(57)【要約】【課題】砥石を用いる加工装置において、砥石の経時的な形状変化等に起因する製品不良の発生を予防する。【解決手段】固定側ワークスピンドル１２０と可動側ワークスピンドル１３０の固定ホルダ１０２と可動側ホルダ１０３の間に保持されて回転する光学素子１０１を、砥石１０６で心取り加工する加工装置Ｍ１において、固定側ワークスピンドル１２０に修正用砥石１０４を設けるとともに、砥石１０６の外観形状を認識するカメラ１０５を備え、加工装置Ｍ１の制御部１４０は、カメラ１０５を介して認識された砥石１０６の外観形状を随時、修正用砥石１０４によって修正しつつ、光学素子１０１の外周部１０１ａを研削加工することで、砥石１０６の形状の経時的な変化等に起因する光学素子１０１の製品不良を未然に防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持して回転させるクランプ手段と、
前記ワークに当接して研削または研磨加工を行う第１砥石と、
搭載された前記第１砥石を移動させるステージと、
前記ステージによる前記第１砥石の可動範囲に配置され、当該第１砥石の修正に用いられる第２砥石と、
前記第１砥石の形状を認識する認識手段と、
前記第１砥石の前記形状に基づいて、前記第２砥石を用いた前記第１砥石の修正を行う制御手段と、
を備えた加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置において、
前記制御手段は、前記認識手段で得られた過去および現在の前記第１砥石の前記形状の比較によって摩耗量を認識し、前記第２砥石を用いた前記第１砥石の修正の要否を判定することを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項１記載の加工装置において、
前記制御手段は、前記第１砥石の前記形状の変化に応じて、前記第１砥石の交換時期を警告することを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項１記載の加工装置において、
前記制御手段は、前記第１砥石の動作を制御し、前記第１砥石の前記形状の変化を補うように、前記第１砥石の前記ワークに対する相対的な切込み量を補正することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、加工工具として砥石を用いる加工装置では、加工中に摩耗する砥石の形状を修正するツルーイングが行われている。
たとえば、特許文献１では、ワークを保持して回転させる主軸台の側に、相互間の位置が確定した砥石修正装置および接触検知装置を配置し、砥石車を搭載して移動する砥石台の側にはタッチセンサを配置している。
【０００３】
そして、ツルーイングに先立って、砥石車を接触検知装置の検知ピンに接触させて当該砥石車の位置検出を行うことで砥石修正装置に対する砥石車の位置決めを行ってツルーイングを実行している。
【０００４】
この場合、接触検知装置の検知ピンは、砥石車との接触によって摩耗するため、定期的に砥石台に設けられたタッチセンサのプローブを接触検知装置の検知ピンに当接させて、当該検知ピンの摩耗量を計測し、この摩耗量の分だけ、ツルーイングにおいて、砥石修正装置に対する砥石車の修正切込み量を補正することにより、砥石車の正確なツルーイングを実現しようとしている。
【０００５】
また、特許文献２には、レンズホルダに挟持されて回転するレンズの外周に砥石を接触させて加工するレンズ心取装置において、砥石を支持するスピンドルに圧電型切削動力計を配置し、加工中に、この圧電型切削動力計から得られる研削抵抗値と研削後のレンズ品質との相関関係から、砥石の切込み量とレンズの回転数を最適化しようとする技術が開示されている。
【０００６】
ところが、前者の特許文献１の技術では、以下のような技術的課題がある。
第１に、予め設定された数のワークを研削した後に、砥石の磨耗の有無に関わらず、定期的に砥石の修正（ツルーイング）を行っている。そのため、全く磨耗してない状態でも砥石の修正が行われることとなり、メンテナンス時間が必要以上に長くなるとともに、無用な砥石の修正により、砥石の劣化も激しく、不経済である。
【０００７】
第２に、定期的な砥石修正は可能であるが、実際の砥石の劣化状態を装置が把握することはできない。このため、もし、何らかの影響により、砥石が大きく損傷した場合、定期的な砥石の修正時期になるまで、砥石の形状不良に起因する製品不良を出し続けてしまう。
【０００８】
第３に、砥石の突発的な損傷による製品不良を防止するためには、砥石を目視にて確認する必要があるが、人為的な検査を介在させることになり、効率が悪い。砥石の磨耗を目視検査する方法では、良悪の判定が曖昧になり、安定した生産は難しく、熟練を要する判定技能が必要となる。
【０００９】
一方、後者の特許文献２の場合には、以下のような技術的課題がある。
第１に、上述の特許文献１の場合と同様に、装置がタイムリーに砥石の磨耗状態を把握できない。
【００１０】
第２に、研削抵抗の変動から研削時の状態悪化を把握して、砥石の交換を促すことは可能でも、自動で砥石を修正する機能はない。
第３に、加工中の研削抵抗の変動によって検知される研削中の状態悪化から、製品不良の発生をある程度把握することは可能である。しかし、加工前に砥石が劣化している事を把握することは出来ない。そのため、砥石の形状不良に起因する製品不良を未然に防ぐことは不可能である。
【００１１】
第４に、砥石のスピンドルに作用する研削抵抗から加工中の砥石の状態を間接的に知ることができるが、装置が自動的に砥石を補正することは出来ない。また、砥石の形状補正値を手動で計算する必要があり、補正が難作業となり熟練や時間を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−７０７５５号公報
【特許文献２】特開２０００−８４８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、砥石を用いる加工装置において、砥石の経時的な形状変化等に起因する製品不良の発生を予防することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ワークを保持して回転させるクランプ手段と、
前記ワークに当接して研削または研磨加工を行う第１砥石と、
搭載された前記第１砥石を移動させるステージと、
前記ステージによる前記第１砥石の可動範囲に配置され、当該第１砥石の修正に用いられる第２砥石と、
前記第１砥石の形状を認識する認識手段と、
前記第１砥石の前記形状に基づいて、前記第２砥石を用いた前記第１砥石の修正を行う制御手段と、
を備えた加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、砥石を用いる加工装置において、砥石の経時的な形状変化等に起因する製品不良の発生を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態である加工装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である加工装置において用いられる砥石の形状の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態である加工装置の作用を説明する概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態である加工装置の作用を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態である加工装置の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態の第１態様では、光学素子の研削装置に、加工用の砥石を修正する修正用砥石を設けるとともに、研削加工する前に、光学素子の研削に使う砥石の形状や状態をカメラで撮影して認識し、砥石が磨耗している場合は、修正用砥石を用いて自動で砥石を修正する機構を例示する。
【００１８】
本実施の形態の第２態様では、砥石の角部の摩耗をカメラで撮影して認識する。光学素子の角を面取り加工する場合、凹の形状の砥石の角部を使って面取り加工を行う。この加工により、砥石の角部分の磨耗が発生する。
【００１９】
本第２態様では、上述の第１態様における砥石の認識処理と同じタイミングで、砥石の角部分の形状をカメラで撮影して認識する。これにより、直ちに、砥石の異常を検知することが可能である。
【００２０】
本実施の形態の第３態様では、上述の第２態様で、砥石の磨耗や破損を検出する。この検出結果を基に、自動で砥石の修正量を算出し、修正が必要な場合、自動で砥石面を修正用砥石で修正し、砥石の磨耗部位や破損部位を削り取る。
【００２１】
本実施の形態の第４態様では、上述の第３態様において、砥石の角部分の磨耗や破損を検出する。この検出結果を基に、自動で砥石の修正量を算出し、修正が必要な場合、自動で砥石の角部分を修正用砥石で修正する。
【００２２】
本実施の形態の第５態様では、カメラによる画像認識により算出された砥石の位置を、実際に当該砥石によって光学素子を研削するときの切込量に加算することで、砥石の磨耗による形状変化に影響されることなく、高精度の研削が可能となる。
【００２３】
本実施の形態の第６態様では、カメラによる画像認識によって砥石の磨耗を自動認識し、ユーザに対する砥石の交換時期の警告通知を自動的に行う。
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。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態である加工装置の構成の一例を示す平面図である。
図２は、本発明の一実施の形態である加工装置において用いられる砥石の形状の一例を説明する説明図である。
【００２５】
図３は、本発明の一実施の形態である加工装置の作用を説明する概念図である。
図４は、本発明の一実施の形態である加工装置の作用を説明するフローチャートである。
（構成）
本実施の形態の加工装置Ｍ１の構成を図１等を参照して説明する。
【００２６】
なお、図１において、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、紙面に垂直な方向をＺ方向として説明する。また、一例として、Ｚ方向は鉛直方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。
本実施の形態の加工装置Ｍ１では、Ｘ方向にほぼ同軸に対向するように固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０が配置され、それぞれ、軸受１２１および軸受１３１を介して、加工装置Ｍ１の図示しない筐体に回転自在に支持されている。
【００２７】
この場合、固定側ワークスピンドル１２０は、Ｘ方向の変位は固定され、可動側ワークスピンドル１３０に対する対向端には、断面が凹型のカップ形状の固定ホルダ１０２（クランプ手段）が固定されている。
【００２８】
一方、可動側ワークスピンドル１３０は、加工装置Ｍ１の筐体に対して、Ｘ方向（回転軸に対し平行方向)に移動自在に設けられ、固定側ワークスピンドル１２０に対する対向端には、可動側ホルダ１０３（クランプ手段）が固定されている。
【００２９】
固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０は、図示しないモータによって回転駆動される。
そして、固定ホルダ１０２のエッジ部１０２ａと可動側ホルダ１０３のエッジ部１０３ａとの間に光学素子１０１（ワーク）を挟持して可動側ワークスピンドル１３０の側から押圧することで、いわゆるベルクランプ方式の心出しが行われ、光学素子１０１の図示しない光軸が、固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０と同軸に挟持される。
【００３０】
なお、上述の心出しに際して光学素子１０１を固定する方法としては、固定ホルダ１０２に真空吸着で仮に保持させ、可動側ホルダ１０３を接近させてクランプして固定する。この光学素子１０１の固定方法は、別の手段で固定しても可能である。例えば光学素子１０１を固定ホルダ１０２に接着して固定する方法でも可能である。
【００３１】
本実施の形態の場合、固定ホルダ１０２と同じ固定側ワークスピンドル１２０には修正用砥石１０４（第２砥石）が設置されている。固定側ワークスピンドル１２０の回転によって、固定ホルダ１０２と修正用砥石１０４は同時に回転する構成となっている。
【００３２】
なお、修正用砥石１０４は、固定側ワークスピンドル１２０に対して交換可能に固定されている。そして、修正用砥石１０４は磨耗品のため、必要に応じて交換される。
対向する固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０に対してＹ方向（回転軸に対して垂直方向）に隣り合う位置には、砥石１０６（第１砥石）を駆動する砥石スピンドル１０７が軸受１０７ｄを介して搭載された砥石位置決めステージ１１０（ステージ）が設けられている。
【００３３】
この砥石位置決めステージ１１０は、砥石スピンドル１０７が載置されるＸ移動テーブル１０８と、このＸ移動テーブル１０８が搭載されるＹ移動テーブル１０９を備えている。
【００３４】
Ｘ移動テーブル１０８は、Ｘステージ移動モータ１０８ａによってＸ方向に移動され、Ｙ移動テーブル１０９は、Ｙステージ移動モータ１０９ａによって、Ｙ方向に移動される。
【００３５】
砥石１０６は、Ｘ移動テーブル１０８の端縁からＸ方向のマイナス側に突出した砥石スピンドル１０７の一端にネジ等により交換可能に固定されている。砥石１０６は磨耗品のため、必要に応じて交換される。
【００３６】
軸受１０７ｄを介して回転自在に支持された砥石スピンドル１０７において、砥石１０６と反対側の端部には、プーリ１０７ｃが固定されている。
Ｘ移動テーブル１０８には、砥石スピンドル１０７に対してＹ方向に隣り合う位置に砥石モータ１０７ａが搭載されており、この砥石モータ１０７ａとプーリ１０７ｃとの間にはベルト１０７ｂが張架されている。
【００３７】
これにより、砥石スピンドル１０７に固定された砥石１０６は、砥石モータ１０７ａによって回転駆動される。
本実施の形態の加工装置Ｍ１の場合、砥石１０６の画像を撮影するためのカメラ１０５（認識手段）を備えている。
【００３８】
本実施の形態の場合、砥石１０６がカメラに対して相対移動するため、カメラ１０５の位置は固定であるが、逆に、砥石１０６の位置に合わせてカメラ１０５の位置補正が必要な場合、カメラ１０５を図示しないＸＹＺステージ上に設置して位置制御を行ってもよい。
【００３９】
砥石スピンドル１０７を介して砥石位置決めステージ１１０のＸ移動テーブル１０８に支持された砥石１０６は、Ｘステージ移動モータ１０８ａおよびＹステージ移動モータ１０９ａを作動させてＸ移動テーブル１０８およびＹ移動テーブル１０９を変位させることにより、砥石位置決めステージ１１０の可動範囲の任意の位置に移動する。
【００４０】
本実施の形態の場合、砥石１０６の移動する位置は、カメラ１０５で砥石１０６を撮影する位置、光学素子１０１を砥石１０６で研削する位置、砥石１０６の磨耗を修正用砥石１０４で修正する位置、の３箇所である。
【００４１】
本実施の形態の加工装置Ｍ１には、たとえば、コンピュータで構成される制御部１４０（制御手段）が設けられている。この制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａ、Ｙステージ移動モータ１０９ａ、砥石モータ１０７ａ、さらには、固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０を駆動する図示しないモータを制御することにより、加工装置Ｍ１の全体の動作を制御する。
【００４２】
さらに、制御部１４０には、後述するようにカメラ１０５によって撮影された画像を処理する機能も実装されている。
これらの制御部１４０の制御機能は、本実施の形態の場合には、制御部１４０に実装された制御プログラム１４１によって実現されている。
【００４３】
図２は、本実施の形態の加工装置Ｍ１において用いられる砥石１０６の加工作用をなす外周部分の形状の一例を示す説明図である。
本実施の形態の砥石１０６は、中央部の平坦な円柱面からなる砥石面１０６ａと、この砥石面１０６ａを挟むように設けられた大径の円柱面からなる鍔部１０６ｃを備えている。
【００４４】
砥石面１０６ａと、その両側に設けられた鍔部１０６ｃの間には、円錐面（斜面）をなす砥石角面１０６ｂが設けられている。
そして、本実施の形態の場合、たとえば、光学素子１０１の心取り加工のための外周部１０１ａの研削は、砥石１０６の外周の中央部の砥石面１０６ａを用いて行われ、光学素子１０１の面取り部１０１ｂの加工は、砥石１０６の砥石角面１０６ｂを用いて行われる。
【００４５】
このような光学素子１０１の心取り加工や、面取り加工により、砥石１０６は磨耗して形状が変化するが、本実施の形態では、後述のように、この砥石１０６における砥石面１０６ａや砥石角面１０６ｂ、鍔部１０６ｃの形状の変化を、カメラ１０５を用いて制御部１４０が認識し、修正用砥石１０４を用いて補正する動作を、制御部１４０が自動的に行う。
【００４６】
図３を参照して、本実施の形態のカメラ１０５による砥石１０６の認識に用いられる画像処理の一例について説明する。
この場合、カメラ１０５は、砥石１０６を斜めより撮影し、当該砥石１０６の外周部の輪郭形状（砥石面１０６ａ、砥石角面１０６ｂ、鍔部１０６ｃ等）の画像を得るものである。
【００４７】
カメラ１０５で得た砥石１０６の画像を分析する場合には、一例として、砥石角部分認識範囲２０２（砥石角面１０６ｂ）と砥石面認識範囲２０３（砥石面１０６ａ）の場所を認識して砥石１０６の輪郭位置の判定に用いる。
【００４８】
砥石角部分認識範囲２０２（砥石角面１０６ｂ）の画像分析では、砥石角面１０６ｂと鍔部１０６ｃの境界部分から、砥石角面１０６ｂと砥石面１０６ａの境界部までの範囲で、砥石角面１０６ｂの全域を認識できる撮像範囲が必要である。
【００４９】
砥石面１０６ａである砥石面認識範囲２０３の画像分析では、砥石面１０６ａの端から端までの範囲（すなわち、砥石面１０６ａと、その両側に位置する砥石角面１０６ｂとの境界までの範囲）と、砥石面１０６ａにおける砥石磨耗２０４と砥石磨耗の溝２０５を認識できる必要がある。
【００５０】
砥石１０６の画像分析には、事前準備が必要であり、研削未使用砥石２００の状態を制御部１４０が備える不図示の記憶手段に始めに登録(記憶)しておき、研削後に砥石１０６から得た画像認識の位置ズレを分析して磨耗状態を把握する。
【００５１】
他の認識方法として、砥石１０６の全周の画像を取得して認識することも可能である。この場合、砥石１０６の研削面全体を画像認識できる位置にカメラを設置し、例えば、砥石１０６の回転の９０度の送り角度毎に４回の映像を取得する。これにより、砥石１０６の全周の認識が可能となり、制御部１４０は、砥石１０６の表面の詳細な磨耗状態を監視することができ、砥石１０６の形状の認識を、より高精度化することができる。
【００５２】
（作用）
（１）砥石１０６の自動修正動作
まず、制御部１４０は、新しい砥石１０６が装着された直後に、準備設定として、砥石１０６の初期位置の登録を行う。
【００５３】
すなわち、制御部１４０は、Ｘステージ移動モータ１０８ａとＹステージ移動モータ１０９ａを駆動し、砥石１０６をカメラ１０５の撮影可能範囲の位置へ移動する。
このとき、砥石スピンドル１０７を介して砥石１０６を駆動する砥石モータ１０７ａは原点位置で停止しており、砥石１０６の回転駆動は行われない。
【００５４】
制御部１４０は、この静止状態の砥石１０６をカメラ１０５で撮影し、研削前の未使用の砥石１０６の状態を示す画像を取得し、砥石１０６の輪郭位置を認識して、初期位置（初期形状）として記憶する。
【００５５】
ここで、制御部１４０は、砥石１０６の画像において、たとえば、上述の砥石角部分認識範囲２０２、砥石面認識範囲２０３の２点の形状と位置に異常がある場合、生産不良が発生する旨の警告をユーザに通知する。
【００５６】
本実施の形態の場合、砥石１０６の異常とは、砥石１０６が研削により部分的に削れ、加工対象の光学素子１０１の外周部１０１ａに凹凸面が生じる可能性があると制御部１４０が判断した時や、砥石１０６が研削により片ベリしていると制御部１４０が判断した時、研削しすぎにより砥石１０６が研削能力を発揮できない状態にあると制御部１４０が判断した時、砥石１０６の砥石角面１０６ｂが損傷したと制御部１４０が判断した時、などを言う。
【００５７】
砥石１０６に異常が無いと判断した場合は、制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａとＹステージ移動モータ１０９ａを駆動させ、固定ホルダ１０２および可動側ホルダ１０３の間にクランプされた状態にある光学素子１０１の位置へ移動する。
【００５８】
そして、制御部１４０は、砥石モータ１０７ａを起動して砥石１０６を回転させる。
同時に、制御部１４０は、光学素子１０１を両側から保持している固定ホルダ１０２の固定側ワークスピンドル１２０および可動側ホルダ１０３の可動側ワークスピンドル１３０を回転させる。
【００５９】
なお、光学素子１０１は、事前に、ベルクランプ方式の芯出しにより、当該光学素子１０１の光軸が固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０の回転中心に一致するように保持されている。
【００６０】
この状態で、制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０をＸおよびＹ方向に適宜微動させ、砥石１０６の外周部の砥石面１０６ａを光学素子１０１の外周部１０１ａに接触させることで、光学素子１０１の外周部１０１ａを所定の直径寸法にまで研削する心取り加工と、砥石角面１０６ｂを用いて面取り部１０１ｂを形成する面取り加工等を行う。
【００６１】
制御部１４０は、この加工が完了した後に、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａとＹステージ移動モータ１０９ａを駆動させ、砥石１０６をカメラ１０５の位置へ移動させる。
【００６２】
そして、砥石モータ１０７ａを原点位置へ移動させることで砥石１０６の画像を常に同じ位置で認識する事ができる。
そして、制御部１４０は、カメラ１０５で砥石１０６の画像を取得する。この場合、後述の（２）画像認識処理で、制御部１４０は、砥石１０６の状態変化を把握する。
【００６３】
制御部１４０は、砥石１０６に異常が見られない場合、次の光学素子１０１の加工に入る。
制御部１４０は、砥石１０６に形状変化の異常が見られる場合は、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａとＹステージ移動モータ１０９ａを駆動させ、砥石１０６を修正用砥石１０４の位置へ移動させる。
【００６４】
そして、制御部１４０は、砥石モータ１０７ａを駆動させることで、砥石１０６を回転させる。同時に制御部１４０は、光学素子１０１を保持している固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０を回転させる。
【００６５】
そして、制御部１４０は、砥石１０６と、固定側ワークスピンドル１２０に固定されて回転している修正用砥石１０４を接触させることで、砥石１０６の砥石面１０６ａ、砥石角面１０６ｂ、鍔部１０６ｃ等の砥面を修正加工する。
【００６６】
その後、制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａおよびＹステージ移動モータ１０９ａを作動させ、砥石１０６を、光学素子１０１の加工位置に移動させ、次の光学素子１０１の心取り加工に入る。
【００６７】
なお、制御部１４０は、上述の修正用砥石１０４の使用による修正後も依然として砥石１０６の位置や外観形状等が異常と判定された場合、砥石１０６の寿命が尽きた（消耗による交換時期）と判断し、オペレータに砥石１０６の交換要求の警告を出す。
【００６８】
（２）画像認識処理
本実施の形態におけるカメラ１０５を用いた砥石１０６の画像認識方法を図１および図３を用いてより詳細に例示する。
【００６９】
制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０のＸステージ移動モータ１０８ａとＹステージ移動モータ１０９ａを駆動させ、砥石１０６をカメラ１０５の撮影範囲の位置まで移動させる。
【００７０】
制御部１４０は、カメラ１０５で砥石１０６の砥石面（砥石面１０６ａ、砥石角面１０６ｂ、鍔部１０６ｃ）の画像を取得する。
制御部１４０は、取得した砥石１０６の画像から、砥石面認識範囲２０３の中で、砥石磨耗２０４を検出する。たとえば、研削加工により削られてできる凹凸状の破損が見られるか確認し、無い場合は次の画像分析箇所の認識へ移る。砥石１０６に破損がある場合は、砥石１０６を修正用砥石１０４の位置まで移動して修正を実行する。
【００７１】
制御部１４０は、砥石１０６の修正後に、再び、砥石１０６をカメラ１０５の撮影範囲に移動させ、砥石１０６の各部の磨耗検出を、始めから再度実行していく。
次に、制御部１４０は、砥石面認識範囲２０３の中で、砥石磨耗の溝２０５を検出する。溝２０５が検出されない場合は、次の画像分析箇所（たとえば砥石角部分認識範囲２０２）の認識へ移る。
【００７２】
制御部１４０は、この砥石角部分認識範囲２０２で異常を検出した場合は、砥石１０６を修正用砥石１０４の位置に移動させて砥石１０６の修正を行ない、再びカメラ１０５へ移動し、砥石１０６の磨耗検出を始めから再度実行していく。
【００７３】
次に、制御部１４０は、砥石面認識範囲２０３の中で、形状変位とキズがあるか検知する。この砥石面認識範囲２０３の中で形状変位とキズが無い場合は画像分析箇所の認識へ移る。
【００７４】
一方、制御部１４０は、砥石面認識範囲２０３の中で異常を検出した場合は、修正用砥石１０４の位置に砥石１０６を移動させて砥石１０６の修正を行ない、再びカメラ１０５の撮影範囲へ砥石１０６を移動し、砥石１０６の磨耗検出を始めから再度実行していく。
【００７５】
制御部１４０は、研削を多数繰返しことによって砥石１０６の磨耗が著しい場合、砥石１０６に修正不可能な破損が見られる場合や、砥石１０６に対して数回修正を実行するが、破損を検出してしまう場合は、新規の砥石１０６への交換要求をオペレータに通知する。
【００７６】
次に、制御部１４０は、研削未使用砥石２００を認識したときの基準位置と、研削後砥石２０１で認識された位置とのズレを砥石１０６の磨耗と認識し、砥石面１０６ａの磨耗差２０７と、砥石角面１０６ｂおよび鍔部１０６ｃの磨耗差２０６を算出する。
【００７７】
この結果から、制御部１４０は、磨耗差２０６や磨耗差２０７等の値が一定の基準値を超えた場合、砥石１０６の交換時期と認識し、オペレータに砥石１０６の交換要求を通知する。
【００７８】
制御部１４０は、砥石１０６の磨耗（磨耗差２０６、磨耗差２０７）が正常範囲だと判断した場合、算出した砥石面１０６ａの磨耗差２０７と、砥石角面１０６ｂおよび鍔部１０６ｃの磨耗差２０６を、光学素子１０１に対する研削時の砥石１０６の切込量に加算して補正する。
【００７９】
制御部１４０は、砥石１０６を光学素子１０１の加工位置へ移動し、磨耗差２０６によって切込量が補正された状態で、外周部１０１ａや面取り部１０１ｂの研削加工を実行する。
【００８０】
この研削完了後、制御部１４０は、固定ホルダ１０２と可動側ホルダ１０３に挟持された加工済みの光学素子１０１を、新しいワークとしての光学素子１０１に取替え、再び、砥石１０６をカメラ１０５の撮影範囲へ移動し、砥石１０６の磨耗検出を始めから再度実行していく。
【００８１】
（３）砥石の状態の認識方法
本実施の形態の制御部１４０において、砥石１０６の画像を分析して、砥石１０６の状態を認識する方法の一例を示す。
【００８２】
制御部１４０は、砥石１０６の砥石角面１０６ｂおよび鍔部１０６ｃを含む砥石角部分認識範囲２０２の全ての認識では、研削前の新規な砥石１０６の形状を始めに登録する。その新規な砥石１０６の画像と、研削後の砥石１０６の画像を比較して砥石１０６の状態の変化を判断する。
【００８３】
まず、制御部１４０は、砥石１０６の角部分を画像上から見つけるため、パターン認識を行う。制御部１４０は、このパターン認識で砥石１０６のおよその位置を見付ける。
次に制御部１４０は、砥石１０６と背景の濃淡から、角部分の輪郭を計算する。この輪郭が凹凸している場合、制御部１４０は、砥石１０６において研削によりキズが発生していると判断する。
【００８４】
次の認識処理として、制御部１４０は、砥石角部分（砥石角面１０６ｂ）と砥石面１０６ａとの角度を計算する。この角度が鋭角や鈍角になり、予め規定していた範囲外になった場合、制御部１４０は、砥石１０６が磨耗したと判断する。制御部１４０は、この時に得た角度と、位置情報を算出して角部分の研削補正値に反映する。
【００８５】
制御部１４０は、砥石面認識範囲２０３の認識では、砥石磨耗２０４の認識と砥石磨耗の溝２０５の２種類を検出する必要がある。
砥石磨耗２０４の検出では、制御部１４０は、砥石面１０６ａをパターン認識し、画像上からおよその位置を見出す。さらに、制御部１４０は、砥石１０６と背景の濃淡の違いから砥石面１０６ａを検出する。
【００８６】
制御部１４０は、上述のようにして検出した砥石面１０６ａから、砥石部分の全面積を算出し、初期登録した未使用のときの砥石１０６の面積と比較して磨耗を検出する。
次に、制御部１４０は、砥石面１０６ａの最大凹と最小凸の差を計算し、規定値以上の場合には磨耗があると判断する。
【００８７】
次に制御部１４０は、砥石１０６の画像上で、砥石面１０６ａの中から凹凸どちらか片方の数点を見つけて傾きを計算する。初期登録した未使用の砥石１０６における傾きとの差が規定値以上であれば、磨耗と判断する。
【００８８】
制御部１４０は、砥石磨耗の溝２０５の認識は、以下のように行う。すなわち、砥石面１０６ａに溝２０５のようなキズがある場合に、砥石１０６の画像内に光の屈折によって、キズが周方向（図３の上下方向）に縦線として現れる。制御部１４０は、この縦線を研削により発生するキズと判断する。
【００８９】
次に、上述の（１）〜（３）の説明を踏まえて、図４のフローチャートを参照して、本実施の形態の加工装置Ｍ１の作用を説明する。
制御部１４０は、加工装置Ｍ１に未使用の砥石１０６が装着されたことを検出すると、カメラ１０５を用いて当該砥石１０６の形状の認識を行い（ステップ３０１）、認識結果を砥石１０６の初期位置（初期形状）情報として記憶する（ステップ３０２）。
【００９０】
このとき、制御部１４０は、ステップ３０１で認識された砥石１０６の形状等異常の有無を判別し（ステップ３０３）、欠損等の異常が検出された場合は、オペレータに光学素子１０１の生産不良が発生する可能性を警告する（ステップ３０４）。
【００９１】
その後、制御部１４０は、固定側ワークスピンドル１２０および可動側ワークスピンドル１３０を制御して、固定ホルダ１０２と可動側ホルダ１０３の間に光学素子１０１を保持してベルクランプ方式の心出しを実行する（ステップ３０５）。
【００９２】
その後、制御部１４０は、砥石位置決めステージ１１０を制御し、回転する砥石１０６を、回転する光学素子１０１に接触させて、外周部１０１ａを所定の直径寸法まで真円に研削する心取り加工と、面取り部１０１ｂを形成する面取り加工を行う（ステップ３０６、ステップ３０７）。
【００９３】
そして、制御部１４０は、光学素子１０１の加工が完了すると（ステップ３０７）、砥石１０６をカメラ１０５の撮影範囲に移動させて当該砥石１０６の外観形状の認識を行う（ステップ３０８）。
【００９４】
そして、制御部１４０は、上述のステップ３０２で登録されている初期位置情報との比較によって、砥石１０６の形状における異常の有無を判別し（ステップ３０９）、異常なしの場合には、上述のステップ３０５に戻って、別の未加工の光学素子１０１を固定ホルダ１０２と可動側ホルダ１０３の間に保持してステップ３０６以降の加工を開始する。このとき、制御部１４０は、砥石１０６の磨耗差２０６によって光学素子１０１に対する砥石１０６の切込み量を補正する。
【００９５】
一方、制御部１４０は、ステップ３０９で、加工後の砥石１０６に異常が検出された場合、当該砥石１０６を修正用砥石１０４の位置に移動させて必要な修正を行う（ステップ３１０）。
【００９６】
さらに、制御部１４０は、修正後の砥石１０６の外観形状の認識を行う（ステップ３１１）。
そして、制御部１４０は、砥石１０６の異常が無い（すなわち、修正用砥石１０４を用いた修正によって異常が解消されている）場合には（ステップ３１２）、上述のステップ３０５に戻って加工を継続する。
【００９７】
また、制御部１４０は、ステップ３１２において、修正用砥石１０４による砥石１０６の修正によっても当該砥石１０６の異常が解消されていないと判断された場合には、砥石１０６の交換要求の警告をオペレータに出力する（ステップ３１３）。
（効果）
本実施の形態の加工装置Ｍ１によれば、砥石１０６の状態を画像処理によって認識するカメラ１０５および制御部１４０と、修正用砥石１０４と、を備えたので、光学素子１０１の研削加工に用いる砥石１０６の表面から直接にカメラ１０５で画像を取得し、得られた砥石１０６の画像を分析することで、制御部１４０が砥石１０６の変形状態を把握することができる。
【００９８】
そして、磨耗により砥石１０６の砥石面１０６ａ等が変形していた時は、光学素子１０１等のワークを研削加工する前に、砥石１０６の磨耗部分を修正用砥石１０４で修正加工することで、正常な砥石状態に戻すことができる。
【００９９】
このような機構を設けることで、本実施の形態の加工装置Ｍ１の場合には、砥石１０６のメンテナンスを自動化して、加工不良の予防や大幅な省力化を実現する事が可能となる。
【０１００】
また、制御部１４０が、砥石１０６の形状変化を認識すると同時に、砥石１０６を位置認識することで、砥石１０６の磨耗状態を把握し、砥石１０６の磨耗量によって、光学素子１０１等のワークの研削加工の切り込み量に自動的に補正することで、砥石１０６による光学素子１０１等のワークの研削加工の高精度化を実現できる。
【０１０１】
また、制御部１４０が砥石１０６の消耗状態を把握することで、砥石１０６の適切な交換時期を加工装置Ｍ１が自動的に判別して、砥石１０６の交換をオペレータに促すことで、砥石１０６の適切な寿命管理が可能となる。
【０１０２】
図５は、本発明の他の実施の形態である加工装置の構成例を示す平面図である。
この図５に例示された加工装置Ｍ２の場合、上述のカメラ１０５の代わりにレーザプローブ１５０（認識手段）を備え、このレーザプローブ１５０によって砥石１０６の形状を認識する点が、上述の加工装置Ｍ１と異なり、他の構成は同様である。
【０１０３】
すなわち、この加工装置Ｍ２に備えられたレーザプローブ１５０は、たとえば、可視半導体レーザからなるレーザビーム１５１を用いて、当該レーザビーム１５１が砥石１０６の表面で反射されて戻ってくるまでの時間を計測することで、砥石１０６の変位や、砥石１０６の表面までの距離を計測し、制御部１４０は、この計測結果によって砥石１０６の磨耗を認識して上述の加工装置Ｍ１の場合と同様の効果を得ることが可能である。
【０１０４】
この場合、砥石１０６は、砥石スピンドル１０７を介して砥石位置決めステージ１１０に搭載されているため、予め、砥石位置決めステージ１１０の制御における座標系と、レーザプローブ１５０の座標系との関係を設定しておくことにより、制御部１４０は、砥石１０６の各部の寸法を直接的に精密に測定することができる。
【０１０５】
この場合、砥石１０６は、砥石スピンドル１０７に支持されて回転するため、必ずしも、光学素子１０１を研削する方向（この場合、Ｙ方向）にレーザビーム１５１の照射方向（光軸）を設定する必要はない。
【０１０６】
砥石１０６は砥石スピンドル１０７に支持されて回転するため、砥石１０６の砥石面１０６ａや砥石角面１０６ｂのある一点の認識が可能であれば、図１の砥石１０６とカメラ１０５の関係のように、光学素子１０１を研削する位置と反対の位置にレーザプローブ１５０を設置してもよい。
【０１０７】
また、砥石１０６が搭載された砥石位置決めステージ１１０のＸ方向やＹ方向の走査移動とレーザビーム１５１の照射を組み合わせて、砥石１０６の全体の寸法を認識してもよい。
【０１０８】
砥石１０６は、回転砥石であるため、外周部の全体がほぼ均一に磨耗する。そのため、制御部１４０は、砥石１０６の外周上のある部分の変位だけをレーザビーム１５１で認識することで、砥石１０６の周方向における全体の磨耗状態を計測して判断できる。
【０１０９】
あるいは、砥石１０６を回転させながらレーザビーム１５１を照射して計測することで、砥石１０６の周方向の全域における寸法分布を実測してもよい。この場合には、砥石１０６の外周の局部的な欠損等を直ちに認識することができる。
【０１１０】
また、レーザビーム１５１の測定では、砥石１０６の各部の寸法（たとえば、砥石面１０６ａや鍔部１０６ｃの直径や、砥石角面１０６ｂの角度）などを直接的に測定できるので、上述のカメラ１０５を用いた画像処理に比較して、制御部１４０における砥石１０６の形状認識におけるアルゴリズムの簡略化、処理負荷の軽減、処理の高速化を実現できる利点がある。
【０１１１】
換言すれば、加工装置Ｍ２においては、比較的安価で小規模なコンピュータで制御部１４０を構成しても、加工装置Ｍ１と同等の性能を実現できる利点がある。
以上説明したように、本発明の上述の各実施の形態によれば、加工装置Ｍ１や加工装置Ｍ２が、自動で砥石１０６の磨耗を修正することで、メンテナンス作業の技能レス化、加工不具合の未然防止、製品精度の安定化が実現可能となる。
【０１１２】
すなわち、砥石１０６を用いる加工装置において、砥石１０６の経時的な形状変化等に起因する光学素子１０１の製品不良の発生を予防することができる。
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。
【０１１３】
［付記１］
光学素子を研削加工する加工装置で、砥石を用いて光学素子を研削する方法において、自動で砥石を修正して、品質の安定とメンテナンス性の向上を実現する技術であって、光学素子を固定して回転可能なクランプと、別で回転する砥石修正用の砥石と、位置移動が自在なステージを持つ光学素子研削用の砥石と、砥石の形状を装置が取得する測定器と、砥石形状を自動で把握し、少なくとも前回取得した形状との比較から、形状変化の有無を判断する演算回路とを持つことを特徴とする光学素子の加工装置。
【０１１４】
［付記２］
付記１記載の加工装置において、砥石に形成された角部分の状態を自動認識することを特徴とする加工装置。
【０１１５】
［付記３］
付記１記載の加工装置において、付記２記載の認識結果から、摩耗した光学素子研削の砥石面を自動研磨して修正することを特徴とする加工装置。
【０１１６】
［付記４］
付記１記載の加工装置において、付記３記載の認識結果から、摩耗した砥石角を自動研磨して修正することを特徴とする加工装置。
【０１１７】
［付記５］
付記２と付記３記載の砥石形状を認識機能において、砥石摩耗量を加工の切込量に修正することを特徴とする加工装置。
【０１１８】
［付記６］
付記２と付記３記載の砥石形状を認識機能において、砥石摩耗状態を把握し、交換時期を警告することを特徴とする加工装置。
【符号の説明】
【０１１９】
１０１  光学素子
１０１ａ  外周部
１０１ｂ  面取り部
１０２  固定ホルダ
１０２ａ  エッジ部
１０３  可動側ホルダ
１０３ａ  エッジ部
１０４  修正用砥石
１０５  カメラ
１０６  砥石
１０６ａ  砥石面
１０６ｂ  砥石角面
１０６ｃ  鍔部
１０７  砥石スピンドル
１０７ａ  砥石モータ
１０７ｂ  ベルト
１０７ｃ  プーリ
１０７ｄ  軸受
１０８  Ｘ移動テーブル
１０８ａ  Ｘステージ移動モータ
１０９  Ｙ移動テーブル
１０９ａ  Ｙステージ移動モータ
１１０  砥石位置決めステージ
１２０  固定側ワークスピンドル
１２１  軸受
１３０  可動側ワークスピンドル
１３１  軸受
１４０  制御部
１４１  制御プログラム
１５０  レーザプローブ
１５１  レーザビーム
２００  研削未使用砥石
２０１  研削後砥石
２０２  砥石角部分認識範囲
２０３  砥石面認識範囲
２０４  砥石磨耗
２０５  溝
２０６  磨耗差
２０７  磨耗差
Ｍ１  加工装置
Ｍ２  加工装置
【図１】
2010194678.tif 000003
【図２】
2010194678.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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