JP3161070B2 - 曲面研磨軌跡生成方法およびその装置 - Google Patents

曲面研磨軌跡生成方法およびその装置

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JP3161070B2
JP3161070B2 JP23199492A JP23199492A JP3161070B2 JP 3161070 B2 JP3161070 B2 JP 3161070B2 JP 23199492 A JP23199492 A JP 23199492A JP 23199492 A JP23199492 A JP 23199492A JP 3161070 B2 JP3161070 B2 JP 3161070B2
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健一 河田
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は曲面研磨軌跡生成方法
およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、任意の曲
面領域に対して研磨工具の半径に基づく補正を施して得
た領域に基づいて研磨工具の動作軌跡を生成するための
方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から任意の曲面領域に対する研磨を
行なうに当って、曲面領域を2次元平面座標系内の長方
形領域に写像し、長方形領域上において等間隔に研磨軌
跡、即ち、研磨工具の動作軌跡を生成して、生成された
軌跡を元の任意の曲面領域に逆写像するして研磨作業を
遂行することが知られており、写像、逆写像処理が必要
になるが、動作軌跡自体については長方形領域において
生成すればよいのであるから、全体として研磨工具の動
作軌跡の生成処理を簡素化できるとともに所要時間を短
縮できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、研磨工具の動
作軌跡を生成するに当って、研磨工具の半径に基づく補
正(以下、工具径補正と略称する)を行なわなければな
らないのであり、工具径補正を行なうと、図2(B)に
示すように、上記長方形領域が殆どの場合に非長方形領
域(一般的には多角形領域)になってしまう。したがっ
て、動作軌跡を非長方形領域において生成しなければな
らなくなり、動作軌跡生成のための処理が複雑化すると
いう不都合がある。また、動作軌跡生成処理の複雑化を
防止するために、非長方形領域になったにも拘らず、等
間隔に動作軌跡を生成すれば、なめらかに連続する動作
軌跡を生成することが不可能になってしまい、研磨精度
が低下してしまうという不都合もある。
【0004】また、工具径補正後の領域を再び長方形領
域に写像することも考えられるが、写像処理が2段階に
なるとともに、研磨作業を行なうための逆写像も2段階
になること等が原因となって全体として研磨軌跡生成処
理および研磨作業遂行処理が著しく困難になってしまう
という不都合がある。
【0005】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、工具径補正後の領域において簡単に研磨
工具の動作軌跡を生成でき、しかもなめらかに連続する
動作軌跡を生成できる曲面研磨軌跡生成方法およびその
装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1の曲面研磨軌跡生成方法は、曲面上の研
磨対象領域を2次元平面内の長方形領域に写像し、長方
形領域を複数の格子点および格子点間を所定方向に連結
する弾性材でモデル化し、研磨工具の半径に基づく補正
を行なって得た研磨工具の動作領域の輪郭線と元の長方
形領域の輪郭線とが一致するように格子点を補正し、補
正結果に基づいて曲面研磨軌跡を生成する方法である。
【0007】請求項2の曲面研磨軌跡生成装置は、曲面
上の研磨対象領域を2次元平面内の長方形領域に写像す
る写像手段と、長方形領域を複数の格子点および格子点
間を所定方向に連結する弾性材でモデル化するモデル化
手段と、研磨工具の半径に基づく補正を行なって得た研
磨工具の動作領域の輪郭線と元の長方形領域の輪郭線と
が一致するように格子点を補正する補正手段と、補正結
果に基づいて曲面研磨軌跡を生成する軌跡生成手段とを
含んでいる。
【0008】
【作用】請求項1の曲面研磨軌跡生成方法であれば、曲
面上の研磨対象領域を2次元平面内の長方形領域に写像
して、長方形領域を複数の格子点および格子点間を所定
方向に連結する弾性材でモデル化しておき、さらに、研
磨工具の半径に基づく補正を行なって得た研磨工具の動
作領域の輪郭線と元の長方形領域の輪郭線とが一致する
ように格子点を補正し(弾性材が釣り合う点に格子点を
移動させ)、補正結果に基づいて曲面研磨軌跡を生成す
るのであるから、工具径補正により得られた領域が非長
方形領域であっても、工具径補正前の格子点および弾性
材と工具径補正後の格子点および弾性材との相対関係に
基づいて両領域の関係を規定できる。したがって、曲面
上の研磨対象領域が写像された長方形領域において研磨
軌跡を生成し、生成された研磨軌跡を上記相対関係に基
づいて補正するだけで簡単に工具径補正後の領域に対応
する研磨軌跡を生成できる。また、生成された研磨軌跡
はなめらかに連続するのであるから、研磨精度を高く維
持できるとともに、工具径補正に伴なう演算負荷を著し
く低減できるのであるから、研磨軌跡を生成するための
所要時間を大幅に短縮できる。
【0009】請求項2の曲面研磨軌跡生成装置であれ
ば、写像手段により曲面上の研磨対象領域を2次元平面
内の長方形領域に写像して、モデル化手段により長方形
領域を複数の格子点および格子点間を所定方向に連結す
る弾性材でモデル化しておき、さらに、研磨工具の半径
に基づく補正を行なって得た研磨工具の動作領域の輪郭
線と元の長方形領域の輪郭線とが一致するように補正手
段により格子点を補正し、補正結果に基づいて軌跡生成
手段により曲面研磨軌跡を生成するのであるから、工具
径補正により得られた領域が非長方形領域であっても、
工具径補正前の格子点および弾性材と工具径補正後の格
子点および弾性材との相対関係に基づいて両領域の関係
を規定できる。したがって、曲面上の研磨対象領域が写
像された長方形領域において研磨軌跡を生成し、生成さ
れた研磨軌跡を上記相対関係に基づいて補正するだけで
簡単に工具径補正後の領域に対応する研磨軌跡を生成で
きる。また、生成された研磨軌跡はなめらかに連続する
のであるから、研磨精度を高く維持できるとともに、工
具径補正に伴なう演算負荷を著しく低減できるのである
から、研磨軌跡を生成するための所要時間を大幅に短縮
できる。
【0010】
【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図1はこの発明の曲面研磨軌跡生成方法の一
実施例を説明するフローチャートであり、ステップSP
1において任意の曲面上の研磨対象領域が設定されるま
で待ち、ステップSP2において、設定された研磨対象
領域を2次元平面上の長方形領域に写像し、ステップS
P3において長方形領域を複数の格子点および格子点同
士を所定方向に連結するバネでモデル化し、ステップS
P3において研磨工具の半径が設定されるまで待ち、ス
テップSP4において研磨工具の半径に基づいて長方形
領域に対する工具径補正を行ない、ステップSP5にお
いて長方形領域の輪郭線が工具径補正後の領域の輪郭線
に一致するように格子点の位置を補正し、ステップSP
6において、長方形領域上で研磨軌跡を生成し、ステッ
プSP7において、生成された研磨軌跡を、長方形領域
と工具径補正後の領域との相対関係に基づいて補正する
ことにより、工具径補正後の領域上における研磨軌跡を
得、そのまま一連の処理を終了する。尚、ステップSP
3における半径の設定については、半径を直接に設定す
る代わりに、研磨工具の型番等を設定するようにしても
よい。
【0011】具体例を示す図2から図5を参照しながら
曲面研磨軌跡生成方法を説明する。図2(A)に実線で
示すように3次元座標系において曲面研磨領域(ABC
D)が設定された場合に、工具径補正後の曲面研磨領域
(A´B´C´D´)は、図2(A)に破線で示すよう
に、元の曲面研磨領域(ABCD)の輪郭線よりも研磨
工具の半径分だけ小さくなった領域である。しかし、元
の曲面研磨領域(ABCD)が2次元平面(例えば、t
s平面)上の長方形領域(ABCD){図2(B)中実
線参照}に写像されていても、工具径補正による元の長
方形領域に対する縮小率は場所によって変化するのであ
るから、図2(B)に破線で示すように、工具径補正後
の領域は非長方形領域になってしまう。したがって、こ
の非長方形領域に対して直接に研磨軌跡を生成しようと
すれば、非長方形領域であることに起因して著しく処理
負荷が大きくなり、研磨軌跡生成所要時間が著しく長く
なってしまうとともに、なめらかに連続する研磨軌跡を
得ることができず、ひいては研磨精度が低下してしまう
という不都合を生ずることになる。
【0012】しかし、この実施例においては、先ず、図
3(A)に示すように元の長方形領域(ABCD)を、
複数の格子点と、s方向およびt方向に格子点間を接続
するバネとでモデル化し、次いで、長方形(ABCD)
の輪郭線が工具径補正後の領域(A´B´C´D´)の
輪郭線と一致するように長方形領域全体を圧縮する。こ
のように圧縮処理を施せば、長方形領域が格子点とバネ
とでモデル化されているのであるから、圧縮された状態
においてバネ同士が釣り合うように格子点(s,tが共
に整数である点)が移動する{図3(B)参照}。即
ち、図4に示すように、距離とバネ定数とに基づいて釣
り合い点が定まるので、この釣り合い点を補正後の格子
点とすればよい。尚、図4は周囲の4点p1,p2,p
3,p4が定まっている状態において中心の1点pの位
置を示す図であり、4点の何れかが定まっていなければ
点pは確定しないことになる。しかし、圧縮した時点に
おいて少なくとも輪郭線上の点の位置は確定するのであ
るから、不確定な点が存在していてもバネの釣り合いに
基づく格子点の算出処理を複数回反復することにより、
かなり高精度に補正後の格子点を得ることができる。
【0013】以上のように補正後の格子点が得られれ
ば、例えば、図5に示すように、工具径補正前の格子点
P00(0,0),P01(0,1),P10(1,
0),P11(1,1)により規定される格子領域(以
下、補正前格子領域と略称する)と工具径補正後の格子
点P´00,P´01,P´10,P´11により規定
される格子領域(以下、補正後格子領域と略称する)と
が対応付けられるのであるから、補正前格子領域中の点
P(Δs,Δt)に対応する補正後格子領域中の点P´
は、補正後格子領域の辺P´00P´10および辺P´
01P´11をΔs:(1−Δs)に内分する点同士を
結ぶ線分(補正後格子領域中の破線参照)をさらにΔ
t:(1−Δt)に内分する点を算出することにより得
られる。尚、内分点の算出順序を逆にしても同様に補正
後格子領域中の対応点を得ることができるが、内分点の
算出順序によって最終的に得られる対応点が異なる可能
性が高いのであるから、長方形領域において研磨軌跡を
規定すべく設定された全ての点に対応する対応点を算出
するに当って内分点の算出順序を同一にすることにより
なめらかに連続する対応点を得ることができる。したが
って、得られた全ての対応点に基づいて工具径補正後の
領域における研磨軌跡(研磨工具の動作軌跡)を得るこ
とができる。
【0014】したがって、工具径補正を伴なう研磨の均
一化を達成できるとともに、工具径補正に伴なう演算負
荷を大幅に低減できるのであるから、研磨軌跡の生成を
高速化できる。
【0015】
【実施例2】図6はこの発明の曲面研磨軌跡生成装置の
一実施例を示すブロック図であり、設定された曲面研磨
領域を示す曲面研磨領域データを保持する曲面研磨領域
データ保持部1と、研磨工具の半径を保持する半径保持
部2と、曲面研磨領域を2次元平面上の長方形領域に写
像する写像部3と、曲面研磨領域に対して工具径補正を
施して工具径補正後の曲面研磨領域を得る工具径補正部
4と、長方形領域中における工具径補正後の曲面研磨領
域の対応領域を得る補正後写像生成部5と、長方形領域
を複数の格子点と所定方向に格子点同士を連結するバネ
とでモデル化するモデル化部6と、モデル化された長方
形領域の輪郭線を、補正後写像生成部5により得られた
対応領域の輪郭線と一致させるべく圧縮処理を行なう圧
縮処理部7と、長方形領域において研磨軌跡を生成する
研磨軌跡生成部8と、元のモデル化された長方形領域の
格子点と、圧縮処理された格子点との相対関係に基づい
て研磨軌跡を補正する研磨軌跡補正部9とを有してい
る。
【0016】上記の構成の曲面研磨軌跡生成装置の作用
は次のとおりである。曲面研磨領域を写像部3により長
方形領域に写像し、研磨工具の半径に基づいて工具径補
正部4により工具径補正後の曲面研磨領域を得るととも
に、補正後写像生成部5により長方形領域中における工
具径補正後の曲面研磨領域の対応領域を得る。次いで、
モデル化部6により長方形領域を複数の格子点と所定方
向に格子点同士を連結するバネとでモデル化し、圧縮処
理部7により、モデル化された長方形領域を圧縮する。
したがって、この処理を行なうことにより、元のモデル
化された長方形領域の格子点と、圧縮処理された格子点
との相対関係が定まることになる。その後、研磨軌跡生
成部8により長方形領域において研磨軌跡を生成し、研
磨軌跡補正部9により、元のモデル化された長方形領域
の格子点と、圧縮処理された格子点との相対関係に基づ
いて研磨軌跡を補正し、工具径補正が施された領域にお
ける研磨軌跡を得ることができる。
【0017】したがって、工具径補正を伴なう研磨の均
一化を達成できるとともに、工具径補正に伴なう演算負
荷を大幅に低減できるのであるから、研磨軌跡の生成を
高速化できる。
【0018】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、簡単に
工具径補正後の領域に対応する研磨軌跡を生成でき、ま
た、生成された研磨軌跡はなめらかに連続するのである
から、研磨精度を高く維持できるとともに、工具径補正
に伴なう演算負荷を著しく低減できるのであるから、研
磨軌跡を生成するための所要時間を大幅に短縮できると
いう特有の効果を奏する。
【0019】請求項2の発明も、簡単に工具径補正後の
領域に対応する研磨軌跡を生成でき、また、生成された
研磨軌跡はなめらかに連続するのであるから、研磨精度
を高く維持できるとともに、工具径補正に伴なう演算負
荷を著しく低減できるのであるから、研磨軌跡を生成す
るための所要時間を大幅に短縮できるという特有の効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の曲面研磨軌跡生成方法の一実施例を
説明するフローチャートである。
【図2】曲面研磨領域と写像された長方形領域との関係
を説明する図である。
【図3】長方形領域をモデル化した状態とモデル化した
長方形領域を圧縮した状態とを示す図である。
【図4】バネの釣り合いに基づく格子点の補正を説明す
る図である。
【図5】補正後格子領域中の対応点算出処理を説明する
図である。
【図6】この発明の曲面研磨軌跡生成装置の一実施例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
3 写像部 4 工具径補正部 5 補正後写像生成部 6 モデル化部 7 圧縮処理部 8 研磨軌跡生成部 9 研磨軌跡補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B24B 9/00 - 19/28 B24B 41/00 - 51/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曲面上の研磨対象領域を2次元平面内の
    長方形領域に写像し、長方形領域を複数の格子点および
    格子点間を所定方向に連結する弾性材でモデル化し、研
    磨工具の半径に基づく補正を行なって得た研磨工具の動
    作領域の輪郭線と元の長方形領域の輪郭線とが一致する
    ように格子点を補正し、補正結果に基づいて曲面研磨軌
    跡を生成することを特徴とする曲面研磨軌跡生成方法。
  2. 【請求項2】 曲面上の研磨対象領域を2次元平面内の
    長方形領域に写像する写像手段(3)と、長方形領域を
    複数の格子点および格子点間を所定方向に連結する弾性
    材でモデル化するモデル化手段(6)と、研磨工具の半
    径に基づく補正を行なって得た研磨工具の動作領域の輪
    郭線と元の長方形領域の輪郭線とが一致するように格子
    点を補正する補正手段(4)(5)(7)と、補正結果
    に基づいて曲面研磨軌跡を生成する軌跡生成手段(8)
    (9)とを含むことを特徴とする曲面研磨軌跡生成装
    置。
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