加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0768456A true JPH0768456A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=16735087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5219418A Pending JPH0768456A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 修正研磨加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768456A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6889112B2 (en) | 2001-03-23 | 2005-05-03 | Ricoh Company, Ltd. | Method for processing surface and apparatus for processing same |
| US7164964B2 (en) | 2004-02-10 | 2007-01-16 | Carl Zeiss Smt Ag | Method for producing an aspherical optical element |
| JP2010105063A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Fanuc Ltd | 温度ドリフト補正を行う機上計測装置を用いるワークの形状計測方法および機上計測装置を備えた工作機械 |
| JP2010115779A (ja) * | 2002-08-06 | 2010-05-27 | Qed Technologies Internatl Inc | 磁気レオロジー仕上げにより形成された均一な薄膜 |
| JP2018144207A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | ファナック株式会社 | 仕上げ加工量予測装置及び機械学習装置 |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP5219418A patent/JPH0768456A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6889112B2 (en) | 2001-03-23 | 2005-05-03 | Ricoh Company, Ltd. | Method for processing surface and apparatus for processing same |
| JP2010115779A (ja) * | 2002-08-06 | 2010-05-27 | Qed Technologies Internatl Inc | 磁気レオロジー仕上げにより形成された均一な薄膜 |
| US7164964B2 (en) | 2004-02-10 | 2007-01-16 | Carl Zeiss Smt Ag | Method for producing an aspherical optical element |
| JP2010105063A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Fanuc Ltd | 温度ドリフト補正を行う機上計測装置を用いるワークの形状計測方法および機上計測装置を備えた工作機械 |
| JP2018144207A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | ファナック株式会社 | 仕上げ加工量予測装置及び機械学習装置 |
| US10921789B2 (en) | 2017-03-08 | 2021-02-16 | Fanuc Corporation | Finish-machining amount prediction apparatus and machine learning device |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011001 |