JPH09285961A - 砥石評価システム - Google Patents

砥石評価システム

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JPH09285961A
JPH09285961A JP8096947A JP9694796A JPH09285961A JP H09285961 A JPH09285961 A JP H09285961A JP 8096947 A JP8096947 A JP 8096947A JP 9694796 A JP9694796 A JP 9694796A JP H09285961 A JPH09285961 A JP H09285961A
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JP
Japan
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grindstone
work surface
light
distribution
evaluation system
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Application number
JP8096947A
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English (en)
Inventor
Takaharu Hamada
隆治 濱田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH09285961A publication Critical patent/JPH09285961A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】加工プロセスにおいて、使用中の砥石の研削性
能を効率的に且つ適正に評価する。 【解決手段】本システムの非接触センサ11の光学系
は、スピンドルと共に高速回転する砥石Aの作業面に対
するレーザ光aの焦点ずれを非点収差法で検出する光学
系に、砥石Aの作業面を照明するレーザ光aを検出する
フォトダイオード20と、砥石Aの作業面で反射したレ
ーザ光bを検出するフォトダイオード21を付加したも
のである。そして、情報処理装置12では、反射率算出
部30で、フォトダイオード20、21の出力から砥石
Aの作業面の反射率が逐次算出され、同時に、位置検出
部31で、4分割フォトダイオード29a,29bの出
力からレーザ光aの焦点ずれ量が逐次算出される。その
後、判定部32で、メモリに登録された評価基準データ
と、得られた反射率分布と焦点ずれ量とを対応づけた評
価データとの比較により砥石Aの研削性能が評価され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、研削盤等に使用さ
れる砥石の研削性能を評価する評価システムに関する。
【0002】
【従来の技術】研削抵抗による過度な力学的負荷と熱的
負荷とを受けて劣化した砥石の研削性能を回復させるた
めに、研削加工中、砥石には、適宜、作業面の修正処理
(即ち、研削砥石の作業面を整形するツルーイング処理
と、研削砥石の作業面の切れ刃を再生するドレッシング
処理)が施される。その際、適正な修正処理が施された
ことを確認するために、通常、研削砥石の作業面の状態
の評価が行われる。具体的には、ツルーイング処理後、
ドレッシング処理後には、それぞれ、接触式センサを用
いた研削砥石の作業面の形状測定、顕微鏡による研削砥
石の作業面の砥粒の状態の観察を行い、それらの結果を
総合的に評価して、研削砥石の研削性能が再度使用に耐
える状態迄に回復したかどうかを判断する。
【0003】尚、研削加工終了又は開始時にも、通常、
同様な評価に基づいて研削砥石の作業面に修正処理を施
す必要があるか否か等が判断される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
研削砥石の作業面の評価を行うためには、必ず、2つの
検査プロセス、即ち接触式センサによる研削砥石の作業
面の形状測定と、顕微鏡による研削砥石の作業面の砥粒
の状態の観察とを経なければならないという欠点があ
る。つまり、前者においては、接触式センサのスタイラ
スが研削砥石に跳ね飛ばされないようにスピンドルをゆ
っくりと回転させる必要があり、後者においては、一端
スピンドルから取り外した研削砥石を顕微鏡に取り付け
る必要がある等、作業に時間と手間がかかる上に、各検
査プロセスにおいて無関係に得られた結果(砥粒の分布
データと、作業面の形状データ)を必ずしも矛盾なく対
応付けることができるとは限らないので、研削砥石の作
業面の状態を正確に把握するのは困難である。
【0005】また、上記従来の研削砥石の作業面の評価
は、修正作業後の研削砥石の研削性能の回復の判断を主
眼とするものであるため、これに基づいて、研削加工中
において研削砥石の作業面に修正処理を施す最適なタイ
ミング(以下、ドレスの最適点という)等を把握するこ
とは難しい。
【0006】そこで、本発明は、加工プロセスにおい
て、使用中の研削砥石の研削性能を効率的に且つ適正に
評価することができる砥石評価システムを提供すること
を目的とする。そして、こうした評価システムにより、
工作機械の稼働時における研削砥石の作業面の状態を監
視し、その結果得られる評価に基づいて、より経済的な
研削加工の実現を図らんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、回転する砥石の作業面に対して光を照射
する照射手段と、前記砥石の作業面で反射した前記光の
光量と位置情報とを各々検出する検出手段と、前記検出
手段が検出した前記光の光量を用いて、前記砥石の作業
面における砥粒の分布を算出する分布算出手段と、前記
検出手段が検出した前記光の位置情報に基づいて、前記
砥石の作業面の形状を算出する形状測定手段と、前記分
布算出手段が算出した前記砥石の作業面における砥粒の
分布を、前記測定手段が算出した前記砥石の作業面の形
状に対応付けて出力する出力手段とを備えることを特徴
とする砥石評価システムを提供する。
【0008】尚、こうした砥石評価システムによれば、
前記分布算出手段が、前記検出手段が検出した前記光の
光量を用いて前記砥石の作業面における砥粒の分布を算
出すると同時に、前記形状測定手段が、前記検出手段が
検出した前記光の位置情報に基づき前記砥石の作業面の
形状を測定する。そして、前記出力手段は、前記分布算
出手段が算出した前記砥石の作業面における砥粒の分布
を、前記形状算出手段が算出した前記砥石の作業面の形
状に対応付けて出力する。
【0009】従って、作業者は、前記出力手段が出力す
るデータに基づいて、使用中の砥石の状態を効率的に且
つ適正に把握することができる。
【0010】更に、こうした砥石評価システムに、前記
砥石の作業面の形状と、前記砥石の作業面における分布
と、前記砥石の作業面の状態の評価値とを対応付けるデ
ータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶するデ
ータによって、前記分布算出手段が算出した前記砥石の
作業面における砥粒の分布と、前記形状算出手段が算出
した前記砥石の作業面の形状とに対応付けられる前記砥
石の作業面の状態の評価値に基づいて、前記砥石の研削
性能の良否を判定する判定手段とを備えれば、作業者
は、前記判定手段の判定に基づいて、研削加工中におけ
るドレスの最適点等を把握することができる。従って、
より経済的な研削加工の実現を図ることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
【0012】最初に、図1により、本実施の形態に係る
システムの基本構成を、外周に作業面を有するディスク
型砥石Aを評価対象とした場合を一例に挙げて、簡単に
説明しておく。
【0013】本システムは、スピンドル10と共に回転
するディスク型砥石Aの作業面の形状等を測定する光学
式の非接触センサ11と、光学式の非接触センサ11の
出力に基づいて後述の評価処理を実行する情報処理装置
12とを備える。このように光学式の非接触センサ11
を採用したのは、これによれば、工作機械を通常稼働さ
せたままの状態でディスク型砥石Aの作業面の形状をリ
アルタイムに精度良く測定することができるためであ
る。
【0014】尚、外周に作業面を有するディスク型砥石
A以外の砥石を本システムにおける評価対象とする場合
には、光学式の非接触センサ11を、砥石の作業面で反
射するレーザ光bを検出できるような適当な位置に配置
する必要がある。
【0015】以下、本システムの各構成要素について、
それぞれ、詳しく説明する。
【0016】まず、図2により、光学式の非接触センサ
11の光学系について説明する。
【0017】本光学式の非接触センサの光学系は、ディ
スク型砥石Aの作業面に対するレーザ光aの焦点ずれを
非点収差法によって検出する周知の光学系に、新たに、
ディスク型砥石Aの作業面を照明するレーザ光aの光量
を検出するフォトダイオード20と、ディスク型砥石A
の作業面で反射したレーザ光bの光量を検出するフォト
ダイオード21とを付加したものである。即ち、レーザ
22から照射されたレーザ光aは、絞り23を通過した
後、偏光ビームスプリッタ24で2方向に分割され、そ
の内の一方がフォトダイオード20へと導かれるように
なっている。一方、ディスク型砥石Aの作業面で反射し
たレーザ光bは、1/4波長板25と偏光ビームスプリ
ッタ24と介して、ビームスプリッタ26で2方向に分
割され、その内の一方がフォトダイオード21へと導か
れるようになっている。そして、これら2つのフォトダ
イオード20,21の出力は、それぞれ、情報処理装置
12へ入力されるようになっている(図3参照)。
【0018】ここで、非点収差法による焦点ずれ検出原
理についても簡単に説明しておく。
【0019】ディスク型砥石Aの作業面で反射したレー
ザ光bは、偏光ビームスプリッタ24及び1/4波長板
25とから成る光アイソレータにより、ディスク型砥石
Aの作業面を照明するレーザ光aから分離される。そし
て、測定面であるディスク型砥石Aの作業面の傾きが測
定結果に影響を与えないように、ビームスプリッタ27
で2方向に分割された各レーザ光b1,b2が、互いに軸
が直交するように配置されたシリンドリカルレンズ28
a,28bを透過した後、それぞれ、2つの4分割フォ
トダイオード29a,29bで検出されるようになって
いる。そして、これら2つの4分割フォトダイオード2
9a,29bの出力は、それぞれ、情報処理装置12へ
入力されるようになっている(図3参照)。
【0020】尚、ディスク型砥石Aの作業面に対するレ
ーザ光aの焦点ずれを検出する方法としては、必ずしも
非点収差法を採用する必要はなく、これ以外の焦点位置
検出方法、例えば臨界角検出法等を採用しても構わな
い。
【0021】また、被検面での光の反射を検出して被検
面の形状を測定する他の測定原理を採用しても構わな
い。
【0022】次に、図3により、情報処理装置12で行
われる評価処理について、図4(a)に示すような、結
合剤(合成樹脂等)A2でダイヤモンド砥粒A1を結合さ
せたダイヤモンド砥石から成るディスク型砥石Aの作業
面を評価対象とした場合を一例に挙げて説明する。
【0023】まず、反射率算出部30において、2つの
フォトダイオード20,21の出力からディスク型砥石
Aの作業面の反射率(ディスク型砥石Aの作業面を照明
するレーザ光aの光量に対する、ディスク型砥石Aの作
業面で反射したレーザ光bの光量の比)が算出される。
図4(c)は、算出された反射率を、スピンドル10に
取付けたエンコーダ(不図示)からの出力と、ディスク
型砥石Aの作業面の反射率とを対応付けた、ディスク型
砥石Aの作業面における反射率分布を示したものであ
り、本実施の形態では、この反射率分布に基づき、図4
(a)に示したディスク型砥石Aの作業面に露出したダ
イヤモンド砥粒A1の分布が特定される。つまり、他の
領域(結合剤A2)よりも高い反射率が検出される領域
をダイヤモンド砥粒A1が露出している領域とする。
【0024】一方、位置検出部31では、これと同時
に、2つの4分割フォトダイオード29a,29bの出
力から、非点収差法による焦点ずれ検出原理による周知
の演算方法に従ってフォーカスエラーが算出される。そ
して、算出されたフォーカスエラーに基づいて、ディス
ク型砥石Aの作業面に対するレーザ光aの焦点ずれ量が
検出される。図4(b)は、エンコーダ(不図示)から
の出力と、レーザ光aの焦点ずれ量とを対応付けた焦点
ずれ量分布を示したものである。
【0025】その後、判定部32では、ディスク型砥石
Aの作業面の評価データとして、反射率算出部30で算
出された反射率と、同時に位置検出部31で算出された
焦点ずれ量との対応付けが行われる。図4(d)は、そ
の結果得られるディスク型砥石Aの作業面の評価データ
を示したものであり、本実施の形態では、この評価デー
タに基づいてディスク型砥石Aの研削性能が評価され
る。即ち、メモリ33に登録された評価基準データによ
って、得られたディスク型砥石Aの作業面の評価データ
に対応付けられる指数に基づいて、研削加工中における
ディスク型砥石Aの作業面の良否が判定される。尚、こ
こでいう評価基準データとは、ディスク型砥石Aの作業
面の反射率分布と、ディスク型砥石Aの作業面の形状デ
ータと、経験的に定めたディスク型砥石Aの寿命を判定
するための指数とを対応付けるデータのことである。
【0026】そして、研削加工の進行に伴い、図5
(a)に示すようにディスク型砥石Aの作業面が劣化す
ると、反射率算出部30においては、図5(c)に示す
ようなディスク型砥石Aの作業面の目づまりが明らかに
判別できるような反射率分布が算出され、位置検出部3
1においては、図5(b)に示すようなディスク型砥石
Aの作業面の変形が明らかに判別できるような焦点ずれ
量分布が算出される。従って、判定部判定部32では、
メモリ33に登録された評価基準データによって、これ
らを含むディスク型砥石Aの作業面の評価データ(図5
(d)参照)に対応づけられる指数に基づいて、ディス
ク型砥石Aの寿命、即ち、研削加工中におけるドレス条
件の最適点が判定されることになる。
【0027】尚、本実施の形態では、情報処理装置にお
いてディスク型砥石Aの作業面の良否の判断が実行され
るが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、
得られたディスク型砥石Aの作業面の評価データを表示
装置に表示し、作業者にディスク型砥石Aの作業面の状
態を判定させるようにしても構わない。
【0028】また、光学式の非接触センサの換わりに、
静電容量型センサを使用しても構わない。但し、この場
合には、静電容量型センサで検出される透磁率分布に基
づき、ディスク型砥石Aの作業面に露出したダイヤモン
ド砥粒A1の分布が特定されることになる。
【0029】
【発明の効果】本発明に係る評価システムによれば、工
作機械を稼働させたままの状態で、砥石の作業面の状態
を評価するために必要とされるデータ、即ち、砥石の作
業面の砥粒の分布データと、砥石の作業面の形状データ
とを同時に得ることができる。即ち、研削加工と同一プ
ロセスにおいて、ディスク型砥石の作業面の状態を効率
的に検査することができる。従って、本評価システムを
研削加工に導入しても、工作機械の稼働効率が低下する
ことはない。
【0030】また、工作機械の稼働時における砥石の作
業面の状態の変化を常に監視することができるので、作
業者は、逐次得られるデータに基づいて、研削加工中に
おける砥石の作業面の状態の良否を的確に把握すること
ができる。尚、予め、砥石の表面を評価する際の基準と
成るデータをメモリに登録しておけば、こうした判定の
自動化も可能である。従って、本評価システムを研削加
工に導入すれば、研削加工におけるドレスの最適点等の
的確な把握が可能となるため、結果として、砥石の研削
性能が最大限に発揮され、且つ、より経済的な研削加工
が実現されると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るシステムの構成を
説明するための図である。
【図2】図1の光学式の非接触センサの光学系を示した
図である。
【図3】図1のシステムで行われる処理を説明するため
の図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る砥石の作業面の評価
方法を説明するための図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る砥石の作業面の評価
方法を説明するための図である。
【符号の説明】
10…スピンドル 11…光学式の非接触センサ 12…情報処理装置 20,21…フォトダイオード 22…レーザ 23…絞り 24…偏光ビームスプリッタ 25…1/4波長板 26,27…ビームスプリッタ 28a,28b…シリンドリカルレンズ 29a,29b…4分割フォトダイオード

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転する砥石の作業面に対して光を照射す
    る照射手段と、 前記砥石の作業面で反射した前記光の光量と、当該光の
    位置情報を検出する検出手段と、 前記検出手段が検出した前記光の光量を用いて、前記砥
    石の作業面における砥粒の分布を算出する分布算出手段
    と、 前記検出手段が検出した前記光の位置情報を用いて、前
    記砥石の作業面の形状を算出する形状測定手段と、 前記分布算出手段が算出した前記砥石の作業面における
    砥粒の分布を、前記測定手段が算出した前記砥石の作業
    面の形状に対応付けて出力する出力手段とを備えること
    を特徴とする砥石評価システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の砥石評価システムであっ
    て、 前記照射手段は、集光する前記光を前記砥石の作業面に
    対して照射し、 前記検出手段は、前記光の位置情報として、前記光の光
    量を用いて当該光が集光する集光点に対する前記砥石の
    作業面の変位を算出することを特徴とする砥石評価シス
    テム。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の砥石評価システム
    であって、 前記砥石の作業面の形状と、前記砥石の作業面における
    砥粒の分布と、前記砥石の作業面の状態の評価値とを対
    応付けるデータを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段が記憶するデータによって、前記分布算出
    手段が算出した前記砥石の作業面における砥粒の分布と
    前記形状測定手段が算出した前記砥石の作業面の形状と
    に対応付けられる前記砥石の作業面の状態の評価値に基
    づいて、前記砥石の研削性能の良否を判定する判定手段
    とを備えることを特徴とする評価システム。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3記載の評価システム
    であって、 前記砥石の作業面上の所定の位置の移動量を測定する測
    定手段を備え、 前記出力手段は、前記測定手段が測定した前記砥石の作
    業面上の所定の位置の移動量を基準として、前記分布算
    出手段が算出した前記砥石の作業面における砥粒の分布
    を、前記測定手段が算出した前記砥石の作業面の形状に
    対応付けることを特徴とする砥石評価システム。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3又は4記載の砥石評価シ
    ステムであって、 前記回転する砥石を備えた工作機械を備えることを特徴
    とする砥石評価システム。
JP8096947A 1996-04-18 1996-04-18 砥石評価システム Pending JPH09285961A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102121999A (zh) * 2009-12-29 2011-07-13 韩国地质资源硏究院 使用光传感器的无接触落石检测方法
CN105479340A (zh) * 2015-12-25 2016-04-13 华南理工大学 一种砂轮微放电修锐修整的在线监控装置及方法
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