JP2015150631A - 削り加工位置ドリフト量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、削り加工における時間経過に従って生じるドリフト量をその原因を分離して定量化できる削り加工位置ドリフト量測定方法を提供する。【解決手段】本発明の削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り工具を直交２軸の駆動機構で駆動して削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定する方法であって、前記２軸の方向のうちの第１方向に沿って前記削り工具を移動させて前記第１方向に沿って被検物を削り加工する削り加工工程Ｓ４と、前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程Ｓ３と、前記被検物に削り加工工程Ｓ４で形成された形状に関する所定の寸法を測定する測定工程Ｓ７とを備え、削り加工工程Ｓ４は、複数回繰り返され、次回の削り加工工程Ｓ４は、今回の削り加工工程Ｓ４の終了から所定の時間の経過後に、移動工程Ｓ３を実施した後に、実施される。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば切削加工や研削加工等の削り加工される位置のドリフト量を測定する削り加工位置ドリフト量測定方法に関する。

従来、切削加工を行う切削装置や研削加工を行う研削装置等の削り加工装置が知られている。この削り加工装置では、削り加工される被加工物を削って精度良く前記被加工物を削り加工するために、削り加工に用いられる例えばブレード刃や砥石等の削り工具の位置制御や前記削り工具と被加工物との相対位置の調整を精度良く実行する必要がある。この削り工具と被加工物との相対位置を調整する技術として、例えば、特許文献１に開示されたアライメント方法がある。この特許文献１に開示されたアライメント方法は、第１および第２方向それぞれの第１および第２ストリートによって区画されて複数のチップ領域を形成した被加工物を切削する場合に前記第１または第２ストリートと切削ブレードとの位置合わせを行うアライメント方法であって、被加工物には、アライメントパターンが複数形成され、被加工物の表面を撮像して前記アライメントパターンを複数検出し、切削送り方向をＸ軸、割り出し送り方向をＹ軸とした場合、検出したアライメントパターンのＸおよびＹ座標の各座標値を各ストリートについて記憶する第１ステップと、検出されたアライメントパターンの座標値に基づいて、第１ストリートと第２ストリートとの角度差を求めてストリートの間隔数で等分割することによってストリート１本当たりの補正角度を求めて記憶する第２のステップと、第１および第２ストリートをＸ軸方向に平行に位置付けて第１および第２ストリート間の離間距離をストリートの間隔数で等分割することによって割り出し送りのインデックス量を求めて記憶する第３のステップと、これら補正角度とインデックス量とに基づいて、切削ブレードを相対的にＹ軸方向に割り出し送りすると共に、ストリートを切削ブレードに合致させる第４のステップとから少なくとも構成される。

特開２００２−３３２９５号公報

ところで、この削り加工装置では、削り工具の位置制御や削り加工の条件を固定しても時間経過に従ってその削り工具の位置が次第にずれるドリフトが生じてしまう。特に、加工に長時間を要する金型の製造では、加工中にドリフトが生じる虞があるので、加工された金型が寸法に対する要求精度を満たさなくなってしまう虞がある。また特に、例えばナノメートル（ｎｍ）単位で加工する超精密加工では、このドリフトは、重大な問題となる。このような超精密加工の例として、例えば光学素子を成形するために用いられる金型の製造が挙げられる。このようなドリフトを低減または防止するために改善対策を講じるためには、ドリフトの原因とドリフト量との関係を調査する必要があり、ドリフト量の測定が望まれる。さらに、このドリフトの原因は、様々な要因が考えられ、さらに複数の要因によって生じている場合もある。このため、原因別にドリフト量を測定できることが望ましい。前記特許文献１に開示されたアライメント方法は、上述の各ステップによるアライメントを常時実施することによってドリフトに対処できるが、ドリフト量を測定できない。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、削り加工における時間経過に従って生じるドリフト量をその原因を分離して定量化できる削り加工位置ドリフト量測定方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工するための削り工具を直交２軸の駆動機構で駆動して削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定する削り加工位置ドリフト量測定方法であって、前記２軸の方向のうちの第１方向に沿って前記削り工具を移動させて前記第１方向に沿って所定の被検物を削り加工する削り加工工程と、前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程と、前記被検物に前記削り加工工程で形成された形状に関する所定の寸法を測定する測定工程とを備え、前記削り加工工程は、複数回繰り返され、次回の削り加工工程は、今回の削り加工工程の終了から所定の時間の経過後に、前記移動工程を実施した後に、実施されることを特徴とする。

そして、本発明の他の一態様にかかる削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工するための削り工具を直交２軸の駆動機構で駆動して削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定する削り加工位置ドリフト量測定方法であって、前記２軸の方向のうちの第１方向に沿って前記削り工具を移動させて前記第１方向に沿って所定の被検物を削り加工する削り加工工程と、前記削り加工工程の終了から所定の時間の経過後に前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程と、前記被検物に前記削り加工工程で形成された形状に関する所定の寸法を測定する測定工程とを備え、前記削り加工工程と前記移動工程とは、複数回繰り返されることを特徴とする。

このような削り加工位置ドリフト量測定方法では、被検物に実際に所定の時間ごとに削り加工が実行され、この削り加工によって前記被検物に形成された複数の形状それぞれに対し、前記形状に関する所定の寸法が測定される。このため、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、実加工に近似した状態で、削り加工における時間経過に従って生じるドリフト量を定量化できる。そして、前記削り加工工程の削り加工および前記移動工程の移動それぞれが単軸動作で実現でき、しかもそれら前記第１方向と前記第２方向が互いに直交するので、例えば第２方向に沿った各形状間の間隔（ピッチ、前記所定の距離）やその深さ等の前記形状に関する所定の寸法を測定することで、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、ドリフトの原因を分離してドリフト量を定量化できる。また、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、前記繰り返し回数を増減することで、比較的短時間から比較的長時間までのドリフト量を定量化できる。

そして、好ましくは、上記削り加工位置ドリフト量測定方法を実施する対象の削り加工装置は、被加工物を実際に削り加工するために用いられる装置（実機）である。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、実機を検証でき、実機の加工環境と同環境で実機を検証できる。また検証で得られたドリフト量とその原因とを把握することで、前記原因の除去または低減が可能となり、その結果、前記実機のドリフト量の修正が可能となる。また好ましくは、前記削り加工装置は、前記形状に関する所定の寸法を測定できる機上測定装置を備え、前記測定工程は、前記機上測定装置によって実施される。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、機上測定装置を用いることで簡易に機上測定装置の測定精度でドリフト量を定量化できる。また好ましくは、削り加工装置に設定された例えば前記移動工程での移動間隔や削り加工の深さ等の加工条件を基準に、前記ドリフト量は、計量される。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、前記基準からの誤差量でドリフト量を定量化できる。また好ましくは、前記被検物は、実機で削り加工される被加工物と同材料で形成される。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、実加工により近似した状態で、ドリフト量を定量化できる。

また、他の一態様では、上述の削り加工位置ドリフト量測定方法において、前記削り工具は、研削加工する砥石を備え、前記被検物は、蛍石またはグラッシーカーボンで形成されていることを特徴とする。

このような削り加工位置ドリフト量測定方法では、被検物が蛍石（主成分フッ化カルシウム；ＣａＦ_２）またはグラッシーカーボン（ｇｌａｓｓｙ ｃａｒｂｏｎ、ガラス状カーボン）で形成されているので、被検物の削り加工で前記砥石の摩耗を防止または抑制できる。このため、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工工程を複数回繰り返しても、砥石の摩耗に起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。また、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、比較的安価で被検物を形成できる。

また、他の一態様では、上述の削り加工位置ドリフト量測定方法において、被加工物を載置する前記削り加工装置の載置台に、前記被検物を接着剤で固定する固定工程をさらに備えることを特徴とする。

このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、接着剤によって簡易にしっかりと被検物を削り加工装置の載置台に固定できるから、削り加工中の位置ずれに起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。また、接着剤の接着層を薄く、例えば厚さ５μｍ以下に形成することで、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工中の温度変化が生じていても接着層の厚さ方向の伸び縮みに起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。

また、他の一態様では、上述の削り加工位置ドリフト量測定方法において、前記削り加工工程を複数回繰り返す際に、前記移動工程を複数回実施する場合に、前記第２方向に沿う前回の移動方向と逆方向に今回前記削り工具を移動することを特徴とする。

このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、移動工程で第２方向に沿う２方向のドリフト量を定量化できる。したがって、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、ドリフトの原因をより細分に分離してドリフト量を定量化できる。

本発明にかかる削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工における時間経過に従って生じるドリフト量をその原因を分離して定量化できる。

実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法に用いられる研削装置の構成を示す図である。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法を示すフローチャートである。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法を説明するための図である。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法に用いられる被検物を示す図である。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によって得られたＹ方向（上下方向）のドリフト量を示すグラフである。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によって得られたＺ方向（深さ方向）のドリフト量を示すグラフである。 実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によってＸ軸方向のドリフト量およびＺ軸方向のドリフト量を定量化する場合において、被検物に研削加工で形成される溝形状の態様を説明するための図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法に用いられる研削装置の構成を示す図である。図１（Ａ）は、上面図であり、図１（Ｂ）は、側面図である。図２は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法を示すフローチャートである。図３は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法を説明するための図である。図３（Ａ）は、削り加工位置ドリフト量測定方法を説明するための要部拡大図であり、図３（Ｂ）は、研削加工で形成された溝形状における深さ方向の寸法の定義を示す図であり、図３（Ｃ）は、移動工程における移動順を説明するための図である。図４は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法に用いられる被検物を示す図である。

本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工するための削り工具によって互いに異なる複数の方向に削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定して定量化できる方法である。前記削り加工は、被加工物を削ることによって製品（中間製品を含む）に加工する加工方法であり、例えば切削加工や研削加工等である。したがって、削り加工装置には、例えば、切削加工を行う切削装置や、研削加工を行う研削装置等が挙げられる。前記切削加工は、例えばブレード刃等の切削工具（削り工具の一例）を用いて被加工物を切り削る加工方法であり、前記研削加工は、例えば研削砥石等の研削工具（削り工具の一例）を用いて被加工物の表面を除去して被加工物を加工する加工方法である。研削加工では、切削加工と異なり、砥粒の１つ１つが刃として作用する。このため、研削加工は、切削加工では加工できないような非常に硬い素材で形成された被加工物でも形状を削り出したり、面精度を上げたり（表面を平滑化したり）できる。研削加工と切削加工との相違は、この点であり、切削加工では削り工具の刃が１つであるのに対し、研削加工では、例えばダイヤモンド砥粒が比較的大量に研削液に含まれるため、刃が多数存在する工具を用いた加工になる。このため、研削加工は、砥粒が硬さの点で被加工物より劣っていても、被加工物を削って行くことが可能である。ドリフトは、上述したように、削り加工装置において、削り工具の位置制御や削り加工の条件を固定しても時間経過に従ってその削り工具の位置が次第にずれることであり、ドリフト量は、そのずれ量である。

本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工装置、例えば切削装置にも適用できるが、ここでは、一例として、研削装置に適用する場合について説明する。本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法が適用される研削装置１０は、例えば、図１に示すように、被研削物（被加工物の一例）ＷＰに接触することで被研削物ＷＰを研削する研削砥石部１と、研削砥石部１を回転軸ＶＸ回りに回転駆動する回転装置２と、回転装置２をＸ軸方向に沿って前後に移動するＸ軸方向駆動機構４と、被研削物ＷＰを保持して被研削物ＷＰをＹ軸方向に沿って上下に移動（昇降）させるＹ軸方向駆動装置５と、Ｙ軸方向駆動装置５をＺ軸方向に沿って左右に移動させるＺ軸方向駆動機構６と、被研削物ＷＰの加工部位に研削液を供給する研削液供給回収装置７と、回転機構２２、Ｘ軸方向駆動機構４、Ｙ軸方向駆動機構５２およびＺ軸方向駆動機構６等の動作を数値的に制御する制御装置８とを備える。

なお、上述のように、この研削装置１０の説明では、研削砥石部１の回転軸ＶＸに沿う方向をＹ軸方向としてＸＹＺ直交座標系が図１に示すように設定され、このＸＹＺ直交座標系が適宜に用いられる。すなわち、このように設定されたＸＹＺ直交座標系では、Ｙ軸方向（すなわち、ＶＸ回転軸方向）が紙面上下方向（昇降方向）となり、これに直交するＸ軸方向が紙面奥行き方向（前後方向）となり、これらＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれに直交するＺ軸方向が紙面左右方向となっている。

研削砥石部１は、研削工具の一例であり、例えば、図１および図３（Ａ）に示すように、円板形状すなわち円板状の外形を有しており、内部の本体１１と、本体１１の周囲を覆う研削層１２とを備える。本体１１は、例えば金属材料で形成され、研削層１２は、例えばダイヤモンド砥粒をボンドで焼結した研削砥石で形成される。つまり、研削砥石部１の上面部と、周辺部と、底面部とは、研削面で被覆された状態となっている。これらのうち、前記上面部の研削面１２ａと前記底面部の研削面１２ｃとは、平坦面となっており、前記周辺部の研削面１２ｂは、外側に凸の半円を回転軸ＶＸ回り（Ｙ軸回り）に回転させて得られるトロイダル面となっている。

回転装置２は、研削砥石部１を回転軸ＶＸ回りに回転駆動する装置であり、研削砥石部１を回転可能に下端に支持し一方向に伸びる長尺な棒状の部材から成る回転支持軸２１と、回転支持軸２１の軸線を回転軸（ＶＸ軸）として該回転支持軸２１を回転駆動する回転機構２２と、Ｙ軸方向に沿って延び、回転機構２２をその一方端の側面に支持するとともにその他方端の端面でＸ軸方向駆動機構４に固定支持される第１支持体２３とを備え、制御装置８の制御に従って動作する。

Ｙ軸方向駆動部５は、被研削物ＷＰを保持してこの被研削物ＷＰをＹ軸方向に沿って昇降する装置であり、例えば、保持機構５１と、保持機構５１をＹ軸方向に沿って昇降するＹ軸方向駆動機構５２と、Ｙ軸方向に沿って延び、Ｙ軸方向駆動機構５２をその一方端の側面に支持するとともにその他方端の端面でＺ軸方向駆動機構６に固定支持される第２支持体５３とを備え、制御装置８の制御に従って動作する。保持機構５１は、被研削物ＷＰを直接的にまたは間接的に保持するものである。より具体的には、保持機構５１は、被研削物ＷＰが比較的大きい場合には、被研削物ＷＰをチャックして直接的に保持する。一方、保持機構５１は、被研削物ＷＰが比較的小さい場合には、被研削物ＷＰを保持する保持治具３をチャックすることによって前記被研削物ＷＰを間接的に保持する。前記保持治具３は、被研削物ＷＰを例えばネジ留めや接着等によって固定して保持する。図１に示す例では、保持治具３は、被研削物ＷＰを載置する載置台３であり、被検物ＴＰ１（ＴＰ２）は、接着剤によって載置台３に接着固定されている。Ｙ軸方向駆動機構５２は、被研削物ＷＰの大きさに応じて保持機構５１を介して被研削物ＷＰを昇降し、研削砥石部１におけるＹ軸方向の移動範囲内に被研削物ＷＰが配置されるように、被研削物ＷＰのＹ軸方向に沿った位置を調整する。

Ｘ軸方向駆動機構４とＺ軸方向駆動機構６とは、水平な同一の台座上に互いに並置され、制御装置８の制御に従ってそれぞれ動作する。

これら回転機構２２、Ｘ軸方向駆動機構４、Ｙ軸方向駆動機構５２およびＺ軸方向駆動機構６は、制御装置８の数値制御に従って動作し、研削砥石部１は、回転機構２２によって回転支持軸２１が回転軸ＶＸ回りに回転することで、回転軸ＶＸ回りに回転し、Ｘ軸方向駆動機構４によって回転支持軸２１がＸ軸方向に沿って移動することで、研削砥石部１は、被研削物ＷＰに対してＸ軸方向に沿って移動し、Ｙ軸方向駆動機構５２によって被研削物ＷＰがＹ軸方向に沿って移動することで、研削砥石部１は、被研削物ＷＰに対してＹ軸方向に沿って移動し、Ｚ軸方向駆動機構６によって被研削物ＷＰがＺ軸方向に沿って移動することで、研削砥石部１は、被研削物ＷＰに対してＺ軸方向に沿って移動する。したがって、回転支持軸２１の下端に支持された研削砥石部１は、その姿勢を保ったままで３次元的な所望の位置に所望の速度で変位できる。

研削液供給回収装置７は、制御装置８の制御に従って動作しており、回転装置２等に連動して研削砥石部１に対して研削液の供給や回収を行う。例えば、回転機構２２を動作させて研削砥石部１を回転させつつ、Ｘ軸方向駆動機構４、Ｙ軸方向駆動機構５２およびＺ軸方向駆動機構６を動作させてＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の所定の方向に移動させることにより、研削砥石部１によって被研削物ＷＰに凹部（例えば線条溝）を形成する研削が可能になるが、この際、研削砥石部１の周辺に研削液供給回収装置７から研削液が供給され、周囲の容器（図略）に溢れた研削液は、研削液供給回収装置７に回収される。

制御装置８は、被研削物ＷＰを研削砥石部１によって研削加工するべく、研削装置１０の各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。より具体的には、制御装置８は、Ｙ軸方向駆動機構５２を動作させて昇降台５１をＹ軸方向に沿って昇降させる。制御装置８は、回転機構２２を数値的な制御で動作させて回転支持軸２１を回転させ、またＸ軸方向駆動機構４を数値的な制御で動作させてＸ軸方向に沿って移動させ、またＹ軸方向駆動機構５２を数値的な制御で動作させてＹ軸方向に沿って移動させ、また、Ｚ軸方向駆動機構６を数値的な制御で動作させてＺ軸方向に沿って移動させる。

次に、このような研削装置１０に適用される削り加工位置ドリフト量測定方法について説明する。なお、この削り加工位置ドリフト量測定方法を実施する対象の削り加工装置１０は、被加工物ＷＰを実際に削り加工するために用いられる装置（実機）であることが好ましい。これによって、実機を検証でき、実機の加工環境と同環境で実機を検証できる。また検証で得られたドリフト量とその原因とを把握することで、前記原因の除去または低減が可能となり、その結果、前記実機のドリフト量の修正が可能となる。

この削り加工位置ドリフト量の測定に当たって、まず、ドリフトを測定するために用いられる所定の被検物（試験片）ＴＰ１が用意される。この被検物ＴＰ１は、後述の移動工程Ｓ３および削り加工工程Ｓ４によって削り加工可能であれば、任意の材料および任意の形状であってよい。本実施形態では、例えば、図３（Ａ）および図４に示す、横４ｍｍ×縦４ｍｍ×高さ（長さ）２０ｍｍの角柱形状の部材である。また、被検物ＴＰ１は、蛍石（主成分フッ化カルシウム；ＣａＦ_２）またはグラッシーカーボン（ｇｌａｓｓｙ ｃａｒｂｏｎ、ガラス状カーボン）で形成されていることが好ましい。このような材料で被検物ＴＰ１を形成することで、被検物ＴＰ１の削り加工で前記研削砥石部１の研削層１２における摩耗を防止または抑制できる。このため、本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法は、後述のように削り加工工程Ｓ４を複数回繰り返しても、研削砥石部１の摩耗に起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。また、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、比較的安価で被検物を形成できる。また例えば、被検物ＴＰ１は、実機で削り加工される被加工物と同材料で形成されていることが好ましい。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、実加工により近似した状態で、ドリフト量を定量化できる。

次に、この予め用意された被検物ＴＰ１が載置台３に所定の固定方法で固定される（固定工程Ｓ１）。前記固定方法は、例えば、接着剤による接着固定であることが好ましい。前記接着剤は、例えば、シアノアクリル酸エチルを主成分とする混合物から成る瞬間接着剤（例えば東亜合成株式会社製、商品名；ボンドアロンアルファ等）等である。これによれば、接着剤によって簡易にしっかりと被検物ＴＰ１を研削装置１０の載置台３に固定できるから、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、後述の削り加工工程における削り加工中の位置ずれに起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。また、接着剤の接着層を薄く、例えば厚さ５μｍ以下に形成することで、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工中の温度変化が生じていても接着層の厚さ方向の伸び縮みに起因した誤差をドリフト量から排除または低減でき、精度良くドリフト量を定量化できる。

次に、研削装置１０に研削加工の加工条件が入力される（条件入力工程Ｓ２）。前記加工条件は、複数の方向のうちの第１方向に沿って削り工具を移動させて前記第１方向に沿って所定の被検物を削り加工する削り加工工程を実行し、前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程を実行し、前記削り加工工程は、複数回繰り返され、次回の削り加工工程は、今回の削り加工工程の終了から所定の時間の経過後に、前記移動工程を実施した後に、実施される条件である。例えば、本実施形態では、前記加工条件は、ＸＹＺの３方向のうちのＸ軸方向に沿って研削砥石部１を移動させてＸ軸方向に沿って所定の深さＨｚで被検物ＴＰ１を削り加工する研削加工工程Ｓ４を実行し、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に所定の距離だけ研削砥石部１を移動させる移動工程Ｓ３を実行し、削り加工工程Ｓ４が複数回繰り返され、次回の研削加工工程Ｓ４が今回の研削加工工程Ｓ４の終了から所定の時間（例えば０．５時間、１時間、２時間等）の経過後に、移動工程Ｓ３を実施した後に、実施される条件である。より具体的には、一例として、前記加工条件は、図３に示すように、Ｚ軸方向に深さＨｚで、Ｘ軸方向に沿った直線状の溝（線条溝）（１）〜（５）を、Ｙ軸方向に所定の間隔（ピッチ）Ｐｙを空けて、５本、研削加工する条件である。深さＨｚは、研削砥石部１における前記周辺部の研削面１２ｂがトロイダル面となっているので、図３（Ｂ）に示すように、その最大深さで定義される。ピッチＰｙは、Ｙ軸方向で互いに隣接する第１ないし第５線条溝（１）〜（５）間において、図３（Ａ）に示すように、各線条溝（１）〜（５）のＹ軸方向での各中央位置間の距離である。そして、研削加工の順番は、図３（Ｃ）に示すように、まず第１に、研削加工を開始する開始位置（第１位置）Ｐ１に研削砥石部１を移動して第１線条溝（１）を研削加工し、次に、−Ｙ軸方向に２×Ｐｙｄだけ空けた第２位置Ｐ２に研削砥石部１を移動して第２線条溝（２）を研削加工し、次に、−Ｙ軸方向に２×Ｐｙだけ空けた第３位置Ｐ３に研削砥石部１を移動して第３線条溝（２）を研削加工し、次に、−Ｙ軸方向とは逆方向の＋Ｙ軸方向に、３×Ｐｙだけ空けた第４位置Ｐ４に研削砥石部１を移動して第４線条溝（４）を研削加工し、そして、−Ｙ軸方向に２×Ｐｙだけ空けた第５位置Ｐ５に研削砥石部１を移動して第５線条溝（５）を研削加工する順である。なお、図１に示す研削装置１０では、被検物ＴＰ１を移動して研削砥石部１に対する被検物ＴＰ１の位置を位置決めする場合もあるが、ここでは、この場合も含めて研削砥石部１の移動で説明する。

このように加工条件が入力され、研削開始がオペレーターによって指示されると、研削装置１０は、研削加工を開始する。すなわち、まず、研削装置１０は、回転機構２２、Ｘ軸方向駆動機構４、Ｙ軸方向駆動機構５２およびＺ軸方向駆動機構６を制御装置８によって数値制御し、研削砥石部１を条件入力工程Ｓ２で入力された加工条件に従って削り工具（この例では研削砥石部１）を移動する（移動工程Ｓ３）。上述の例では、第１番目では、研削装置１０は、研削砥石部１をＹ軸方向における被検物ＴＰ１の開始位置（第１位置）Ｐ１まで移動し、次の第２番目では、研削装置１０は、研削砥石部１をＹ軸方向における被検物ＴＰ１の第２位置Ｐ２まで移動し、以下同様に、第３ないし第５番目それぞれでは、研削装置１０は、研削砥石部１をＹ軸方向における被検物ＴＰ１の第３ないし第５位置Ｐ３〜Ｐ５それぞれまで移動する。

次に、研削装置１０は、回転機構２２、Ｘ軸方向駆動機構４、Ｙ軸方向駆動機構５２およびＺ軸方向駆動機構６を制御装置８によって数値制御し、研削砥石部１を条件入力工程Ｓ２で入力された加工条件に従って削り加工（この例では研削加工）する（削り加工工程（この例では研削加工工程Ｓ４）。本実施形態では、削り加工は、研削加工であるので、この研削加工工程Ｓ４では、研削するために、研削装置１０は、研削液供給回収装置７も制御装置８によって制御する。

次に、前記削り加工工程（前記研削加工工程）Ｓ４が終了すると、工程Ｓ２で入力された加工条件に基づいて前記削り加工工程（前記研削加工工程）Ｓ４が所定の繰り返し回数だけ実行されたか否かが判定される（繰り返し回数判定工程Ｓ５）。上述の例では、５本の第１ないし第５線条溝（１）〜（５）が形成されるので、前記削り加工工程Ｓ４が、５回、繰り返されたか否かが判定される。この判定の結果、前記削り加工工程Ｓ４が所定の繰り返し回数だけ実行されていない場合（Ｎｏ）には、時間経過判定工程Ｓ６が実行され、一方、前記削り加工工程Ｓ４が所定の繰り返し回数だけ実行されている場合（Ｙｅｓ）には、測定工程Ｓ７が実行される。

時間経過判定工程Ｓ６では、前記削り加工工程（この例では研削加工工程）Ｓ４の終了から所定の時間が経過したか否かが判定される。この判定の結果、前記削り加工工程（前記研削加工工程）Ｓ４の終了から所定の時間が経過している場合（Ｙｅｓ）には、処理が上述の移動工程Ｓ３に戻される。一方、この判定の結果、前記削り加工工程（前記研削加工工程）Ｓ４の終了から所定の時間が経過していない場合（Ｎｏ）には、処理が本工程Ｓ６に戻される。すなわち、前記削り加工工程（この例では研削加工工程）Ｓ４の終了から所定の時間が経過するまで、研削装置１０は、待機（Ｗａｉｔ）し、前記削り加工工程（この例では研削加工工程）Ｓ４の終了から所定の時間が経過するすると、次の線条溝を研削加工するために、処理を移動工程Ｓ３に戻して移動工程Ｓ３を実行する。

このような各工程Ｓ３〜Ｓ６によって、複数の方向のうちの第１方向に沿って削り工具を移動させて前記第１方向に沿って被検物を削り加工する削り加工工程Ｓ４が実行され、前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程Ｓ３が実行され、削り加工工程Ｓ４は、複数回繰り返され、次回の削り加工工程Ｓ４は、今回の削り加工工程Ｓ４の終了から所定の時間の経過後に、移動工程Ｓ３を実施した後に、実施される。上述の例では、ＸＹＺの３方向のうちのＸ軸方向に沿って研削砥石部１を移動させてＸ軸方向に沿って所定の深さＨｚで被検物ＴＰ１を研削加工する研削加工工程Ｓ４が実行され、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に所定の距離だけ研削砥石部１を移動させる移動工程Ｓ３が実行され、削り加工工程Ｓ４は、５回、繰り返され、次回の削り加工工程Ｓ４は、今回の削り加工工程Ｓ４の終了から所定の時間の経過後に、移動工程Ｓ３を実施した後に、実施される。

そして、測定工程Ｓ７では、被検物ＴＰ１に前記削り加工工程Ｓ４で形成された形状に関する所定の寸法が測定され、ドリフト量が定量化され、処理が終了される。この例では、被検物ＴＰ１に研削加工工程Ｓ４で形成された第１ないし第５線条溝（１）〜（５）に関する所定の寸法が測定される。より具体的には、前記形状に関する所定の寸法を測定できる所定の測定装置を用いて第１ないし第５線条溝（１）〜（５）における各深さＨｚおよび各ピッチＰｙが測定される。この測定工程Ｓ７は、測定装置を用いてオペレーターによって実施されても良く、また、削り加工装置（この例では研削装置１０）に搭載された機上測定装置によって実施されても良い。これによれば、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、機上測定装置を用いることで簡易に機上測定装置の測定精度でドリフト量を定量化できる。測定装置として、例えば、接触式の超高精度３次元測定機や非接触式超高精度３次元測定機等が利用できる。また、好ましくは、前記ドリフト量は、削り加工装置（この例では研削装置１０）に設定された例えば前記移動工程Ｓ３での移動間隔（ピッチＰｙ）や削り加工の深さＨｚ等の加工条件を基準に、計量される。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、前記基準からの誤差量でドリフト量を定量化できる。

従来では、実加工して形状精度のばらつきを求めることによって加工形状の繰り返し再現性が検証されていたが、この従来法では、実加工に時間がかかり、測定された加工形状のデータには実加工であるため多軸同時動作によって複合された原因が含まれ、原因と加工形状の誤差との相関が取り難かった。しかしながら、本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法では、被検物ＴＰ１に実際に所定の時間ごとに削り加工（上述の例では研削加工）が実行され、この削り加工によって被検物ＴＰ１に形成された複数の形状（上述の例では第１ないし第５線条溝（１）〜（５））それぞれに対し、前記形状に関する所定の寸法が測定される。このため、本実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法は、被検物ＴＰ１を用いて実加工を擬似的に再現した実加工に近似した状態で、削り加工における時間経過に従って生じるドリフト量を定量化できる。そして、削り加工工程Ｓ４の削り加工および移動工程Ｓ３の移動それぞれが単軸動作で実現でき、しかもそれら第１方向（上述の例ではＸ軸方向）と第２方向（上述の例ではＹ軸方向）が互いに直交するので、例えば第２方向に沿った各形状間の間隔（ピッチ、前記所定の距離）やその深さ等の前記形状に関する所定の寸法を測定することで、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、ドリフトの原因を分離してドリフト量を定量化できる。また、このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、前記繰り返し回数を増減することで、比較的短時間から比較的長時間までのドリフト量を定量化できる。

また、上述の削り加工位置ドリフト量測定方法は、削り加工工程Ｓ４を複数回繰り返す際に、移動工程Ｓ３を複数回実施する場合に、前記第２方向に沿う前回の移動方向と逆方向に今回前記削り工具を移動している。より具体的には、第２線条溝（２）、第３線条溝（３）および第４線条溝（４）を順に研削加工する際に、前回の第２線条溝（２）から第３線条溝（３）を形成するための−Ｙ軸方向の移動と、今回の第３線条溝（３）から第４線条溝（４）を形成するための＋Ｙ軸方向の移動とは、互いに逆方向となっている。このような削り加工位置ドリフト量測定方法は、移動工程Ｓ３で第２方向（この例ではＹ軸方向）に沿う２方向のドリフト量を定量化できる。したがって、上記削り加工位置ドリフト量測定方法は、ドリフトの原因をより細分に分離してドリフト量を定量化できる。

次に、第１ないし第５線条溝（１）〜（５）を実際に形成した際のドリフト量の一例について説明する。図５は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によって得られたＹ方向（上下方向）のドリフト量を示すグラフである。図６は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によって得られたＺ方向（深さ方向）のドリフト量を示すグラフである。これら図５および図６それぞれにおいて、横軸は、各第１ないし第５線条溝（１）〜（５）に割り当てられた識別子である溝番号（１）〜（５）であり、その縦軸は、μｍ単位で表すドリフト量である。表１は、第１ないし第５線条溝（１）〜（５）に対し、上から順に、Ｙ測定位置（機械座標［ｍｍ］）の基準値およびＹ軸方向のドリフト量としてのＹ中心誤差［μｍ］と、溝底位置［ｍｍ］の基準値およびＺ軸方向のドリフト量としてのＺ切り込み誤差［μｍ］とを示し、表２は、第１ないし第５線条溝（１）〜（５）に対し、研削加工順に、Ｙ軸方向のドリフト量（Ｙズレ）およびＺ軸方向のドリフト量（Ｚズレ）を示す。

図５および図６において、第１ないし第５線条溝（１）〜（５）は、Ｚ軸方向に深さ０．５ｍｍ（Ｈｚ＝０．５ｍｍ）で、Ｘ軸方向に沿った直線状の溝（線条溝）（１）〜（５）を、Ｙ軸方向に所定の間隔（ピッチ）１ｍｍ（Ｐｙ＝１ｍｍ）を空けて、１時間ごとに、５本、研削加工する加工条件で、実機の研削装置１０によって研削加工された。

図５、表１および表２では、ドリフト量は、加工条件での第１ないし第５線条溝（１）〜（５）におけるＹ軸方向の各中心位置（各第１ないし第５位置Ｐ１〜Ｐ５、基準値、表１の機械座標［ｍｍ］）と、実際の研削加工によって実際に形成された第１ないし第５線条溝（１）〜（５）におけるＹ軸方向の各中心位置それぞれを実測した実測結果（実測値）とのずれ量（表１のＹ中心誤差［μｍ］）である（ドリフト量（前記ずれ量）＝前記基準値−前記実測値）。図５、表１および表２から分かるように、第１線条溝（１）の形成後、１時間経過後の第２線条溝（２）の形成では、Ｙ軸方向に、約−０．１μｍ（−Ｙ軸方向へ約０．１μｍ、以下同じ）のドリフトが生じ、その１時間経過後の第３線条溝（３）の形成では、Ｙ軸方向に、約−０．２μｍのドリフトが生じ、その１時間経過後の第４線条溝（４）の形成では、Ｙ軸方向に、約−０．２μｍのドリフトが生じ、そして、その１時間経過後の第５線条溝（５）の形成では、ドリフトが生じていない。このように定量化によって各時間のＹ軸方向に沿ったドリフト量が分かり、しかも、Ｙ軸方向に沿ったドリフト量が時間経過に従って変動していることが分かる。

一方、図６、表１および表２では、ドリフト量は、加工条件での第１ないし第５線条溝（１）〜（５）における深さＨｚ（基準値、表１の溝底位置［ｍｍ］）と、実際の研削加工によって実際に形成された第１ないし第５線条溝（１）〜（５）における深さＨｚそれぞれを実測した実測結果（実測値）とのずれ量（表１のＺ切り込み誤差［μｍ］）である（ドリフト量（前記ずれ量）＝前記基準値−前記実測値）。図６、表１および表２から分かるように、第１線条溝（１）の形成後、１時間経過後の第２線条溝（２）の形成では、Ｚ軸方向に、約−０．１μｍ（−Ｚ軸方向へ約０．１μｍ、以下同じ）のドリフトが生じ、その１時間経過後の第３線条溝（３）の形成では、Ｚ軸方向に、約−０．１μｍのドリフトが生じ、その１時間経過後の第４線条溝（４）の形成では、Ｚ軸方向に、約−０．４μｍのドリフトが生じ、そして、その１時間経過後の第５線条溝（５）の形成では、Ｚ軸方向に、約−０．３μｍのドリフトが生じている。このように定量化によって各時間のＺ軸方向に沿ったドリフト量が分かり、しかも、Ｚ軸方向に沿ったドリフト量が時間経過に従って変動していることが分かる。なお、図６の破線は、各実測値を最小二乗法によってフィッティングした誤差曲線である。

このような結果から４時間換算ズレ量は、Ｙ軸方向に約−０．２μｍであり、Ｚ軸方向に約−０．４μｍであった。なお、４時間時間換算ズレ量とは、第１線条溝（１）を基準（ズレ量０）とした場合における第２線条溝（２）〜第５線条溝（５）の最大ズレ量である。

このようなドリフトの検証は、例えば、削り加工装置の立ち上げの際や、削り加工装置の移設後の精度検査の際に実施される。そして、定量化したドリフト量を参照することによってその原因が考察され、この考察に基づいて前記削り加工装置が改善対策され、再び、ドリフトが検証される。これによって前記原因の正否が分かり、前記改善対策がドリフトに対し有効である否かが分かる。このようにドリフトとその原因との相関が取れ、改善対策とその効果とを簡潔に解析できる。

例えば、±０．３℃以内に温度管理された室内に研削装置１０を設置しても、立ち上げ当初、Ｙ軸方向に約５μｍ程度のドリフト量があった。種々の改善対策を試みてその検証した結果、飛散した研削液が研削装置１０に付着し、その気化熱による研削装置１０の伸縮でドリフトが生じていることが突き止められた。この結果、研削液が飛散して付着しやすい箇所にカバーを設置する改善対策等で、ドリフト量が約０．３μｍ以内に低減できた。

図７は、実施形態における削り加工位置ドリフト量測定方法によってＸ軸方向のドリフト量およびＺ軸方向のドリフト量を定量化する場合において、被検物に研削加工で形成される溝形状の態様を説明するための図である。

なお、上述の実施形態では、Ｙ軸方向のドリフト量およびＺ軸方向のドリフト量とを定量化するために、削り加工工程（上述の例では研削加工工程）Ｓ４では、削り工具（上述の例では研削砥石部）１をＸ軸方向に沿って移動させながら、Ｘ軸方向に長尺でＺ軸方向に深さを持つ溝形状を被検物ＴＰ１に研削加工で形成し、移動工程Ｓ３ではＸ軸方向に直交するＹ方向に削り工具１を移動したが、削り加工工程は、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向のドリフト量およびＺ軸方向のドリフト量とを定量化するために、図７に示すように、削り加工工程（上述の例では研削加工工程）Ｓ４では、削り工具１をＹ軸方向に沿って移動させながら、Ｙ軸方向に長尺でＺ軸方向に深さを持つ溝形状を被検物ＴＳ２に研削加工で形成し、移動工程Ｓ３ではＹ軸方向に直交するＸ方向に削り工具１を移動してもよい。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

１ 研削砥石部
２２ 回転機構
４ Ｘ軸方向駆動機構
５２ Ｙ軸方向駆動機構
６ Ｚ軸方向駆動機構
８ 制御装置
１０ 研削装置
Ｓ２ 条件入力工程
Ｓ３ 移動工程
Ｓ４ 削り加工工程
Ｓ５ 繰り返し回数判定工程
Ｓ６ 時間経過判定工程
Ｓ７ 測定工程

Claims (5)

1. 削り加工するための削り工具を直交２軸の駆動機構で駆動して削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定する削り加工位置ドリフト量測定方法であって、
   前記２軸の方向のうちの第１方向に沿って前記削り工具を移動させて前記第１方向に沿って所定の被検物を削り加工する削り加工工程と、
   前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程と、
   前記被検物に前記削り加工工程で形成された形状に関する所定の寸法を測定する測定工程とを備え、
   前記削り加工工程は、複数回繰り返され、次回の削り加工工程は、今回の削り加工工程の終了から所定の時間の経過後に、前記移動工程を実施した後に、実施されること
   を特徴とする削り加工位置ドリフト量測定方法。
2. 削り加工するための削り工具を直交２軸の駆動機構で駆動して削り加工できる削り加工装置における前記削り工具の位置のドリフト量を測定する削り加工位置ドリフト量測定方法であって、
   前記２軸の方向のうちの第１方向に沿って前記削り工具を移動させて前記第１方向に沿って所定の被検物を削り加工する削り加工工程と、
   前記削り加工工程の終了から所定の時間の経過後に前記第１方向と直交する第２方向に所定の距離だけ前記削り工具を移動させる移動工程と、
   前記被検物に前記削り加工工程で形成された形状に関する所定の寸法を測定する測定工程とを備え、
   前記削り加工工程と前記移動工程とは、複数回繰り返されること
   を特徴とする削り加工位置ドリフト量測定方法。
3. 前記削り工具は、研削加工する砥石を備え、
   前記被検物は、蛍石またはグラッシーカーボンで形成されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の削り加工位置ドリフト量測定方法。
4. 被加工物を載置する前記削り加工装置の載置台に、前記被検物を接着剤で固定する固定工程をさらに備えること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の削り加工位置ドリフト量測定方法。
5. 前記削り加工工程を複数回繰り返す際に、前記移動工程を複数回実施する場合に、前記第２方向に沿う前回の移動方向と逆方向に今回前記削り工具を移動すること
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の削り加工位置ドリフト量測定方法。