(57)【要約】【課題】テーブルの揺らぎ量が原因となるワークの加工面の研削精度の低下がなくなり、研削精度を向上させることができる研削盤を提供する。【解決手段】平面研削盤１はｘ方向及び反ｘ方向において、砥石車６のワークＷに対する研削ポイントＰよりもテーブル１２の移動する側の位置に搭載面１２ａとの距離を検出する複数の変位センサ３１〜３３，４１〜４３を組み合わせた測距装置３０，４０を備える。数値制御装置は変位センサ３１〜３３，４１〜４３から得られた前記距離に基づいて搭載面１２ａの当該部位の揺らぎ量を演算するとともに同揺らぎ量に基づいて切込量の補正を行う。数値制御装置は搭載面１２ａの当該部位がｘ方向又は反ｘ方向において研削加工の位置である研削ポイントＰに移動した際当該部位に関して補正した切込量に基づいてリニアモータ１０の制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルの搭載面に搭載されたワークの加工面を研削加工する砥石車と、前記テーブルとを、相対的に接近離間する方向に移動する第１移動手段と、
予め設定された切込量となるように前記第１移動手段を制御する制御手段と、
前記テーブル、又は前記砥石車を、相対的に前記接近離間する方向とは交差する方向に移動する第２移動手段とを備えた研削盤において、
前記交差する方向において、前記砥石車の前記ワークに対する研削加工の位置よりも前記テーブル又は前記砥石車の移動する側の位置に、前記搭載面との距離を検出する複数の検出器を組み合わせた測距手段を設け、
前記制御手段は、前記複数の検出器から得られた前記距離に基づいて前記搭載面の当該部位の揺らぎ量を演算するとともに同揺らぎ量に基づいて前記切込量の補正を行う演算手段を含み、前記搭載面の当該部位が前記交差する方向において、前記研削加工の位置に相対移動した際に、当該部位に関して補正した切込量に基づいて前記第１移動手段の制御を行うことを特徴とする研削盤。
【請求項２】
前記第２移動手段は、前記交差する方向において、前記テーブル又は前記砥石車を往復移動自在に構成され、
前記測距手段が、前記交差する方向において、前記砥石車の前記ワークに対する研削加工の位置よりも、前記テーブル又は前記砥石車が往復移動する際の該移動する側の位置において、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記測距手段は、３つの検出器を備え、
前記演算手段は、前記３つの検出器から得られた前記距離を逐次３点法で前記搭載面の当該部位の揺らぎ量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記テーブルの搭載面が平面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの搭載面に揺らぎがあってもワークの加工面の研削精度の低下がなく、研削精度を向上させることができる研削盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の平面研削盤としては、特許文献１に記載のものが知られている。即ち、平面研削盤の基台上面にはサドルがサドルレールにより前後動可能に配設されている。このサドル上面に左右に延びるように設けたレールにはテーブルが左右動可能に支持され、その上面は磁力等により塊状金属材料等のワークが保持されるようになっている。前記基台の後部にはコラムが立設され、このコラムの前面には砥石車が上下動可能に支持されている。同砥石車には砥石が回転可能に装着され、前記ワークの加工面を研削できるようになっている。そして、同平面研削盤は、砥石車の回転運動と同砥石車の加工面に直交するワークの往復送り運動との合成運動により、同ワークの精密研削作業を可能にしている。
【特許文献１】特開平５−７７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ワークを搭載するテーブルの搭載面に凹凸の揺らぎがあると、同搭載面上に搭載されたワークに、その揺らぎが原因となって、ワークの加工面の研削精度に悪影響が出る問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決して、テーブルの揺らぎ量が原因となるワークの加工面の研削精度の低下がなくなり、研削精度を向上させることができる研削盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、テーブルの搭載面に搭載されたワークの加工面を研削加工する砥石車と、前記テーブルとを、相対的に接近離間する方向に移動する第１移動手段と、予め設定された切込量となるように前記第１移動手段を制御する制御手段と、前記テーブル、又は前記砥石車を、相対的に前記接近離間する方向とは交差する方向に移動する第２移動手段とを備えた研削盤において、前記交差する方向において、前記砥石車の前記ワークに対する研削加工の位置よりも前記テーブル又は前記砥石車の移動する側の位置に、前記搭載面との距離を検出する複数の検出器を組み合わせた測距手段を設け、前記制御手段は、前記複数の検出器から得られた前記距離に基づいて前記搭載面の当該部位の揺らぎ量を演算するとともに同揺らぎ量に基づいて前記切込量の補正を行う演算手段を含み、前記搭載面の当該部位が前記交差する方向において、前記研削加工の位置に相対移動した際に、当該部位に関して補正した切込量に基づいて前記第１移動手段の制御を行うことを特徴とする研削盤を要旨とするものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、検出器との距離が検出された搭載面の部位が、前記交差する方向において、研削加工の位置に位置したとき、制御手段が、当該部位の揺らぎ量に基づいて前記切込量を補正して前記第１移動手段の制御を行う。この結果、請求項１の発明はテーブルの揺らぎ量が原因となるワークの加工面の研削精度の低下がなくなり、研削精度が向上する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第２移動手段は、前記交差する方向において、前記テーブル又は前記砥石車を往復移動自在に構成され、前記測距手段が、前記交差する方向において、前記砥石車の前記ワークに対する研削加工の位置よりも、前記テーブル又は前記砥石車が往復移動する際の該移動する側の位置において、それぞれ設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によれば、前記交差する方向において、砥石車のワークに対する研削加工の位置よりも、テーブル又は砥石車が往復移動する際の該移動する側の位置において、それぞれ設けられていることにより、テーブル又は砥石車が往復移動しても、請求項１の効果が実現される。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記測距手段は、３つの検出器を備え、前記演算手段は、前記３つの検出器から得られた前記距離を逐次３点法で前記搭載面の当該部位の揺らぎ量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明によれば、逐次３点法により、搭載面の当該部位の揺らぎ量を算出することにより、請求項１の効果が実現される。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項において、前記テーブルの搭載面が平面を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、平面研削盤において、請求項１の効果が実現される。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項４の発明によれば、テーブルの揺らぎ量が原因となるワークの加工面の研削精度の低下がなくなり、研削精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を平面研削盤に具体化した一実施形態を図１〜９を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、平面研削盤１の基台２の上面後部には、前後方向（図２の左右方向）に延びるレール２ａが設けられ、該レール２ａには横断面が矩形の箱形のコラム３が前後方向へ移動可能に支持されている。コラム３には、基台２に設けられたコラム用のモータ８が連結されている。モータ８を正回転させることによりコラム３が前方へ移動し、同モータ８を逆回転させることによりコラム３が後方へ移動するようになっている。
【００１４】
コラム３の前面には、砥石ヘッド４が鉛直方向へ移動可能に支持されている。砥石ヘッド４には、前後方向へ延びる砥石軸５が回転可能に支持されている。この砥石軸５には、円盤状に形成された砥石車６が固定されている。この砥石車６は、例えば、砥粒としてのダイヤモンド砥粒を接着剤にて固めて円盤状に成型したものである。そして、砥石ヘッド４には砥石軸５を介して砥石車６を回転させるためのモータ９が設けられている。砥石ヘッド４は、コラム３上部に設けられたリニアモータ１０により、鉛直方向（すなわち、上下方向）へ移動可能となっている。リニアモータ１０は第１移動手段に相当する。砥石ヘッド４とコラム３との間には砥石ヘッド４の上下方向の位置を検出する砥石ヘッド位置検出手段としてのリニアスケール１３が設けられている。リニアスケール１３の検出信号は、後述する数値制御装置５０に入力される。
【００１５】
基台２の上面前部には、図１の左右方向へ延びるリニアモータ１１が設けられている。リニアモータ１１により、テーブル１２が左右方向へ移動可能、すなわち往復移動可能となっており、図１に示すテーブル１２上の搭載面１２ａに搭載されたワークＷの左右端部間の全加工面Ｗａが前記砥石車６にて研削加工が可能である。
【００１６】
図７（ａ）は、テーブル１２が、ｘ方向において原点位置（図７（ａ参照）に位置している状態を示し、図７（ｃ）はテーブル１２がｘ方向において最終位置に位置している状態を示している。図７（ｂ）は、テーブル１２が原点位置と最終位置の間の途中の位置に位置していることを示している。
【００１７】
なお、図１においては、リニアモータ１１及びテーブル１２の左右方向の長さは、説明の便宜上、短くされているが、上記のように図１に示すテーブル１２上の搭載面１２ａに搭載されたワークＷの左右端部間の全加工面Ｗａが前記砥石車６にて研削加工が可能な長さに設定されている。
【００１８】
この左右方向は、テーブル１２の移動方向に相当し、図１の反ｘ方向及びｘ方向となる。なお、砥石ヘッド４の移動方向である上下方向は、ｘ方向に交差する方向であり、図１のｚ方向（すなわち、下方向）及び反ｚ方向（すなわち、上方向）となる。リニアモータ１１は第２移動手段に相当する。
【００１９】
テーブル１２の上面は、水平面である搭載面が形成されている。搭載面１２ａには図示しない保持手段が設けられ、ワークＷが同保持手段により固定可能になっている。テーブル１２と基台２との間にはテーブル１２の左右方向の位置を検出するテーブル位置検出手段としてのリニアスケール１４が設けられている。リニアスケール１４の検出信号は、後述する数値制御装置５０に入力される。
【００２０】
又、基台２の上面前部には、図１に示すように、コラム３を間にして、左右に一対の支持部材２０が立設されるとともに同支持部材２０には測距手段としての測距装置３０，４０が支持されている。測距装置３０，４０はそれぞれ検出器としての変位センサ３１〜３３，４１〜４３を有する。変位センサ３１〜３３，４１〜４３は、テーブル１２の移動方向に沿って一列に並ぶように、且つ、等間隔離間して配置されており、テーブル１２の搭載面１２ａに対向して離間配置されている。
【００２１】
又、測距装置３０は、テーブル１２がｘ方向において原点位置に位置している際に、テーブル１２の一端部（右端部）を検出可能な位置に配置されている。又、測距装置４０は、テーブル１２が、ｘ方向において最終位置に位置している際に、テーブル１２の他端部（左端部）を検出可能な位置に配置されている。
【００２２】
ここで、変位センサ３１，３２間、変位センサ３２，３３間，変位センサ４１，４２間及び変位センサ４２，４３間の距離をｄとする。又、変位センサ３２，４２のそれぞれの軸心３２ａ，４２ａと、砥石車６がワークＷに接する研削ポイントＰ間のｘ方向における距離をＬ１，Ｌ２とする（図１参照）。なお、前記研削ポイントＰの位置は、研削加工の位置に相当する。
【００２３】
本実施形態では、距離Ｌ１，Ｌ２は、距離ｄの整数倍とされている。本実施形態では距離Ｌ１，Ｌ２は互いに等しくされ、Ｌ１／ｄ＝ｍとなる。なお、距離Ｌ１，Ｌ２は同じである必要はなく異なっていてもよい。
【００２４】
又、３個の変位センサ３１〜３３，４１〜４３は、その軸心が水平面内においてｚ方向に延びる一直線上に位置するように配置されている。本実施形態では、前記変位センサ３１〜３３，４１〜４３は、非接触式のセンサであって、静電容量型センサからなる。なお、変位センサは、非接触式や、静電容量型センサに限定されるものではなく、接触式でもよく、或いは、非接触式の場合、静電容量型センサに代えて、例えば、光学センサとしてもよい。各変位センサ３１〜３３，４１〜４３の検出信号は、後述する数値制御装置５０に入力される。各変位センサ３１〜３３，４１〜４３により、各変位センサ３１〜３３，４１〜４３とテーブル１２の搭載面１２ａとの距離がそれぞれ検出される。
【００２５】
次に、前記のように構成された平面研削盤の数値制御（ＮＣ）装置５０を図４を参照して説明する。
この数値制御装置５０は制御手段及び演算手段を構成し、装置全体の動作を制御するためのものである。この数値制御装置５０の制御部５１は、各種演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）５３、装置全体の動作を制御するためのプログラムデータ等を記憶したＲＯＭ（リードオンリメモリ）５４、各種のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５５を有している。
【００２６】
前記制御部５１にはインターフェース５２を介して測距装置３０，４０の各変位センサ３１〜３３，４１〜４３が接続されている。又、前記制御部５１にはサーボモーター制御部５６及びモータ駆動装置５７〜６０を介して前記モータ８，９、リニアモータ１０，１１が接続されている。さらに、前記制御部５１にはインターフェース５２を介して各種のデータを入力するためのキーボード６１が接続されている。又、制御部５１にはインターフェース５２を介してリニアスケール１３，１４が接続されている。
【００２７】
又、制御部５１のＲＯＭ５４には、ワークＷの加工面Ｗａ（すなわち、上面）を研削するための研削データとしての研削プログラムを作成するプログラムが格納されている。ＲＡＭ５５にはキーボード６１により入力された各種データを記憶する記憶領域が設けられるとともに、前記研削プログラムを記憶する記憶領域が設けられている。なお、前記各種データには、例えば１回の切込量Ｋが含まれる。
【００２８】
又、ＣＰＵ５３は、サーボモーター制御部５６、モータ駆動装置６０を介して、リニアモータ１１を駆動制御することが可能である。そして、ＣＰＵ５３のリニアモータ１１に対する駆動制御により、テーブル１２の定速度制御が可能である。
【００２９】
そして、テーブル１２が図１に示すｘ方向に一定の距離ｄで移動する毎に、ＣＰＵ５３は変位センサ３１〜３３からの検出信号を取り込みするようにされている。又、テーブル１２が図１に示す反ｘ方向に一定の距離ｄで移動する毎に、ＣＰＵ５３は変位センサ４１〜４３からの検出信号を取り込みするようにされている。又、ＣＰＵ５３は、テーブル１２がｘ方向及び反ｘ方向に移動している際、リニアスケール１４によってテーブル位置の検出が行われている。このテーブル位置とは、テーブル１２がテーブル１２の原点位置からどれだけ移動しているかの位置、すなわち、原点位置からの離間距離（原点位置と例えば左右方向の左端面との距離）である。なお、テーブル位置は、原点位置と左端面間の距離に限定されるものではなく、原点位置と右端面間の距離や、原点位置とテーブル上の任意の部位の距離であってもよい。
【００３０】
（実施形態の作用）
次に、前記のように構成した平面研削盤について、図１，２に示すようにテーブル１２の搭載面１２ａ上にワークＷを固定保持した状態で、ワークＷの上面である加工面Ｗａの研削作業を行う場合について説明する。
【００３１】
このワークＷを研削する場合には、キーボード６１が操作されて、前記砥石ヘッド４が反ｚ方向へ移動制御され、ワークＷに対して砥石車６が対向配置される。その後、ＲＡＭ５５に格納された研削プログラムに従ってモータ８，９、リニアモータ１０，１１の駆動が制御され、ワークＷの加工面Ｗａの平面研削作業が行われる。
【００３２】
図６は、ＣＰＵ５３が前記研削プログラムに従って行う処理のフローチャートである。ＣＰＵ５３はリニアスケール１４の検出信号に基づいて、テーブル１２の移動を開始してからテーブル１２が一定の距離ｄで移動する毎にこのプログラムを実行する。なお、説明の便宜上、図７の（ａ）に示すようにテーブル１２が原点位置に位置した状態では、テーブル１２の右端の搭載面１２ａの部位が、変位センサ３２と相対するものとし、この状態で、前記プログラムが起動されるものとする。
【００３３】
このプログラムによって、研削ポイントＰに位置する搭載面１２ａの部位に揺らぎがある場合、ＣＰＵ５３はその揺らぎ量Ｕに応じて切込量Ｋを補正し、砥石ヘッド４の上下動を実行してワークＷを研削する。
【００３４】
なお、以下の説明では、説明の便宜上、テーブル１２がｘ方向に移動されている場合の説明で行うが、反ｘ方向にテーブル１２が移動される場合については、「測距装置３０」を「測距装置４０」に、「変位センサ３１〜３３」を「変位センサ４１〜４３」に、「ｘ方向」を「反ｘ方向に」、読み替えれば良いため、その説明を省略する。
【００３５】
Ｓ１００では、ＣＰＵ５３は、中央の変位センサ３２と対向する搭載面１２ａの部位における揺らぎ量Ｕを、変位センサ３１〜３３の検出信号に基づいて算出する。なお、揺らぎ量Ｕの算出については、後述する。そして、算出した揺らぎ量Ｕを、搭載面１２ａの当該部位に関するＲＡＭ５５の相対部位記録領域１００の揺らぎ量記録領域１０６に格納する（図８参照）。なお、このフローチャートが起動された最初は識別番号領域において、一番最初の識別番号（すなわち、「１」）が付与された相対部位記録領域１００の揺らぎ量記録領域１０６に格納し、以後は、このフローチャートが実行される毎に、順次１つ上の識別番号を有する相対部位記録領域１００の揺らぎ量記録領域１０６に格納する。
【００３６】
Ｓ１０２において、ＣＰＵ５３は、全ての相対部位記録領域１００におけるカウント領域１０４のカウント値を１インクリメントする。この１インクリメントすることは、変位センサ３２に対して相対する搭載面１２ａの各部位がその距離ｄ分に相当する分変位したことを示している。
【００３７】
ここで、ＲＡＭ５５の相対部位記録領域を図８を参照して説明する。
ＲＡＭ５５の相対部位記録領域１００は、搭載面１２ａにおいて、一定の距離ｄを移動する毎に変位センサ３２と相対する部位を識別するための識別番号領域１０２と、同識別番号領域１０２と関連付けられたカウント領域１０４及び揺らぎ量記録領域１０６とを備える。ここで、ｘ方向に延びる搭載面１２ａにおいて、変位センサ３２と相対する部位は、最初に変位センサ３２と相対する部位を含めてＮ個ある。このＮ個は、例えばｘ方向の全長Ｌ３が分かっているテーブル１２を原点位置に位置させている状態で、変位センサ３２と相対する部位（図７の（ａ）で示す状態）があることを前提として、全長Ｌ３を変位センサ間の距離ｄで割った際で得られた「商」の値である。そして、識別番号領域１０２には、テーブル１２がｘ方向に一定の距離ｄを移動する毎に、１〜Ｎ番目に相対する部位に対して、例えば１，２……，Ｎの識別番号が順に付与されている。
【００３８】
又、１，２……，Ｎの識別番号が順に付与された識別番号領域１０２にそれぞれ関連付けられたカウント領域１０４には、初期値のカウント値として、それぞれ０，−１，−２，……，−（ｎ-３），−（ｎ-２），−（ｎ-１）が与えられている。
【００３９】
従って、Ｓ１０２において、例えば初期値を有する各カウント領域１０４が１インクリメントされると、１，２……，Ｎの識別番号が順に付与された識別番号領域１０２にそれぞれ関連付けられたカウント領域１０４は、それぞれ１，０，−１，……，−（ｎ-２），−（ｎ-１），−ｎとなる。
【００４０】
以後は、このフローチャートが実行される毎に各カウント領域１０４が順次１つインクリメントされることとなる。
次のＳ１０４において、ＣＰＵ５３は、研削ポイントＰに対応する位置にテーブル１２の搭載面１２ａのどの部位が位置しているかを判定する。
【００４１】
カウント領域１０４を読込みしたカウント領域１０４に「ｍ」の値を有している部位（識別番号領域を有する部位）があれば、その部位が研削ポイントＰに対応する位置に位置している搭載面１２ａの部位であると判定する。
【００４２】
すなわち、研削ポイントＰと変位センサ３２の軸心３２ａ間のｘ方向の距離Ｌ１は距離ｄの整数倍「ｍ」の関係にある。そこで、カウント領域１０４に「ｍ」の値を有する部位が研削ポイントＰに対応する位置に位置しているものと判定するのである。
【００４３】
なお、全ての搭載面１２ａの部位のカウント領域１０４に「ｍ」の値を有するものがない場合は、このフローチャートを一旦終了する。
Ｓ１０６では、ＣＰＵ５３は、Ｓ１０４で研削ポイントＰに位置していると判定された搭載面１２ａの部位の揺らぎ量記録領域１０６から揺らぎ量Ｕを読出す。
【００４４】
Ｓ１０８においては、ＣＰＵ５３は切込量Ｋの補正等を行う。
具体的には、揺らぎ量Ｕが「＋」の値である場合には、前記揺らぎ量Ｕが搭載面１２ａの基準高さＧ０との差であるため、当該部位が基準高さＧ０よりも高く（図９（ａ）参照）、凸となっているとして、ＣＰＵ５３は切込量Ｋを前記揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ、減算して補正をする。ここで、図９（ａ）においては、実線はワークＷが搭載面１２ａが基準高さＧ０で搭載されている状態を示し、二点鎖線はワークＷが搭載面１２ａが基準高さＧ０よりも揺らぎ量Ｕ分だけ高くされた状態を示している。
【００４５】
又、揺らぎ量Ｕが「−」の値である場合には、当該部位が基準高さＧ０よりも低く（図９（ｂ）参照）、すなわち、凹となっているとして、ＣＰＵ５３は切込量Ｋを前記揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ加算した補正をする。ここで、図９（ｂ）においては、実線はワークＷが搭載面１２ａが基準高さＧ０で搭載されている状態を示し、二点鎖線はワークＷが搭載面１２ａが基準高さＧ０よりも揺らぎ量Ｕ分だけ低くされた状態を示している。
【００４６】
そして、ＣＰＵ５３は、補正した切込量Ｋに基づいて、リニアモータ１０の制御量を演算し、サーボモーター制御部５６及びモータ駆動装置５９を介してリニアモータ１０を制御して砥石ヘッド４を上動又は下動させて、このフローチャートを一旦終了する。
【００４７】
このことにより、砥石車６はその補正された切込量Ｋで、テーブル１２の加工面Ｗａを平面研削する。
すなわち、切込量が揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ減算されて補正された場合には、砥石車６は、揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ上動される。そして、この状態で、ワークＷの加工面Ｗａの平面研削が行われる。この場合、実際には、図９（ａ）に示すようにワークＷの加工面Ｗａはその揺らぎ量Ｕ分だけ高い位置にあるため、切込量Ｋで平面研削が行われることになる。
【００４８】
又、切込量が揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ加算されて補正された場合には、砥石車６は、揺らぎ量Ｕの絶対値分だけ下動される。そして、この状態で、ワークＷの加工面Ｗａの平面研削が行われる。この場合、実際には、図９（ｂ）に示すようにワークＷの加工面Ｗａはその揺らぎ量Ｕ分だけ低い位置にあるため、切込量Ｋで平面研削が行われることになる。
【００４９】
この結果、搭載面１２ａに搭載されたワークＷの加工面Ｗａは、搭載面１２ａの揺らぎ量Ｕの影響を受けることなく、平面研削が行われる。
なお、このようなテーブル１２の搭載面１２ａの揺らぎは、例えば、熱影響をテーブル１２自体が受けた場合等に生ずる。
【００５０】
（揺らぎ量の算出）
揺らぎ量Ｕの算出及び逐次３点法について説明する。本実施形態では、揺らぎ量ＵをＣＰＵ５３が逐次３点法を使用して算出する。
【００５１】
逐次３点法は、テーブル１２の搭載面１２ａの面形状と走査(測定)の際の運動誤差を、３個の変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）を用いて同時に、一定間隔(変位センサの間隔分)で検出し、各変位センサの変位出力を処理することにより、テーブル１２の搭載面１２ａの面形状情報と、運動誤差を分離させる方法である。
【００５２】
図４に示すように、テーブル１２の搭載面１２ａに関するｚ方向の変位を測定する３個の変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）は、測距装置３０（又は４０）の本体ケースにそれぞれ距離ｄの間隔で固定されている。測距装置３０の本体ケースの基準点は、中央の変位センサ３２とする。テーブル１２はg(x)なるｚ方向の搭載面１２ａの面形状を有するものとし、同テーブル１２をｚ方向と直交するx方向に移動させて、ｄだけ送る毎に、各変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）からの変位出力をＣＰＵ５３は取り込む。
【００５３】
なお、本実施形態では、変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）を固定するとともにテーブル１２を移動させている場合であるため、変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）は移動方向と逆向きに変位出力を取り込んでいくことになる。この場合、測距装置３０の本体ケースと被測定物を載せたテーブル１２は、どちらを移動させても良いが、被測定物を載せたテーブル１２を移動させた場合は、変位センサは移動方向と逆向きに変位出力を取り込んでいくことになる。
【００５４】
このとき、被測定面である搭載面１２ａの情報を先に読み取る前方の変位センサ３１（又は４１）からの出力をS３Ｆとし、中央の変位センサ３２（又は４２）からの出力をS３０とし、後方の変位センサ３３（又は４３）からの出力をS３Ｒとする。なお、説明の便宜上、ここでは変位センサにおいて、搭載面１２ａの情報を中央の変位センサよりも先に読み取る方を「前方」とし、後に読みとる方を「後方」という。テーブル１２の運動は、通常、運動誤差を持っている。この運動誤差のうち、ｚ方向の並進運動誤差成分をeｚ、ｙ軸まわりの回転運動誤差成分(ピッチング誤差)をeθとする。
【００５５】
被測定物を載せたテーブル１２を移動させ、基準とする中央の変位センサ３２がある点xｉの位置に来た時の各変位センサの出力は、下記の式の通りとなる。
S３０(xｉ)＝g(xｉ)＋eｚ(xｉ)          …(１−１)
S３Ｆ(xｉ)＝g(xｉ＋１)＋eｚ(xｉ)＋ｄeθ(xｉ)    …(１−２)
S３Ｒ(xｉ)＝g(xｉ−１)＋eｚ(xｉ)−ｄeθ(xｉ)    …(１−３)
中央の変位センサ３２（又は４２）と、後方の変位センサ３３（又は４３）との出力差をΔS３Ｒ(xｉ)とすると、式(１−１)−式(１−２)より、下記式となる。
【００５６】
ΔS３Ｒ(xｉ)＝S３０(xｉ)−S３Ｒ(xｉ)
＝g(xｉ)−g(xｉ−１)＋ｄeθ(xｉ)  …(１−４)
g(xｉ)−g(xｉ−１)はxｉとxｉ−１の間の真の形状差であるため、これをΔg(xｉ−１)とすると、式(１−４)は下記式(１−５)となる。
【００５７】
ΔS３Ｒ(xｉ)＝Δg(xｉ−１)＋ｄeθ(xｉ)  …(１−５)
一方、中央の変位センサ３２（又は４２）と前方の変位センサ３１（又は４１）との出力差をΔS３Ｆ(xｉ)とすると、式(１−２)−式(１−１)より、下記式となる。
【００５８】
ΔS３Ｆ(xｉ)＝S３Ｆ(xｉ)−S３０(xｉ)
＝g(xｉ＋１)−g(xｉ)＋ｄeθ(xｉ)  …(１−６)
g(xｉ＋１)−g(xｉ)はxｉとxｉ＋１の間の真の形状差であるため、これをΔg(xｉ)とすると、式(１−６)は下記式(１−７)となる。
【００５９】
ΔS３Ｆ(xｉ)＝Δg(xｉ)＋ｄeθ(xｉ)  …(１−７)
ここで、式(１−５)を移項すると、ｙ軸まわりの回転運動誤差は、下記式(１−８)で表される。
【００６０】
ｄeθ(xｉ)＝ΔS３Ｒ(xｉ)−Δg(xｉ−１)  …(１−８)
この式(１−８)を式(１−７)に代入して、xｉとxｉ＋１の間の真の形状差Δg(xｉ)は下記式で表される。
【００６１】
Δg(xｉ)＝ΔS３Ｆ(xｉ)−ΔS３Ｒ(xｉ)＋Δg(xｉ−１)
…(１−９)
又、一方、図５に示すように、ある点xｉの位置での表面形状g(xｉ)は、１つ前の点xｉ−１の位置(ステップ)での表面形状g(xｉ−１)と、中央の変位センサ３２（又は４２）が、点xｉ−１の位置に来た時の各変位センサの出力から求めたΔg(xｉ−１)を足したものである。
【００６２】
g(xｉ)＝g(xｉ−１)＋Δg(xｉ−１)          …(１−１０)
そして、１つ先の点xｉ＋１の位置(ステップ)での表面形状は、式(１−９)＋式(１−１０)より、下記式(１−１１)で表すことができる。
【００６３】
g(xｉ＋１)＝g(xｉ)＋Δg(xｉ)              …(１−１１)
従って、現在得られた情報である式(１−９)と、既に分かっている情報である式(１−１０)を足していくことにより、１つ先の位置での情報を求めて行くことができる。
【００６４】
次に、ある点xｉの位置のｉ＝１，２，３，…，ｎというように各位置(ステップ)での表面形状を測定していくとき、測定開始点から、点xｎまでの表面形状g３(xｎ)がどのように算出されるかについて説明する。
【００６５】
(ｉ＝１の場合)
ｉ＝１の場合は、式(１−１０)、式(１−９)より、下記の通りとなる。
g(x１)＝g(x０)＋Δg(x０)            …(１−１２)
Δg(x１)＝ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)＋Δg(x０)        …(１−１３)
ここで、g(x０)は、被測定面、すなわち、搭載面１２ａの基準高さである直流成分であるため、Ｇ０とおき、又、Δg(x０)は測定開始時のx１とx０の間の真の形状差であり、これをΔＧ０とおくと、式(１−１２)と式(１−１３)は下式となる。
【００６６】
g(x１)＝Ｇ０＋ΔＧ０            …(１−１４)
Δg(x１)＝ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)＋ΔＧ０        …(１−１５)
(ｉ＝２の場合)
ｉ＝２の場合は、式(１−１０)、式(１−９)より、下記の通りとなる。
【００６７】
g(x２)＝g(x１)＋Δg(x１)            …(１−１６)
Δg(x２)＝ΔS３Ｆ(x２)−ΔS３Ｒ(x２)＋Δg(x１)        …(１−１７)
ここで、式(１−１４)と式(１−１５)を式(１−１６)に代入すると、下式(１−１８)になる。
【００６８】
g(x２)＝Ｇ０＋２ΔＧ０＋｛ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)｝    …(１−１８)
又、式(１−１５)を式(１−１７)に代入すると、下式(１−１９)になる。
Δg(x２)＝｛ΔS３Ｆ(x２)−ΔS３Ｒ(x２)｝＋｛ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)｝＋ΔＧ０
…(１−１９)
(ｉ＝３の場合)
ｉ＝３の場合においても、ｉ＝２の場合と同様に、式(１−１０)、式(１−９)を使用して、g(x３)，Δg(x３)に関する式を得て、該式に対して、式(１−１８)、式(１−１９)を代入することにより、下式が得られる。
【００６９】
g(x３)＝Ｇ０＋３ΔＧ０＋２｛ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)｝
＋｛ΔS３Ｆ(x２)−ΔS３Ｒ(x２)          …(１−２０)
Δg(x３)＝｛ΔS３Ｆ(x３)−ΔS３Ｒ(x３)｝＋｛ΔS３Ｆ(x２)−ΔS３Ｒ(x２)｝
＋｛ΔS３Ｆ(x１)−ΔS３Ｒ(x１)｝＋ΔＧ０        …(１−２１)
（ｉ＝ｎの場合）
ｉ＝ｎの場合は、上述したことと同様にして、表面形状g３(xｎ)，形状差Δg(xｎ)に関して、下記式(１−２２)、式(１−２３)を得ることができる。
【００７０】
【数１】
2008161969.tif 000003
【００７１】
【数２】
2008161969.tif 000004
このように、式(１−２２)、式(１−２３)からも分かるように、表面形状g３(xｎ)，形状差Δg(xｎ)には、並進運動誤差成分や、ｙ軸まわりの回転運動誤差成分を含む運動誤差を含まない。そして、ＣＰＵ５３は前述のような演算式を使用することにより被測定対象である搭載面１２ａの表面形状情報を、変位センサ３１〜３３（或いは４１〜４３）の出力に基づいて逐次求める。
【００７２】
そして、ＣＰＵ５３は、逐次求めた搭載面１２ａの表面形状情報から、基準高さＧ０との差を揺らぎ量Ｕとして算出する。
本実施形態では、下記の特徴を有する。
【００７３】
（１）  本実施形態の平面研削盤１は、テーブル１２の搭載面１２ａに搭載されたワークＷの加工面Ｗａを研削加工する砥石車６を、テーブル１２に対して接近離間する方向（上下方向：ｚ方向）に移動するリニアモータ１０（第１移動手段）を有するようにした。又、平面研削盤１は、予め設定された切込量Ｋとなるようにリニアモータ１０を制御する数値制御装置５０（制御手段）と、テーブル１２を、相対的に前記上下方向とは交差する方向であるｘ方向及び反ｘ方向に移動するリニアモータ１１（第２移動手段）とを備えるようにした。そして、平面研削盤１は、ｘ方向及び反ｘ方向において、砥石車６のワークＷに対する研削ポイントＰ（研削加工の位置）よりもテーブル１２の移動する側の位置に、搭載面１２ａとの距離を検出する複数の変位センサ３１〜３３，４１〜４３（検出器）を組み合わせた測距装置３０，４０（測距手段）を備えるようにした。
【００７４】
又、数値制御装置５０は、変位センサ３１〜３３，４１〜４３から得られた前記距離に基づいて搭載面１２ａの当該部位の揺らぎ量Ｕを演算するとともに同揺らぎ量Ｕに基づいて切込量Ｋの補正を行う演算手段として機能するようにした。そして、数値制御装置５０は、搭載面１２ａの当該部位がｘ方向又は反ｘ方向において、研削加工の位置である研削ポイントＰに移動した際に、当該部位に関して補正した切込量Ｋに基づいてリニアモータ１０（第１移動手段）の制御を行うようにした。
【００７５】
この結果、本実施形態によれば、変位センサ３１〜３３，４１〜４３との距離が検出された搭載面１２ａの部位が、ｘ方向又は反ｘ方向において、研削加工の位置に位置したとき、数値制御装置５０が、当該部位の揺らぎ揺らぎ量Ｕに基づいて切込量Ｋを補正してリニアモータ１０の制御を行う。この結果、本実施形態ではテーブル１２の揺らぎ揺らぎ量Ｕが原因となるワークＷの加工面Ｗａの研削精度の低下がなくなり、研削精度が向上する。
【００７６】
（２）  本実施形態の平面研削盤１では、リニアモータ１１（第２移動手段）は、ｘ方向及び反ｘ方向において、テーブル１２を往復移動自在に構成するようにした。そして、測距装置３０，４０（測距手段）が、ｘ方向及び反ｘ方向において、砥石車６のワークＷに対する研削ポイントＰ（研削加工の位置）よりも、テーブル１２が往復移動する際の該移動する側の位置において、それぞれ設けられている。
【００７７】
この結果、本実施形態によれば、ｘ方向及び反ｘ方向において、テーブル１２が往復移動することにより、テーブル１２の揺らぎ揺らぎ量Ｕが原因となるワークＷの加工面Ｗａの研削精度の低下がなくなり、研削精度が向上する。
【００７８】
（３）  本実施形態の平面研削盤１では、測距装置３０，４０（測距手段）は、３つの変位センサ３１〜３３，４１〜４３を備え、数値制御装置５０（演算手段）は、３つの変位センサ３１〜３３，４１〜４３から得られた搭載面１２ａとの距離を逐次３点法により搭載面１２ａの当該部位の揺らぎ揺らぎ量Ｕを算出するようにした。この結果、逐次３点法により、搭載面１２ａの当該部位の揺らぎ揺らぎ量Ｕを算出することにより、テーブル１２の揺らぎ揺らぎ量Ｕが原因となるワークＷの加工面Ｗａの研削精度の低下がなくなり、研削精度を向上することができる。
【００７９】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、下記のように変更してもよい。
○  前記実施形態では、搭載面１２ａにおいて、変位センサ３２と相対する部位が、研削ポイントＰに位置したとき、カウント領域１０４のカウント値に基づいて、搭載面１２ａの部位を割り出し、その上で割り出した当該部位に関連付けられた揺らぎ量Ｕを得るようしたが、この構成に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、テーブル１２の搭載面１２ａにおいて、距離ｄ毎に位置して変位センサ３２と相対する各部位に、それぞれ識別データを付与する。そして、変位センサ３２と相対する位置及び研削ポイントＰに位置に位置している部位を、その識別データに基づいて識別する識別手段を設ける。この識別手段としては、前記部位に識別コードを付与してその識別コードを画像認識で認識処理する画像認識手段や、バーコード等の技術を利用する手段で構成してもよい。そして、これらの識別手段にて識別された部位に対して、揺らぎ量Ｕの算出や、揺らぎ量Ｕに基づいて切込量Ｋを補正するようにする。
【００８１】
○  前記実施形態の構成に代えて、砥石車６を支持するコラム３をｘ方向及び反ｘ方向に駆動するようにし、テーブル１２をｘ方向及び反ｘ方向とは直交するｚ方向（上下方向）に往復移動するように構成してもよい。
【００８２】
○  前記実施形態において、リニアモータ１０，１１をＡＣモータや、ＤＣモータに変更してもよい。
○  前記実施形態では、平面研削盤１に具体化したが、平面研削盤に限定されるものではなく、テーブルが、球面に形成されている場合や、非球面（なお、非球面は平面を含まない）に形成されている場合においても、適用できることは自明である。
【００８３】
○  前記実施形態の構成において、検出器としての変位センサ４１〜４３（又は、変位センサ３１〜３３）を省略し、ｘ方向（又は反ｘ方向）にテーブル１２を移動するときのみ、揺らぎ量Ｕを算出して、該揺らぎ量に基づいて切込量Ｋを補正して平面研削を行うようにしてもよい。
【００８４】
○  前記実施形態では、揺らぎ揺らぎ量Ｕの算出を逐次３点法で行うようにしたが、逐次２点法で行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態の平面研削盤の概略正面図。
【図２】同じく、平面研削盤の概略側面図。
【図３】平面研削盤の数値制御装置の電気的構成のブロック図。
【図４】逐次３点法の原理の説明図。
【図５】g(xｉ)、g(xｉ−１)、g(xｉ＋１)の関係を示す説明図。
【図６】ＣＰＵ５３が研削プログラムに従って行う処理のフローチャート。
【図７】（ａ）はテーブル１２がｘ方向の原点位置に位置した状態を示す概念図、（ｂ）は、テーブル１２がｘ方向の原点位置から、ｘ方向へ移動した状態を示す概念図、（ｃ）はテーブル１２がｘ方向へ移動した最終位置の状態を示す概念図。
【図８】ＲＡＭ５５の相対部位記録領域の概念図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は揺らぎ量Ｕと、切込量Ｋとの関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００８６】
６…砥石車、１０…リニアモータ（第１移動手段）、
１１…リニアモータ（第２移動手段）、１２…テーブル、１２ａ…搭載面、
３０，４０…測距装置、３１〜３３，４１〜４３…変位センサ（検出器）、
５０…数値制御装置（制御手段、演算手段）、Ｗ…ワーク。
【図１】
2008161969.tif 000005
【図２】
2008161969.tif 000006
【図３】
2008161969.tif 000007
【図４】
2008161969.tif 000008
【図５】
2008161969.tif 000009
【図６】
2008161969.tif 000010
【図７】
2008161969.tif 000011
【図８】
2008161969.tif 000012
【図９】
2008161969.tif 000013