JP5296509B2 - Grinding method and grinding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削方法および研削装置に関する。 The present invention relates to a grinding method and a grinding apparatus.
たとえば、ガラスやセラミックス等からなる光学素子の加工工程で、光学素材に所望の球面形状を加工する工程は、特許文献1に示すようにカーブジェネレーター(CG)による研削方法が一般的に適用されている。
For example, in a process of processing a desired spherical shape on an optical material in a process of processing an optical element made of glass or ceramics, a grinding method using a curve generator (CG) is generally applied as shown in
この球面研削装置による加工では、光学素材をワーク軸の先端のチャックに保持し、光学素材をワーク軸によって回転させながら、ツール軸に取り付けた高速で回転するカップ型の研削砥石に接触させて研削加工を行うものである。 In this spherical grinding machine, the optical material is held by the chuck at the tip of the workpiece axis, and the optical material is rotated by the workpiece axis while contacting the cup-type grinding wheel attached to the tool axis and rotating at high speed. Processing is performed.
すなわち、加工される光学素材の球面の創成は、ワーク軸との交点を中心としてツール軸を旋回させてカップ型の研削砥石にワーク軸に対する角度を持たせた後、ワーク軸の中心にカップ型研削砥石の加工面が接触するように、ツール軸とワーク軸を含む平面である旋回面(水平面)内で、ツール軸を軸方向に対して直交する方向に移動させることで制御する。 In other words, the spherical surface of the optical material to be processed is created by turning the tool axis around the point of intersection with the workpiece axis to give the cup-type grinding wheel an angle with respect to the workpiece axis, and then cup-shaped at the center of the workpiece axis. Control is performed by moving the tool axis in a direction orthogonal to the axial direction in a turning surface (horizontal plane) that is a plane including the tool axis and the workpiece axis so that the processing surface of the grinding wheel comes into contact.
ワーク軸に対してツール軸を旋回させる角度は、目標とする球面の曲率半径と研削砥石の直径から算出して設定する。
ツール軸が旋回する平面上を軸方向に対して直交する方向にツール軸を移動させるときの移動量は、加工品の中心部に発生する研削残りの状態で判別して設定する。
The angle for turning the tool axis with respect to the workpiece axis is set by calculating from the target radius of curvature of the spherical surface and the diameter of the grinding wheel.
The amount of movement when the tool axis is moved in the direction perpendicular to the axial direction on the plane on which the tool axis turns is determined and set in the state of the remaining grinding generated in the center of the workpiece.
また、ツール軸はツール軸中心に対して中心軸が偏心しているクイル軸によって回転自在に保持され、偏心しているクイル軸を回転することにより、ワーク軸の軸高さに対して、ツール軸の軸高さを調整して加工を行い、光学素材に所望の形状を得るものである。 The tool axis is rotatably held by a quill shaft whose center axis is eccentric with respect to the tool axis center. By rotating the eccentric quill axis, the tool axis Processing is performed by adjusting the shaft height to obtain a desired shape for the optical material.
ところで、従来技術による光学素材の球面加工方法では、ワーク軸とツール軸の旋回面(水平面)に直交する鉛直方向のズレをクイル軸の回転によって吸収する構成になっているが、クイル軸の回転量とツール軸の移動量はリニアな関係ではないため調整が難しい、という技術的課題がある。 By the way, in the conventional spherical processing method of the optical material, the vertical displacement perpendicular to the swivel plane (horizontal plane) of the workpiece axis and the tool axis is absorbed by the rotation of the quill axis. There is a technical problem that adjustment is difficult because the amount and the amount of movement of the tool axis are not linear.
また、クイル軸の調整で新たにツール軸とワーク軸の水平方向のズレが生じるため、再度、ツール軸の旋回角度と旋回面上でのツール軸の軸方向に直交する方向のズレの微調整が必要となり、段取り作業が煩雑となる。 In addition, since the tool axis and workpiece axis are newly displaced in the horizontal direction by adjusting the quill axis, again fine adjustment of the tool axis turning angle and the deviation in the direction perpendicular to the tool axis on the turning surface Is necessary, and the setup work becomes complicated.
さらに、ここでの調整はある基準位置でのみ行うため、旋回軸およびツール軸と水平方向に直交する方向の全ての動作範囲では保証されておらず、基準点以外の位置では軸高さにズレが生じるため、ターゲットとなる光学素材の形状が変わった場合、再度同じ調整を行う必要が発生し、加工効率が非常に悪くなる等の技術的課題があった。
本発明の目的は、段取り作業を簡略化しつつ高精度の研削加工を実現するとともに、多様な形状の被加工物の研削加工における生産効率の向上を実現することにある。 An object of the present invention is to realize high-precision grinding while simplifying the setup work, and to improve production efficiency in grinding of workpieces having various shapes.
本発明の第1の観点は、ツール軸に回転可能に支持された研削工具に対して、前記ツール軸に交差するワーク軸に回転可能に支持された被加工物を相対的に押圧して研削する研削方法であって、
前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の可動範囲にわたって、前記ツール軸および前記ワーク軸を含む平面に直交する第1方向における前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の変位を測定データとして計測する第1工程と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の位置情報と前記測定データとに基づいて、前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向の位置を調整する第2工程と、
を含む研削方法を提供する。
According to a first aspect of the present invention, grinding is performed by relatively pressing a workpiece rotatably supported on a workpiece axis intersecting the tool axis with respect to a grinding tool rotatably supported on a tool axis. A grinding method for
First, the displacement of each of the tool axis and the workpiece axis in a first direction orthogonal to the plane including the tool axis and the workpiece axis is measured as measurement data over the movable range of each of the tool axis and the workpiece axis. Process,
A second step of adjusting the position of the tool axis or the work axis in the first direction based on the position information of the tool axis and the work axis and the measurement data;
A grinding method is provided.
本発明の第2の観点は、研削工具を回転可能に支持するツール軸と、
前記ツール軸に交差可能に設けられ、被加工物が回転可能に支持されたワーク軸と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の可動範囲にわたって計測された、前記ツール軸および前記ワーク軸を含む平面に直交する第1方向における前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の変位を測定データとして記憶する記憶手段と、
前記ツール軸または前記ワーク軸を前記第1方向に変位させる第1駆動手段と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の位置情報と前記測定データとに基づいて、前記第1駆動手段を介して前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向の位置を調整する制御手段と、
を含む研削装置を提供する。
A second aspect of the present invention provides a tool shaft that rotatably supports a grinding tool;
A workpiece axis provided so as to be able to intersect with the tool axis, and a workpiece supported rotatably;
The displacement of each of the tool axis and the workpiece axis in a first direction orthogonal to the plane including the tool axis and the workpiece axis, measured over the movable range of each of the tool axis and the workpiece axis, is stored as measurement data. Storage means for
First drive means for displacing the tool axis or the work axis in the first direction;
Control means for adjusting the position of the tool axis or the work axis in the first direction via the first drive means based on the position information of the tool axis and the work axis and the measurement data;
A grinding apparatus is provided.
本発明によれば、段取り作業を簡略化しつつ高精度の研削加工を実現するとともに、多様な形状の被加工物の研削加工における生産効率の向上を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while simplifying a setup operation, while realizing a highly accurate grinding process, the improvement of the production efficiency in the grinding process of the workpiece of various shapes is realizable.
本実施の形態の第1態様では、光学素材を加工する工具を回転可能に支持するツール軸と、光学素材を回転可能に支持するワーク軸とを備え、ワーク軸とツール軸を押し当てるように近づけて、ワーク軸に取り付けた光学素材をツール軸に取り付けた研削砥石で球面加工する光学素材の研削方法において、
ワーク軸の加工停止位置、ツール軸の旋回角度、およびツール軸を旋回させる旋回面上で研削砥石の先端とワーク軸の中心が一致するように、旋回面内におけるツール軸の当該ツール軸と直交する方向における移動量の設定に応じて、事前に各加工ポイントでのツール軸とワーク軸の、前記旋回面に直交する方向のズレ量を測定し、所望の光学素材の形状に合わせて、各加工ポイントでのツール軸とワーク軸のズレ量を前記測定データより修正して、光学素材の球面加工を行う。
In the first aspect of the present embodiment, a tool shaft that rotatably supports a tool that processes an optical material and a work shaft that rotatably supports the optical material are provided, and the work shaft and the tool axis are pressed against each other. In the method of grinding optical material, the optical material attached to the workpiece axis is processed into a spherical surface with the grinding wheel attached to the tool axis.
The tool axis in the swivel plane is orthogonal to the tool axis so that the tip of the grinding wheel coincides with the center of the work axis on the swivel surface on which the work axis is stopped, the swivel angle of the tool axis, and the swivel plane on which the tool axis is swung. In accordance with the setting of the amount of movement in the direction to perform, measure the amount of deviation of the tool axis and workpiece axis at each processing point in the direction perpendicular to the swivel plane in advance, and adjust each to the shape of the desired optical material. The amount of deviation between the tool axis and the workpiece axis at the machining point is corrected based on the measurement data, and spherical processing of the optical material is performed.
本実施の形態の第2態様は、上述の第1態様の光学素子の研削方法を実施する研削装置において、
ワーク軸の加工停止位置を認識するセンサーと、
ツール軸の旋回角度をモニターするセンサーと、
ツール軸を旋回させる旋回面上でツール軸と直交する方向の移動量をモニターするセンサーと、
ツール軸およびワーク軸の可動範囲での基準面からの前記旋回面に直交する方向の変位を予め測定して入力し、前記センサーから得られた各軸の加工時の位置によって、各軸の前記旋回面に直交する方向のズレ量を演算する制御装置と、
前記制御装置からの演算結果からズレ量を補正する、ツール軸、またはワーク軸の一方を上下方向に移動させる上下軸と、
を有する構成とした。
A second aspect of the present embodiment is a grinding apparatus that performs the optical element grinding method of the first aspect described above.
A sensor that recognizes the machining stop position of the workpiece axis,
A sensor that monitors the turning angle of the tool axis;
A sensor that monitors the amount of movement in the direction perpendicular to the tool axis on the swivel plane that rotates the tool axis;
The displacement in the direction perpendicular to the swivel plane from the reference plane in the movable range of the tool axis and the workpiece axis is previously measured and input, and the position of each axis obtained by the sensor is determined by the position at the time of machining of each axis. A control device for calculating a deviation amount in a direction perpendicular to the turning surface;
A vertical axis for moving one of the tool axis and the work axis in the vertical direction, which corrects the amount of deviation from the calculation result from the control device;
It was set as the structure which has.
上述の本実施の形態の各態様によれば、従来調整に手間取っていたツール軸とワーク軸の旋回面に直交する方向のズレ量を簡単に修正でき、光学素材に高精度の球面を加工できる。 According to each aspect of the present embodiment described above, it is possible to easily correct the amount of deviation in the direction perpendicular to the swiveling surface of the tool axis and the work axis, which has been troublesome in conventional adjustment, and it is possible to process a highly accurate spherical surface on an optical material. .
また、対象とする光学素材の形状が変わっても、既に入力されている設定値を用いて調整を行うことが可能で、段取り時間の短縮も可能となり、多様な形状の光学素材の研削加工における生産効率が向上する。 In addition, even if the shape of the target optical material changes, adjustments can be made using the set values that have already been input, enabling setup time to be shortened. Production efficiency is improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態である研削方法を実施する研削装置の構成の一例を示す側断面図であり、図2は、本発明の一実施の形態である研削装置の平面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a configuration of a grinding apparatus for performing a grinding method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. It is.
図3は、本発明の一実施の形態である研削装置における制御系の構成例を示す概念図である。
図4は、本発明の一実施の形態である研削装置における加工時の各構成要素の位置関係を示す平面図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration example of a control system in the grinding apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing the positional relationship of each component at the time of machining in the grinding apparatus according to one embodiment of the present invention.
図1および図2に例示されるように、本実施の形態の研削装置Mは、ベース面28の上にワーク軸コラム4および旋回ベース18を搭載した構成となっている。
ワーク軸コラム4には、一対の軸受5を介してワーク軸2が水平に支持され、この軸受5により回転および矢印X方向(X軸方向)(第2方向)に移動可能にされている。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the grinding apparatus M according to the present embodiment has a configuration in which the work shaft column 4 and the
The work shaft column 4 supports the
このワーク軸2の一端には、チャック3を介して光学素材等のワーク1(被加工物)が着脱自在に保持されている。
ワーク軸2には、ギア8とブラケット10が取り付けられている。
A workpiece 1 (workpiece) such as an optical material is detachably held at one end of the
A
ギア8はワーク軸2に同軸に固定され、当該ギア8に歯合する駆動ギア8aおよび軸7を介して、ワーク軸コラム4の外側面に配置された回転モーター6の回転が伝達される構成になっている。
The
ブラケット10はワーク軸2に空転可能に嵌合しており、外端部には、ワーク軸2と平行にワーク軸コラム4に固定された駆動シリンダ9(第2駆動手段)が接続されている。
これにより、ワーク軸2にはブラケット10を介して、伸縮する駆動シリンダ9の推力が伝達され、図1の矢印X方向に前進および後退でき、ワーク1を後述のカップ形状の研削砥石11(研削工具)に押し付けたり、離したりすることが可能である。
The
As a result, the thrust of the drive cylinder 9 that expands and contracts is transmitted to the
一方、旋回ベース18には、ツール軸コラム16が搭載され、このツール軸コラム16には、ワーク軸2に対向する方向にツール軸ハウジング12が水平に装着されている。
ツール軸ハウジング12には、ツール軸13が回転可能に同軸に支持され、このツール軸13の先端部には、研削砥石11が図示しないネジで交換可能に固定されている。
On the other hand, a
A
ツール軸13の後端部にはプーリー14が取り付けられ、ベルト15を介して図示されていない回転モーターに接続されて、回転駆動される構成となっている。
ツール軸コラム16およびツール軸ハウジング12を介してツール軸13を支持する旋回ベース18は、旋回中心Oを中心として、矢印S方向(第4方向)に旋回する構成となっている。
A
The turning
旋回中心Oを通る鉛直線は、ワーク軸2に保持されたワーク1に加工される球面の球心
を通るように設定されている。
すなわち、旋回ベース18に搭載されたツール軸13は加工する球面の球心を通る旋回中心Oとして、サーボモーター17(第4駆動手段)によって矢印S方向に旋回自在に取り付けられている。
A vertical line passing through the turning center O is set so as to pass through a spherical spherical center processed into the
That is, the
サーボモーター17にはロータリーエンコーダー26が取り付けられており、ツール軸13の回転中心軸Aとワーク軸2の回転中心軸Bとの間の相対する角度θの測定および設定を行うことができる。
A
ツール軸コラム16は旋回中心Oを軸に回転する旋回ベース18上の旋回面(すなわちワーク軸2の回転中心軸Bとツール軸13の回転中心軸Aを含む平面)内において、ツール軸13の回転中心軸Aに対して直交する矢印Y方向(第3方向)(Y軸方向)にスライド可能に設置され、送りねじ19、ナット20にて矢印Y方向における移動量が調整可能になっている。
The
この送りねじ19にはカップリング21を介してサーボモーター22(第3駆動手段)が接続され、サーボモーター22の回動によってツール軸13の矢印Y方向における移動量が制御される。
A servo motor 22 (third drive means) is connected to the
ツール軸コラム16の外側面には、ツール軸コラム16の矢印Y方向の移動量をモニターするレーザー変位センサー27が取り付けられている。
ツール軸ハウジング12は鉛直方向(すなわち、旋回面に直交する図1の上下方向)の矢印Z方向(Z軸方向)(第1方向)に送りねじ23にて移動可能に固定され、ツール軸13の矢印Z方向の調整が可能となっている。
A
The
送りねじ23には、サーボモーター24(第1駆動手段)が接続されており、サーボモーター24の回動によって、ツール軸13の矢印Z方向の調整が行われる。
ロータリーエンコーダー26とレーザー変位センサー27はそれぞれ制御装置25(制御手段)に接続されている。
A servo motor 24 (first driving means) is connected to the
The
また、制御装置25は、上述の回転モーター6、駆動シリンダ9、サーボモーター17、サーボモーター22、サーボモーター24に接続され、これらに制御信号を送って各モーターやシリンダを駆動することが可能になっている。
The
ロータリーエンコーダー26はツール軸13の回転中心軸Aとワーク軸2の回転中心軸Bとの間の相対角度θを計測して制御装置25に入力し、レーザー変位センサー27は矢印Y方向の座標を計測して制御装置25に入力することが可能である。
The
ここで、レーザー変位センサー27は渦電式変位センサーなどの位置センサーであっても構わない。
本実施の形態の研削装置Mの場合、制御装置25は、たとえば、マイクロプロセッサ等を備えた情報処理で構成され、制御装置25には、メモリ25aが設けられている。
Here, the
In the case of the grinding apparatus M of the present embodiment, the
このメモリ25aには、後述のような情報が格納されるデータテーブル25b(記憶手段)と、後述のような研削装置Mの制御や演算動作を行うための制御プログラム25cが記憶されている。
The memory 25a stores a data table 25b (storage means) for storing information as described later, and a
すなわち、制御装置25は、制御プログラム25cを実行することで、データテーブル25bの情報を用いた後述の制御動作や演算動作を行う。
図3に例示されるように、本実施の形態の場合、制御装置25は、以下のような情報を
メモリ25aのデータテーブル25bに記憶する。
In other words, the
As illustrated in FIG. 3, in the case of the present embodiment, the
すなわち、装置基準面として設けたベース面28を基準とした場合に、ツール軸13の回転中心軸Aが矢印S方向に旋回可能な範囲で旋回したときの矢印S方向の各座標(θ1、θ2、…、θn)に対するツール軸13のZ軸方向の変位量(Zθ1、Zθ2、…、Zθn)と、
ツール軸13が矢印Y方向に移動可能な範囲で移動したときの矢印Y方向の各座標(Y1、Y2、…、Yn)に対するツール軸13のZ軸方向の変位量(ZY1、ZY2、…、ZYn)と、
ワーク軸2が矢印X方向に移動可能な範囲で移動したときの矢印X方向の各座標(X1、X2、…、Xn)に対するワーク軸2のZ軸方向の変位量(ZX1、ZX2、…、ZXn)が、予めデータテーブル25bに入力されている。
That is, when the
The amount of displacement (ZY1, ZY2,..., Z axis direction of the
The displacement amount (ZX1, ZX2,..., Z axis direction of the
次に本実施の形態の研削装置Mによる加工方法を説明する。
制御装置25は、対象とするワーク1の加工完了後の形状における目標の曲率半径の入力値から研削砥石11の直径を設定し、ツール軸13の回転中心軸A、ワーク軸2の回転中心軸Bの相対角度θを算出する。
Next, the processing method by the grinding apparatus M of this Embodiment is demonstrated.
The
次に、制御装置25は、図2および図4に示す旋回中心Oを中心としてツール軸13(旋回ベース18)をサーボモーター17によって相対角度θだけ旋回させる。
次に、制御装置25は、研削砥石11の先端部11aとワーク軸2の回転中心軸Bとが一致するように、ツール軸コラム16をサーボモーター22によって図2および図4の矢印Y方向に移動させて調整する。
Next, the
Next, the
調整が完了したら、制御装置25は、ツール軸13の位置座標(θtn、Ytn)をロータリーエンコーダー26およびレーザー変位センサー27から読み取って確定する。
このとき、ワーク1である所望の光学素材の形状が凸形状ならば図4の状態になるが、凹形状の場合は、制御装置25は、回転中心軸Bに対して、研削砥石11の反対側の先端部11bを合わせる。すなわち、図4の研削砥石11の左上部側を先端部11bを回転中心軸Bに合わせる。
When the adjustment is completed, the
At this time, if the shape of the desired optical material as the
次に、制御装置25は、ワーク1を所望の中肉厚さ(この場合、ワーク1の光軸(回転中心軸B)方向における厚さ寸法)に仕上げるため、加工時のワーク軸2の送り量(矢印X方向における移動量)を設定する。
Next, the
ワーク軸2の送り量は、駆動シリンダ9の押し出し量で調整し、ワーク軸2が加工を完了する座標Xnを決定する。
制御装置25は、押し出し量が設定値に達したかどうかを、ワーク軸2の矢印X方向の変位を検出する図示しないセンサーで認識する。
The feed amount of the
The
これまでの段取り作業で設定してきたワーク軸2、ツール軸13等の各軸の状態(座標ポイントの情報)は、制御装置25に常に送信されている。
上記送信された情報を受信した制御装置25では、ワーク軸2の座標Xwnに対するベース面28からのワーク軸2の変位のデータZwn(Xwn)を予め測定してデータテーブル25bに入力されている変位のデータから読み出し、ついでツール軸13の座標θtnおよびYtnに対するベース面28からのツール軸13の変位のデータZtn(θtn,Ytn)=Zθn+ZYnを同様に予め測定してデータテーブル25bに入力してある変位のデータから読み出す。
The state of each axis such as the
In the
ここで、制御装置25のデータテーブル25bに入力されている各軸の予め測定データ
を概念的に現すと図3のようになる。
制御装置25は、データテーブル25bから読み出した各軸のベース面28からの変位データを元に以下の(1)式を使い、ツール軸13とワーク軸2の軸の矢印X方向における変位の差分量δの演算を行う。
Here, if the measurement data of each axis input to the data table 25b of the
The
δn=Zwn(Xwn)−Ztn(θtn,Ytn)・・・(1)
δnが算出された後は、制御装置25はツール軸13に設けたサーボモーター24に信号を送り、差分量δnだけツール軸13を矢印Z方向に移動する。
δn = Zwn (Xwn) −Ztn (θtn, Ytn) (1)
After δn is calculated, the
以上の制御によってワーク1の加工動作完了時にはワーク軸2とツール軸13は図1の矢印Z方向の位置ずれが無く一致した状態になる。
本実施の形態の研削装置Mによれば、ワーク軸2とツール軸13の間に、図1の矢印Z方向の変位の差が無く、両者のZ軸方向の高さが一致した状態でワーク1の加工が完了するため、ワーク1としての所望の光学素材の形状に対して、良好な形状精度をもった光学機能面の創成を実現できる。
With the above control, when the machining operation of the
According to the grinding apparatus M of the present embodiment, there is no difference in displacement in the arrow Z direction in FIG. 1 between the
また、データテーブル25bに予め各加工ポイントでのツール軸13とワーク軸2の変位量のデータが格納されていることで、加工対象となる光学素材等のワーク1の形状が変更されても、制御装置25は、ツール軸13の矢印Z方向の位置調整を容易に行うことができ、ワーク1の形状仕様の変更等に伴う段取り時間の短縮が図れ、生産効率が向上する。
In addition, since the data table 25b stores in advance data on the displacement amounts of the
すなわち、本実施の形態の研削装置Mによれば、段取り作業を簡略化しつつワーク1に対する高精度の研削加工を実現するとともに、多様な形状のワーク1の研削加工における生産効率の向上を実現することができる。
That is, according to the grinding apparatus M of the present embodiment, high-precision grinding for the
(実施の形態2)
次に本発明の他の実施の形態を説明する。
以下の実施の形態2では、研削砥石11の損耗を考慮したツール軸13の位置調整を行う方法を例示する。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In the following second embodiment, a method for adjusting the position of the
本実施の形態2において用いられる基本的な装置構成は、上述の実施の形態1に例示した研削装置Mと同じである。
ただし、制御装置25の制御プログラム25cが、後述のアルゴリズムによる演算機能をさらに備えている点が異なる。
The basic apparatus configuration used in the second embodiment is the same as that of the grinding apparatus M exemplified in the first embodiment.
However, the difference is that the
次に、本発明の実施の形態2での加工方法を説明する。
研削砥石11として、たとえばダイヤモンドの砥粒および金属材料を主成分とした結合剤を焼結した材料を用いた場合、研削加工を行うにつれて砥粒のダイヤモンドが脱粒する。
Next, the processing method in
In the case of using a material obtained by sintering, for example, diamond abrasive grains and a binder mainly composed of a metal material as the grinding
多数の光学素材等のワーク1を連続して加工した場合、研削砥石11のワーク1と繰り返し当接する接点は摩耗して変形し、ワーク軸2の加工完了位置は初期設定位置よりも、図1の矢印X方向でツール軸13の側にシフトする。
When a large number of
ワーク1が凸形状の場合、研削砥石11の先端から旋回中心Oの距離は長くなり、所望とするワーク1の形状よりも曲率半径Rは大きくなる。逆に、所望とするワーク1が凹形状の場合は、所望とするワーク1の形状よりも曲率半径Rは小さくなり、加工完了後の球面は所望の曲率半径からはずれ、球面の中心部には研削残り(へそ)が生じてしまう。
When the
そこで、上述のような研削砥石11の形状変化に伴って、ツール軸13の回転中心軸Aとワーク軸2の回転中心軸Bがなす相対角度θと、ツール軸13の旋回ベース18上のツール軸13に直交する矢印Y方向の位置を修正する必要がある。
Therefore, as the shape of the
本実施の形態2の場合、上述の修正は、制御装置25によって次のように行われる。
まず、ワーク軸2の加工完了の位置の座標Xwrを決定する。すなわち、制御装置25に座標Xwrを入力する。
In the case of the second embodiment, the above correction is performed by the
First, the coordinate Xwr of the work completion position of the
次に、簡易曲率計で測定した加工後のワーク1の曲率半径Rrと研削残り(へそ)の直径Drを制御装置25に入力する。
制御装置25の制御プログラム25cには、上記入力された曲率半径Rrと直径Drの情報を使って座標Xrでの演算を行う補正アルゴリズムが実装されており、ツール軸13の回転中心軸Aとワーク軸2の回転中心軸Bがなす相対角度θとツール軸13と旋回ベース上でツール軸13に直交する図2の矢印Y方向の座標Yは、補正後の相対角度θtrと位置Ytrとして算出される。
Next, the radius of curvature Rr of the
In the
次に、制御装置25は、上記演算結果を用いて、ツール軸13の座標(相対角度θtrおよび位置Ytr)より、ツール軸13の図1の矢印Z方向の変位量のデータZtr(θtr,Ytr)を、データテーブル25bに予め入力されている測定データから読み出すと共に、ワーク軸2の加工完了位置Xwrでのベース面28からのワーク軸2の変位量Zwr(Xwr)もデータテーブル25bから読み出し、上述の(1)式と同様の(2)式に入力して各軸の変位量の差分δrの演算処理を行う。
Next, using the calculation result, the
δr=Zwr(Xwr)−Ztr(θtr,Ytr)・・・(2)
制御装置25は、この(2)式の演算結果として得られた両軸の変位量の差分δrに基づいて、ツール軸13を図1の矢印Z方向に移動する信号をサーボモーター17へ発信し、ワーク軸2とツール軸13のZ軸方向の位置を一致させる制御を行う。
δr = Zwr (Xwr) −Ztr (θtr, Ytr) (2)
The
以上の制御装置25による制御によって連続加工で研削砥石11が摩耗しても、ワーク1としての所望の光学素材の中肉厚さ、曲率半径、研削残り(へそ)の補正を行うことができ、ワーク1の加工動作完了時にはワーク軸2とツール軸13は図1の矢印Z方向での位置ずれ(変位量)が無く一致する。
Even if the
加工完了後のワーク1には、研削残り(へそ)が発生することがなく、かつ、ワーク1の中肉厚さおよび曲率半径も設計通りの値となる。
本実施の形態2によれば、光学素材等のワーク1の形状が変化したり補正を行ってもワーク軸2とツール軸13の図1の矢印Z方向の位置ずれ(変位)が無く、ワーク軸2とツール軸13の矢印Z方向の位置が一致した状態を維持して研削加工が完了するため、ワーク1において良好な形状精度をもった加工面が得られる。
The
According to the second embodiment, even if the shape of the
また、ツール軸13の矢印Z方向の位置修正は、加工後の光学素材等のワーク1の中肉厚さ、曲率半径、研削残り(へそ)の大きさを測定して制御装置25に入力するだけでよく、作業効率が向上する。
Further, the correction of the position of the
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
[付記1]
光学素材を加工する工具を回転可能に支持するツール軸と、光学素材を回転可能に支持するワーク軸からなり、ワーク軸とツール軸を押し当てるように近づけて、ワーク軸に取り付けた光学素材をツール軸に取り付けた研削砥石で球面加工する光学素材の研削方法に
おいて、装置に鉛直方向の基準面を設定し、ツール軸、ワーク軸の可動可能範囲にわたって、予めツール軸、ワーク軸の鉛直方向の変位を測定し、所望とする光学素材の形状によって、加工ポイントでのツール軸とワーク軸の鉛直方向のズレ量を測定データより調整する工程を特徴とする光学素材の研削方法。
[付記2]
付記1に示す光学素材の研削方法で、所望とする光学素材の形状を加工する際の加工ポイントでのワーク軸とツール軸の位置を夫々モニターするセンサーと、ワーク軸の可動範囲における装置基準面からのワーク軸高さの変位と、ツール軸の可動範囲における基準面からのツール軸高さの変位とが入力され、光学素材の加工ポイントでワーク軸高さとツール軸高さが一致するように演算可能な制御ボックスと、制御ボックスからの指令を受けてツール軸またはワーク軸を装置鉛直方向に移動可能にする移動軸を備えたことを特徴とする光学素材の研削装置。
Needless to say, the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[Appendix 1]
It consists of a tool axis that rotatably supports the tool that processes the optical material and a work axis that rotatably supports the optical material. The optical material attached to the work axis is brought close to the work axis and the tool axis. In the grinding method of optical material that is spherically processed with a grinding wheel attached to the tool axis, a vertical reference plane is set on the device, and the tool axis and workpiece axis in the vertical direction are set in advance over the movable range of the tool axis and workpiece axis. A method of grinding an optical material, characterized by measuring a displacement and adjusting a vertical deviation between a tool axis and a workpiece axis at a processing point from measurement data according to a desired shape of the optical material.
[Appendix 2]
Sensor for monitoring the positions of the workpiece axis and tool axis at the machining point when machining the desired shape of the optical material in the grinding method of the optical material shown in
1 ワーク
2 ワーク軸
3 チャック
4 ワーク軸コラム
5 軸受
6 回転モーター
7 軸
8 ギア
8a 駆動ギア
9 駆動シリンダ
10 ブラケット
11 研削砥石
11a 先端部
11b 先端部
12 ツール軸ハウジング
13 ツール軸
14 プーリー
15 ベルト
16 ツール軸コラム
17 サーボモーター
18 旋回ベース
19 送りねじ
20 ナット
21 カップリング
22 サーボモーター
23 送りねじ
24 サーボモーター
25 制御装置
25a メモリ
25b データテーブル
25c 制御プログラム
26 ロータリーエンコーダー
27 レーザー変位センサー
28 ベース面
1
Claims (6)
前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の可動範囲にわたって、前記ツール軸および前記ワーク軸を含む平面に直交する第1方向における前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の変位を測定データとして計測する第1工程と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の位置情報と前記測定データとに基づいて、前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向の位置を、前記ワーク軸と前記ツール軸との前記第1の方向の位置が一致するように調整する第2工程と、
を含むことを特徴とする研削方法。 A grinding method in which a workpiece supported rotatably on a workpiece axis intersecting the tool axis is relatively pressed and ground with respect to a grinding tool rotatably supported on a tool axis,
First, the displacement of each of the tool axis and the workpiece axis in a first direction orthogonal to the plane including the tool axis and the workpiece axis is measured as measurement data over the movable range of each of the tool axis and the workpiece axis. Process,
Based on the position information of the tool axis and the work axis and the measurement data, the position of the tool axis or the work axis in the first direction is determined in the first direction between the work axis and the tool axis. A second step of adjusting the positions to match ,
A grinding method comprising:
前記ワーク軸は、当該ワーク軸の軸方向である第2方向において可動であり、
前記ツール軸は、前記平面内において当該ツール軸に直交する第3方向、および当該平面内において当該ツール軸と前記ワーク軸の交点を中心として回動する第4方向に可動であり、
前記第1工程では、前記第2方向、前記第3方向および前記第4方向の各々の変位において、前記第1方向における変位の前記測定データが計測されることを特徴とする研削方法。 The grinding method according to claim 1,
The workpiece axis is movable in a second direction that is an axial direction of the workpiece axis,
The tool axis is movable in a third direction orthogonal to the tool axis in the plane, and in a fourth direction rotating around the intersection of the tool axis and the work axis in the plane,
In the first step, the measurement data of the displacement in the first direction is measured for each displacement in the second direction, the third direction, and the fourth direction.
前記第2工程では、加工完了時の前記ワーク軸の前記第2方向における位置座標と、加工完了時の前記被加工物の曲率半径および回転中心の研削残りの直径から算出された前記第2方向および前記第3方向における前記ツール軸の位置座標と、前記測定データとに基づいて、前記研削工具の損耗に伴う前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向における位置の修正を行うことを特徴とする研削方法。 The grinding method according to claim 2, wherein
In the second step, the second direction calculated from the position coordinates of the workpiece axis in the second direction at the completion of machining, the radius of curvature of the workpiece at the completion of machining, and the diameter of the grinding center of the rotation center. And correcting the position of the tool axis or the work axis in the first direction due to wear of the grinding tool based on the position coordinates of the tool axis in the third direction and the measurement data. Grinding method.
前記ツール軸に交差可能に設けられ、被加工物が回転可能に支持されたワーク軸と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の可動範囲にわたって計測された、前記ツール軸および前記ワーク軸を含む平面に直交する第1方向における前記ツール軸および前記ワーク軸の各々の変位を測定データとして記憶する記憶手段と、
前記ツール軸または前記ワーク軸を前記第1方向に変位させる第1駆動手段と、
前記ツール軸および前記ワーク軸の位置情報と前記測定データとに基づいて、前記第1駆動手段を介して前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向の位置を、前記ワーク軸と前記ツール軸との前記第1の方向の位置が一致するように調整する制御手段と、
を含むことを特徴とする研削装置。 A tool shaft that rotatably supports the grinding tool;
A workpiece axis provided so as to be able to intersect with the tool axis, and a workpiece supported rotatably;
The displacement of each of the tool axis and the workpiece axis in a first direction orthogonal to the plane including the tool axis and the workpiece axis, measured over the movable range of each of the tool axis and the workpiece axis, is stored as measurement data. Storage means for
First drive means for displacing the tool axis or the work axis in the first direction;
Based on the position information of the tool axis and the work axis and the measurement data, the position of the tool axis or the work axis in the first direction is determined via the first drive means, and the work axis and the tool axis. Control means for adjusting the position in the first direction to coincide with each other ;
A grinding apparatus comprising:
さらに、
前記ワーク軸を当該ワーク軸の軸方向である第2方向に変位させる第2駆動手段と、
前記ツール軸を前記平面内において当該ツール軸に直交する第3方向に駆動する第3駆動手段と、
前記ツール軸を前記平面内において当該ツール軸と前記ワーク軸の交点を中心として回動する第4方向に駆動する第4駆動手段と、
を備え、
前記記憶手段の前記測定データには、前記第2方向、前記第3方向および前記第4方向の各々の変位において計測された前記第1方向における変位が格納されていることを特徴とする研削装置。 The grinding apparatus according to claim 4, wherein
further,
Second driving means for displacing the workpiece axis in a second direction that is an axial direction of the workpiece axis;
Third driving means for driving the tool axis in a third direction orthogonal to the tool axis in the plane;
A fourth driving means for driving the tool axis in a fourth direction rotating around the intersection of the tool axis and the work axis in the plane;
With
The measurement data of the storage means stores a displacement in the first direction measured in each displacement in the second direction, the third direction and the fourth direction. .
前記制御手段は、
加工完了時の前記被加工物の曲率半径および回転中心の研削残りの直径から前記第2方向および前記第3方向における前記ツール軸の位置座標を算出する演算機能を備え、
前記加工完了時の前記ワーク軸の前記第2方向における位置座標と、前記第2方向および前記第3方向における前記ツール軸の前記位置座標と、前記測定データとに基づいて、前記第1駆動手段を介して前記研削工具の損耗に伴う前記ツール軸または前記ワーク軸の前記第1方向における位置の修正を行うことを特徴とする研削装置。
The grinding apparatus according to claim 5, wherein
The control means includes
An arithmetic function for calculating the position coordinates of the tool axis in the second direction and the third direction from the radius of curvature of the workpiece and the diameter of the remaining grinding at the center of rotation when machining is completed;
Based on the position coordinates of the work axis in the second direction when the machining is completed, the position coordinates of the tool axis in the second direction and the third direction, and the measurement data, the first driving means The position of the said tool axis | shaft or said workpiece | work axis | shaft in the said 1st direction accompanying the wear of the said grinding tool is corrected via this.
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