JP2024001562A - Polishing method and polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨方法および研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus.
特許文献1には、研磨加工対象のワークと砥石との接触面積に基づいて、加工圧力、加工回転数等の研磨加工条件を決定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for determining polishing processing conditions such as processing pressure and processing rotation speed based on the contact area between a workpiece to be polished and a grindstone.
ワークの研磨加工では、回転させたワークと、揺動および回転させた砥石とをこすり合わせることにより、砥石の形状がワークの形状に近付くように研磨を行う。これにより、ワークの形状を所望の球面形状とする。この研磨加工では、複数のワークを同じ砥石で加工すると、砥石も徐々に摩耗するため、後のほうで加工するワークの形状も変化する。 In polishing a workpiece, a rotated workpiece is rubbed against a whetstone that is oscillated and rotated so that the shape of the whetstone approaches the shape of the workpiece. Thereby, the shape of the workpiece is made into a desired spherical shape. In this polishing process, when multiple workpieces are processed with the same grindstone, the grindstone gradually wears out, and the shape of the workpieces processed later changes.
研磨加工を繰り返すことにより、砥石の研磨面が摩耗すると、砥石の研磨面の高さ(深さ)が変化し、当該研磨面の面積も変化してしまう。このように砥石の研磨面の面積が変化すると、それまでと同様の研磨加工条件で研磨加工を行っても、ワークの研磨量が変化してしまう。その結果、ワークの加工品質が想定とは異なってしまい、不良の発生につながるおそれがある。 When the polishing surface of the grindstone is worn out by repeating the polishing process, the height (depth) of the polishing surface of the grindstone changes, and the area of the polishing surface also changes. When the area of the polishing surface of the grindstone changes in this way, the amount of polishing of the workpiece changes even if polishing is performed under the same polishing conditions as before. As a result, the processing quality of the workpiece may differ from expectations, which may lead to defects.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不良となるワークの発生を抑制することができる研磨方法および研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a polishing method and a polishing apparatus that can suppress the occurrence of defective workpieces.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研磨方法は、揺動させた砥石と、中心軸回りに回転させたワークとを接触させて、第一の研磨加工を行う工程と、前記第一の研磨加工後に、前記ワークを保持するワーク保持機構の前記中心軸方向における高さ位置を取得する工程と、前記ワーク保持機構の高さ位置と、予め取得した前記ワークの厚みとに基づいて、前記砥石の研磨面の高さを算出する工程と、前記第一の研磨加工の前後の前記砥石の研磨面の高さに基づいて、前記第一の研磨加工後の前記砥石の研磨面の高さ変化量を算出する工程と、前記砥石の研磨面の曲率半径を取得する工程と、前記砥石の研磨面の高さ変化量と、前記砥石の研磨面の曲率半径とに基づいて、前記第一の研磨加工後の前記砥石の研磨面の面積の変化量を算出する工程と、前記砥石の研磨面の面積の変化量に基づいて、前記ワークの研磨加工条件を調整する工程と、調整後の研磨加工条件に基づいて、第二の研磨加工を行う工程と、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the purpose, a polishing method according to the present invention performs a first polishing process by bringing a rocking grindstone into contact with a workpiece rotated around a central axis. a step of acquiring the height position in the central axis direction of the workpiece holding mechanism that holds the workpiece after the first polishing process; and a step of acquiring the height position of the workpiece holding mechanism and the previously acquired height position of the workpiece holding mechanism. a step of calculating the height of the polishing surface of the grindstone based on the thickness; and a step of calculating the height of the polishing surface of the grindstone after the first polishing process based on the height of the polishing surface of the grindstone before and after the first polishing process. a step of calculating an amount of change in the height of the polishing surface of the whetstone, a step of obtaining a radius of curvature of the polishing surface of the whetstone, an amount of change in height of the polishing surface of the whetstone, a radius of curvature of the polishing surface of the whetstone. a step of calculating the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone after the first polishing process based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone, and adjusting the polishing conditions of the workpiece based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone. and a step of performing a second polishing process based on the adjusted polishing conditions.
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記ワークの厚みとして、前記第一の研磨加工の前に行われた研磨加工後の前記ワークの厚みを取得する工程を更に含む。 In the above invention, the polishing method according to the present invention further includes the step of obtaining, as the thickness of the workpiece, the thickness of the workpiece after a polishing process performed before the first polishing process.
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記研磨加工条件を調整する工程は、前記砥石の研磨面の面積の変化量が、予め定めた閾値を超えた場合に、前記砥石を加工することにより、前記研磨面の面積を所定の研磨面の面積へと補正する。 In the polishing method according to the present invention, in the above invention, the step of adjusting the polishing conditions includes processing the grindstone when the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone exceeds a predetermined threshold value. The area of the polishing surface is corrected to a predetermined area of the polishing surface.
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記研磨加工条件を調整する工程は、前記砥石の研磨面の面積の変化量が、予め定めた閾値を超えた場合に、前記砥石と前記ワークとの接触圧力、または前記砥石の揺動角を変更する。 In the polishing method according to the present invention, in the above invention, the step of adjusting the polishing conditions is performed when the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone exceeds a predetermined threshold value. The contact pressure of the grindstone or the swing angle of the grindstone is changed.
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記研磨加工条件を調整する工程は、更に、前記ワークの曲率半径と、前記砥石の研磨面の面積との関係性に基づいて、前記研磨加工条件の調整の要否を判定し、前記研磨加工条件の調整が必要と判定した場合に、前記研磨加工条件を調整する。 In the polishing method according to the present invention, in the above invention, the step of adjusting the polishing conditions further includes adjusting the polishing conditions based on the relationship between the radius of curvature of the workpiece and the area of the polishing surface of the grindstone. It is determined whether adjustment is necessary or not, and when it is determined that adjustment of the polishing conditions is necessary, the polishing conditions are adjusted.
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記砥石の研磨面の高さ変化量に基づいて、前記砥石の揺動中心と、前記砥石の研磨面の曲率中心とを一致させる工程を更に含む。 In the above invention, the polishing method according to the present invention further includes the step of aligning the center of oscillation of the whetstone with the center of curvature of the polishing surface of the whetstone, based on the amount of change in height of the polishing surface of the whetstone. .
本発明に係る研磨方法は、上記発明において、前記高さ位置を取得する工程は、前記第一の研磨加工後に変化する、前記ワークの厚みおよび前記砥石の厚みの合計の変化を測定する工程であり、前記ワークの厚みおよび前記砥石の厚みの合計の変化は、前記ワーク保持機構に設けられ、前記中心軸方向における前記ワークの変位を測定する変位センサによって測定する。 In the polishing method according to the present invention, in the above invention, the step of acquiring the height position is a step of measuring a total change in the thickness of the workpiece and the thickness of the grindstone that changes after the first polishing process. The total change in the thickness of the workpiece and the thickness of the grindstone is measured by a displacement sensor that is provided in the workpiece holding mechanism and measures displacement of the workpiece in the direction of the central axis.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研磨装置は、研磨加工を行うワークを保持するワーク保持機構と、前記ワークを研磨するための砥石と、前記砥石を保持し、揺動させるための砥石保持機構と、前記ワーク保持機構の高さ位置を測定する高さ測定機構と、前記砥石の研磨面の面積を補正するための補正加工機構と、研磨加工を行った前記ワークの厚みと、前記ワーク保持機構の高さ位置とに基づいて、前記砥石の研磨面の面積の変化量を算出する砥石面積算出機構と、前記砥石の研磨面の面積の変化量に基づいて、前記補正加工機構による前記砥石の補正の要否を判定する補正要否判定機構と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the purpose, a polishing apparatus according to the present invention includes a work holding mechanism that holds a work to be polished, a grindstone for polishing the work, and a grindstone that holds the grindstone. , a grindstone holding mechanism for swinging, a height measuring mechanism for measuring the height position of the workpiece holding mechanism, a correction processing mechanism for correcting the area of the polishing surface of the grindstone, and a grinding process. a grinding wheel area calculation mechanism that calculates the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone based on the thickness of the workpiece and the height position of the work holding mechanism; and a correction necessity determination mechanism that determines whether or not correction of the grindstone by the correction processing mechanism is necessary.
本発明に係る研磨装置は、上記発明において、前記補正要否判定機構は、前記砥石の研磨面の面積の変化量と、研磨加工に投入するワークの加工前の曲率半径とに基づいて、前記補正加工機構による前記砥石の補正の要否を判定する。 In the polishing apparatus according to the present invention, in the above-mentioned invention, the correction necessity determining mechanism determines the need for the correction based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone and the radius of curvature before processing of the workpiece to be input into the polishing process. It is determined whether or not the correction processing mechanism needs to correct the grindstone.
本発明に係る研磨方法および研磨装置では、砥石の研磨面の面積の変化量に基づいて、ワークの研磨加工条件を調整することにより、想定通りの品質でワークを加工することができるため、不良となるワークの発生を抑制することができる。 In the polishing method and polishing apparatus according to the present invention, by adjusting the polishing conditions of the workpiece based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone, it is possible to process the workpiece with the expected quality. It is possible to suppress the generation of workpieces.
以下、本発明に係る研磨方法および研磨装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。 Embodiments of a polishing method and a polishing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and the components in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.
(研磨装置)
本発明の実施の形態に係る研磨装置について、図1~図3を参照しながら説明する。研磨装置1は、ワークWの研磨加工を行うためのものである。この研磨装置1は、凸面加工されたワークWと、凹面加工されたワークWのいずれについても研磨加工を行うことが可能である。本実施の形態では、図1に示すように、凸面加工されたワークWの研磨加工を行う研磨装置1について説明する。
(polishing equipment)
A polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The polishing apparatus 1 is for polishing a work W. This polishing apparatus 1 is capable of polishing both a workpiece W having a convex surface and a workpiece W having a concave surface. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a polishing apparatus 1 that polishes a workpiece W having a convex surface processed will be described.
研磨装置1は、ワーク保持機構11と、加圧シリンダ12と、ワーク回転機構13と、高さ測定機構14と、砥石15と、砥石保持機構16と、砥石回転機構17と、砥石面積算出機構18と、補正要否判定機構19と、補正加工機構20と、形状評価機構21と、を備えている。なお、図1では、砥石面積算出機構18、補正要否判定機構19および形状評価機構21を別々の装置として図示しているが、これらの機構は一つの装置によって構成されてもよい。
The polishing device 1 includes a
ワーク保持機構11は、加工対象のワークWを保持するための機構である。ワークWとしては、例えばΦ1~3mm程度のガラスレンズが挙げられる。加圧シリンダ12は、ワーク保持機構11を、ワークWの中心軸(以下、「ワーク回転軸」という)Aw方向に所定の圧力で押圧するための機構である。ワーク回転機構13は、ワーク保持機構11を、ワーク回転軸Aw回りに回転させるための機構である。
The
高さ測定機構14は、ワーク保持機構11の高さ位置を測定するための機構である。この高さ測定機構14は、ワーク保持機構11に設けられている。また、高さ測定機構14は、例えばワーク回転軸Aw方向におけるワークWの変位を測定する変位センサ(例えばZ軸スケール等)によって構成される。
The
ここで、ワークWの研磨加工を行うと、砥石15とワークWの双方が摩耗していく。その結果、両者の摩耗分だけ、加圧シリンダ12によってワーク保持機構11が押圧され、当該ワーク保持機構11の位置が下方に下がっていく。そのため、図1に示すように、ワーク保持機構11に高さ測定機構14を設置することにより、ワークWおよび砥石15の合計した摩耗量を検出することができる。
Here, when the workpiece W is polished, both the
砥石15は、ワークWを研磨するための工具である。この砥石15の縁には、カケ防止のための平坦部151が設けられている。また、砥石15は、ワークWを研磨するための研磨面152を有している。砥石保持機構16は、砥石15を保持し、所定の揺動中心回りに揺動させるための機構である。砥石回転機構17は、砥石保持機構16を、砥石15の中心軸(以下、「砥石回転軸」という)At回りに回転させるための機構である。
The
また、砥石保持機構16は、研磨加工によって砥石15が摩耗し、例えば図2に示すように砥石15の研磨面152の高さが変化した場合に、砥石15の研磨面152の高さ変化量に基づいて、砥石15の位置を上方向に補正する。これにより、砥石15の揺動中心と、砥石15の研磨面152の曲率中心とを一致させる。
Furthermore, when the
砥石面積算出機構18は、砥石15の研磨面152の面積の変化量を算出するための機構である。砥石面積算出機構18は、研磨加工を行ったワークWの厚みと、ワークWの曲率半径と、高さ測定機構14によって測定されたワーク保持機構11の高さ位置とに基づいて、砥石15の研磨面152の面積の変化量を算出する。具体的には、今回と1個前の研磨後のワークWの厚みと、今回と1個前のワーク保持機構11の高さ位置のデータとを用いて、砥石15の高さ変化量を算出する。更に、ワークWの曲率半径と研磨面152の曲率半径とが略一致しているとみなして、前記砥石高さ変化量と前記研磨面152の曲率半径とから、砥石面積を算出する。
The grindstone area calculation mechanism 18 is a mechanism for calculating the amount of change in the area of the
なお、「ワークWの厚み」および「ワークWの曲率半径」は、例えば図示しない厚み測定装置および、形状評価機構21によって測定された測定値を用いることができる。また、算出される砥石面積は、加工した結果としてのワークWを評価および算出することで得られる値である。そのため、算出された砥石面積の情報を次の加工に反映するには、砥石面積の算出が終わるまで研磨加工を中断する必要がある。しかし、1個当たりの加工による砥石面積の変化は必ずしも大きくないため、砥石面積の算出を待たずに次の加工に入ってしまうことにより連続的な生産を行うことが可能であり、より生産性を向上できる。 Note that for the "thickness of the workpiece W" and the "radius of curvature of the workpiece W", measured values measured by, for example, a thickness measuring device (not shown) and the shape evaluation mechanism 21 can be used. Further, the calculated grindstone area is a value obtained by evaluating and calculating the workpiece W as a result of processing. Therefore, in order to reflect the information on the calculated grindstone area in the next process, it is necessary to interrupt the polishing process until the calculation of the grindstone area is completed. However, since the change in the grinding wheel area due to processing per piece is not necessarily large, it is possible to perform continuous production by starting the next processing without waiting for the calculation of the grinding wheel area, which increases productivity. can be improved.
補正要否判定機構19は、砥石15の補正の要否を判定するための機構である。補正要否判定機構19は、砥石15の研磨面152の面積の変化量に基づいて、補正加工機構20による砥石15の補正の要否を判定する。
The correction necessity determining mechanism 19 is a mechanism for determining whether or not correction of the
補正加工機構20は、砥石15の研磨面152の面積を補正するための機構である。補正加工機構20は、図3に示すように、砥石15の平坦部151を研削することにより、砥石15の研磨面152の面積を補正する。
The
形状評価機構21は、研磨装置1に今回投入されるワークWの加工前の形状を評価するためにも用いられる機構である。形状評価機構21は、例えば予め用意された、ワークWの加工品質を管理するためのチャート表(後記する図5参照)等に基づいて、ワークWの形状を評価する。なお、「ワークWの形状」とは、具体的にワークWの曲率半径のことを示している。 The shape evaluation mechanism 21 is a mechanism that is also used to evaluate the shape of the workpiece W that is currently introduced into the polishing apparatus 1 before processing. The shape evaluation mechanism 21 evaluates the shape of the workpiece W based on, for example, a previously prepared chart for managing the processing quality of the workpiece W (see FIG. 5, which will be described later). Note that the "shape of the workpiece W" specifically refers to the radius of curvature of the workpiece W.
(研磨方法)
本発明の実施の形態に係る研磨方法について、図4および図5を参照しながら説明する。実施の形態に係る研磨方法では、図4に示すように、第一の研磨加工工程(ステップS1)と、高さ位置取得工程(ステップS2)と、厚み取得工程(ステップS3)と、高さ算出工程(ステップS4)と、高さ変化量算出工程(ステップS5)と、砥石内径算出工程(ステップS6)と、面積変化量算出工程(ステップS7)と、加工条件調整工程(ステップS8)と、第二の研磨加工工程(ステップS9)と、を実施する。
(polishing method)
A polishing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the polishing method according to the embodiment, as shown in FIG. 4, the first polishing process (step S1), the height position acquisition process (step S2), the thickness acquisition process (step S3), and the height A calculation step (Step S4), a height change amount calculation step (Step S5), a grindstone inner diameter calculation step (Step S6), an area change amount calculation step (Step S7), and a processing condition adjustment step (Step S8). , a second polishing process (step S9).
なお、実施の形態に係る研磨方法において、第一の研磨加工工程(ステップS1)は、第一のワークWに対して研磨加工を行う工程であり、第二の研磨加工工程(ステップS9)は、第一のワークWとは異なる第二のワークWに対して研磨加工を行う工程である。 In addition, in the polishing method according to the embodiment, the first polishing process (step S1) is a process of polishing the first workpiece W, and the second polishing process (step S9) is a process of polishing the first workpiece W. , is a step of polishing a second workpiece W different from the first workpiece W.
また、第一の研磨加工工程(ステップS1)は、前回の研磨加工後に行われた加工条件調整工程(ステップS8)によって決定された研磨加工条件に基づいて実施される。また、加工条件調整工程(ステップS8)は、第二の研磨加工工程(ステップS9)の研磨加工条件を決定するために実施する。また、実施の形態に係る研磨方法のうち、高さ算出工程、高さ変化量算出工程、砥石内径算出工程および面積変化量算出工程は、砥石面積算出機構18が主体となって実施される。 Further, the first polishing process (step S1) is performed based on the polishing conditions determined in the process condition adjustment process (step S8) performed after the previous polishing process. Further, the processing condition adjustment step (step S8) is carried out to determine the polishing conditions for the second polishing step (step S9). Further, in the polishing method according to the embodiment, the height calculation step, the height change amount calculation step, the grindstone inner diameter calculation step, and the area change amount calculation step are mainly performed by the grindstone area calculation mechanism 18.
<第一の研磨加工工程>
第一の研磨加工工程では、砥石15とワークWとを接触させて研磨加工を行う(ステップS1)。第一の研磨加工工程では、砥石保持機構16によって、砥石15を砥石回転軸At回りに回転させつつ、揺動させる。また、ワーク保持機構11によって、ワークWをワーク回転軸Aw回りに回転させる。そして、回転および揺動させた砥石15と、回転させたワークWとをこすり合わせることにより、ワークWの研磨加工を行う。
<First polishing process>
In the first polishing process, the
<高さ位置取得工程>
高さ位置取得工程では、第一の研磨加工工程の後に、ワークWを保持するワーク保持機構11のワーク回転軸Aw方向における高さ位置を取得する(ステップS2)。高さ位置取得工程では、例えば変位センサからなる高さ測定機構14によって、第一の研磨加工工程後に変化する、当該ワークWの厚みおよび砥石15の厚みの合計の変化を測定する。
<Height position acquisition process>
In the height position acquisition process, after the first polishing process, the height position of the
すなわち、高さ測定機構14は、ワーク保持機構11の高さ位置を測定することにより、ワークWの厚みと砥石15の厚みとの合計値(以下、「厚み合計値」という)を測定する。また、高さ測定機構14は、研磨装置1によってワークWの研磨加工を行うたびに厚み合計値を測定することにより、今回の研磨加工における厚み合計値と、前回の研磨加工における厚み合計値との差、すなわち厚み合計値の変化量を測定する。
That is, the
<厚み取得工程>
厚み取得工程では、研磨加工を行ったワークWの厚み(肉厚)を取得する(ステップS3)。厚み取得工程では、研磨加工後のワークWの厚みを、図示しない厚み測定機構によって測定する。その際、ワークWの厚みとともに、形状評価機構21を用いて当該ワークWの曲率半径を測定してもよい。
<Thickness acquisition process>
In the thickness acquisition step, the thickness (thickness) of the workpiece W that has been polished is acquired (step S3). In the thickness acquisition step, the thickness of the workpiece W after polishing is measured by a thickness measuring mechanism (not shown). At this time, the radius of curvature of the work W may be measured using the shape evaluation mechanism 21 as well as the thickness of the work W.
ここで、厚み取得工程では、研磨加工中のワークWを研磨装置1から一時的に外してワークWの厚みを測定してもよいが、第一の研磨加工工程の前に行われた研磨加工工程後のワークWの厚みを取得することがより好ましい。なぜなら、高さ位置取得工程でワーク保持機構11の高さを取得しているときは、研磨加工中のワークWの厚みを取得することができない。そのため、ワークWをワーク保持機構11から取り外して測定する必要があるため、研磨加工を中断することになってしまう。また、研磨加工中にワークWを付け外しすると、加工不良が発生しやすくなる。一方、厚み取得工程において、既に研磨加工が行われたワークWの厚みを取得することにより、研磨加工を中断することなく、ワークWの研磨加工条件の調整に必要な情報を取得することができる。
Here, in the thickness acquisition step, the workpiece W being polished may be temporarily removed from the polishing apparatus 1 and the thickness of the workpiece W may be measured. It is more preferable to obtain the thickness of the workpiece W after the process. This is because, when the height of the
<高さ算出工程>
高さ算出工程では、高さ位置取得工程で取得したワーク保持機構11の高さ位置と、厚み取得工程で取得したワークWの厚みとに基づいて、砥石15の研磨面152の高さを算出する(ステップS4)。高さ算出工程では、ワーク保持機構11の高さ位置、すなわちワークWおよび砥石15の厚み合計値から、ワークWの厚みを差し引くことにより、砥石15の研磨面152の高さを算出する。
<Height calculation process>
In the height calculation step, the height of the polishing
<高さ変化量算出工程>
高さ変化量算出工程では、第一の研磨加工工程の前後の砥石15の研磨面152の高さに基づいて、第一の研磨加工工程後の、砥石15の研磨面152の高さ変化量を算出する(ステップS5)。高さ変化量算出工程では、第一の研磨加工工程(今回の研磨加工)後における砥石15の研磨面152の高さから、第一の研磨加工工程の前に行われた研磨加工工程(前回の研磨加工)後における砥石15の研磨面152の高さを差し引くことにより、砥石15の研磨面152の高さ変化量を算出する。なお、上記は砥石高さの絶対値から高さ変化量を算出する方法であるが、相対的変化量から、高さ変化量を算出してもよい。具体的には、今回の研磨時のワーク保持機構11の高さと前回の研磨時のワーク保持機構11の高さとの差分から、今回の研磨後のワークWの厚みと前回の研磨後のワークWの厚みとの差分を差し引くことにより、砥石15の研磨面152の高さ変化量を算出する。
<Height change amount calculation process>
In the height change calculation step, the amount of height change of the polishing
<砥石内径算出工程>
砥石内径算出工程では、砥石15の研磨面152の内径を算出する(ステップS6)。砥石内径算出工程では、厚み取得工程で厚みとともに取得したワークWの曲率半径に基づいて、砥石15の研磨面152の内径を算出する。なお、砥石内径算出工程では、測定したワークWの曲率半径を、砥石15の研磨面152の曲率半径として用いてもよいが、砥石15の研磨面152の曲率半径を直接測定した計測値を用いてもよい。
<Whetstone inner diameter calculation process>
In the grindstone inner diameter calculation step, the inner diameter of the polishing
<面積変化量算出工程>
面積変化量算出工程では、高さ変化量算出工程で算出した砥石15の研磨面152の高さ変化量と、砥石内径算出工程で算出した砥石15の研磨面152の内径とに基づいて、第一の研磨加工工程後の、砥石15の研磨面152の面積の変化量を算出する(ステップS7)。なお、本実施の形態では、算出した砥石15の研磨面152の内径と、研磨面152の高さ変化量とから砥石15の研磨面152の面積を算出したが、砥石15の研磨面152の内径の代わりに、研磨面152の曲率半径を用いて、砥石15の面積を算出することも可能である。
<Area change calculation process>
In the area change amount calculation step, a first The amount of change in the area of the polishing
<加工条件調整工程>
加工条件調整工程では、面積変化量算出工程で算出した砥石15の研磨面152の面積の変化量に基づいて、第二の研磨加工工程における、ワークWの研磨加工条件を調整する(ステップS8)。
<Processing condition adjustment process>
In the processing condition adjustment step, the polishing conditions for the workpiece W in the second polishing step are adjusted based on the amount of change in the area of the polishing
加工条件調整工程では、例えば図3に示すように、補正加工機構20によって砥石15の平坦部151を加工することにより、砥石15の研磨面152の面積を、所定(所望)の研磨面152の面積へと補正する。なお、加工条件調整工程における砥石15の平坦部151の加工は、例えば砥石15の研磨面152の面積の変化量が、予め定めた閾値を超えた場合に実施する。このように、ワークWの加工品質を保つために、砥石15の研磨面152の面積を補正することにより、ワークWの研磨量を調整することができる。なお、本実施の形態では、砥石15の研磨面152の内径を算出しているため、平坦部151がなくなってしまい、砥石15の内径のエッジ部が鋭角になってしまうことによる砥石15の縁欠けを防止するように、補正加工機構20を活用することも可能である。
In the processing condition adjustment step, for example, as shown in FIG. 3, by processing the
また、加工条件調整工程では、例えば砥石15とワークWとの接触圧力、または砥石15の揺動角を変更することにより、研磨加工条件を調整してもよい。この場合、砥石15の研磨面152の面積の変化量が、予め定めた閾値を超えた場合に、砥石15とワークWとの接触圧力、または砥石15の揺動角を変更する。このように、ワークWの加工品質を保つために、砥石15とワークWとの接触圧力や砥石15の揺動角を変更することにより、ワークWの研磨量を調整することができる。
Further, in the processing condition adjustment step, the polishing processing conditions may be adjusted by, for example, changing the contact pressure between the grindstone 15 and the workpiece W or the swing angle of the
また、加工条件調整工程では、更に、ワークWの曲率半径と、砥石15の研磨面152の面積との関係性に基づいて、研磨加工条件の調整の要否を判定し、研磨加工条件の調整が必要と判定した場合に、当該研磨加工条件を調整してもよい。この場合、形状評価機構21によって、例えば図5に示すような、予め用意されたチャート表に基づいて、研磨加工条件の調整の要否を判定する。
In addition, in the processing condition adjustment step, it is further determined whether the polishing conditions need to be adjusted based on the relationship between the radius of curvature of the work W and the area of the polishing
すなわち、加工条件調整工程では、研磨装置1に投入されるワークWの曲率半径、または砥石15の研磨面152の面積が、チャート表に定義された管理範囲(同図で「Area1」と表記)内である場合、研磨加工条件の調整が不要であると判定する。一方、加工条件調整工程では、研磨装置1に投入されるワークWの曲率半径、または砥石15の研磨面152の面積が、チャート表に定義された管理範囲外である場合、研磨加工条件の調整が必要であると判定する。以下、チャート表のより具体的な使用方法について、図5を参照しながら説明する。
That is, in the processing condition adjustment step, the radius of curvature of the workpiece W input into the polishing device 1 or the area of the polishing
図5は、直径Φ1mmのワークWを加工する際のチャート表を示している。同図において、縦軸はこれから研磨装置1に投入するワークWの曲率半径、横軸は砥石15の面積である。また、同図のチャート表は、実施の形態に係る研磨方法を実施する前に、一般的な統計手法(例えば重回帰分析等)を利用して予め作成しておく。重回帰分析を利用する場合、研磨加工後のワークWの品質(NR(ニュートンリング)本数)を目的変数とし、投入するワークWの品質(NR本数)および砥石15の面積を説明変数とする。
FIG. 5 shows a chart when processing a work W having a diameter of Φ1 mm. In the figure, the vertical axis represents the radius of curvature of the workpiece W to be introduced into the polishing apparatus 1, and the horizontal axis represents the area of the
例えば研磨装置1に投入されるワークWの曲率半径と砥石15の面積とが、図5のArea1内の範囲である場合に、研磨加工後のワークWが良品(所望の曲率半径を有するワークW)となる場合を考える。この場合、研磨装置1に投入するワークWの曲率半径や砥石15の面積を、このArea1内の任意の範囲で設定する。
For example, if the radius of curvature of the workpiece W input into the polishing device 1 and the area of the
具体的には、図5において、ワークWの曲率半径R1は「NR1本」に設定し、曲率半径R2は「NR2本」に設定した。また、砥石15の面積S1は「0.70mm2」に設定し、面積S2は「0.78mm2」に設定した。この場合、同図のAで示すように、砥石15の面積をS1~S2の間で維持することにより、曲率半径R1~R2の範囲のワークWを研磨加工したものは、良品となる。
Specifically, in FIG. 5, the radius of curvature R1 of the workpiece W was set to "1 NR", and the radius of curvature R2 was set to "2 NR". Further, the area S1 of the
また、図5のチャート表を、以下のように用いることも可能である。例えば研磨装置1に投入するワークWの曲率半径が、R1~R2から外れてR4(例えばNR4本)である場合、砥石15の面積をS1~S2に維持したままでは、研磨加工されたワークWは不良となってしまう。そこで、図5のBで示すように、加工条件調整工程において、砥石15の面積をS3に補正することにより、良品を得ることが可能となる。また、上記とは逆に、前回の研磨加工の結果、砥石15の面積がS3となった場合には、それに合わせて曲率半径R4のワークWを研磨装置1に投入することにより、良品を得ることが可能となる。
It is also possible to use the chart shown in FIG. 5 as follows. For example, if the radius of curvature of the workpiece W to be fed into the polishing device 1 is R4 (for example, NR4), which is outside R1 to R2, if the area of the
ここで、砥石15の研磨面152の面積の大小は、研磨装置1に投入されるワークWの曲率半径の補正能力に関係するため、投入されるワークWの曲率半径が、研磨加工後の目標の曲率半径に近い場合は、砥石15の研磨面152の面積が多少小さくても、良好な研磨品質を得ることが可能である。
Here, the size of the area of the polishing
そこで、加工条件調整工程では、図5に示すように、研磨装置1に投入されるワークWの品質(曲率半径)に応じて、砥石15の補正加工の要否を判定することが好ましい。すなわち、同図に示すようなチャート表を予め用意することにより、投入するワークWの曲率半径と、砥石15の面積とから、研磨加工後の出来栄えのワークWの品質を推定することができる。この仕組みを活用し、予め研磨加工後のワークWの品質を推定し、不良と推定した場合は砥石15の補正加工を行うことにより、ワークWの品質をフィードフォワード的に安定化させることができる。また、研磨装置1に対して、形状がばらついているワークWを投入したとしても、所望の形状のワークWを連続して自動加工することができ、生産性を高めることができる。
Therefore, in the machining condition adjustment step, as shown in FIG. 5, it is preferable to determine whether correction machining of the
<第二の研磨加工工程>
第二の研磨加工工程では、加工条件調整工程で調整された研磨加工条件に基づいて、ワークWの研磨加工を行う(ステップS9)。第二の研磨加工工程では、第一の研磨加工工程と同様に、回転および揺動させた砥石15と、回転させたワークWとをこすり合わせることにより、ワークWの研磨加工を行う。
<Second polishing process>
In the second polishing process, the workpiece W is polished based on the polishing conditions adjusted in the process condition adjustment process (step S9). In the second polishing process, similarly to the first polishing process, the workpiece W is polished by rubbing the rotated and oscillated
<球心一致工程>
ここで、本発明の実施の形態に係る研磨方法では、例えば面積変化量算出工程の後、かつ第二の研磨加工工程の前に、球心一致工程を実施してもよい。球心一致工程では、高さ変化量算出工程で算出した砥石15の研磨面152の高さ変化量に基づいて、砥石15の揺動中心と、砥石15の研磨面152の曲率中心とを一致させる。この場合、例えば砥石保持機構16によって、砥石15の研磨面152が摩耗した分(高さ変化量分)だけ、砥石15の位置を上方(図1の場合)に移動させることにより、砥石15の揺動中心と、砥石15の研磨面152の曲率中心とを一致させる。なお、球心一致工程は、ワークWを研磨加工するごと(ワークWごと)に実施する。
<Sphere center matching process>
Here, in the polishing method according to the embodiment of the present invention, the spherical center matching step may be performed, for example, after the area change amount calculation step and before the second polishing step. In the ball center matching step, the center of swing of the
砥石15の研磨面152の高さが変化すると、研磨面152の面積だけではなく、研磨面152の曲率中心も変化することになる。そのため、上記のように、砥石15の研磨面152の摩耗に応じて砥石15を位置補正することにより、砥石15の揺動中心および揺動半径を変化させずに、より高い精度でワークWを研磨加工することができる。
When the height of the polishing
以上説明した本実施の形態に係る研磨方法および研磨装置では、ワーク保持機構11の高さ位置と、ワークWの厚さとに基づいて、砥石15の研磨面152の高さを算出する。また、砥石15の研磨面152の高さと、砥石15の研磨面152の曲率半径とに基づいて、砥石15の研磨面152の面積の変化量を算出する。そして、砥石15の研磨面152の面積の変化量に基づいて、ワークWの研磨加工条件を調整することにより、想定通りの品質でワークWを加工する。これにより、不良となるワークWの発生を抑制し、ワークWの加工品質を保つことができる。
In the polishing method and polishing apparatus according to the present embodiment described above, the height of the polishing
また、本実施の形態に係る研磨方法および研磨装置では、経時的に変化する砥石15の形状(研磨面152の面積)を、ワーク保持機構11の高さ位置と、ワークWの厚さとから推定し、必要に応じて、次回のワークWの研磨加工前に砥石15の補正加工、またはワークWとの接触圧力等の変更を行う。
Furthermore, in the polishing method and polishing apparatus according to the present embodiment, the shape of the grindstone 15 (area of the polishing surface 152) that changes over time is estimated from the height position of the
これにより、研磨装置1を停止させて砥石15の研磨面152の高さや面積を測定することなく、砥石15の研磨面152の面積の変化を把握することができる。その結果、適切な砥石15の形状を常に維持したまま、ワークWを連続加工することができる。また、砥石15の補正加工を自動で行うことができるため、不良となるワークWの発生を抑制することができる。すなわち、ワークWの不良が発生するたびに、研磨装置1を止めて作業者が条件調整や補正加工を行うことなく、連続して良品を得ることができるため、生産性の高い研磨装置1を実現することができる。
Thereby, changes in the area of the polishing
例えば従来は、研磨装置を定期的に停止させ、砥石にセンサを押し当てて砥石の高さを直接測定していた。この場合、研磨装置から砥石を取り外す必要があり、かつ砥石を取り外したタイミングでしか高さが分からなかった。一方、本実施の形態に係る研磨方法および研磨装置では、ワーク保持機構11の高さ位置の情報と、ワークWの厚みと、ワークWまたは砥石15の曲率半径の情報だけで砥石15の研磨面152の面積を求めることができる。更に、新しいワークWを加工するたびに砥石15の研磨面152の面積を求めるため、砥石15の研磨面152の面積の変化量をリアルタイムに把握することができる。
For example, in the past, the height of the grindstone was directly measured by stopping the polishing apparatus periodically and pressing a sensor against the grindstone. In this case, it was necessary to remove the grindstone from the polishing device, and the height could only be determined when the grindstone was removed. On the other hand, in the polishing method and polishing apparatus according to the present embodiment, the polishing surface of the
以上、本発明に係る研磨方法および研磨装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 Above, the polishing method and polishing apparatus according to the present invention have been specifically explained using the mode for carrying out the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and the scope of the claims must be interpreted broadly based on Furthermore, it goes without saying that various changes and modifications based on these descriptions are also included within the spirit of the present invention.
例えば、研磨加工対象のワークWとしては、ガラスレンズ以外にも、本質的にはレンズ形状や球面形状に加工する対象物に対して広く適用可能である。また、ワークWとしては、主にガラス素材が適用対象となるが、研磨加工が適用できる素材であれば、例えばガラス、サファイヤ、アルミナ等のセラミック、金属、樹脂、石材等、制限を受けるものではない。 For example, as the workpiece W to be polished, in addition to glass lenses, the present invention can be widely applied to objects to be essentially processed into a lens shape or a spherical shape. In addition, the workpiece W is mainly applicable to glass materials, but any material that can be polished is not subject to restrictions, such as glass, ceramics such as sapphire and alumina, metals, resins, and stones. do not have.
また、研磨装置1の装置構成は、本発明と同様の作用を発揮できるものであれば、各構成要素が一体的に構成されたものであってもよく、あるいは構成要素ごとに分割して設置されたものであってもよい。 Further, the device configuration of the polishing device 1 may be such that each component is configured integrally, or each component may be divided and installed as long as it can exhibit the same effect as the present invention. It may be something that has been done.
また、加工条件調整工程において、砥石15の補正加工の要否を判定するロジックは、図5に示したように、具体的なワークWの形状ごとに、当該ワークWの曲率精度と加工条件のパラメータとから統計的に求めることが望ましいが、様々なワークWの形状に適用できるように、一般化した判定基準を設定してもよい。
In addition, in the machining condition adjustment process, the logic for determining whether correction machining of the
また、ワークWの曲率精度は、研磨装置1に投入するワークWを予め全数検査する手段もあるが、例えばロット検査での検査結果を活用する等も、効率向上には有用である。 Further, although there is a method of pre-inspecting all the workpieces W to be input into the polishing apparatus 1 for the curvature accuracy of the workpieces W, it is also useful to improve efficiency by, for example, utilizing test results from lot inspections.
また、砥石15の研磨面152の面積に応じて、良品が得られるワークWを投入し、該当するワークWがなくなったら、砥石15の補正加工を行う等、生産の都合に応じて様々な管理方法の工夫も、本発明を活用することによって可能となることはいうまでもない。
In addition, depending on the area of the polishing
また、砥石15の研磨面152の面積の変化に応じて、当該砥石15の研磨面152の面積を変化させる補正加工機構20に代えて、増加した研磨面152の面積に応じて、砥石15とワークWとの接触圧力を一定とするような圧力変更を行う手段や、砥石15の揺動角度や、揺動速度等の、砥石15とワークWとの相対速度を変化させるような手段を採用してもよい。
In addition, instead of the
1 研磨装置
11 ワーク保持機構
12 加圧シリンダ
13 ワーク回転機構
14 高さ測定機構
15 砥石
151 平坦部
152 研磨面
16 砥石保持機構
17 砥石回転機構
18 砥石面積算出機構
19 補正要否判定機構
20 補正加工機構
21 形状評価機構
At 砥石回転軸
Aw ワーク回転軸
W ワーク
1
Claims (9)
前記第一の研磨加工後に、前記ワークを保持するワーク保持機構の前記中心軸方向における高さ位置を取得する工程と、
前記ワーク保持機構の高さ位置と、予め取得した前記ワークの厚みとに基づいて、前記砥石の研磨面の高さを算出する工程と、
前記第一の研磨加工の前後の前記砥石の研磨面の高さに基づいて、前記第一の研磨加工後の前記砥石の研磨面の高さ変化量を算出する工程と、
前記砥石の研磨面の曲率半径を取得する工程と、
前記砥石の研磨面の高さ変化量と、前記砥石の研磨面の曲率半径とに基づいて、前記第一の研磨加工後の前記砥石の研磨面の面積の変化量を算出する工程と、
前記砥石の研磨面の面積の変化量に基づいて、前記ワークの研磨加工条件を調整する工程と、
調整後の研磨加工条件に基づいて、第二の研磨加工を行う工程と、
を含む研磨方法。 A step of performing a first polishing process by bringing the oscillating grindstone into contact with the workpiece rotated around a central axis;
After the first polishing process, acquiring the height position of the workpiece holding mechanism that holds the workpiece in the central axis direction;
Calculating the height of the polishing surface of the grindstone based on the height position of the workpiece holding mechanism and the thickness of the workpiece obtained in advance;
calculating an amount of change in the height of the polishing surface of the grindstone after the first polishing process based on the height of the polishing surface of the grindstone before and after the first polishing process;
obtaining the radius of curvature of the polishing surface of the grindstone;
Calculating the amount of change in the area of the polished surface of the grindstone after the first polishing process based on the amount of change in height of the polished surface of the grindstone and the radius of curvature of the polished surface of the grindstone;
adjusting the polishing conditions of the workpiece based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone;
a step of performing a second polishing process based on the adjusted polishing conditions;
Polishing methods including.
前記ワークの厚みおよび前記砥石の厚みの合計の変化は、前記ワーク保持機構に設けられ、前記中心軸方向における前記ワークの変位を測定する変位センサによって測定する、
請求項1に記載の研磨方法。 The step of acquiring the height position is a step of measuring a total change in the thickness of the workpiece and the thickness of the grindstone that changes after the first polishing process,
The total change in the thickness of the workpiece and the thickness of the grindstone is measured by a displacement sensor that is provided in the workpiece holding mechanism and measures displacement of the workpiece in the central axis direction.
The polishing method according to claim 1.
前記ワークを研磨するための砥石と、
前記砥石を保持し、揺動させるための砥石保持機構と、
前記ワーク保持機構の高さ位置を測定する高さ測定機構と、
前記砥石の研磨面の面積を補正するための補正加工機構と、
研磨加工を行った前記ワークの厚みと、前記ワーク保持機構の高さ位置とに基づいて、前記砥石の研磨面の面積の変化量を算出する砥石面積算出機構と、
前記砥石の研磨面の面積の変化量に基づいて、前記補正加工機構による前記砥石の補正の要否を判定する補正要否判定機構と、
を備える研磨装置。 a work holding mechanism that holds a work to be polished;
a grindstone for polishing the work;
a grindstone holding mechanism for holding and swinging the grindstone;
a height measuring mechanism that measures the height position of the work holding mechanism;
a correction processing mechanism for correcting the area of the polishing surface of the grindstone;
a grindstone area calculation mechanism that calculates an amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone based on the thickness of the workpiece that has been polished and the height position of the workpiece holding mechanism;
a correction necessity determination mechanism that determines whether correction of the grindstone by the correction processing mechanism is necessary based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone;
A polishing device equipped with.
請求項8に記載の研磨装置。 The correction necessity determining mechanism determines whether or not the correction processing mechanism needs to correct the grindstone based on the amount of change in the area of the polishing surface of the grindstone and the radius of curvature of the workpiece to be subjected to polishing before processing. judge,
The polishing device according to claim 8.
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