JP4743649B2 - Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method - Google Patents

Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method Download PDF

Info

Publication number
JP4743649B2
JP4743649B2 JP2005049631A JP2005049631A JP4743649B2 JP 4743649 B2 JP4743649 B2 JP 4743649B2 JP 2005049631 A JP2005049631 A JP 2005049631A JP 2005049631 A JP2005049631 A JP 2005049631A JP 4743649 B2 JP4743649 B2 JP 4743649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
control
tool
axes
master
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005049631A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006231463A (en
Inventor
英利 寒河江
明弘 渕上
弘之 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2005049631A priority Critical patent/JP4743649B2/en
Publication of JP2006231463A publication Critical patent/JP2006231463A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4743649B2 publication Critical patent/JP4743649B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、自由曲面を有する光学素子、例えばレーザービームプリンタやデジタル複写機に用いられるfθレンズ等の複雑な曲面を有する各種部品、及びこれを成形するための金型を高精度に研磨するための研磨装置、及びその加工方法に関するものである。
そして、本発明は、研磨装置やその加工方法のみならず、倣い動作によって曲面を走査する工具、ロボットアーム又は計測プローブの速度制御にも広く活用し得るものであり、また、軌跡転写の加工である切削加工や研削加工においても、多軸制御加工機の制御法として活用可能である。
The present invention is for polishing an optical element having a free curved surface, for example, various parts having a complicated curved surface such as an fθ lens used in a laser beam printer or a digital copying machine, and a mold for molding the same with high accuracy. The present invention relates to a polishing apparatus and a processing method thereof.
The present invention can be widely used not only for a polishing apparatus and its processing method but also for speed control of a tool, a robot arm or a measurement probe that scans a curved surface by a copying operation. It can also be used as a control method for multi-axis control machines in certain cutting and grinding processes.

光学系のコンパクト化に伴い、回転対称軸を持たない自由曲面形状の光学素子が増加している。このような光学素子又はこれを成形するための金型を研磨する装置として、研磨工具の一部を概略点接触させこの接触点を走査して、加工面全域を加工する加工法が実施されている。工具の走査に伴い、研磨荷重方向と被加工点に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行うので、研磨装置は多軸制御が必要とされている。軸構成としては直線移動軸であるX軸とY軸と、これらの軸と平行な軸線回りに回転動作するA軸とB軸の4軸構成を最低限含んだ構成が一般となっている。   Along with the downsizing of optical systems, the number of free-form optical elements having no rotational symmetry axis is increasing. As an apparatus for polishing such an optical element or a mold for molding the optical element, a processing method is implemented in which a part of the polishing tool is brought into approximate point contact and this contact point is scanned to process the entire processing surface. Yes. As the tool is scanned, the tilting posture control is performed so that the angle between the polishing load direction and the normal vector set at the workpiece point is always constant. Therefore, the polishing device requires multi-axis control. Yes. As an axis configuration, a configuration that includes at least a four-axis configuration of an X axis and a Y axis, which are linear movement axes, and an A axis and a B axis that rotate about axes parallel to these axes is generally used.

自由曲面の形状修正を行う研磨においては、工具滞留時間が除去深さに比例するといったプレストンの経験式を活用し、被加工面上での工具滞留時間を制御する手法が広く用いられている。このような手法は、滞留時間制御による研磨と呼ばれることが多い。滞留時間制御の研磨を行うためには、研磨工具の軌跡上での速度を厳密に制御する必要がある。しかしながら、上述したような回転移動軸と直線移動軸が組み合わされた多軸制御研磨装置においては、機構が複雑なため加工面上で所定の速度を出すために、X,Y,A,Bの各軸にどのような速度指令を出せば良いのかは簡単に求めることができず、多軸加工機用CAMシステムなどによって計算されるのが通常となっていた。   In polishing for correcting the shape of a free-form surface, a technique for controlling the tool residence time on the work surface is widely used by utilizing Preston's empirical formula that the tool residence time is proportional to the removal depth. Such a technique is often called polishing by residence time control. In order to perform dwell time controlled polishing, it is necessary to strictly control the speed on the trajectory of the polishing tool. However, in the multi-axis control polishing apparatus in which the rotational movement axis and the linear movement axis as described above are combined, the mechanism is complicated, and in order to obtain a predetermined speed on the processing surface, X, Y, A, B What speed command should be issued for each axis cannot be easily determined, and is usually calculated by a CAM system for a multi-axis machine.

このような課題に対し、特開2003−195917号公報においては、工具軌跡上に速度制御上必要とされる間隔で補間点を形成し、これを機械座標上での制御点として座標変換する仕組みをつくり、これを加工機コントローラに組み込む構成が開示されている。この方法では確かにNCデータ自体は簡素化することができるが、コントローラ内部での演算量が増えるため、動作速度を確保するためには高速演算処理能力を持つ高価なコントローラが必要となってくる。研磨加工においては、被加工面に対して倣い動作を行うため、研磨荷重方向に曲がりを持つような工具軌跡は、NC制御で厳密に形成する必要はない。   In response to such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-195917 discloses a mechanism in which interpolation points are formed on the tool trajectory at intervals required for speed control, and the coordinates are converted as control points on machine coordinates. And a configuration in which this is incorporated into a processing machine controller is disclosed. In this method, the NC data itself can be simplified, but the amount of calculation in the controller increases. Therefore, an expensive controller having high-speed calculation processing capability is required to ensure the operation speed. . In the polishing process, since the copying operation is performed on the surface to be processed, it is not necessary to form a tool path having a bend in the polishing load direction strictly by NC control.

倣い動作を考慮し、滞留時間制御を重視した研磨用のコントローラとしては、特開2002−210654号公報があり、ここではワーク座標系の工具軌跡をコントローラ内部で動作指令用の機械座標に変換し、速度指令としては、NCデータ各ブロック(=一行のコマンド)の動作完了時間として、滞留時間を直接指令値に使用する構成が開示されている。この方法によれば、機械座標に変換した各軸の移動量が未知な段階であっても、送り速度に相当する滞留時間を指令することが可能である。しかし、この方法においても、コントローラ内部での演算量が増えるため、高速演算処理能力を持ち、時間指令で動作するといった特別仕様の高価なコントローラが必要となってしまう。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210654 discloses a polishing controller that considers copying operation and places importance on dwell time control. Here, a tool locus in a workpiece coordinate system is converted into machine coordinates for operation commands inside the controller. As the speed command, a configuration is disclosed in which the dwell time is directly used as the command value as the operation completion time of each block of NC data (= command of one line). According to this method, it is possible to command a dwell time corresponding to the feed speed even when the amount of movement of each axis converted into machine coordinates is unknown. However, this method also requires an expensive controller with a special specification that has a high-speed calculation processing capability and operates with a time command because the amount of calculation inside the controller increases.

特開2003−195917号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-195917 特開2002−210654号公報JP 2002-210654 A

本発明の課題は、以上の問題に鑑み、倣い動作による研磨であることを活かし、安価で汎用の加工機コントローラによって、正確な滞留時間制御により多軸制御研磨装置を動作させることである。特に、汎用のコントローラにおいては、Gコードと呼ばれるNCデータ用フォーマットが標準となっており、これに適合する形態で上記課題を実現させることである。   In view of the above problems, an object of the present invention is to operate a multi-axis control polishing apparatus with accurate dwell time control by an inexpensive and general-purpose processing machine controller, taking advantage of polishing by a copying operation. In particular, in a general-purpose controller, an NC data format called G code is standard, and the above-described problem is realized in a form adapted to this.

上記課題に対する解決手段は、直線移動軸又は回転移動軸の少なくとも1つの移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御することが基本となっている。
上記課題を解決するために、従来例においてコントローラ内部に持たせていた機械動作指令用の座標変換を事前に行いNCデータ化しておくことにより、コントローラの負担を軽減し、Gコードフォーマットの使用を可能とした。滞留時間制御に必要な送り速度の算出は、制御指令を与える軸を特定軸に限定することにより、滞留時間制御の精度を劣化させることなく、極めて簡素化し高価な多軸用CAMシステムを不要とした。加工機としては特定の軸をマスター軸として、他の軸をスレーブ軸とした同期制御機構をもたせること、マスター軸は加工中に任意の軸に切り替えが可能な機能が必要である。また、滞留時間制御に必要な送り速度の算出方法としては、工具先端が倣い動作で生成する実際の軌跡長さと、加工機に指令されるNCデータ内のマスター軸移動量の比に基づいて算出することにより、とても簡易な計算で送り速度を導出することが可能となった。
The solution to the above problem is that at least one of the linear movement axis or the rotation movement axis is the master axis and the other axis is the slave axis, the feed rate command value is given to the master axis, and the slave axis is the master axis. Basically, the control is performed by changing the tool contact point at a predetermined speed on the surface to be processed.
In order to solve the above-mentioned problem, the coordinate conversion for machine operation command that has been provided in the controller in the conventional example is performed in advance and converted into NC data, thereby reducing the burden on the controller and using the G code format. It was possible. The calculation of the feed rate required for dwell time control is limited to a specific axis for giving a control command, so that the accuracy of dwell time control is not degraded, and an extremely simple and expensive multi-axis CAM system is not required. did. A processing machine must have a synchronous control mechanism in which a specific axis is a master axis and another axis is a slave axis, and the master axis must have a function that can be switched to an arbitrary axis during processing. In addition, as a method of calculating the feed rate required for dwell time control, it is calculated based on the ratio of the actual trajectory length generated by the tool tip following the copying operation and the master axis movement amount in the NC data commanded to the processing machine. By doing so, it became possible to derive the feed rate with a very simple calculation.

〔解決手段1〕(請求項1に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段1は、被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置の制御方法であって、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの制御軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することである。
〔作 用〕
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの制御軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の制御軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができるので、正確な送り速度を指令することが可能である。
[Solution 1] (corresponding to claim 1)
The solution 1 taken to solve the above-mentioned problem is that when the tool is brought into approximate point contact with a part of the surface to be processed, the tool contact point is scanned, and the entire surface of the surface to be processed is processed. A control method of a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs an inclination posture control so that an angle formed by a polishing load direction and a normal vector set on the work surface at the tool contact point is always constant. There,
When the tool scanning is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotational movement axis, the feed speed command value with at least one control axis as master axis and other axes as slave axes Is applied to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, the slave axis performs synchronous follow-up control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed and controlled at a predetermined speed on the work surface. While scanning.
[Operation]
When the tool scanning is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotational movement axis, the feed speed command value with at least one control axis as master axis and other axes as slave axes Is given to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, and the slave axis is configured to perform synchronous tracking control with respect to the master axis, making it easy to focus on the amount of movement of the specific control axis. In addition, since it is possible to instruct the feed speed necessary for the residence time control, it is possible to instruct an accurate feed speed.

〔解決手段2〕(請求項2に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段2は、被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置において、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することである。
〔作 用〕
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の直線移動軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができるので、回転移動軸が殆ど移動しない形状においても正確な送り速度を指令することができる。
[Solution 2] (corresponding to claim 2)
The solution 2 taken to solve the above problem is that the tool is brought into point contact with a part of the surface to be processed, the tool contact point is scanned, and the entire surface of the processing surface is processed. In a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs an inclination posture control so that an angle formed by a polishing load direction and a normal vector set on the work surface at the tool contact point is always constant,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. Scanning while controlling.
[Operation]
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, so that only the amount of movement of a specific linear movement axis is focused. Thus, since it is possible to easily command the feed speed necessary for the residence time control, it is possible to command an accurate feed speed even in a shape in which the rotational movement shaft hardly moves.

〔解決手段3〕(請求項3に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段3は、被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置において、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの回転移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することである。
〔作 用〕
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの回転移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の回転移動軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができるので、直線移動軸が殆ど移動しない形状においても正確な送り速度を指令することができる。
[Solution 3] (Corresponding to Claim 3)
The solution means 3 taken to solve the above problem is that the tool is brought into point contact with a part of the surface to be processed, the tool contact point is scanned, and the entire surface of the processing surface is processed. In a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs an inclination posture control so that an angle formed by a polishing load direction and a normal vector set on the work surface at the tool contact point is always constant,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes that are a combination of linear movement axis and rotational movement axis, feed speed command with at least one rotational movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. Scanning while controlling.
[Operation]
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes that are a combination of linear movement axis and rotational movement axis, feed speed command with at least one rotational movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, paying attention only to the movement amount of the specific rotational movement axis. Thus, since it is possible to easily instruct the feed speed necessary for the residence time control, it is possible to instruct an accurate feed speed even in a shape in which the linear movement axis hardly moves.

〔解決手段4〕(請求項4に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段4は、被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置の制御方法であって、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することを基本形態として、加工中にマスター軸を任意の回転移動軸に変更し、他の軸をスレーブ軸とする切り替えを行うことである。
[Solution 4] (corresponding to claim 4)
The solving means 4 taken to solve the above problem is that the tool is brought into point contact with a part of the surface to be processed, the tool contact point is scanned, and the entire surface of the processing surface is processed. A control method of a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs an inclination posture control so that an angle formed by a polishing load direction and a normal vector set on the work surface at the tool contact point is always constant. There,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. the scanning in the basic form while, by changing the master axis to any rotary movement axis during pressurization Engineering, is to perform switching to the other axis as a slave axis.

〔作 用〕
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行うことを基本形態とし、状況に応じて加工中にマスター軸を任意の回転移動軸に変更し、他の軸をスレーブ軸とするような切り替えを逐次可能としたものである。加工対象である曲面形状によっては、回転移動軸が殆ど移動しない形状や直線移動軸が殆ど移動しない形状が混在する場合があり、マスター軸の移動量が小さく殆ど動作しないツールパスが生じた場合、マスター軸の最低移動量を設定し、これに満たないツールパスではマスター軸を切り替えることにより、多様な曲面形状に対して、常に正確な滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができる。
[Operation]
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis. Depending on the situation, the master axis can be rotated freely during machining. By changing to a moving axis, it is possible to sequentially switch so that the other axis is a slave axis. Depending on the curved surface shape to be machined, there may be a mixture of shapes in which the rotational movement axis hardly moves and shapes in which the linear movement axis hardly moves. By setting the minimum movement amount of the master axis and switching the master axis in a tool path less than this, it is possible to always instruct a feed speed necessary for accurate dwell time control for various curved surface shapes.

〔実施態様1〕(請求項5に対応)
実施態様1は、上記解決手段2の多軸制御研磨装置の制御方法であって、マスター軸に与える送り速度の指令値は、単位時間当たりの移動距離であることである。
〔作 用〕
マスター軸に与える送り速度の指令値は、mm/minといった単位時間当たりの移動距離とすることにより、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができ、これが具備する補間機能をそのまま活用することができる。
[Embodiment 1] (corresponding to claim 5)
The embodiment 1 is a control method of the multi-axis control polishing apparatus of the solving means 2, wherein the command value of the feed speed given to the master axis is a moving distance per unit time.
[Operation]
The command value of the feed speed given to the master axis can be used as a moving distance per unit time such as mm / min, so that a general-purpose controller compatible with the G code format can be used, and the interpolation function provided by this can be used as it is. can do.

〔実施態様2〕(請求項6に対応)
実施態様2は、上記解決手段3の多軸制御研磨装置の制御方法であって、マスター軸に与える角速度の指令値は、単位時間当たりの角度変化量であることである。
〔作 用〕
マスター軸に与える送り速度の指令値は、deg/minといった角速度とすることにより、上記実施様態1と同様に、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができ、これが具備する補間機能をそのまま活用することができる。
[Embodiment 2] (corresponding to claim 6)
The embodiment 2 is a control method of the multi-axis control polishing apparatus of the solving means 3, wherein the command value of the angular velocity given to the master shaft is the amount of change in angle per unit time.
[Operation]
The command value of the feed speed given to the master axis is an angular speed such as deg / min, so that a general-purpose controller corresponding to the G code format can be used as in the first embodiment. Can be used as is.

〔実施態様3〕(請求項7に対応)
実施態様3は、上記解決手段4の多軸制御研磨装置の制御方法であって、マスター軸はNCデータからのコマンドによって、NCデータの1行のコマンド(ブロック)毎に任意の軸に切り替えが可能であることである。
〔作 用〕
マスター軸は、NCデータからのコマンドによって、NCデータの1行のコマンド毎に任意の軸に切り替えが可能であるため、上記解決手段4の動作が無人運転で、かつ多様な曲面に対して実施可能となる。
[Embodiment 3] (corresponding to claim 7)
The embodiment 3 is a control method of the multi-axis control polishing apparatus of the solution means 4, wherein the master axis can be switched to an arbitrary axis for each command (block ) of NC data by a command from the NC data. It is possible.
[Operation]
Master axis, by a command from the NC data, since it is possible to switch any axis for each command of a single line of NC data, performed operations of the above solution 4 in unmanned operation, and for a variety of curved surface It becomes possible.

〔実施態様4〕(請求項8に対応)
実施態様4は、上記解決手段4又は実施態様3の多軸制御研磨装置の制御方法において、マスター軸が直線移動軸の場合は、該マスター軸に与える送り速度の指令値は単位時間当たりの移動距離であり、マスター軸が回転移動軸の場合は、該マスター軸に与える角速度の指令値は単位時間当たりの角度変化量であることである。
〔作 用〕
マスター軸が直線移動軸の場合は単位時間当たりの移動距離であり、マスター軸が回転移動軸の場合は単位時間当たりの角度変化量であるので、上記実施様態1と同様に、標準でGコードフォーマットで使用できる形態であるため、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができる。
[Embodiment 4] (corresponding to claim 8)
Embodiment 4 is the control method of the multi-axis control polishing apparatus according to Solution 4 or Embodiment 3 described above, and when the master axis is a linear movement axis, the command value of the feed rate applied to the master axis is the movement per unit time. When the master axis is a rotational movement axis, the command value of the angular velocity given to the master axis is the amount of change in angle per unit time.
[Operation]
When the master axis is a linear movement axis, it is the movement distance per unit time, and when the master axis is a rotation movement axis, it is the amount of angular change per unit time. Since the format can be used, a general-purpose controller corresponding to the G code format can be used.

〔実施態様5〕(請求項9に対応)
実施態様5は、上記解決手段2又は解決手段3の多軸制御研磨装置において、直線移動軸はX,Yの直交2軸又はX,Y,Zの直交3軸とし研磨荷重方向をZ軸とするとき、回転移動軸は上記X軸と平行な回転移動軸を持つA軸と、Y軸と平行な回転移動軸を持つB軸の2軸から成り、合計の制御軸数として4軸又は5軸構成であり、A軸とB軸の回転軸心は直交することである。
〔作 用〕
直線移動軸はX,Yの直交2軸又はX,Y,Zの直交3軸とし研磨荷重方向をZ軸とするとき、回転移動軸はX軸と平行な回転移動軸を持つA軸と、Y軸と平行な回転移動軸を持つB軸の2軸から成り、合計の制御軸数として4軸又は5軸構成とするものであり、回転移動軸は研磨荷重方向と加工点での法線ベクトルを一致させるための姿勢制御を行う軸であり、必ずしもB,C軸やA,C軸で不可能ではないが、A,B軸構成の方がよりNCデータの作成も簡易であり、位置決め精度の点でも優れた構成である。
[Embodiment 5] (corresponding to claim 9)
Embodiment 5 is the multi-axis control polishing apparatus according to Solution 2 or Solution 3, wherein the linear movement axis is X, Y orthogonal 2 axes or X, Y, Z orthogonal 3 axes, and the polishing load direction is Z axis. In this case, the rotational movement axis is composed of two axes, an A axis having a rotational movement axis parallel to the X axis and a B axis having a rotational movement axis parallel to the Y axis, and the total number of control axes is four or five. It is an axis | shaft structure and the axis of rotation of A axis and B axis is orthogonal.
[Operation]
When the linear movement axis is two orthogonal axes of X, Y or three orthogonal axes of X, Y, Z and the polishing load direction is the Z axis, the rotational movement axis is an A axis having a rotational movement axis parallel to the X axis, It consists of two axes, the B axis, which has a rotational movement axis parallel to the Y axis. The total number of control axes is four or five. The rotational movement axis is normal to the polishing load direction and the machining point. This is an axis that performs attitude control to match the vectors, and this is not always possible with the B, C, A, and C axes, but the NC data is easier to create and positioning with the A and B axes configuration. The configuration is also excellent in terms of accuracy.

〔解決手段5〕(請求項10に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段5は、上記解決手段2に記載の多軸制御研磨装置、又は上記解決手段4に記載の多軸制御研磨装置の制御方法において、多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータの作成方法であって、
NCデータ内の直線移動軸に与える送り速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内での直線移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間(ブロック間)の移動距離をLm、及び被加工面上での工具走査軌跡長さをLsとするとき、
以下の式により上記Fを算出することである。
F=f×(Lm/Ls)
〔作 用〕
多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータ作成方法として、NCデータ内の直線移動軸に与える送り速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内での直線移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間の移動距離をLm、被加工面上での工具走査軌跡長さLsとするとき、以下の式により上記Fを算出するものであり、簡易な計算式により正確な滞留時間制御のための送り速度を導出することが可能である。
F=f×(Lm/Ls)
[Solution 5] (Corresponding to Claim 10)
Solution 5 taken in order to solve the above-mentioned problem is the multi-axis control polishing apparatus according to Solution 2, or the control method of the multi-axis control polishing apparatus according to Solution 4, wherein the multi-axis control polishing apparatus NC data creation method for driving
The feed speed command value given to the linear movement axis in the NC data is F, the desired tool feed speed on the work surface is f, and the NC data is operated by a command command of one line of NC data by the linear movement axis in the NC data ( When the movement distance between blocks) is Lm and the tool scanning trajectory length on the work surface is Ls,
The above F is calculated by the following equation.
F = f × (Lm / Ls)
[Operation]
As NC data creation method for driving the multi-axis control polishing apparatus, F is the feed speed command value given to the linear movement axis in NC data, f is the desired tool feed speed on the work surface, and NC data F is calculated by the following equation, where Lm is the movement distance during operation by a command command of one line of NC data by the linear movement axis, and the tool scanning trajectory length Ls on the work surface is: It is possible to derive the feed rate for accurate residence time control with a simple calculation formula.
F = f × (Lm / Ls)

〔解決手段6〕(請求項11に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段6は、上記解決手段3に記載の多軸制御研磨装置、又は上記解決手段4に記載の多軸制御研磨装置の制御方法において、多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータの作成方法であって、
NCデータ内の回転移動軸に与える角速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内での回転移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間(ブロック間)の移動角度をθ、及び被加工面上での工具走査軌跡長さをLsとするとき、
以下の式により上記Fを算出することである。
F=f×(θ/Ls)
〔作 用〕
多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータ作成方法として、NCデータ内の回転移動軸に与える送り速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内で回転移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間の移動角度をθ、被加工面上での工具走査軌跡長さをLsとするとき、以下の式により上記Fを算出するものであり、簡易な計算式により正確な滞留時間制御のための送り速度を導出することが可能である。直線移動軸が殆ど移動しない形状においても正確な送り速度を指令することができる。
F=f×(θ/Ls)
[Solution 6] (Corresponding to Claim 11)
The solution means 6 taken to solve the above problem is the multi-axis control polishing apparatus described in the solution means 3 or the control method of the multi-axis control polishing apparatus described in the solution means 4 in the multi-axis control polishing apparatus. NC data creation method for driving
The angular velocity command value given to the rotational movement axis in the NC data is F, the desired tool feed speed on the surface to be processed is f, and the NC data is operated by the command command of one line of NC data by the rotational movement axis in the NC data (block ) And the tool scanning trajectory length on the work surface is Ls,
The above F is calculated by the following equation.
F = f × (θ / Ls)
[Operation]
As NC data creation method for driving multi-axis control polishing equipment, F is the feed rate command value given to the rotational movement axis in NC data, f is the desired tool feed rate on the work surface, and it is rotated within NC data. F is calculated by the following equation, where θ is the movement angle during operation according to the command command of one line of NC data by the movement axis, and Ls is the tool scanning trajectory length on the work surface. It is possible to derive the feed rate for accurate residence time control with a simple calculation formula. Even in a shape where the linear movement axis hardly moves, an accurate feed speed can be commanded.
F = f × (θ / Ls)

〔解決手段7〕(請求項12に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段7は、上記解決手段5又は解決手段6のNCデータの作成方法において、被加工面上での工具走査軌跡長さLsは、該被加工面上の工具走査軌跡を円弧で近似して求めるNCプログラムの作成方法である。
〔作 用〕
NCデータの作成方法において、被加工面上での工具の走査距離Lsは、被加工面上の工具軌跡を円弧で近似して求めている。通常の光学面の研磨においては、NCデータ1行のコマンド(1ブロック)によるLsは1mm以下であり、fθレンズ光学面の場合は最小曲率半径が10mm程度であり、このような連続曲面上にある非円弧の軌跡を円弧で置き換えても精度上の問題はない。
[Solution 7] (Corresponding to Claim 12)
The solution means 7 taken to solve the above problem is the NC data generation method of the solution means 5 or 6, wherein the tool scanning trajectory length Ls on the work surface is determined on the work surface. This is an NC program creation method for approximating a tool scanning locus with an arc.
[Operation]
In the NC data creation method, the tool scanning distance Ls on the work surface is obtained by approximating the tool path on the work surface with an arc. In normal optical surface polishing, Ls by a command (one block ) of NC data is 1 mm or less, and in the case of an fθ lens optical surface, the minimum curvature radius is about 10 mm. There is no problem in accuracy even if a non-arc trajectory is replaced with an arc.

〔解決手段8〕(請求項13に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段8は、上記解決手段1、解決手段4、あるいは上記実施態様1〜実施態様4のいずれかに記載の多軸制御研磨装置の制御方法、上記解決手段2、解決手段3、あるいは実施態様5のいずれかに記載の多軸制御研磨装置、上記解決手段5あるいは解決手段6に記載のNCデータの作成方法、又は上記解決手段7に記載のNCプログラムの作成方法の少なくとも1つを用いた曲面研磨方法である。
〔作 用〕
滞留時間制御を用いた高精度な形状修正研磨が、汎用のNCコントローラと多軸制御研磨装置の構成により実施することができる。また、加工に必要なNCデータの作成も、高価なCAMシステムを必要とすることなく簡易に行うことができる。
[Solution 8] (Corresponding to Claim 13)
The solving means 8 taken to solve the above problems is the above-described solving means 1, the solving means 4, or the control method of the multi-axis controlled polishing apparatus according to any one of the first to fourth embodiments, and the solving means. 2, the multi-axis control polishing apparatus according to any one of the solving means 3 or the embodiment 5, the NC data creation method according to the solving means 5 or 6 or the NC program according to the solving means 7 A curved surface polishing method using at least one of the preparation methods.
[Operation]
High-precision shape correction polishing using dwell time control can be performed by the configuration of a general-purpose NC controller and a multi-axis control polishing apparatus. Also, the creation of NC data necessary for machining can be easily performed without requiring an expensive CAM system.

〔解決手段9〕(請求項14に対応)
上記課題を解決するために講じた解決手段9は、上記解決手段1、解決手段4、あるいは上記実施態様1〜実施態様4のいずれかに記載の多軸制御研磨装置の制御方法、上記解決手段2、解決手段3、あるいは実施態様5のいずれかに記載の多軸制御研磨装置、上記解決手段5あるいは解決手段6に記載のNCデータの作成方法、又は上記解決手段7に記載のNCプログラムの作成方法の少なくとも1つを用いて加工された光学素子又はその金型である。
〔作 用〕
滞留時間制御を用いた高精度な形状修正研磨が、汎用のNCコントローラと多軸制御研磨装置の構成により実施することができるので、高精度の光学素子又はその金型を比較的安価に加工することが可能である。
[Solution 9] (corresponding to claim 14)
The solution means 9 taken to solve the above-mentioned problems is the control method of the multi-axis control polishing apparatus according to any one of the solution means 1, the solution means 4, or the embodiments 1 to 4, and the solution means. 2, the multi-axis control polishing apparatus according to any one of the solving means 3 or the embodiment 5, the NC data creation method according to the solving means 5 or 6 or the NC program according to the solving means 7 An optical element processed using at least one of the production methods or a mold thereof.
[Operation]
High-accuracy shape correction polishing using dwell time control can be performed with the configuration of a general-purpose NC controller and multi-axis control polishing apparatus, so high-precision optical elements or their molds are processed relatively inexpensively. It is possible.

本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(1) 請求項1に係る発明
送り速度の指令値はマスター軸である制御軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の制御軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができるので、正確な送り速度を指令することが可能である。このように、直線移動軸と回転移動軸の動作に対して、1つの共通した速度指令値を与えることができるため、汎用のNCコントローラのもつ直線補間などの補間機能をそのまま活用することができる。
The effects of the present invention are summarized for each main claim as follows.
(1) Invention according to claim 1
The command value of the feed speed is given to the control axis which is the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis. Paying attention only to the amount of movement, it is possible to simply command the feed speed necessary for the residence time control, so it is possible to command an accurate feed speed. Thus, since one common speed command value can be given to the operation of the linear movement axis and the rotational movement axis, the interpolation function such as the linear interpolation of the general-purpose NC controller can be utilized as it is. .

(2) 請求項2に係る発明
送り速度の指令値はマスター軸である直線移動軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の直線移動軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な送り速度を指令することができるので、回転移動軸が殆ど移動しない形状においても正確な送り速度を指令することができる。このように、直線移動軸と回転移動軸の動作に対して、1つの共通した速度指令値を与えることができるため、汎用のNCコントローラのもつ直線補間などの補間機能をそのまま活用することができる。
(2) The invention according to claim 2 The command value of the feed speed is given to the linear movement axis which is the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis. By adopting the form, it is possible to easily command the feed speed necessary for the dwell time control by paying attention only to the amount of movement of the specific linear movement axis. The feed rate can be commanded. Thus, since one common speed command value can be given to the operation of the linear movement axis and the rotational movement axis, the interpolation function such as the linear interpolation of the general-purpose NC controller can be utilized as it is. .

(3) 請求項3に係る発明
送り速度の指令値はマスター軸である回転移動軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行う形態とすることにより、特定の回転移動軸の移動量のみに着目して、簡単に滞留時間制御に必要な角速度を直接指令することができるので、特定の凹シリンダ形状のように直線移動軸が殆ど移動しない形状においても正確な送り速度を指令することができる。このように、直線移動軸と回転移動軸の動作に対して、1つの共通した速度指令値を与えることができるため、汎用のNCコントローラのもつ直線補間などの補間機能をそのまま活用することができる。
(4) 請求項4に係る発明
マスター軸を直線移動軸から回転移動軸へ、又はその逆へ1行のコマンド(1ブロック)毎に逐次切り替えることが可能であるため、回転移動軸が殆ど移動しない形状や直線移動軸が殆ど移動しない形状が混在するような多様な曲面形状の加工に対応することが可能である。
直線移動軸と回転移動軸の動作に対して、1つの共通した速度指令値を与えることができ、汎用のNCコントローラのもつ直線補間などの補間機能をそのまま活用することができる。
(3) The invention according to claim 3 The feed rate command value is given to the rotational axis that is the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, and the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis. By adopting the form, it is possible to directly command the angular velocity necessary for the dwell time control by paying attention only to the movement amount of the specific rotational movement axis, so that the linear movement axis is like a specific concave cylinder shape. Even in a shape that hardly moves, an accurate feed speed can be commanded. Thus, since one common speed command value can be given to the operation of the linear movement axis and the rotational movement axis, the interpolation function such as the linear interpolation of the general-purpose NC controller can be utilized as it is. .
(4) The invention according to claim 4 Since the master axis can be sequentially switched from the linear movement axis to the rotation movement axis or vice versa for each command (one block) in one line , the rotation movement axis is almost moved. It is possible to cope with processing of various curved surface shapes in which shapes that do not move and shapes in which the linear movement axis hardly moves are mixed.
One common speed command value can be given to the operations of the linear movement axis and the rotational movement axis, and the interpolation function such as linear interpolation of the general-purpose NC controller can be utilized as it is.

(5) 請求項5に係る発明
マスター軸に与える送り速度の指令値は、単位時間あたりの移動距離とすることにより、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができ、これが具備する補間機能をそのまま活用することができる。
(6) 請求項6に係る発明
マスター軸に与える送り速度の指令値は、角速度とすることにより、上記請求項5に係る発明と同様に、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができ、これが具備する補間機能をそのまま活用することができる。
(5) Invention according to claim 5
By setting the feed rate command value given to the master axis to the movement distance per unit time, a general-purpose controller corresponding to the G code format can be used, and the interpolation function provided by this can be used as it is. .
(6) The invention according to claim 6 The command value of the feed speed given to the master shaft is an angular speed, and a general-purpose controller corresponding to the G code format is used as in the invention according to claim 5. It is possible to use the interpolation function as it is.

(7) 請求項7に係る発明
マスター軸は、NCデータからのコマンドによって、NCデータの1行のコマンド毎に任意の軸に切り替えが可能であるため、請求項4に係る発明の動作が無人運転で、かつ多様な曲面に対して実施可能である。
(8) 請求項8に係る発明
マスター軸が直線移動軸の場合は単位時間当たりの移動距離であり、マスター軸が回転移動軸の場合は単位時間当たりの角度変化量であるので、上記請求項5に係る発明と同様に、Gコードフォーマットに対応した汎用のコントローラを使用することができ、これが具備する補間機能をそのまま活用することができる。
(7) The invention according to claim 7 Since the master axis can be switched to an arbitrary axis for each command of one line of NC data by a command from NC data, the operation of the invention according to claim 4 is unmanned. It can be implemented for various curved surfaces by driving.
(8) The invention according to claim 8 When the master axis is a linear movement axis, it is the movement distance per unit time, and when the master axis is a rotation movement axis, it is the angle change amount per unit time. Similarly to the invention according to 5, a general-purpose controller corresponding to the G code format can be used, and the interpolation function provided therein can be utilized as it is.

(9) 請求項9に係る発明
回転移動軸は、研磨荷重方向と加工点での法線ベクトルを一致させるための姿勢制御を行う軸であり、直交する直線3軸のX,Y,Z軸をもつ加工機において、X軸周りの回転軸をA軸、Y軸周りをB軸、Z軸周りをC軸とすると、必ずしもB,C軸やA,C軸で不可能ではないが、A,B軸構成の方がよりNCデータの作成も簡易であり、位置決め精度の点でも優れた構成となる。特に、実施例においてはA軸とB軸の回転軸心を直交させており、相互の回転運動が他方の回転軸心を移動させることがないため、姿勢制御のための座標計算はより簡素化されている。
(10) 請求項10及び請求項11に係る発明
マスター軸に設定した特定の軸の移動量のみにより送り速度を指令するため、簡易な計算式により正確な滞留時間制御のための送り速度を導出することができる。
(9) The invention according to claim 9 The rotational movement axis is an axis that performs posture control for making the polishing load direction and the normal vector at the machining point coincide with each other, and is an X, Y, Z axis of three orthogonal straight axes In a processing machine having an X axis, if the rotation axis around the X axis is the A axis, the Y axis around the B axis, and the Z axis around the C axis, the B, C, A, and C axes are not necessarily impossible. Therefore, the B-axis configuration is easier to create NC data, and the configuration is superior in terms of positioning accuracy. In particular, in the embodiment, since the rotation axes of the A axis and the B axis are orthogonal to each other, and the mutual rotation movement does not move the other rotation axis, the coordinate calculation for posture control is further simplified. Has been.
(10) Inventions according to claims 10 and 11 Since the feed speed is commanded only by the movement amount of the specific axis set as the master axis, the feed speed for accurate dwell time control is derived by a simple calculation formula. can do.

(11) 請求項12に係る発明
fθレンズ光学面の場合、最小曲率半径が10mm程度であり、このような連続曲面上にある非円弧の軌跡を円弧で置き換えても精度上の問題はない。この近似によって任意曲線の走査の導出が極めて容易となり、送り速度の導出に必要なLsを得ることができる。
(12) 請求項13及び請求項14に係る発明
高精度な形状修正研磨が、汎用のNCコントローラと多軸制御研磨装置の構成により実施でき、加工に必要なNCデータの作成も、高価なCAMシステムを必要とせず簡易に行うことができる。これにより、研磨加工のための設備費を低減することができ、NCデータの作成も短時間で可能であるため、部品のコストダウンを実現することができる。
(11) Invention of Claim 12 In the case of the fθ lens optical surface, the minimum radius of curvature is about 10 mm, and there is no problem in accuracy even if such a non-circular locus on the continuous curved surface is replaced with an arc. This approximation makes it very easy to derive scanning of an arbitrary curve, and Ls necessary for deriving the feed rate can be obtained.
(12) Inventions according to Claims 13 and 14 High-precision shape-correction polishing can be carried out by the configuration of a general-purpose NC controller and a multi-axis control polishing apparatus, and the creation of NC data necessary for processing is also expensive CAM It can be done easily without the need for a system. As a result, the equipment cost for the polishing process can be reduced, and the NC data can be created in a short time, so that the cost of parts can be reduced.

倣い動作による研磨であることを活かし、安価で汎用の加工機コントローラによって、正確な滞留時間制御により多軸制御研磨装置を動作させるという目的を、直線移動軸又は回転移動軸の少なくとも1つをマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行うことにより実現した。   Taking advantage of the polishing by the copying operation, the master of at least one of the linear moving shaft and the rotating moving shaft is used for the purpose of operating the multi-axis control polishing device with accurate dwell time control by an inexpensive and general-purpose processing machine controller. This was realized by using the other axis as a slave axis and giving a command value for the feed rate to the master axis, and the slave axis performing synchronous tracking control on the master axis.

本発明の実施例1(請求項1、2、5、9、10、13、14に対応)について、図1−1〜図4を参照しながら説明する。図1−1は5軸制御が可能な研磨装置の要部拡大斜視図、図1−2は同じく研磨装置の全体概要図、図2はfθレンズ金型の光学成形面の平面図、図3は姿勢制御に必要な軸指令値に関する説明図、図4はNCデータとしての位置指令値に関する説明図である。
この実施例1は、ダイヤモンドバイトによって超精密切削仕上げされたfθレンズ金型の金型設計値に対する誤差成分を、点接触の研磨加工によって修正加工する事例である。fθレンズの場合は、その長手方向を主走査方向、短手方向を副走査方向と呼んでおり、以下における説明は、副走査方向断面における曲率半径の修正である。その修正量は場所によって異なるが、深さ換算で200nm〜400nm程度である。
Embodiment 1 of the present invention (corresponding to claims 1, 2, 5, 9, 10, 13, and 14) will be described with reference to FIGS. 1-1 is an enlarged perspective view of a main part of a polishing apparatus capable of 5-axis control, FIG. 1-2 is an overall schematic view of the polishing apparatus, FIG. 2 is a plan view of an optical molding surface of an fθ lens mold, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram regarding an axis command value necessary for attitude control, and FIG. 4 is an explanatory diagram regarding a position command value as NC data.
Example 1 is an example in which an error component with respect to a mold design value of an fθ lens mold that has been subjected to ultra-precise cutting with a diamond tool is corrected by point contact polishing. In the case of the fθ lens, the longitudinal direction is called the main scanning direction and the short side direction is called the sub-scanning direction, and the following explanation is correction of the radius of curvature in the cross section in the sub-scanning direction. The amount of correction varies depending on the location, but is about 200 nm to 400 nm in terms of depth.

この加工装置は、図1−1に示されているように、X,Y,Z,A,Bの5軸制御が可能な研磨装置である。直交する3軸の直線移動軸X,Y,Z軸のうち、Z軸が研磨荷重方向と一致している。このZ軸は、図1−2に示すようにZ軸方向にNCで位置決めされる可動部材20と、これに取り付けられ荷重制御軸となる直動案内10によって構成されている。直動案内10は空気静圧案内であり、非接触状態で摩擦レス構造となっている。直動案内10はZ軸と平行をなすように組み付けられている。研磨工具1に押し付け力を発生させるため、スピンドル保持部11には推力発生用の空圧シリンダ12が連結され、その供給エア圧を変化させることにより研磨荷重を制御している。
回転軸はX軸周りの回転を行なうA軸と、Y軸周りの回転を行なうB軸の2軸で構成されている。B軸は通常の回転軸受けにより構成されているが、A軸はその案内面がシリンダ形状をなし、スイベルステージと呼ばれる形態である。このステージ上面がワーク取り付け面であり、ここに配したマグネットチャックによってfθレンズ金型2が取り付けられている。図1−1の例においては、走査レンズ用金型の主走査方向(長手方向)がX軸と平行をなすように取り付けられている。
As shown in FIG. 1-1, this processing apparatus is a polishing apparatus capable of five-axis control of X, Y, Z, A, and B. Of the three orthogonal linear movement axes X, Y, and Z, the Z axis coincides with the polishing load direction. As shown in FIG. 1-2, the Z-axis is composed of a movable member 20 positioned by the NC in the Z-axis direction and a linear motion guide 10 that is attached to the Z-axis and serves as a load control shaft. The linear motion guide 10 is a static air pressure guide and has a frictionless structure in a non-contact state. The linear motion guide 10 is assembled so as to be parallel to the Z axis. In order to generate a pressing force on the polishing tool 1, a pneumatic cylinder 12 for generating a thrust is connected to the spindle holder 11, and the polishing load is controlled by changing the supply air pressure.
The rotation axis is composed of two axes: an A axis that rotates around the X axis and a B axis that rotates around the Y axis. The B-axis is constituted by a normal rotary bearing. The A-axis has a cylinder-shaped guide surface and is called a swivel stage. The upper surface of the stage is a work attachment surface, and the fθ lens mold 2 is attached by a magnet chuck disposed here. In the example of FIG. 1-1, the scanning lens mold is mounted so that the main scanning direction (longitudinal direction) is parallel to the X axis.

A軸とB軸の回転軸心は交差しており、その交点がGである。回転軸を交差させることで、加工点の法線ベクトルと研磨荷重方向を一致させる角度姿勢制御において、A軸とB軸の運動による相互の回転軸位置変化の影響が緩和でき、無駄な回転運動を減らすことができる。Z軸に関しては荷重制御用に直動案内10を持つため、NC制御のZ軸は、工具のコンタクトとリトラクト時のみに動作させ、加工中は一定座標で固定状態としている。工具走査に伴い加工面が上下するが、一定荷重で研磨工具1が押し付けられた状態で、倣い動作を行なう。研磨工具1は、木粉を樹脂で固めたものであり、球体の一部の形状を持ち、軸付き形態となっている。それ自体は砥粒を持たないため、被加工面である光学成形面2a上の全域に1/2μm粒径のダイヤモンドペーストを均一に塗布している。図2は光学成形面2aを真上から見たものであり、その中央をワーク原点としている。ワーク原点をX=0,Y=0とするとき、光学成形面2aは以下の式によってその曲面形状が定義される。これは一般に湾曲軸型トロイダル面と呼ばれるもので、Y=0の主走査方向の断面は非球面式により定義され、副走査方向の断面は円弧であり、その曲率半径はX位置に応じて変化するような形態である。   The axis of rotation of the A axis and the B axis intersect, and the intersection is G. By intersecting the rotation axes, the influence of the change in the rotation axis position due to the movement of the A axis and the B axis can be mitigated in the angular attitude control for matching the normal vector of the machining point and the polishing load direction, and unnecessary rotation movement Can be reduced. Since the Z-axis has the linear motion guide 10 for load control, the NC-controlled Z-axis is operated only when the tool contacts and retracts, and is fixed at a fixed coordinate during machining. The machining surface moves up and down as the tool is scanned, but the copying operation is performed in a state where the polishing tool 1 is pressed with a constant load. The polishing tool 1 is made by solidifying wood powder with a resin, has a shape of a part of a sphere, and has a shape with a shaft. Since itself does not have abrasive grains, a diamond paste having a particle diameter of ½ μm is uniformly applied over the entire area of the optical molding surface 2a, which is the work surface. FIG. 2 is a view of the optical molding surface 2a as viewed from directly above, and the center is the work origin. When the workpiece origin is set to X = 0 and Y = 0, the curved surface shape of the optical molding surface 2a is defined by the following equation. This is generally called a curved axis type toroidal surface. The cross section in the main scanning direction at Y = 0 is defined by an aspherical expression, the cross section in the sub scanning direction is an arc, and its radius of curvature changes according to the X position. It is a form to do.

(1) 主走査非円弧式
主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、光軸における主走査面内の近軸曲率半径をRm、光軸からの主走査方向の距離をX、円錐常数をK、高次の係数をA1,A2,A3,A4,A5,A6,‥‥,Anとするとき、光軸方向のデプスをZとして次の多項式で表している。

Figure 0004743649
(2) 副走査曲率式
副走査曲率Csが主走査方向位置Xに応じて変化する式を(2)で示す。

Cs(X)=1/Rs(0)+B1・X+B2・X2+B3・X3+
B4・X4+B5・X5+……+Bn・Xn ‥‥‥‥‥‥‥ (2)

図1−1〜図4に示されている実施例1においては、主走査方向の近軸曲率半径RmがR700mm、副走査方向の曲率半径RsはX位置によって異なるが、R30mm〜40mmで変化する凸形状の円弧である。 (1) Main scanning non-arc type The surface shape in the main scanning plane is a non-arc shape, the paraxial radius of curvature in the main scanning plane on the optical axis is Rm, and the distance in the main scanning direction from the optical axis is X When the conic constant is K and the higher order coefficients are A1, A2, A3, A4, A5, A6,..., An, the depth in the optical axis direction is Z and is expressed by the following polynomial.
Figure 0004743649
(2) Sub-scanning curvature formula (2) shows a formula in which the sub-scanning curvature Cs changes according to the position X in the main scanning direction.

Cs (X) = 1 / Rs (0) + B1, X + B2, X 2 + B3, X 3+
B4 ・ X 4 + B5 ・ X 5 + …… + Bn ・ X n ........................... (2)

1-1 to FIG. 4, the paraxial radius of curvature Rm in the main scanning direction is R700 mm, and the radius of curvature Rs in the sub-scanning direction varies depending on the X position, but varies between R30 mm and 40 mm. It is a convex arc.

図2に示されているように、研磨工具1は、光学成形面2aの副走査方向に走査し端部で切り返して、再び副走査方向へ走査する動作により光学成形面2aの全域の加工を行っている。この実施例1においては、副走査方向の曲率半径をX位置に応じて微調整する修正加工を行っており、これは研磨工具1の走査速度に緩急をつけて修正高さデータに基づく滞留時間制御を行うことにより実施している。この研磨工具の走査速度は、NCデータの位置指令点である点P、点Qの座標値とその区間での送り速度Fで与えている。図1−1においては、点Pと点Q以外の位置指令点も示しているが、図示した点は説明の都合のため間引きを行ったものであり、実際の位置指令点では工具軌跡3の曲線としての長さが0.2mmの等間隔をなすように配置している。加工点での法線ベクトルと研磨荷重方向であるZ軸を一致させる姿勢制御を行っており、この姿勢制御を維持するため研磨工具1の走査に伴って、A軸とB軸を同時制御している。図2に示されているように、工具軌跡3は上空から見ると直線であるが、この経路で上記法線姿勢制御を合わせて行うためには、X,Y,A,B軸の4軸同時制御が必要となっている。Z軸は荷重制御による倣い動作をしている。   As shown in FIG. 2, the polishing tool 1 scans the optical molding surface 2a in the sub-scanning direction, cuts back at the end, and scans again in the sub-scanning direction to process the entire area of the optical molding surface 2a. Is going. In the first embodiment, correction processing is performed in which the radius of curvature in the sub-scanning direction is finely adjusted according to the X position. This is based on the dwell time based on the corrected height data by slowly adjusting the scanning speed of the polishing tool 1. It is implemented by performing control. The scanning speed of the polishing tool is given by the coordinate values of points P and Q, which are NC data position command points, and the feed speed F in that section. In FIG. 1-1, position command points other than the point P and the point Q are also shown. However, the illustrated points are thinned out for convenience of explanation. They are arranged so that the length as a curve is equal to 0.2 mm. Attitude control is performed to match the normal vector at the machining point with the Z axis which is the polishing load direction. To maintain this attitude control, the A axis and B axis are simultaneously controlled as the polishing tool 1 is scanned. ing. As shown in FIG. 2, the tool path 3 is a straight line when viewed from above, but in order to perform the normal posture control along this path, four axes of X, Y, A, and B axes are used. Simultaneous control is required. The Z axis performs a copying operation by load control.

図3は、上記姿勢制御に必要な軸指令値について説明するものである。図3(a)において、研磨工具1は、光学成形面2a上の点Pから点Qまで走査する動作を行う。姿勢制御を合わせて行い、研磨工具1を点Qまで走査した状態が図3(b)である。実際の制御においては先に述べたとおり同時4軸制御の動作であるが、この1ブロック動作においてX軸とB軸の移動量が微量であることから、説明のためY軸とA軸の同時2軸制御に置き換えて以下に説明をする。光学成形面2aはA軸機構によって点G周りに半時計方向へ回転される。この動作によって点Pと点Qは各々点P’と点Q’へ移動することとなる。この回転動作によって、点QはY軸のマイナス方向とZ軸のプラス方向へ移動する。   FIG. 3 explains the axis command values necessary for the attitude control. In FIG. 3A, the polishing tool 1 performs an operation of scanning from point P to point Q on the optical molding surface 2a. FIG. 3B shows a state in which the attitude control is performed and the polishing tool 1 is scanned to the point Q. In actual control, the simultaneous 4-axis control is performed as described above. However, since the movement amount of the X-axis and the B-axis is very small in this one-block operation, the Y-axis and the A-axis are simultaneously described for the sake of explanation. A description will be given below in place of 2-axis control. The optical molding surface 2a is rotated counterclockwise around the point G by the A-axis mechanism. By this operation, the point P and the point Q are moved to the point P ′ and the point Q ′, respectively. By this rotation operation, the point Q moves in the negative direction of the Y axis and in the positive direction of the Z axis.

NCデータとしての位置指令は、これを加味した値としなければならない。図4は、この位置指令値を説明するためのものである。図4において、A軸動作を行わないときのY軸移動量がΔYである。A軸走査を伴うときはΔYである。動作開始点である点Pに対して、Zプラス方向にもΔZだけ変位することとなるが、Z方向について工具は荷重制御によって倣い動作を行うため、この量は位置制御のためのNCデータに含める必要はなく考慮しなくてもよい。光学成形面2aの形状誤差データと研磨工具1の単位時間あたりの除去深さによって、位置指令点間での工具滞留時間Wは求められることとなる。この工具滞留時間Wから工具送り速度Fを求めることにより、Gコード形式のNCデータが作成できる。工具送り速度Fは工具滞留時間Wと逆数の関係にあるため、単位長さ当たりの工具滞留時間に対して、NCデータ1ブロックで移動する工具移動距離が求められれば、これを乗算した上で逆数をとればF値は求まることとなる。姿勢制御をしない場合に、円弧PQ間に与えられた滞留時間をW1とするとき、工具の被加工面上での速度fは、次の式(3)により求めることができる。Lsは1ブロック指令により動作する工具走査軌跡の長さであり、円弧PQの長さに相当する。

f= 円弧PQの長さ/W1 = Ls/W1 ‥‥‥‥‥‥‥ (3)
The position command as NC data must take this into account. FIG. 4 is a diagram for explaining the position command value. In FIG. 4, Y-axis movement amount when not performing A-axis motion is [Delta] Y 1. When accompanied by A-axis scan is [Delta] Y 2. Against the point P is an operation starting point, but so that the displaced by [Delta] Z 2 to Z + direction and the tool for the Z direction to perform a copying operation by the load control, NC data for this amount position control Need not be considered. Based on the shape error data of the optical molding surface 2a and the removal depth of the polishing tool 1 per unit time, the tool residence time W between the position command points is obtained. By obtaining the tool feed speed F from the tool residence time W, NC data in the G code format can be created. Since the tool feed speed F has a reciprocal relationship with the tool residence time W, if the tool movement distance moved by NC data 1 block is obtained for the tool residence time per unit length, If the reciprocal is taken, the F value can be obtained. If the dwell time given between the circular arcs PQ is W1, when the attitude control is not performed, the speed f on the work surface of the tool can be obtained by the following equation (3). Ls is the length of the tool scanning trajectory that operates according to one block command, and corresponds to the length of the arc PQ.

f = Length of circular arc PQ / W1 = Ls / W1 (3)

しかし、Y軸とA軸の同時制御を行った場合は、研磨工具の走査距離は円弧PQの長さであるが、NCデータ上での工具移動距離は上述のようにΔYとなる。滞留時間W1で正確に走査するため、以下の式(4)により工具送り速度Fを算出した。ここで、LmはNCデータ内での直線移動軸によるブロック間移動距離である。

F=f×ΔY/円弧PQの長さ =f×(Lm/Ls)‥‥‥‥‥ (4)

このF値はY軸1軸送り時に所定の滞留時間W1を生成するものであるため、加工機側においてもパラメータ変更を行った。X,Y,Z軸をF値指令が可能なマスター軸として、他の軸であるA,B軸はマスター軸に対して追従制御を行なうスレーブ軸とした。X軸およびZ軸をマスター軸としたのは。前者は切り返し動作の際ピックフィードがX,Y軸2軸同時制御により行なわれること、後者はZ軸単体でコンタクトとリトラクト動作を行なう際にF値指令が必要なためである。本実施例においては、加工開始前に加工機側パラメータ設定画面において、マスター軸とスレーブ軸の設定を行った。
However, when simultaneous control of the Y axis and the A axis is performed, the scanning distance of the polishing tool is the length of the arc PQ, but the tool movement distance on the NC data is ΔY 2 as described above. In order to scan accurately with the residence time W1, the tool feed speed F was calculated by the following equation (4). Here, Lm is the movement distance between blocks by the linear movement axis in the NC data.

F = f × ΔY 2 / length of arc PQ = f × (Lm / Ls) (4)

Since this F value generates a predetermined residence time W1 when the Y-axis is uniaxially fed, the parameter is also changed on the processing machine side. The X, Y, and Z axes are set as master axes capable of F-number commands, and the other axes, the A and B axes, are slave axes that perform tracking control with respect to the master axis. What made the X and Z axes the master axes? The former is because pick feed is performed by two-axis simultaneous control of the X and Y axes at the time of the reversing operation, and the latter is because an F value command is required when performing the contact and retract operation with the Z axis alone. In this example, the master axis and the slave axis were set on the processing machine side parameter setting screen before starting the processing.

以上の説明では研磨工具の走査はY,A軸の2軸動作に置き換えて説明したが、実際の加工動作はX,Y,A,Bの4軸同時制御となるため、この場合は、X軸の実際の移動距離をΔXとして式(3)は以下の形態となる。

Figure 0004743649
In the above description, the scanning of the polishing tool has been described by replacing it with the two-axis operation of the Y and A axes. However, since the actual machining operation is simultaneous control of four axes of X, Y, A, and B, in this case, X equation (3) the actual travel distance of the axis as [Delta] X 2 is the following form.
Figure 0004743649

本発明の実施例2(請求項3、6、9、11、13、14に対応)について、図1−1及び図5を参照しながら説明する。図1−1は5軸制御が可能な研磨装置の要部拡大斜視図、図5は光学成形面が凹シリンダ形状である場合の姿勢制御に必要な軸指令値に関する説明図である。
この実施例2は、図1−1に示された研磨装置(実施例1の説明を参照)によって、光学成形面12aが凹シリンダ形状である型部材の研磨を行う場合に関するものである。上記式(1)および式(2)によって表現すると、Rm=∞、Rs=32mm、Ai=0、Bi=0(i=1、2、3、……n)の副走査断面が凹円弧となる凹シリンダー面である。図5は、この姿勢制御に必要な軸指令値を説明するものであり、加工点での法線ベクトルと研磨荷重方向を一致させる姿勢制御を行ないながら、研磨工具1を点Pから点Q’まで走査するものである。図3および図5において、PとP’およびQとQ’は加工機上での座標は異なるが、加工面上の点としては、P=P’、Q=Q’の同一点を示している。この動作において、副走査断面の曲率中心と加工機のA軸揺動中心Gがほぼ一致しているため、姿勢制御のための回転動作によって研磨工具が曲面上を走査することとなり、Y方向の移動量は数μmであった。このような微小な移動に対して送り速度Fを指定しても、0.1μmといった補間分解能に限界があるため、正確な滞留時間が生成できないという問題が生じてくる。
Example 2 (corresponding to claims 3, 6, 9, 11, 13, and 14) of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1-1 is an enlarged perspective view of a main part of a polishing apparatus capable of 5-axis control, and FIG. 5 is an explanatory diagram relating to an axis command value necessary for posture control when the optical molding surface has a concave cylinder shape.
The second embodiment relates to a case where the mold member whose optical molding surface 12a has a concave cylinder shape is polished by the polishing apparatus shown in FIG. 1-1 (see the description of the first embodiment). When expressed by the above equations (1) and (2), the sub-scanning cross section of Rm = ∞, Rs = 32 mm, Ai = 0, Bi = 0 (i = 1, 2, 3,... N) is a concave arc. It is a concave cylinder surface. FIG. 5 explains the axis command value necessary for this attitude control, and the polishing tool 1 is moved from the point P to the point Q ′ while performing attitude control to make the normal vector at the machining point coincide with the polishing load direction. Scanning. 3 and 5, P and P ′ and Q and Q ′ have different coordinates on the processing machine, but the points on the processing surface indicate the same points of P = P ′ and Q = Q ′. Yes. In this operation, since the center of curvature of the sub-scanning section and the A-axis swing center G of the processing machine are substantially coincident, the polishing tool scans the curved surface by the rotation operation for posture control, and the Y direction The amount of movement was several μm. Even if the feed rate F is designated for such a minute movement, there is a problem in that an accurate dwell time cannot be generated because there is a limit to the interpolation resolution of 0.1 μm.

本実施例2ではこの問題を回避するため、A軸およびB軸をマスター軸とし、X,Y,Z軸をスレーブ軸とした。F値はdeg/minの単位で角速度指令とした。工具送り速度のF値は以下の式(6)によって算出した。

F=Δθ/(円弧PQの長さ/f) = Δθ/(Ls/f) ‥‥‥‥‥ (6)

ここで、fは前述のとおり、必要とされる滞留時間から求めた加工表面上での工具送り速度である。Δθは研磨工具がPからQ’へ走査されたときに角度姿勢制御に必要とされるA軸の移動角度である。
In the second embodiment, in order to avoid this problem, the A axis and the B axis are set as master axes, and the X, Y, and Z axes are set as slave axes. The F value is an angular velocity command in units of deg / min. The F value of the tool feed speed was calculated by the following formula (6).

F = Δθ / (length of arc PQ / f) = Δθ / (Ls / f) (6)

Here, as described above, f is the tool feed speed on the machining surface obtained from the required residence time. Δθ is a movement angle of the A axis required for the angle posture control when the polishing tool is scanned from P to Q ′.

本発明の実施例3(請求項4、7〜14に対応)について、図1−1を参照しながら説明する。図1−1は5軸制御が可能な研磨装置の要部拡大斜視図である。
この実施例3は、図1−1に示された研磨装置(実施例1の説明を参照)によって、主走査断面が式(1)の形態により表現され、副走査断面も同様の非球面式により表現される自由曲面形状の型部材の加工を行う場合に関するものである。この実施例3では、加工位置によって、直線移動軸(X軸、Y軸)の移動量が極めて小さくなる個所と、その逆に回転移動軸(A軸、B軸)の移動量が極めて小さくなる個所が混在する形態である。この実施例3においては、カスタムマクロ機能によって、NCデータからマスター軸を直線移動軸(X,Y,Z軸)から回転移動軸(A,B軸)へ、あるいはその逆へ、NCデータのブロック毎に切り替え可能な構成とした。
Example 3 (corresponding to claims 4 and 7 to 14) of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1-1 is an enlarged perspective view of a main part of a polishing apparatus capable of 5-axis control.
In the third embodiment, the main scanning section is expressed in the form of the formula (1) by the polishing apparatus (see the description of the first embodiment) shown in FIG. This relates to a case of processing a mold member having a free-form surface shape expressed by the following. In the third embodiment, the movement amount of the linear movement axis (X axis, Y axis) becomes extremely small depending on the machining position, and conversely, the movement amount of the rotational movement axis (A axis, B axis) becomes extremely small. It is a form where the places are mixed. In the third embodiment, NC data is blocked from the NC data from the linear movement axis (X, Y, Z axis) to the rotational movement axis (A, B axis) or vice versa by the custom macro function. It was set as the structure which can be switched for every.

マスター軸が直線移動軸の場合のF値は式(5)により、マスター軸が回転移動軸の場合のF値は式(6)によって求める。また、副走査断面が非円弧であるため、円弧PQの長さの項が曲線PQの長さとなり、直接求めることができない。この対応として、曲面の定義式より、曲面上に存在する曲線PQの中点Mの座標を求点P,M,Qの3点から近似円弧を得る。曲線長さとしては十分な近似精度を得ることができ、滞留時間制御に十分活用することが可能である。   The F value when the master axis is a linear movement axis is obtained from Expression (5), and the F value when the master axis is a rotational movement axis is obtained from Expression (6). Further, since the sub-scan section is a non-arc, the term of the length of the arc PQ becomes the length of the curve PQ and cannot be obtained directly. As this correspondence, an approximate arc is obtained from the three points of the obtained points P, M, and Q with respect to the coordinates of the midpoint M of the curve PQ existing on the curved surface from the definition formula of the curved surface. As the curve length, sufficient approximation accuracy can be obtained, and it can be fully utilized for residence time control.

以上、実施例1〜実施例3は、形状修正を目的とした研磨加工を事例に採って説明を行なったが、本発明の多軸制御方法は軌跡転写加工である切削加工や研削加工にも十分応用することが可能である。このような切削加工や研削加工においては、被加工面に対して表面粗さや形状精度に優れる工具送り速度fが別途求められており、これを工具軌跡上で常に安定して保つことを目的として活用される。本発明によれば、走査軌跡上の工具送り速度fを一定とするNCデータ指令としての工具送り速度Fを簡易に導出することが可能である。   As described above, the first to third embodiments have been described by taking the polishing process for the purpose of shape correction as an example, but the multi-axis control method of the present invention is applicable to the cutting process and the grinding process which are trajectory transfer processes. It can be applied sufficiently. In such cutting and grinding, a tool feed speed f excellent in surface roughness and shape accuracy is separately required for the surface to be processed, and the purpose is to keep this always stable on the tool path. Be utilized. According to the present invention, it is possible to easily derive the tool feed speed F as an NC data command that makes the tool feed speed f on the scanning locus constant.

は、5軸制御が可能な研磨装置の要部拡大斜視図である。These are the principal part expansion perspective views of the grinding | polishing apparatus in which 5-axis control is possible. は、5軸制御が可能な研磨装置の全体概要図である。These are the whole schematic diagrams of the polisher in which 5-axis control is possible. は、fθレンズ金型の光学成形面の平面図である。These are the top views of the optical shaping | molding surface of a f (theta) lens metal mold | die. は、被加工物の姿勢制御に必要な軸指令値に関する説明図であり、(a)は研磨工具が点Pにある状態、(b)は研磨工具を点Pから点Qまで走査した状態の説明図である。These are explanatory drawings regarding an axis command value necessary for posture control of a workpiece, (a) is a state where the polishing tool is at point P, and (b) is a state where the polishing tool is scanned from point P to point Q. It is explanatory drawing. は、NCデータとしての位置指令値に関する説明図である。These are explanatory drawings regarding the position command value as NC data. は、光学成形面が凹シリンダ形状である場合の姿勢制御に必要な軸指令値に関する説明図であり、(a)は研磨工具が点Pにある状態、(b)は研磨工具を点Pから点Qまで走査した状態の説明図である。These are explanatory drawings regarding an axis command value required for posture control when the optical molding surface has a concave cylinder shape, (a) is a state where the polishing tool is at point P, and (b) is a state where the polishing tool is moved from point P. It is explanatory drawing of the state scanned to the point Q. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1‥‥研磨工具 2‥‥fθレンズ金型
2a,12a‥‥光学成形面(被加工面) 3‥‥光学成形面での研磨工具の走査軌跡
4‥‥B軸の回転軸心 5‥‥A軸の回転軸心
10‥‥直動案内 11‥‥スピンドル保持部
12‥‥空圧シリンダ 20‥‥可動部材
G‥‥研磨装置におけるA軸とB軸の回転軸心の交点
P‥‥工具走査前姿勢での走査開始点
P’‥‥工具走査後姿勢での走査開始点
Q‥‥工具走査前姿勢での走査終了点
Q’‥‥工具走査後姿勢での走査終了点
ΔY‥‥A軸動作を行わないときのY軸移動量
ΔY‥‥A軸走査を伴うときのY軸移動量
ΔZ‥‥A軸走査を伴うときのZ軸移動量
Δθ‥‥PからQ’へ移動した際に必要なA軸回転角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polishing tool 2 ... f (theta) lens metal mold 2a, 12a ... Optical molding surface (surface to be processed) 3 ... Scanning locus of polishing tool on optical molding surface 4 ... B axis of rotation axis 5 ... Rotating shaft center of A-axis 10 ··· Linear motion guide 11 ··· Spindle holder 12 · · · Pneumatic cylinder 20 · · · Moving member G · · · Intersection of rotating shaft centers of A and B axes in polishing machine P ··· Tool Scan start point in posture before scanning P '... Scan start point in posture after tool scan Q ... Scan end point in posture before tool scan Q' ... Scan end point in posture after tool scan ΔY 1 ... Y-axis movement amount without A-axis operation ΔY 2 ... Y-axis movement amount with A-axis scanning ΔZ 2 ... Z-axis movement amount with A-axis scanning Δθ ... From P to Q ' A-axis rotation angle required when moving

Claims (13)

被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置の制御方法であって、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの制御軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することを特徴とする研磨装置の制御方法。
When a tool is brought into approximate point contact with a part of the work surface, and the tool contact point is scanned and the entire work surface is machined, along the tool scan, the tool is brought into contact with the work surface in the polishing load direction and the tool contact point. A control method of a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs tilt posture control so that an angle formed with a standing normal vector is always constant,
When the tool scanning is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotational movement axis, the feed speed command value with at least one control axis as master axis and other axes as slave axes Is applied to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, the slave axis performs synchronous follow-up control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed and controlled at a predetermined speed on the work surface. A polishing apparatus control method, wherein scanning is performed while scanning.
被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置において、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することを特徴とする多軸制御研磨装置。
When a tool is brought into approximate point contact with a part of the work surface, and the tool contact point is scanned and the entire work surface is machined, along the tool scan, the tool is brought into contact with the work surface in the polishing load direction and the tool contact point. In a multi-axis control polishing apparatus of two or more axes that performs tilt posture control so that the angle formed with the vertical normal vector is always constant,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. A multi-axis control polishing apparatus that performs scanning while being controlled.
被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置において、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの回転移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は位置フィードバック機構によって位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することを特徴とする多軸制御研磨装置。
When a tool is brought into approximate point contact with a part of the work surface, and the tool contact point is scanned and the entire work surface is machined, along the tool scan, the tool is brought into contact with the work surface in the polishing load direction and the tool contact point. In a multi-axis control polishing apparatus of two or more axes that performs tilt posture control so that the angle formed with the vertical normal vector is always constant,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes that are a combination of linear movement axis and rotational movement axis, feed speed command with at least one rotational movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control by the position feedback mechanism, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. A multi-axis control polishing apparatus that performs scanning while being controlled.
被加工面の一部に工具を概略点接触させ、この工具接触点を走査し該被加工面全域を加工する際に、工具走査に伴い、研磨荷重方向と上記工具接触点において被加工面に立てた法線ベクトルとのなす角度が常に一定となるような傾斜姿勢制御を合わせて行う2軸以上の多軸制御研磨装置の制御方法であって、
工具走査が直線移動軸と回転移動軸の組み合わせとなるような複数軸の同時制御状態となる際には、少なくとも1つの直線移動軸をマスター軸とし他の軸をスレーブ軸として、送り速度の指令値はマスター軸に対して与え、マスター軸は指令値に対する位置決め制御を行ない、上記スレーブ軸はマスター軸に対する同期追従制御を行い、上記工具接触点を被加工面上で所定の速度で変化させ制御しながら走査することを基本形態として、加工中にマスター軸を任意の回転移動軸に変更し、他の軸をスレーブ軸とする切り替えを行うことを特徴とする多軸制御研磨装置の制御方法。
When a tool is brought into approximate point contact with a part of the work surface, and the tool contact point is scanned and the entire work surface is machined, along the tool scan, the tool is brought into contact with the work surface in the polishing load direction and the tool contact point. A control method of a multi-axis control polishing apparatus having two or more axes that performs tilt posture control so that an angle formed with a standing normal vector is always constant,
When the tool scan is in the simultaneous control state of multiple axes, which is a combination of linear movement axis and rotary movement axis, feed speed command with at least one linear movement axis as master axis and other axes as slave axes The value is given to the master axis, the master axis performs positioning control with respect to the command value, the slave axis performs synchronous tracking control with respect to the master axis, and the tool contact point is changed at a predetermined speed on the work surface. the scanning in the basic form while, by changing the master axis to any rotary movement axis during pressurization Engineering, control of multi-axis control polishing apparatus and performs switching to the other axis as a slave axis Method.
請求項2に記載の多軸制御研磨装置の制御方法であって、マスター軸に与える送り速度の指令値は、単位時間当たりの移動距離であることを特徴とする多軸制御研磨装置の制御方法。   3. The control method for a multi-axis control polishing apparatus according to claim 2, wherein the command value of the feed speed given to the master axis is a moving distance per unit time. . 請求項3に記載の多軸制御研磨装置の制御方法であって、マスター軸に与える角速度の指令値は、単位時間当たりの角度変化量であることを特徴とする多軸制御研磨装置の制御方法。   4. The control method for a multi-axis control polishing apparatus according to claim 3, wherein the command value of the angular velocity given to the master axis is an angle change amount per unit time. . マスター軸はNCデータからのコマンドによって、NCデータの1行のコマンド毎に任意の軸に切り替えを行うことを特徴とする請求項4に記載の多軸制御研磨装置の制御方法。 5. The control method for a multi-axis control polishing apparatus according to claim 4, wherein the master axis is switched to an arbitrary axis for each command in one line of NC data by a command from NC data. マスター軸が直線移動軸の場合は、該マスター軸に与える送り速度の指令値は単位時間当たりの移動距離であり、マスター軸が回転移動軸の場合は、該マスター軸に与える角速度の指令値は単位時間当たりの角度変化量であることを特徴とする請求項4又は請求項7に記載の多軸制御研磨装置の制御方法。   When the master axis is a linear movement axis, the command value of the feed speed given to the master axis is the movement distance per unit time. When the master axis is a rotary movement axis, the command value of the angular speed given to the master axis is The method of controlling a multi-axis control polishing apparatus according to claim 4 or 7, wherein the amount of change in angle per unit time. 直線移動軸はX,Yの直交2軸又はX,Y,Zの直交3軸とし研磨荷重方向をZ軸とするとき、回転移動軸は上記X軸と平行な回転移動軸を持つA軸と、Y軸と平行な回転移動軸を持つB軸の2軸から成り、合計の制御軸数として4軸又は5軸構成であり、A軸とB軸の回転軸心は直交することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の多軸制御研磨装置。   When the linear movement axis is two orthogonal axes of X and Y or three orthogonal axes of X, Y, and Z and the polishing load direction is the Z axis, the rotational movement axis is an A axis having a rotational movement axis parallel to the X axis. , Consisting of 2 axes of B axis having a rotational movement axis parallel to the Y axis, and the total number of control axes is 4 or 5 axes, and the axis of rotation of the A axis and the B axis is orthogonal The multi-axis control polishing apparatus according to claim 2 or 3. 請求項2に記載の多軸制御研磨装置又は請求項4に記載の多軸制御研磨装置の制御方法において、多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータの作成方法であって、
NCデータ内の直線移動軸に与える送り速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内での直線移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間の移動距離をLm、及び被加工面上での工具走査軌跡長さをLsとするとき、
以下の式により上記Fを算出することを特徴とするNCデータの作成方法。
F=f×(Lm/Ls)
In the control method of the multi-axis control polishing apparatus according to claim 2 or the multi-axis control polishing apparatus according to claim 4, a method for creating NC data for driving the multi-axis control polishing apparatus,
The feed speed command value given to the linear movement axis in the NC data is F, the desired tool feed speed on the work surface is f, and the NC data is operated by a command command of one line of NC data by the linear movement axis in the NC data. When the movement distance is Lm and the tool scanning trajectory length on the work surface is Ls,
A method of creating NC data, characterized in that F is calculated by the following equation.
F = f × (Lm / Ls)
請求項3に記載の多軸制御研磨装置又は請求項4に記載の多軸制御研磨装置の制御方法において、多軸制御研磨装置を駆動するためのNCデータの作成方法であって、
NCデータ内の回転移動軸に与える角速度指令値をF、被加工面上で所望する工具送り速度をf、NCデータ内での回転移動軸によるNCデータ1行のコマンド指令により動作する間の移動角度をθ、及び被加工面上での工具走査軌跡長さをLsとするとき、
以下の式により上記Fを算出することを特徴とするNCデータの作成方法。
F=f×(θ/Ls)
In the control method of the multi-axis control polishing apparatus according to claim 3 or the multi-axis control polishing apparatus according to claim 4, a method for creating NC data for driving the multi-axis control polishing apparatus,
The angular velocity command value given to the rotational movement axis in the NC data is F, the desired tool feed speed on the surface to be processed is f, and the movement during the operation by the command command of one line of NC data by the rotational movement axis in the NC data. When the angle is θ and the tool scanning trajectory length on the work surface is Ls,
A method of creating NC data, characterized in that F is calculated by the following equation.
F = f × (θ / Ls)
請求項10又は請求項11に記載のNCデータの作成方法において、上記被加工面上での工具走査軌跡長さLsは、該被加工面上の工具走査軌跡を円弧で近似して求めることを特徴とするNCプログラムの作成方法。   The NC data creation method according to claim 10 or 11, wherein the tool scanning trajectory length Ls on the workpiece surface is obtained by approximating the tool scanning locus on the workpiece surface with an arc. A method for creating a featured NC program. 請求項1〜請求項12に記載の少なくとも1つを用いたことを特徴とする曲面研磨方法。   A curved surface polishing method using at least one of claims 1 to 12.
JP2005049631A 2005-02-24 2005-02-24 Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method Expired - Fee Related JP4743649B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005049631A JP4743649B2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005049631A JP4743649B2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006231463A JP2006231463A (en) 2006-09-07
JP4743649B2 true JP4743649B2 (en) 2011-08-10

Family

ID=37039670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005049631A Expired - Fee Related JP4743649B2 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4743649B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111089693A (en) * 2019-12-16 2020-05-01 芜湖职业技术学院 Automatic change and grind some equipment

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5296509B2 (en) * 2008-12-01 2013-09-25 オリンパス株式会社 Grinding method and grinding apparatus
CN108789890B (en) * 2018-08-28 2024-01-26 深圳市久久犇自动化设备股份有限公司 Multi-surface processing method of intelligent ceramic engraving and milling machine
KR102232264B1 (en) * 2020-08-25 2021-03-25 주식회사 경원화학 Hairline processing method for plated products with curved surfaces

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06143089A (en) * 1992-11-10 1994-05-24 Tsudakoma Corp Synchronized operation method for attachment for machine tool
JP2002210654A (en) * 2001-01-17 2002-07-30 Ricoh Co Ltd Multi-spindle nc polishing machine
JP2003025201A (en) * 2001-07-23 2003-01-29 Canon Inc Polishing device and polishing method
JP2004174665A (en) * 2002-11-27 2004-06-24 Ricoh Co Ltd Curved surface machining method and curved surface machining device
JP2004199433A (en) * 2002-12-19 2004-07-15 Fanuc Ltd Synchronous control device
JP2005051197A (en) * 2003-07-17 2005-02-24 Nikon Corp Method and apparatus for controlling stage, stage control program, exposure apparatus, and method of manufacturing device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06143089A (en) * 1992-11-10 1994-05-24 Tsudakoma Corp Synchronized operation method for attachment for machine tool
JP2002210654A (en) * 2001-01-17 2002-07-30 Ricoh Co Ltd Multi-spindle nc polishing machine
JP2003025201A (en) * 2001-07-23 2003-01-29 Canon Inc Polishing device and polishing method
JP2004174665A (en) * 2002-11-27 2004-06-24 Ricoh Co Ltd Curved surface machining method and curved surface machining device
JP2004199433A (en) * 2002-12-19 2004-07-15 Fanuc Ltd Synchronous control device
JP2005051197A (en) * 2003-07-17 2005-02-24 Nikon Corp Method and apparatus for controlling stage, stage control program, exposure apparatus, and method of manufacturing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111089693A (en) * 2019-12-16 2020-05-01 芜湖职业技术学院 Automatic change and grind some equipment
CN111089693B (en) * 2019-12-16 2022-02-15 芜湖职业技术学院 Automatic change and grind some equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006231463A (en) 2006-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8921734B2 (en) Laser cutting machine
CN109158617B (en) Method for generating free-form surface turning tool path by control point driving projection
KR101954295B1 (en) Machining Method and Machine-Tool Control Device
CN102736559A (en) Method and program for calculating correction value for machine tool
KR102202250B1 (en) Tool path generation method and device
JP2006297520A (en) Multi-axis spherical grinding device and grinding method
JP4743649B2 (en) Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method
JP5413913B2 (en) Non-circular machining method by turning
JP4662018B2 (en) Curved surface processing apparatus and parallel link mechanism calibration method
JPH0253557A (en) Method and device for working non-spherical body
JP2004174665A (en) Curved surface machining method and curved surface machining device
JP2005271148A (en) Tool path data generating device and control device having it
JP4531297B2 (en) 6-axis control NC program generation method and generation apparatus, 6-axis control NC program generation program, and computer-readable recording medium storing the program
JP2005279902A (en) Polishing device and polishing method
CN111414685A (en) Coordinate mapping control method in polishing process of numerical control single-shaft polishing machine
KR20070121858A (en) Apparatus and method for grinding and polishing without tilting axis
JP5296509B2 (en) Grinding method and grinding apparatus
JP4799836B2 (en) Free-form surface measurement method
JP2006318268A (en) Machining data production method and cutting method
JP2002210654A (en) Multi-spindle nc polishing machine
JP6587842B2 (en) Curved cutting device
JP2000237931A (en) Curved surface working method
WO2021182305A1 (en) Numerical control device
JP2003097939A (en) Device and method for shape measuring, computer program and storage medium storing computer program for shape measuring, shape correcting process method, type, mold goods and optical system for shape copying
JP2006192511A (en) Wave removal polishing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110428

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110429

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4743649

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees