CN115666850A - 曲线形成机以及磨削方法 - Google Patents

Abstract

曲线形成机具备：粗糙度不同的两个杯型的砂轮；保持机构，其保持利用砂轮进行加工的被加工物；测量机构，其测量砂轮与被加工物接触的部位处的砂轮的形状；以及驱动机构，其使保持机构以及测量机构移动至与两个砂轮中的任一方相对的位置。

Description

曲线形成机以及磨削方法

技术领域

本发明涉及曲线形成机以及磨削方法。

背景技术

在利用杯型的砂轮进行被加工物(例如透镜等光学元件)的球面加工的情况下，若砂轮的末端磨损，则无法得到期望的形状。因此，在专利文献1中提出了如下技术：预先对砂轮的形状数据进行测量，并将该测量数据反映给磨削装置，由此进行高精度的加工。此外，在专利文献2中提出了如下技术：利用砂轮形状传感器在线测量砂轮的形状，根据该测量数据来控制加工条件，由此进行高精度的加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-13998号公报

专利文献2：日本特开平8-19948号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所提出的技术中，利用不同的装置来进行砂轮的形状数据的测量、和利用砂轮进行的磨削。因此，需要将测量过形状数据的砂轮更换到磨削装置，存在由于更换砂轮而产生磨削位置的误差的担忧。

此外，在专利文献2所提出的技术中，例如在利用杯型的砂轮进行磨削的情况下，由于加工面(砂轮与被加工物接触的部位)不会露出，因此在磨削中无法测定形状数据。因此，在专利文献2所提出的技术中，在使用了杯型的砂轮的情况下，存在无法根据该形状数据来控制加工条件、无法进行高精度的加工的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供在使用了杯型的砂轮的加工中能够稳定地进行高精度的加工的曲线形成机以及磨削方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题而实现目的，本发明的曲线形成机具备：粗糙度不同的两个杯型的砂轮；保持机构，其保持利用所述砂轮进行加工的被加工物；测量机构，其测量所述砂轮与所述被加工物接触的部位处的所述砂轮的形状；以及驱动机构，其使所述保持机构以及所述测量机构移动至与两个所述砂轮中的任一方相对的位置。

此外，关于本发明的曲线形成机，在上述发明的基础上，两个所述砂轮的旋转轴配置于第一平面上，两个所述砂轮中的一方的旋转轴能够在与所述第一平面不同的第二平面上摆动，两个所述砂轮中的另一方的旋转轴能够在与所述第一平面不同、且与所述第二平面平行的第三平面上摆动，所述保持机构的旋转轴能够定位至所述第二平面以及所述第三平面中的任一方上的位置。

此外，关于本发明的曲线形成机，在上述发明的基础上，所述驱动机构使所述保持机构以及所述测量机构沿着两个所述砂轮的旋转轴的摆动轴移动。

此外，关于本发明的曲线形成机，在上述发明的基础上，与两个所述砂轮对应地设置有两个所述测量机构。

为了解决上述的课题而实现目的，本发明的曲线形成机具备：粗糙度不同的两个杯型的砂轮；保持机构，其保持利用所述砂轮进行加工的被加工物；测量机构，其测量所述砂轮与所述被加工物接触的部位处的所述砂轮的形状；驱动机构，其使所述保持机构以及所述测量机构移动至与两个所述砂轮中的任一方相对的位置；控制装置，其对所述砂轮、所述保持机构、所述测量机构以及所述驱动机构进行控制；以及显示装置，其显示规定的信息，所述控制装置根据由所述测量机构测量到的所述砂轮的形状数据来判定所述砂轮的劣化状态，并将所述被加工物的加工可否显示于所述显示装置，在能够对所述被加工物进行加工的情况下，所述控制装置根据所述砂轮的形状数据生成加工条件，所述控制装置按照所生成的加工条件使所述砂轮以及所述保持机构进行动作，从而对所述被加工物进行加工。

为了解决上述课题而实现目的，本发明的磨削方法中，利用测量机构测量第一砂轮的形状，根据由所述测量机构测量到的所述第一砂轮的形状数据生成加工条件，按照所生成的加工条件，利用所述第一砂轮对被加工物进行磨削，利用所述测量机构测量粗糙度与所述第一砂轮不同的第二砂轮的形状，根据由所述测量机构测量到的所述第二砂轮的形状数据生成加工条件，按照所生成的加工条件，利用所述第二砂轮对所述被加工物进行磨削。

发明效果

在本发明的曲线形成机以及磨削方法中，预先将粗糙度不同的砂轮安装于装置，不需要进行砂轮的更换，因此能够抑制安装砂轮时的磨削位置的误差，从而能够稳定地对被加工物进行加工。此外，在本发明的曲线形成机以及磨削方法中，由于测量机构以及被加工物能够移动到与多个杯型的砂轮相对的位置，因此能够准确地测量加工前的砂轮的复杂的曲面形状。然后，根据该测量结果，例如能够进行砂轮的位置、摆动、转速等加工条件的控制，因此能够稳定地进行高精度的加工。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的曲线形成机的结构的一例的概略图。

图2是用于说明本发明的实施方式1的曲线形成机中的砂轮的摆动轴以及第二平面的图。

图3是示出在图1的曲线形成机中调换了保持机构和测量机构的位置的情形的图。

图4是示出本发明的实施方式2的曲线形成机的结构的一例的概略图。

图5是示出在本发明的实施方式2的曲线形成机中，利用第二砂轮对被加工物进行加工，并且利用测量机构18测量第一砂轮的形状的情形的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的曲线形成机以及磨削方法的实施方式进行说明。另外，本发明不限于以下的实施方式，下述实施方式中的构成要素也包括本领域技术人员可置换且容易的构成要素或实质上相同的构成要素。

(实施方式1)

参照图1～图3对本发明的实施方式1的曲线形成机的结构进行说明。本实施方式的曲线形成机用于使用粗糙度不同的两个杯型的砂轮来进行被加工物的加工。在曲线形成机中，使砂轮以及被加工物分别旋转，并且使砂轮以及被加工物相对地进行移动以及摆动，由此来进行被加工物的曲面(球面或非球面)加工。

另外，在图1中，仅图示了本发明的说明所需的结构，对于其它结构(例如在加工时向被加工物喷射空气的鼓风喷嘴、在加工时向被加工物喷射磨削液的磨削液喷嘴等)省略图示。此外，在图2及图3中，省略了图1的驱动机构21、控制装置22以及显示装置23等的图示。

如图1所示，曲线形成机1具备第一砂轮11、第二砂轮13、保持机构16、测量机构17、驱动机构21、控制装置22以及显示装置23。如该图所示，曲线形成机1中，对被加工物W进行加工的机构(第一砂轮11以及第二砂轮13)、和测量第一砂轮11以及第二砂轮13的形状的测量机构17配置于同一装置内。此外，曲线形成机1具备两个砂轮(第一砂轮11以及第二砂轮13)，但也可以具备三个以上的砂轮。

在此，在图1中，将第一砂轮11的旋转轴Ax1以及第二砂轮13的旋转轴Ax2的方向设为Z方向，将第一砂轮11以及第二砂轮13的摆动轴Ax3的方向设为X方向，与纸面垂直的方向设为Y方向。

第一砂轮11用于对被加工物W进行磨削。第一砂轮11由粗糙度与第二砂轮13不同的例如粗磨削用的杯型砂轮构成。此外，第一砂轮11安装于安装架12。该安装架12构成为能够在一端侧装卸第一砂轮11。此外，安装架12构成为在安装有第一砂轮11的状态下能够以第一砂轮11的旋转轴Ax1为中心旋转。此外，安装架12与安装有第二砂轮13的安装架14一并设置于基座15。

第二砂轮13用于对被加工物W进行磨削。第二砂轮13由粗糙度与第一砂轮11不同的例如精磨削用的杯型砂轮构成。此外，第二砂轮13安装于安装架14。该安装架14构成为能够在一端侧装卸第二砂轮13。此外，安装架14构成为在安装有第二砂轮13的状态下能够以第二砂轮13的旋转轴Ax2为中心旋转。此外，安装架14与安装有第一砂轮11的安装架12一并设置于基座15。

在此，如图1所示，第一砂轮11的旋转轴Ax1以及第二砂轮13的旋转轴Ax2配置于第一平面Pl1上。该第一平面Pl1是与该图中的XZ平面平行的面。

此外，如图2所示，第一砂轮11的旋转轴Ax1构成为能够在与第一平面Pl1不同的第二平面Pl2上摆动。该第二平面Pl2例如是与第一平面Pl1垂直的面，并且是与该图中的YZ平面平行的面。具体而言，第一砂轮11以摆动轴Ax3为中心而与第二砂轮13一起按基座15整体进行摆动。

此外，虽然省略了图示，但第二砂轮13的旋转轴Ax2构成为能够在与第一平面Pl1不同的第三平面上摆动。该第三平面例如是与第一平面Pl1垂直的面，并且是与图2中的YZ平面平行的面。此外，第三平面是与该图所示的第二平面Pl2平行的面，配置于该第二平面Pl2的在X方向上的里侧。具体而言，第二砂轮13以摆动轴Ax3为中心与第一砂轮11一起按基座15整体进行摆动。

保持机构16用于保持被加工物W。保持机构16构成为能够在图1的X方向以及Z方向上移动。即，保持机构16构成为，在一端侧安装有被加工物W的状态下，能够定位于第一砂轮11进行摆动的第二平面Pl2(参照图2)、以及第二砂轮13进行摆动的第三平面中的任一方上的位置。此外，保持机构16构成为，在一端侧安装有被加工物W的状态下，能够移动至与第一砂轮11以及第二砂轮13中的任一方相对的位置。此外，保持机构16构成为在一端侧安装有被加工物W的状态下能够旋转。

测量机构17用于测量第一砂轮11以及第二砂轮13的形状。具体而言，测量机构17对第一砂轮11以及第二砂轮13与被加工物W接触的部位处的、第一砂轮11以及第二砂轮13的形状进行测量。虽然能够使用接触式(机械式)传感器、非接触的光学式传感器、静电电容式传感器等作为测量机构17，但优选使用能够进行三维测定的光学式传感器。如果是光学式传感器，能够对全部范围进行测量来代替使砂轮旋转来测定规定的角度下的截面，因此还能够检测出砂轮的缺损、损伤等局部的不良情况的产生。

驱动机构21用于驱动保持机构16以及测量机构17。具体而言，驱动机构21使保持机构16以及测量机构17在图1的X方向以及Z方向上移动。即，驱动机构21在利用第一砂轮11对被加工物W进行磨削时，在使保持机构16沿着摆动轴Ax3移动至第二平面Pl2(参照图2)上的位置之后，再移动至与第一砂轮11相对的位置。此外，驱动机构21在利用第二砂轮13对被加工物W进行磨削时，在使保持机构16沿着摆动轴Ax3移动至第三平面上的位置之后，再移动至与第二砂轮13相对的位置。

此外，驱动机构21在利用第一砂轮11进行粗磨削之后，调换保持机构16和测量机构17的位置，利用第二砂轮13进行精磨削。即，如图1所示，驱动机构21在利用第一砂轮11进行了被加工物W的粗磨削之后，如图3所示，调换保持机构16和测量机构17的位置。由此，实施利用第二砂轮13进行的被加工物W的精磨削。

控制装置22用于对第一砂轮11、第二砂轮13、保持机构16、测量机构17以及驱动机构21的动作进行控制。具体而言，控制装置22根据由测量机构17测量到的第一砂轮11以及第二砂轮13的形状数据，判定第一砂轮11以及第二砂轮13的劣化状态。然后，控制装置22将与能否利用第一砂轮11以及第二砂轮13对被加工物W进行加工相关的、可否加工的相关信息显示于显示装置23。

此外，控制装置22在判定为能够利用第一砂轮11以及第二砂轮13对被加工物W进行加工的情况下，根据第一砂轮11以及第二砂轮13的形状数据生成加工条件。具体而言，控制装置22基于第一砂轮11以及第二砂轮13的形状数据、和预先准备的被加工物W的目标加工形状数据来计算出第一砂轮11以及第二砂轮13与被加工物W接触的接触点的坐标。接着，控制装置22基于计算出的接触点的坐标，生成第一砂轮11以及第二砂轮13的位置、摆动、转速等加工条件。然后，控制装置22按照所生成的加工条件使第一砂轮11、第二砂轮13以及保持机构16进行动作，由此对被加工物W进行加工。

显示装置23用于显示与被加工物W的加工相关的规定的信息。显示装置23显示例如由测量机构17测量到的第一砂轮11以及第二砂轮13的形状数据、以及与可否利用第一砂轮11以及第二砂轮13进行被加工物W的加工相关的信息等。

在具备如上所述的结构的曲线形成机1中，实施由第一测量步骤、第一判定步骤、第一加工条件生成步骤、第一加工步骤、第二测量步骤、第二判定步骤、第二加工条件生成步骤以及第二加工步骤构成的磨削方法。

在第一测量步骤中，利用测量机构17来测量第一砂轮11的形状。接着，在第一判定步骤中，根据第一砂轮11的形状数据来判定第一砂轮11的劣化状态以及加工可否。当在第一判定步骤中判定为能够利用第一砂轮11进行加工的情况下，进入第一加工条件生成步骤，根据第一砂轮11的形状数据生成加工条件。接着，在第一加工步骤中，按照所生成的加工条件，利用第一砂轮11对被加工物W进行磨削。

在第二测量步骤中，在由驱动机构21调换了保持机构16以及测量机构17的位置之后，由测量机构17来测量第二砂轮13的形状。接着，在第二判定步骤中，根据第二砂轮13的形状数据来判定第二砂轮13的劣化状态以及加工可否。当在第二判定步骤中判定为能够利用第二砂轮13进行加工的情况下，进入第二加工条件生成步骤，根据第二砂轮13的形状数据生成加工条件。接着，在第二加工步骤中，按照所生成的加工条件，利用第二砂轮13对被加工物W进行磨削。这样，通过在不进行拆装第一砂轮11以及第二砂轮13的步骤的情况下进行磨削，从而能够与第一砂轮11以及第二砂轮13的磨损无关地实现高精度的磨削。此外，也能够掌握砂轮更换时期，因此能够抑制加工不良。

在如以上所说明的本实施方式1的曲线形成机1以及使用该曲线形成机1的磨削方法中，预先将粗糙度不同的第一砂轮11以及第二砂轮13安装于装置，从而不需要更换砂轮，因此能够抑制安装砂轮时的磨削位置的误差，能够稳定地对被加工物W进行加工。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，测量机构17以及被加工物W能够移动到与杯型的第一砂轮11以及第二砂轮13相对的位置，因此能够准确地测量加工前的第一砂轮11以及第二砂轮13的复杂的曲面形状。然后，根据该测量结果，例如能够进行第一砂轮11以及第二砂轮13的位置、摆动、转速等加工条件的控制，因此能够稳定地进行高精度的加工。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，例如关于第一砂轮11以及第二砂轮13的磨损的绝对量的变化状况，也能够通过利用测量机构17进行反复测量来掌握，因此能够预测加工中的第一砂轮11以及第二砂轮13的磨损变化，能够生成和控制更适当的加工条件，从而实现高精度的加工。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，即使在被加工物W微小(例如φ2mm以下)的情况下，也能够高精度地、稳定地进行加工，因此能够缩短生产节拍时间，并且能够实现成本降低。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，能够在保持搭载有第一砂轮11以及第二砂轮13的状态下测量它们的末端形状，因此能够基于测量后的形状数据对被加工物W高精度地进行磨削。特别是，能够使被加工物W的旋转轴、第一砂轮11的旋转轴Ax1、第二砂轮13的旋转轴Ax2以及测量机构17的斜率严格地相符，因此例如在测量机构17的测量中也能够进行被加工物W的拆装等。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，第一砂轮11的旋转轴Ax1以及第二砂轮13的旋转轴Ax2被排列，并配置于与保持机构16的旋转轴相同的平面(第二平面Pl2或第三平面)上，因此保持机构16以及测量机构17的位置控制变得容易。其结果是，能够更高精度、并且再现性良好地进行第一砂轮11、第二砂轮13、保持机构16以及测量机构17的定位。因此，能够提高第一砂轮11以及第二砂轮13的测量精度、保持机构16与第一砂轮11和第二砂轮13的相对位置精度、以及被加工物W的加工精度。

此外，在本实施方式1的曲线形成机1以及磨削方法中，利用驱动机构21使保持机构16以及测量机构17沿着摆动轴Ax3移动，由此能够更高精度、并且再现性良好地进行第一砂轮11、第二砂轮13、保持机构16以及测量机构17的定位。因此，能够提高第一砂轮11以及第二砂轮13的测量精度、保持机构16与第一砂轮11和第二砂轮13的相对位置精度、以及被加工物W的加工精度。

(实施方式2)

参照图4及图5对本发明的实施方式2的曲线形成机的结构进行说明。另外，在以下内容中，对与实施方式1相同的结构省略说明。

如图4所示，曲线形成机1A具备第一砂轮11、第二砂轮13、保持机构16、测量机构17、18以及分隔板19。除了还具备测量机构18以及分隔板19这一点之外，曲线形成机1A具备与曲线形成机1相同的结构。另外，虽然在图4及图5中省略了图示，但曲线形成机1A与曲线形成机1同样地具备驱动机构21、控制装置22以及显示装置23。

曲线形成机1A中，与两个砂轮(第一砂轮11以及第二砂轮13)对应地具备两个测量机构17、18。测量机构17用于对第二砂轮13的形状进行测量。此外，测量机构18用于对第一砂轮11的形状进行测量。在利用第一砂轮11以及第二砂轮13对被加工物W进行磨削时，分隔板19用于防止磨削液附着于测量机构17、18的情况。

在曲线形成机1A中，例如如图4所示，一边利用第一砂轮11对被加工物W进行磨削(粗磨削)，一边利用测量机构17对第二砂轮13的形状进行测量。然后，在结束了粗磨削以及第二砂轮13的测量时，如图5所示，使保持机构16、测量机构17、18在X方向(摆动轴Ax3(参照图2)的方向)上移动。接着，一边利用第二砂轮13对被加工物W进行磨削(精磨削)，一边利用测量机构18对第一砂轮11的形状进行测量。

在如以上所说明的本实施方式2的曲线形成机1A以及使用该曲线形成机1A的磨削方法中，除了曲线形成机1的效果以外，还分别独立地设置有第一砂轮11以及第二砂轮13的测量机构18、17，通过往复动作来驱动被加工物W以及测量机构17、18，由此能够进一步提高被加工物W的加工时、和第一砂轮11以及第二砂轮13的测量时的机械精度。

在本实施方式2的曲线形成机1A以及磨削方法中，针对第一砂轮11以及第二砂轮13而具备专用的测量机构17、18，因此能够独立地进行校正，能够提高第一砂轮11以及第二砂轮13的测量精度。此外，在利用第一砂轮11以及第二砂轮13中的一方进行磨削时，能够测量另一方的形状，因此能够高精度、并且连续地进行粗磨削以及精磨削。

以上，根据用于实施发明的方式具体地说明了本发明的曲线形成机以及磨削方法，但本发明的主旨不局限于上述的记载，必须根据权利要求书的记载而广义地解释本发明的主旨。此外，当然，根据上述的记载进行各种变更、变化等得到的结构也包含在本发明的主旨当中。

标号说明

1、1A：曲线形成机；

11：第一砂轮；

12、14：安装架；

13：第二砂轮；

15：基座；

16：保持机构；

17、18：测量机构；

19：分隔板；

21：驱动机构；

22：控制装置；

23：显示装置；

Ax1、Ax2：旋转轴；

Ax3：摆动轴；

Pl1：第一平面；

Pl2：第二平面；

W：被加工物。

Claims (6)

1.一种曲线形成机，其具备：

粗糙度不同的两个杯型的砂轮；

保持机构，其保持利用所述砂轮进行加工的被加工物；

测量机构，其测量所述砂轮与所述被加工物接触的部位处的所述砂轮的形状；以及

驱动机构，其使所述保持机构以及所述测量机构移动至与两个所述砂轮中的任一方相对的位置。

2.根据权利要求1所述的曲线形成机，其中，

两个所述砂轮的旋转轴配置于第一平面上，

两个所述砂轮中的一方的旋转轴能够在与所述第一平面不同的第二平面上摆动，

两个所述砂轮中的另一方的旋转轴能够在与所述第一平面不同、且与所述第二平面平行的第三平面上摆动，

所述保持机构的旋转轴能够定位于所述第二平面以及所述第三平面中的任一方上的位置。

3.根据权利要求2所述的曲线形成机，其中，

所述驱动机构使所述保持机构以及所述测量机构沿着两个所述砂轮的旋转轴的摆动轴移动。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的曲线形成机，其中，

与两个所述砂轮对应地设置有两个所述测量机构。

5.一种曲线形成机，其具备：

粗糙度不同的两个杯型的砂轮；

保持机构，其保持利用所述砂轮进行加工的被加工物；

测量机构，其测量所述砂轮与所述被加工物接触的部位处的所述砂轮的形状；

驱动机构，其使所述保持机构以及所述测量机构移动至与两个所述砂轮中的任一方相对的位置；

控制装置，其对所述砂轮、所述保持机构、所述测量机构以及所述驱动机构进行控制；以及

显示装置，其显示规定的信息，

所述控制装置根据由所述测量机构测量到的所述砂轮的形状数据来判定所述砂轮的劣化状态，并将所述被加工物的加工可否显示于所述显示装置，

在能够对所述被加工物进行加工的情况下，所述控制装置根据所述砂轮的形状数据生成加工条件，

所述控制装置按照所生成的加工条件使所述砂轮以及所述保持机构进行动作，从而对所述被加工物进行加工。

6.一种磨削方法，其中，

利用测量机构测量第一砂轮的形状，

根据由所述测量机构测量到的所述第一砂轮的形状数据生成加工条件，

按照所生成的加工条件，利用所述第一砂轮对被加工物进行磨削，

利用所述测量机构测量粗糙度与所述第一砂轮不同的第二砂轮的形状，

根据由所述测量机构测量到的所述第二砂轮的形状数据生成加工条件，

按照所生成的加工条件，利用所述第二砂轮对所述被加工物进行磨削。

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