(57)【要約】【課題】加工システムのもつ周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いによる補正残しを発生させないようにした補正加工方法を提供する。【解決手段】加工結果を計測して得られた誤差の位置毎の分布に対して周波数分析して別の手段で得られた加工システムの周波数特性を考慮したフィルタ処理を行ったり、または別の手段で得られた加工システムの各位置での加工特性を勘案した窓関数を掛け算したりすることにより、加工システムのもつ周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いによる補正残しを発生させないようにする。そのため、従来の補正加工では取りきれなかった加工システムの周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いに起因する誤差も補正することが可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工後加工物の形状を測定し、誤差に応じて補正加工を行う加工方法において、加工機の周波数特性と誤差データの両方を用いて、誤差データの各周波数成分に対し加工機の持つ周波数毎の加工効率のばらつきを打ち消すように補正データを作成し、補正加工を行うようにした補正加工方法。
【請求項２】
加工後加工物の形状を測定し、誤差に応じて補正加工を行う加工方法において、加工機の加工各点での加工効率と誤差データの両方を用いて、誤差データの空問分布に対して加工機の持つ場所毎（例えば軸対象加工の場合、各半径値毎）の加工効率のばらつきを打ち消すように補正データを作成し、補正加工を行うようにした補正加工方法。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の補正加工方法に使用する補正加工装置であって、同加工装置は、加工機と、ワークを加工した後その形状が設計値に対してどれだけ正確に作られているかを計測するための計測装置と、計測装置からのデータに基づいて補正量を演算し、そのデータを加工機にフィードバックするデータ処理装置とからなることを特徴とする補正加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光学レンズや半導体部品などのように加工精度が厳しく要求される場合、一度行った加工に対して誤差要因に応じて補正加工を行うことが一般的に行われている。
本発明は、上記補正加工技術に関するものであり、さらには、加工システムのもつ周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いによる補正残しを発生させないようにした補正加工方法およびその方法に使用する補正加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年情報通信技術の発達により、より高精細な結像機能、より高密度の情報記録が要求されてきている。その結果、機器の入出力部に使用される光学部材の寸法精度に対する要求が厳しさを増している。
たとえば、レンズの曲率精度を向上させる自動曲率補正加工方法および装置として特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２６１９２
【０００４】
また、精度向上を図るために、上記従来例とは異なる他の手法として、工具位置や原点を精密調整し、工具形状と工作物の理想形状から工具の位置決め座標を計算し、制御して、加工機をベストの状態に調整して加工し、それでも残った形状誤差（工具と工作物の弾性変形量と熱的変形量）を計測して、それを単純に同じ変形量を、それと反対方向に補正を加え、先の誤差量を打ち消すように、工具軌跡情報に重畳して誤差を低減することを行なう方法も知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、後者の補正加工方法の場合、従来の単純な誤差の重畳のみでは補正しきれないことも多い。
その理由は、加工機を含む全加工システムの持つ時間および空間周波数特性により、補正の効率が誤差の形によって変わってくるため、一様な補正では誤差を取りきれないためである。さらに、加工機を含む全加工システムが、空間的に場所毎に加工特性が異なる場合、やはり一様な補正を行っても誤差を取りきれない。
【０００６】
そこで、本発明は、加工結果を計測して得られた誤差の位置毎の分布に対して周波数分析して別の手段で得られた加工装置の周波数特性を考慮したフィルタ処理（ローパスフィルタ処理、ハイパスフィルタ処理等）を行ったり、または別の手段で得られた加工装置の各位置での加工特性を勘案した窓関数を掛け算したりすることにより、加工装置のもつ周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いによる補正残しを発生させないようにする。そのため、従来の補正加工では取りきれなかった加工装置の周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いに起因する誤差も補正することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
加工後加工物の形状を測定し、誤差に応じて補正加工を行う補正加工方法において、加工機の周波数特性と誤差データの両方を用いて、誤差データの各周波数成分に対し加工機の持つ周波数毎の加工効率のばらつきを打ち消すように補正データを作成し、補正加工を行うようにした補正加工方法である。
また、加工後加工物の形状を測定し、誤差に応じて補正加工を行う補正加工方法において、加工機の加工各点での加工効率と誤差データの両方を用いて、誤差データの空問分布に対して加工機の持つ場所毎（例えば軸対象加工の場合、各半径値毎）の加工効率のばらつきを打ち消すように補正データを作成し、補正加工を行うようにした補正加工方法である。
また、前記記載の補正加工方法に使用する補正加工装置であって、同加工装置は、加工機と、ワークを加工した後その形状が設計値に対してどれだけ正確に作られているかを計測するための計測装置と、計測装置からのデータに基づいて補正量を演算し、そのデータを加工機にフィードバックするデータ処理装置とからなることを特徴とする補正加工装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上記した本発明によれば、加工機の周波数特性や空間的場所毎に加工効率が異なっていても、効率よく補正加工を行うことができ、少ない補正加工回数によって仕様を満足することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、加工機の周波数特性と誤差データの両方を用いて、誤差データの各周波数成分に対し加工機の持つ周波数毎の加工効率のばらつきを打ち消すように補正データを作成し、補正加工を行うようにした。また、加工機の加工各点での加工効率と誤差データの両方を用いて、誤差データの空問分布に対して加工機の持つ場所毎（例えば軸対象加工の場合、各半径値毎）の加工効率のばらつきを打ち消すよう）に補正データを作成し、補正加工を行うようにした。
【実施例】
【００１０】
以下本発明に係る実施例を図面を参照して説明すると、図１は、本発明の一実施例である加工システムのブロック図である。
【００１１】
図１において、１は加工対象物（以後ワークと称する）を加工するための加工機であり、例えば東芝機械株式会社製ＵＬＧ１００や、同等の機械を用いることができる。また、２は、ワークである。３は、ワークを加工した後、その形状が設計値に対してどれだけ正確に作られているかを計測するための計測装置であり、この計測装置としてはテーラーホブソン社製タリサーフや、同等の計測器を用いることができる。４は、データ処理装置であり、汎用のパーソナルコンピュータを用いて実現できる。
以上が本発明の一実施例としての補正加工装置のブロック図である。
【００１２】
以下に図２のフローチャートも用いながら、補正加工装置の動作について説明する。
加工開始（ステップ２０１）後、ステップ２０２において、加工機１にワーク２を取り付け、加工機１を用いてワーク２を設計値に従って加工する。加工完了後、ステップ２０３においてワーク２を加工機１から取り外し、計測装置３に取り付けて形状を計測する。  形状計測後、ステップ２０４において、データ処理装置４を用いて計測データに様々な処理を施して、形状精度が要求仕様に対して十分か判定するとともに、補正加工で使用するデータを算出する。形状精度が要求仕様に対して十分であれば、次にステップ２０６に行って加工を終了する。
もしもステツプ２０４において、形状精度が十分でないと判定された場合、ステップ２０５に行って、ワーク２を加工機１に再度取り付けて、算出した補正データを元に加工機１によりワーク２に対して補正加工を行う。補正加工が完了したら、ステップ２０３に戻って形状計測からやり直す。なお、前記計測装置３には形状の情報をいれると計測値に対して誤差を算出する機能を持つものが多いことから、計測装置に誤差算出機能（の一部）を持たせてもよい。
【００１３】
このようにして、補正加工を繰り返すことにより誤差が低減して行き、最終的に仕様を満足するものが作られる。しかし、従来のようにステップ２０４の補正加工データ算出において単純な加工誤差を流用して補正加工に用いたのでは、補正加工装置の持つ周波数特性や各位置ごとの加工特性の違いにより補正加工の効率が異なるため正確な補正加工が行われない場合があり、効率悪く何度も繰り返して補正加工をすることになったり、それでも仕様を満足できなかったりすることがある。
【００１４】
次に図３を参照しながら本発明に係る補正加工方法を説明する。
別の手段により、図１の補正加工装置において、加工機１の加工特性として空問周波数の高周波域での加工効率が低周波域に比べて良くないことが知られているものとする。このような補正加工装置において、図２のステップ２０４で図３（ａ）のような誤差データが得られたと仮定する。この場合、誤差形状を単純に補正加工データとして投入すると、加工機１の高周波域での加工効率が悪いため、高周波成分の補正が十分行われない。そこで本補正加工方法では、データ処理装置において、図３（ａ）の誤差情報を、図３（ｂ）の高周波、図３（ｃ）の低周波成分に分け、図３（ｄ）のように高周波成分を強調したデータに変えて補正加工を行うようにする。こうすることにより、単純に誤差を重畳したのでは補正しきれない高周波成分の誤差を効率良く補正できるようになる。
なお、上述の例では説明を簡単にするために単純に加工機１の高域特性が悪く、誤差にも単純に１つの高周波と低周波が重畳したものを仮定したが、加工機１の周波数特性がもっと複雑で、誤差波形がもっと複雑な場合でも同様の考えが成り立つのは言うまでもない。その場合、周波数成分の抽出や強調・抑圧は音声や映像分野で用いられているデジタルフィルタの技術がそのまま転用可能であるため、説明の詳細は割愛する。
【００１５】
次に図４を参照しながら本発明に係る他の補正加工方法を説明する。
別の手段により、図１の補正加工装置において、加工機１の加工特性として周辺部での加工効率が中心部のそれに比べて良くないことが知られているものとする。このような加工装置において、図２のステップ２０４で図４（ａ）のような誤差データが得られたと仮定する。
この場合、誤差形状を単純に補正加工データとして投入すると、加工機１の周辺部での加工効率が悪いため、周辺部の補正が十分行われない。そこで本加工方法では、データ処理装置において、図４（ａ）の誤差情報に対して、図４（ｂ）のように中心部の値に対して周辺部の値が大きい重みづけする関数（通常画像処理やデータ処理において窓関数、と呼ばれる）を乗算して、図４（ｃ）のように周辺部を強調したデータに変えて補正加工を行うようにする。こうすることにより、単純に誤差を重畳したのでは補正しきれない周辺部の誤差を効率良く補正できるようになる。
なお、上述の例では説明を簡単にするために単純に加工機１の周辺特性が悪いと仮定したが、加工機１の加工場所毎（例えば軸対象加工の場合、対称軸中心に対して各半径値）の効率特性がもっと複雑な場合でも、窓関数をそれに応じて変えてやれば同様の考えが成り立つのは言うまでもない。
【００１６】
次に図５を用いてローパスフィルタによりフィルタ処理を行う具体的実現例を説明する。図５（ａ）は周期がＬ／４の正弦波であり図５（ｂ）は周期がＬの正弦波である。数式で表すと
図５（ａ）は
ｙ＝Ａ×（１−ｃｏｓ（８πｘ／Ｌ）              （１）
で表され、図５（ｂ）は
ｙ＝Ａ×（１−ｃｏｓ（２πｘ／Ｌ））            （２）
で表される。
実際に数値制御加工を行うときにはｘ方向を例えば３６０分割して
図５（ａ）は
Ｘｉ＝Ｌ×ｉ／３６０
ｙｉ＝Ａ×（１−ｃｏｓ（８πｉ／３６０））  ｉ＝０，１，２・・・３６０  （３）で表され、図５（ｂ）は
Ｘｉ＝Ｌ×ｉ／３６０
ｙｉ＝Ａ×（１−ｃｏｓ（２πｉ／３６０））  ｉ＝０，１，２・・・３６０  （４）で表される。
非常に簡単に実現できるローパスフィルタとして、移動平均という方法がある。
これはｙｉを点列として、前後ｎ個の点の平均をとるもの，すなわち
【００１７】
【数１】
2006224192.tif 000003
の演算により得られるものである。
【００１８】
図５の（ａ），（ｂ）２つのケースに対して具体的に図中の符号２，３，４では
２：前後７点の平均
３：前後２０点の平均
４：前後４５点の平均
をとったものである。（計算を簡単にするために，０〜Ｌの前後も問じ周期の形状が連続するものとして計算した。）
図からわかるように、前後４５点（幅でＬ／４）の移動平均を取ると，図５（ａ）はほとんど形状が消失するが、図５（ｂ）はほとんど形が変わらない。
従ってワークに空間周波数Ｌ／４と空間周波数Ｌの形状が混在していた場合，前後Ｌ／８（幅でＬ／４）の移動平均を取ることによりＬ／４の成分を除去できる。また、元の形状からＬ／４の法分を除去したものを引き算するとＬ／４の成分を求めることができる。
【００１９】
上の説明では話を簡単にするために、周期がＬとＬ／４の空間周波数のみ抜き出して説明したが、他の成分が入ってきても同様に考えることができる。またローパスフィルタとして、移動平均を例にしたが，もっと複雑で急峻な特性のローパスフィルタ，またハイパスフィルタ、バンドパスフイルタなどについても同様に考えられるのは言うまでもない。
【００２０】
次に加工する機械の空問周波数特性について説明する。加工するワークと同じ材質の材料に対して、例えぱ図６のように、周期がＬの形状Ａと周期がＬ／４の形状Ｂを実際に加工させた結果がそれぞれ破線のごとくａとｂのようになったとする。仮にａがほぼ１００％設計値通りの加工となり、ｂが設計値の５０％しか加工されなかった場合，周期Ｌの補正はそのまま行って良いが、周期Ｌ／４の補正は２倍に強調して実行しなければならない。
ここでも説明を簡単にするため空間周波数２種類のみの例を挙げたが，他の空間周波数数が混人してきても同様に考えることができる。
【００２１】
次に図７を参照しながら加工機の各場所毎の加工特性分布について説明する。加工するワークと同じ材質の材料に対して、例えば図７のように，周期がＬ／１０の形状Ａを実際に加工させた結果が破線のごとくａのようになったとする。仮に中心部がほぼ１００％設計値通りの加工となり、最外部が設計値の３３％しか加工されなかった場合，中心部の補正はそのまま行って良いが、最外部の補正は３倍に強調して，また中間部は各場所の効率を換算して実行しなけれぱならない。
【００２２】
次に図８を参照しながら加工形状と加工機の特性まで考慮した補正の考え方について説明する。仮にワークの実形状が図８の実線Ａの形をしていたとして，それに対して破線形状Ｃになるような加工指令を出して加工機に加工させたときに出来上がった形状が一点鎖線のＢのようになったとする。点Ｘでの加工指示がｇｌ（ｘ）であったのに対して実際の加工量がｇ２（ｘ）であった場合、補正加工量にｇｌ（ｘ）／ｇ２（ｘ）の重み付けをすれぱ正しい量だけ加工がなされる。ＡからＣへの加工は、直前の補正加工でも，テスト形状でも構わない。
【００２３】
以上、本発明に係る補正加工方法および装置について説明したが、本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、高精細な結像機能、より高密度の情報記録が要求されてきている光学機器の入出力部に使用される光学部材の加工方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る加工装置のブロック図である。
【図２】図１の加工装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の加工装置を使用し加工機の高周波域に対する加工効率が劣る場合の特性改善の動作説明図である。
【図４】図１の加工装置を使用し加工機の周辺部での加工効率が中心部のそれに比べて劣る場合の特性改善の動作説明図である。
【図５】ローパスフィルタによりフィルタ処理を行う具体的実現例を説明する図であり、図５（ａ）は周期がＬ／４の正弦波であり、図５（ｂ）は周期がＬの正弦波である。
【図６】周期がＬの形状Ａと周期がＬ／４の形状Ｂを実際に加工させた結果を示す図である。
【図７】加工機の各場所毎の加工特性分布についての説明図である。
【図８】加工形状と加工機の特性まで考慮した補正の考え方について説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１              加工機
２              ワーク
３              計測装置
４              データ処理装置
【図１】
2006224192.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006224192.tif 000006
【図４】
2006224192.tif 000007
【図５】
2006224192.tif 000008
【図６】
2006224192.tif 000009
【図７】
2006224192.tif 000010
【図８】
2006224192.tif 000011