JP2000233353A - 研削方法および研削装置 - Google Patents

研削方法および研削装置

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JP2000233353A
JP2000233353A JP11032178A JP3217899A JP2000233353A JP 2000233353 A JP2000233353 A JP 2000233353A JP 11032178 A JP11032178 A JP 11032178A JP 3217899 A JP3217899 A JP 3217899A JP 2000233353 A JP2000233353 A JP 2000233353A
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JP
Japan
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measuring
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JP11032178A
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English (en)
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Toshiyuki Yoshihara
敏幸 吉原
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置内部で発生する熱や振動、雰囲気温度変
化による熱変動といった外乱要因や、加工中のワークス
テージおよびツールステージの変動量があっても設計仕
様の形状精度を得ることができる研削方法と研削装置を
得る。 【解決手段】 ワーク3およびツール8の送り方向の移
動量測定を加工点近傍で行い、さらにワーク3およびツ
ール8の相対的な変位を測定するためにワーク3およ
び、ツール8の振動や発熱等の外乱成分の影響を受けな
い基準点を設け、前記基準点からワークステージ5の変
動量とツールステージ9の変動量を測定することによ
り、移動量を補正して制御系(不図示)にフィードバッ
クを行い、ワーク3およびツール8の送り量に反映させ
研削精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレンズの研削方法な
らびに研削装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レンズの表面形状を創成する研削加工に
は粗研削加工および精研削加工等がある。前記研削加工
を行っている従来の研削装置は、本体がベースとコラム
とから構成されており、一般的にベースにはワークテー
ブル部が取り付けられ、コラムにはツールヘッド部が取
り付けられている。さらにワークテーブル部は、水平平
面内で一軸方向に移動できるワークステージと、前記ワ
ークステージに設置され水平平面内でワークを回転させ
ることのできる回転テーブルとを具備している。また、
ツールヘッド部は、回転させることのできるスピンドル
と、前記スピンドルを設置して鉛直方向に移動できるツ
ールステージとを具備しており、ツールである研削砥石
はスピンドルに取り付けられる。前記ワークステージお
よびツールステージの移動量は、例えばレーザ干渉測長
器等の移動量測定手段によって測定される。
【0003】レンズの研削加工では、ワークおよびツー
ルの移動量や加工位置はレンズの設計置より演算した加
工曲線によって決定され、それぞれワークおよびツール
の移動量をフィードバック制御することにより前記加工
曲線通りの加工を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術においては、研削加工を行っているワ
ークおよびツールの加工点位置を直接測定することがで
きないため、ワークおよびツールが設置されたワークス
テージおよびツールステージの移動量を測定して、ワー
クおよびツールの移動量としていた。その結果、ワーク
ステージおよびツールステージの走り精度や、前記ワー
クステージに設置された回転テーブルおよび前記ツール
ステージに設置されたツールの取り付けられたスピンド
ルの回転による位置変動や振動および装置内部から発生
する熱による変形などの外乱成分は取り除かれていなか
った。特に、前記ワークステージおよびツールステージ
の走り精度から発生する、ワーク側におけるツールの移
動方向でのワークステージの変動量と、逆にツール側に
おけるワークの移動方向でのツールステージの変動量は
取り除かれていなかった。
【0005】したがって、測定されていない外乱成分や
変動成分がワークおよびツールの送り方向の運動誤差と
なり、設計仕様の形状精度を得ることができないという
問題点があった。そこで本発明は、設計仕様の形状精度
を得ることができる研削方法と研削装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するため、ワークおよびツールの送り方向の移動量
測定を加工点近傍で行い、さらにワークおよびツールの
相対的な変位を測定するためにワークおよび、ツールの
振動や発熱等の外乱成分の影響を受けない基準点を設
け、前記基準点からワークステージのツール送り方向へ
の変動量とツールステージのワーク送り方向への変動量
を測定することとした。ここでワークおよびツールの移
動量を算出するための測定点を加工点近傍としたのは、
加工点を測定することは物理的に無理があり、レンズの
設計値より与えられる加工曲線がワークごとに異なるの
で理想的な測定の位置はワークにより異なるためであ
る。
【0007】さらにワークステージのツール送り方向へ
の変動量とツールステージのワーク送り方向への変動量
を測定するために、装置本体の外乱要因の影響を受けな
いフレームおよび支持部材を、装置本体に取り付けて前
記フレームおよび支持部材上に基準点を設置することと
した。上記内容を踏まえて、請求項1の発明では、ツー
ルの送り方向と平行な方向で生じるワークの変動量を測
定して前記ツールの送り量を補正し、前記ワークの送り
方向と平行な方向で生じる前記ツールの変動量を測定し
て前記ワークの送り量を補正し、前記二つの補正量をフ
ィードバックしながら研削を行う加工方法を特徴として
いる。
【0008】また請求項2の発明では、請求項1に記載
の研削加工を行った後、ツールの送り方向と平行な方向
で移動する測定子により加工後のワークの形状測定を行
い、前記形状測定値を前記ツールの送り方向と平行な方
向で生じる前記ワークの変動量で補正し、前記補正した
形状測定結果により再度研削を行う加工方法を特徴とし
ている。
【0009】また請求項3の発明では、ベースと、コラ
ムと、ワークを保持して回転する回転テーブルを載置し
て水平一軸方向で移動するワークステージと、該ワーク
ステージの送り軸方向の移動量を測定する移動量測定手
段と、ツールを保持して回転するスピンドルを設置して
前記ワークステージ送り軸方向に対して同一平面内の直
交する方向に移動するツールステージと、該ツールステ
ージの送り軸方向の移動量を測定する移動量測定手段
と、前記ワークステージの送り軸方向に対して直交する
ツールの送り軸方向に変動する前記ワークステージを装
置本体の外乱を受けない基準点から前記ツールステージ
送り軸方向の移動量測定手段と同一軸上で測定する変動
量測定手段と、前記ツールステージの送り軸方向に対し
て直交するワーク送り軸方向に変動する前記ツールステ
ージを装置本体の外乱を受けない基準点から測定する変
動量測定手段とを具備した研削装置であることを特徴と
している。
【0010】また請求項4の発明では、請求項3に記載
の研削装置において、ツールステージ上に配置されツー
ルステージの送り軸方向と平行な一軸方向に移動する測
定子と、該測定子の送り軸方向の移動量を装置本体の外
乱を受けない基準点から測定する移動量測定手段と、前
記測定子の送り軸上に配置され前記測定子の送り軸方向
に変動するワークステージを装置本体の外乱を受けない
基準点から測定する変動量測定手段とを具備することを
特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、添付図面を用いて詳細に説明する。図1は
本発明に係る研削装置の構成を示す正面図であり、図2
は同装置の側面図である。この装置は、ベース1と、コ
ラム2と、前記ベース1とアクティブ除振台(不図示)
を介して取り付けられた支持部材21と、前記ベース1
と前記コラム2に板ばね(不図示)を介して取り付けら
れたフレーム19と、ワーク3を保持して回転する回転
テーブル4を載置して案内手段(不図示)によって水平
方向に送られるワークステージ5と、該ワークステージ
5上に取り付けられたワークステージ移動ミラー(以下
WSミラー14と呼ぶ)と、前記ワークステージ5の水
平方向における移動量を測定する移動量測定手段(以
下、WS移動量測定器6と呼ぶ)と、前記ワークステー
ジ5の下端に取り付けられたワークステージ基準ミラー
(以下WS基準ミラー17と呼ぶ)と、前記ワークステ
ージ5の鉛直方向における変動量を測定する測定手段
(以下、WS変動量測定器7と呼ぶ)と、ツール8を保
持して回転するスピンドル12を設置して案内手段(不
図示)によって鉛直方向に送られるツールステージ9
と、該ツールステージ9の上端に取り付けられたツール
ステージ移動鏡(以下TSミラー15と呼ぶ)と、前記
ツールステージ9の移動量を測定する移動量測定手段
(以下、TS移動量測定器10と呼ぶ)と、前記支持部
材21に取り付けられたツールステージ基準鏡(以下T
S基準ミラー18と呼ぶ)と、前記ツールステージ9の
変動量を測定する測定手段(以下、TS変動量測定器1
1と呼ぶ)とを具備している。
【0012】さらに本発明に係る研削装置では、オンマ
シン計測を行うために前記ツールステージ9上に測定子
20を配置し、該測定子20の移動量を測定する移動量
測定手段(以下、SS移動量測定器13と呼ぶ。)とを
具備している。ここで、WS変動量測定器7とTS移動
量測定器10とSS移動量測定器13は、本研削装置本
体の前述外乱要因の影響を受けないように、ベース1と
コラム2とからなる本体と板ばね(不図示)を介して取
り付けられたフレーム19に設置されている。また、W
S移動量測定器6とTS基準鏡18も、前述外乱要因の
影響を受けないようにベース1とアクティブ除振台(不
図示)を介して取り付けられた支持部材21に設置され
ている。フレーム19および支持部材21は低熱膨張部
材であるスーパインバーを用いており、測定基準部材と
している。さらに基準鏡であるWS基準ミラー17とT
S基準ミラー18については低熱膨張部材であるゼロデ
ュアを用いている。
【0013】上述の移動量測定手段6,7、10、1
1、13としては、レーザ干渉測長器が用いられる。前
記レーザ干渉測長器は、レーザ光源(不図示)と、ビー
ムスプリッタ(不図示)と、ミラーと、干渉計(不図
示)とで構成される。光源から出射されたレーザ光はビ
ームスプリッタで二分割されてミラーと干渉計とにそれ
ぞれ照射されるが、前記ミラーに照射したレーザ光は反
射して干渉計に入射する。干渉計内では、ビームスプリ
ッタからの入射光とミラーからの反射光とにより干渉縞
を生じる。ミラーと干渉計との距離が相対的に変化する
ことにより干渉縞が変化し、その変化量を干渉計で計測
することができる。
【0014】ワーク3およびツール8の移動量測定位置
は、前述のように加工点近傍とする。そのため本発明の
実施形態では、ワーク3の移動量測定位置はワークの送
り方向と平行な軸上のワークの中心断面におけるワーク
の平均中心高さにしてWSミラー14を設置し、WS移
動量測定器6とともにワーク3の移動量は測定される。
一方、ツール8の移動量測定位置はツール8の送り方向
と平行でツール8の回転中心点を通る軸上に設定してT
Sミラー15を設置し、TS移動量測定器10とともに
ツール8の移動量が測定される。
【0015】さらにワーク3およびツール8の相対的な
変位を測定するために、ワーク側については、前述の通
り装置本体の振動や発熱等の外乱成分の影響を受けない
フレーム19に取り付けられ測定基準点となるWS変動
量測定器7とWS基準ミラー17によりワークステージ
5の変動量が測定される。一方ツール側についてはフレ
ーム19と同様に装置本体の振動や装置本体の発熱等の
外乱成分の影響を受けない支持部材21に取り付けられ
た測定基準点となるTS基準ミラー18とTS変動量測
定器11によりツールステージ9の変動量が測定され
る。
【0016】次に本研削装置の加工操作について説明す
る。まず、被加工物であるワーク3は雇いを介して回転
テーブル4上に載置される。回転テーブル4はワークス
テージ5に設置されており水平方向の一軸に移動できる
ようになっている。ツール8はスピンドル12に取り付
けられ、さらにスピンドル12はツールステージ9に設
置されている。研削加工に際しては、回転テーブル4上
に載置され回転しているワーク3が、ワークステージ5
の動作にともない水平方向に移動するのと同期して、ツ
ールステージ9を駆動させてスピンドル12に取り付け
られ回転しているツール8を鉛直方向に移動させること
により、ワーク3を軸対称の三次元形状に創成できる。
【0017】ここで、ワークステージ5上に設置された
WS移動鏡14とWS移動量測定器6により、ワーク3
の移動量が測定され、またツールステージ9に設置され
たTS移動鏡15とTS移動量測定器10により、ツー
ル8の移動量が測定される。この測定に同期して、WS
基準鏡17とWS変動量測定器7によりワーク側の変動
量が得られ、TS基準鏡18とTS変動量測定器11に
よりツール側の変動量が得られる。それぞれの変動量を
補正した、ワークステージ5とツールステージ9の移動
量が装置内の制御部にフィードバックされ、次加工の送
り量が決められる。そして全面の研削加工が終了後、ツ
ールの送り方向と平行な方向で移動する測定子20によ
り加工後のワーク3の形状測定を行い、これと同期して
測定子20の送り軸同一軸上に配置されたWS変動量測
定器7´とWS基準ミラー17により測定したワーク3
のツール移動方向における変動量で補正したワーク3の
形状測定値が設計仕様の形状精度に満たなければ、再度
研磨加工が行われる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ワークお
よびツールの送り方向の移動量にワーク送りやツール送
りにより発生するワークおよびツールの変動量を加味し
て送り量を補正することにより、形状精度の良い研削加
工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による研削装置の構成を示す正面図であ
る。
【図2】本発明による研削装置の構成を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・ベース 2・・・コラム 3・・・ワーク 4・・・回転テーブル 5・・・ワークステージ 6・・・WS移動量測定器 7、7´・・・WS変動量測定器 8・・・ツール 9・・・ツールステージ 10・・・TS移動量測定器 11・・・TS変動量測定器 12・・・スピンドル 13・・・SS移動量測定器 14・・・WS移動ミラー 15・・・TS移動ミラー 16・・・SS移動ミラー 17・・・WS基準ミラー 18・・・TS基準ミラー 19・・・フレーム 20・・・測定子 21・・・支持部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転しているツールを一軸方向で送り込
    んでワークに押し当て、回転しているワークを前記方向
    に対して垂直な一軸方向に送りながら研削加工を行う研
    削方法において、前記ツールの送り方向と平行な方向で
    生じる前記ワークの変動量を測定して前記ツールの送り
    量を補正し、前記ワークの送り方向と平行な方向で生じ
    る前記ツールの変動量を測定して前記ワークの送り量を
    補正し、前記二つの補正量をフィードバックしながら研
    削加工を行うことを特徴とする研削方法。
  2. 【請求項2】 回転しているツールを一軸方向で送り込
    んでワークに押し当て、回転しているワークを前記方向
    に対して垂直な一軸方向に送りながら研削加工を行い、
    研削後に前記ツールと平行な方向で移動する測定子によ
    り前記ワーク形状を測定し、前記形状測定結果により再
    度研削加工を行う研削方法において、前記ツールの送り
    方向と平行な方向で生じる前記ワークの変動量を測定し
    て前記ツールの送り量を補正し、前記ワークの送り方向
    と平行な方向で生じる前記ツールの変動量を測定して前
    記ワークの送り量を補正し、前記二つの補正量をフィー
    ドバックしながら研削加工を行った後、前記ツールと平
    行な方向で移動する測定子により前記ワークの形状測定
    を行い、前記形状測定値を前記ツールの送り方向と平行
    な方向で生じる前記ワークの変動量で補正し、前記補正
    した形状測定結果により再度研削加工を行うことを特徴
    とする研削方法。
  3. 【請求項3】 ベースと、コラムと、ワークを保持して
    回転する回転テーブルを載置して水平一軸方向で移動す
    るワークステージと、該ワークステージの一軸方向の移
    動量を測定する移動量測定手段と、前記ワークステージ
    の一軸方向に対して同一平面内の直交方向で前記ワーク
    ステージの動きを測定する移動量測定手段と、ツールを
    保持して回転するスピンドルを設置して垂直一軸方向で
    移動するツールステージと、該ツールステージの一軸方
    向の移動量を測定する移動量測定手段と、前記ツールス
    テージの一軸方向に対して同一平面内の直交方向で前記
    ツールステージの動きを測定する移動量測定手段とを具
    備することを特徴とする研削装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の研削装置において、前
    記ツールステージ上に配置される測定子と、該測定子の
    一軸方向の移動量を測定する移動量測定手段と、前記測
    定子の一軸方向でワークステージの動きを測定する移動
    量測定手段とを具備することを特徴とする研削装置。
JP11032178A 1999-02-10 1999-02-10 研削方法および研削装置 Withdrawn JP2000233353A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008027210A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Denso Corp 加工設備及び加工設備の制御方法
KR101121955B1 (ko) 2004-12-31 2012-03-09 발테르 마쉬넨바우 게엠베하 연마기와 연삭기의 교정방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121955B1 (ko) 2004-12-31 2012-03-09 발테르 마쉬넨바우 게엠베하 연마기와 연삭기의 교정방법
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