(57)【要約】【課題】研磨工具と計測ヘッドとのずれによる加工原点ずれが無く、且つ２次加工の前に、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得するための加工を行う必要がなく、装置の小型化も可能な曲面加工方法を得る。【解決手段】被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法に関する。被加工面２１ａに円弧断面を有する研磨工具１を一定荷重で押しつけるとともに走査し、研磨工具１を被加工面２１ａに沿った倣い動作をさせ、このとき研磨工具１の加圧方向の変位をレーザスケール本体６及びレーザスケール検出ヘッド７からなる位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する被加工面２１ａの位置関係を取得し、取得した位置関係に基づいて被加工面２１ａを研磨工具１で研磨加工する。【選択図】      図２
2004174665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する加工工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記加工工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき加工工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得し、取得した位置関係に基づいて前記被加工面を前記加工工具で加工することを特徴とする曲面加工方法。
【請求項２】
被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する研磨工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記研磨工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき前記研磨工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する第１の工程と、この値に基づき前記被加工面上に加工原点を定め、前記被加工面に対して点接触となる前記研磨工具を滞留時間制御で走査し形状を修正する第２の工程とを含むことを特徴とする曲面加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の曲面加工方法において、前記被加工面の座標を取得するためには、直動軸であるＸＹの直交２軸の制御で走査を行い、滞留時間制御による研磨加工時には、加工点の法線と加圧軸とを一致させるように傾き姿勢の制御をさらに行うことを特徴とする曲面加工方法。
【請求項４】
被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する研削工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記研削工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき前記研削工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する第１の工程と、この値に基づき前記被加工面上に加工原点を定め、その後、前記研削工具の加圧軸としての動作を固定手段によって固定し、前記研削工具に所望の工具軌跡を与えることで曲面形状を創成加工する第２の工程とを含むことを特徴とする曲面加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の曲面加工方法において、前記被加工面の位置を取得するための前記工具の走査は、前記被加工面の曲面の頂点または最深部の近傍でＸとＹの２方向について走査し、２つの取得データの上死点または下死点から頂点または最深部の位置を決定することを特徴とする曲面加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の曲面加工方法において、前記頂点または最深部の位置の決定は、取得データに関数フィッティングによる近似曲線を求めることにより行うことを特徴とする曲面加工方法。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかに記載の曲面加工方法において、前記被加工面の位置を取得するための前記工具の走査は、前記工具が前記被加工面から外れて落下する位置まで走査を行い、その落下開始点の工具座標から、前記被加工面のエッジあるいは型部材の側面の位置を決定することを特徴とする曲面加工方法。
【請求項８】
被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工装置において、
円弧断面を有する加工工具と、該加工工具を前記被加工面に一定荷重で押しつける加圧機構と、前記加工工具が載置され加圧方向に移動可能な可動ブロックと、該可動ブロックの位置を検出する位置センサと、前記加工工具を前記被加工面に一定荷重で走査して倣い動作させ、前記位置センサの出力に基づき、前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する手段と、
取得した位置関係に基づいて前記被加工面を前記加工工具で加工する手段とを備えていることを特徴とする曲面加工装置。
【請求項９】
被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工装置において、
円弧断面を有する加工工具と、該加工工具を前記被加工面に一定荷重で押しつける加圧機構と、前記加工工具が載置され加圧方向に移動可能な可動ブロックと、該可動ブロックの位置を検出する位置センサと、前記可動ブロックを特定の位置に固定する固定手段と、前記加工工具に切り込み量を与える位置決め制御機構と、前記加工工具を前記被加工面に一定荷重で走査して倣い動作させ、前記位置センサの出力に基づき、前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する手段と、その後加工工具に所望の軌跡を発生させ、被加工面へ工具軌跡を転写する手段とを備えていることを特徴とする曲面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲面の加工方法及び加工装置に関し、例えばレーザビームプリンタのポリゴンスキャナ光学系に用いられる、走査用レンズ、その金型等の曲面を加工する方法及び装置に関し、非球面、自由曲面等の曲面を有する光学素子、その金型等の加工に応用が可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御加工装置を用いて自由曲面を加工するためには、被加工面上にワーク座標系を展開することが必要で、ワーク座標の基準点となる加工原点が初めに被加工面上に設定される。この加工原点は被加工物の外周を構成する端面の交点であったり、対向する端面の中央にとられたりする。
【０００３】
光学素子用途の曲面においては、超精密切削や超精密研削等で所望の曲面の輪郭を形成する１次加工工程と、超精密研削や超精密研磨によって形状精度や表面粗さを仕上げる２次加工工程とが行われている。
【０００４】
１次加工における加工原点は、一般に被加工部材の側面や端面を基準に設定される。例えば図１１において、被加工物２１の平面で構成された側面２１ｂからの距離Ｊ，Ｍによって加工原点Ｐが設定される。ここで加工原点Ｐの設定とは、加工原点Ｐに立てたＺ軸に平行な直線と工具との曲率中心が一致する工作機械上のＸＹ座標値を求めることに相当する。
【０００５】
２次加工においては、１次加工と同様に加工原点の設定をして加工が行われる。２次加工が１次加工とは異なる工具又は加工機で実施されるので、再度の原点設定が必要となる。しかし、１次加工において実際に形成される曲面は、工具輪郭や加工機の位置決め誤差によって理想とした加工原点からずれて形成されるため、何らかの許容幅（＝公差）が与えられている。
【０００６】
２次加工が超精密研削で仕上げを行う工程とすると、２次加工で設定した加工原点が理想値（図１１に示す距離Ｊ，Ｍ）に対してズレのない加工ができたとしても１次加工の原点がずれていれば、原点ズレ自体も形状誤差の増大として作用するため、２次加工での取りしろが増えることとなる。２次加工では被加工面の除去単位が数十ｎｍ〜数μｍであり、加工能率は１次加工に比べ大幅に低いため、取りしろの増加は、納期やコスト面が極めて大きなロスとして作用する。このため取りしろをできる限り小さくすることが望まれている。
【０００７】
２次加工が前加工面を基準とした研磨工程の場合でも、うねりの山部のみを選択除去する修正研磨において、加工点の位置ズレによってうねりの山部が充分除去できず、精度不十分となる問題がある。特に加工面の形状評価は、加工物側面との位置関係とは無関係に、取得した形状データに対し数値計算で非球面軸等の加工中心を求め、求めた値を実際の加工原点として形状誤差の評価が行われる。このため前形状の修正研磨においては、形状評価で用いた加工原点を基準に修正加工を行うことが望ましい。
【０００８】
１次加工面の形状を加工機上で取得するものとして、特開平６−２８５７６２号公報の実施例に示されるように、タッチセンサ型のプローブを工具把持部につけかえ、加工機あるいは加工用ロボットの動作によって形状を取得する方法が従来より用いられている。
【０００９】
この方法の場合には、タッチセンサ型のプローブと２次加工用工具とを交換した際に工具把持位置の再現性が問題となり、工具を把持後に何らかの手段で実際の工具位置を評価しないと、結果として２次加工の加工原点がずれてしまう問題が残されている。
【００１０】
また、２次加工用の工具の位置を正確に取得する方法としては、例えば特開平７−１３６９０３号公報のように一度ダミーワークの加工を行い、得られた加工面の形状データを詳細に分析することで、工具の位置決め誤差、輪郭誤差を算出する手法が開示されている。この方法ではダミーワークを１度加工し計測するという作業が新たな工程として発生すること、加工中の工具磨耗の大小が演算結果を左右する等の問題が残されている。
【００１１】
また、従来、図１０に示すような曲面加工装置が知られている。この曲面加工装置は、研磨工具１０１（切削工具や研削工具でも可）によってダミー加工物１５４に対し加工痕を形成し、研磨ヘッド１１０と相対位置が変化せぬように連結部材１５２で連結された計測ヘッド１１１から形状測定用プローブ１５１で加工痕位置を計測し工具位置座標を取得する。続いて実際の被加工物を把持し形状測定用プローブ１５１により加工面形状データを取得し、頂点あるいは端面等の加工原点を検出し加工を行うものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−２８５７６２号公報（第３−５頁、図１〜１３）
【特許文献２】
特開平７−１３６９０３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示す曲面加工装置の場合でも、特開平６−２８５７６２号公報に示されるものと同様に、研磨工具と計測ヘッドとの入れ替えに際して連結部材の機械的精度等により位置ずれによる加工原点ずれが発生し、充分な精度が得られないという問題があった。
【００１４】
また、図１０に示す曲面加工装置の場合においても、特開平７−１３６９０３号公報に示されるものと同様に、２次加工の前に、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得するための加工が必要であった。
また、図１０に示す曲面加工装置の場合には、研磨ヘッドと計測ヘッドとの共存による装置の大型化という問題もあった。
【００１５】
そこで、本発明は、研磨工具と計測ヘッドとのずれによる加工原点ずれが無く、且つ２次加工の前に、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得するための加工を行う必要がなく、装置の小型化も可能な曲面加工方法及び曲面加工装置を提供することをその目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する加工工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記加工工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき加工工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得し、取得した位置関係に基づいて前記被加工面を前記加工工具で加工することを特徴とする曲面加工方法である。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する研磨工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記研磨工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき前記研磨工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する第１の工程と、この値に基づき前記被加工面上に加工原点を定め、前記被加工面に対して点接触となる前記研磨工具を滞留時間制御で走査し形状を修正する第２の工程とを含むことを特徴とする曲面加工方法である。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の曲面加工方法において、前記被加工面の座標を取得するためには、直動軸であるＸＹの直交２軸の制御で走査を行い、滞留時間制御による研磨加工時には、加工点の法線と加圧軸とを一致させるように傾き姿勢の制御をさらに行うことを特徴とする曲面加工方法である。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工方法において、
前記被加工面に円弧断面を有する研削工具を一定荷重で押しつけるとともに走査し、前記研削工具を前記被加工面に沿った倣い動作をさせ、このとき前記研削工具の加圧方向の変位を位置センサによって取得し、取得した加圧方向の変位から前記加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する第１の工程と、この値に基づき前記被加工面上に加工原点を定め、その後、前記研削工具の加圧軸としての動作を固定手段によって固定し、前記研削工具に所望の工具軌跡を与えることで曲面形状を創成加工する第２の工程とを含むことを特徴とする曲面加工方法である。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の曲面加工方法において、前記被加工面の位置を取得するための前記工具の走査は、前記被加工面の曲面の頂点または最深部の近傍でＸとＹの２方向について走査し、２つの取得データの上死点または下死点から頂点または最深部の位置を決定することを特徴とする曲面加工方法である。
【００２１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の曲面加工方法において、前記頂点または最深部の位置の決定は、取得データに関数フィッティングによる近似曲線を求めることにより行うことを特徴とする曲面加工方法である。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の曲面加工方法において、前記被加工面の位置を取得するための前記工具の走査は、前記工具が前記被加工面から外れて落下する位置まで走査を行い、その落下開始点の工具座標から、前記被加工面のエッジあるいは型部材の側面の位置を決定することを特徴とする曲面加工方法である。
【００２３】
また、請求項８に記載の発明は、被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工装置において、
円弧断面を有する加工工具と、該加工工具を前記被加工面に一定荷重で押しつける加圧機構と、前記加工工具が載置され加圧方向に移動可能な可動ブロックと、該可動ブロックの位置を検出する位置センサと、前記加工工具を前記被加工面に一定荷重で走査して倣い動作させ、前記位置センサの出力に基づき、前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する手段と、
取得した位置関係に基づいて前記被加工面を前記加工工具で加工する手段とを備えていることを特徴とする曲面加工装置である。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明は、被加工物の被加工面を加工機で加工する曲面加工装置において、
円弧断面を有する加工工具と、該加工工具を前記被加工面に一定荷重で押しつける加圧機構と、前記加工工具が載置され加圧方向に移動可能な可動ブロックと、該可動ブロックの位置を検出する位置センサと、前記可動ブロックを特定の位置に固定する固定手段と、前記加工工具に切り込み量を与える位置決め制御機構と、前記加工工具を前記被加工面に一定荷重で走査して倣い動作させ、前記位置センサの出力に基づき、前記加工機の持つ座標系に対する前記被加工面の位置関係を取得する手段と、その後加工工具に所望の軌跡を発生させ、被加工面へ工具軌跡を転写する手段とを備えていることを特徴とする曲面加工装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施形態の曲面加工装置に備える研磨ヘッドを示す概略斜視図である。図１では研磨工具を形状測定用プローブとして用いるための研磨ヘッド部の構成を示している。
【００２６】
図１に示すように、この研磨ヘッド部は、工具スピンドル２によって回転駆動される研磨工具１と、エアスライドレール４の上を移動する可動ブロック３に連結されている工具スピンドル２と、エアスライドレール４が取り付けられたエアスライド本体５の側面に取りつけられたレーザースケール本体６と、可動ブロック３に取り付けられたレーザースケール検出ヘッド７とを備えて構成されている。
【００２７】
前記可動ブロック４の位置はエアスライド本体５の側面に取りつけられたレーザースケール本体６とレーザースケール検出ヘッド７とにより０．０５μｍの分解能で検出可能となっている。
【００２８】
図２は図１の研磨ヘッドを組み込んだ、本発明に係る一実施形態の曲面加工装置を示す概略正面図である。
図２に示すように、可動ブロック３はロードセル９を介してエアシリンダ８に連結され、研磨工具１はこのエアシリンダ８の推力によって、被加工物２１に押しつけ力を発生させる。研磨工具１の押しつけ力はロードセル９によってモニターされ、モニターされた押しつけ力が所望の荷重となるよう荷重制御を行っている。エアシリンダ８は工具スピンドル２を含めた可動ブロック３の自重補償もかねており、研磨工具１の押しつけ力としては５ｇまでが設定可能である。被加工物２１は図示しないＸＹ軸移動機構により直線運動で走査される。研磨工具１は曲面に沿って上下動をし、このＺ方向変位をＸＹ座標と同期した形態で取得するものである。相対的には被加工面２１ａを有する被加工物２１に対してエアスライド本体５を走査したことになる。なお、図２中、符号２２はワークテーブル、２３はＺ軸コラムをそれぞれ示す。
以下ではエアスライド本体５の走査として説明をすすめる。
【００２９】
図３は本発明に係る一実施形態の曲面加工装置による、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する動作を示す図である。図３では研磨工具を形状測定プローブに見立て形状データの取得動作を示すものである。
【００３０】
図３にも示す研磨工具１は木粉をウレタン樹脂て固めたものである。被加工物２１は近軸曲率が凸形状である非球面で材質は無電解Ｎｉ−Ｐメッキでダイヤモンド切削で仕上げられた面である。砥粒を付与する前の研磨工具１を停止状態にて非球面の頂点近傍で接触させ、Ｘ軸方向へエアスライド本体５を直線運動で移動させ、その時の研磨工具１のＺ変位をレーザースケール検出ヘッド７で検出を行う。
【００３１】
図４は図３の曲面加工装置における、加工原点設定後の研磨動作を示す図である。
図４に示すように、図３の形状計測の状態と異なるのは、被加工面２１ａにダイヤモンドペーストを塗布し、研磨工具１に回転を当て得ていることである。より高精度なものに対しては、加工点法線と荷重軸とが一致するような法線姿勢制御を付与することが必要である。
【００３２】
図５は本発明に係る他の実施形態の曲面加工装置による、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する動作を示す図、図６は図５の曲面加工装置における、加工原点設定後の研削動作を示す図である。
【００３３】
図５では、形状データの取得後にツールパスを転写する様な研削加工を可能とするものである。研削工具としては研磨工具１と同一の形状を有する軸付きのレジン砥石６１を用いている。本実施形態と図１〜図４で説明した実施形態との違いは可動ブロック３を固定するためのクランプ機構３１を持つ点であり、他の構成は同様である。
【００３４】
図５に示すように、形状データの取得状態でクランプ機構３１は解放されており、図６に示すように、クランプ機構３１のクランプにより可動ブロック３が固定されたクランプ状態となり、定寸切り込みが可能な形態となっている。この状態でエアスライド本体５を図示しない移動機構を用いて所定のツールパスで移動させることにより、軌跡転写としての曲面の研削加工が可能となっている。
【００３５】
図７は本発明に係る曲面加工装置を用いて、従来の加工基準である端面位置の検出が可能であることを示す図である。
図７に示すように、荷重制御状態で研磨工具１が落下点Ｐ１を検出し、落下点Ｐ１から工具曲率半径だけオフセットすることで被加工物２１の端面座標を求めることが可能である。
【００３６】
図８は本発明の曲面加工装置により、被加工物の凹面の最深点の検出を示す図である。
図８は凹面の最深点を求めるものである。下死点Ｐ２から加工原点を求めている。凹面に比べ凸面の場合同じ曲率半径であってもＸ軸の走査移動量に対するＺの変化が緩やかとなるため、上死点のＸ位置検出が困難となる場合がある。このような場合は走査移動量の増大や円弧または２次関数等の近似関数のフィッティングを併用することで、正確な頂点位置の特定が可能となる。
【００３７】
図９は第２の工程として法線姿勢制御を付与した曲面加工装置の一例としての研磨装置を示す図である。図９では研磨ヘッドは省略し研磨工具２１のみを記載する。
図９に示すように、この研磨装置は、Ｘ軸直動ステージ４８、Ｙ軸直動ステージ４９及び図示しないＺ軸コラムからなる、ＸＹＺの直交３軸の直動スライドと、Ｘ軸周りの回転姿勢を制御するＡ軸チルトステージ４６及びＹ軸周りの回転姿勢を制御するＢ軸チルトステージ４７からなる２軸のチルトステージとを備えて構成され、５軸のＮＣ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）位置決め制御を可能とするものである。
【００３８】
被加工物２１は、Ａ軸チルトステージ４６上に母線を長手の側面をＸ軸と平行に図示しないチャック機構によりチャックされている。研磨工具１の走査軌跡は、図９の研磨加工のツールパス４５に示すように、Ｙ方向に１ライン走査しＸ方向にピックフィードして再度Ｙ方向に走査する動作を繰り返し加工を行った。この際に研磨工具１の加圧方向であるＺ軸と加工点の法線とが常に一致するように、ＸＹＡＢの４軸同時制御を付与している。
【００３９】
上述した研磨加工は、研磨工具１を例えば滞留時間制御することにより行うことができ、また、上述した研削加工は、研削工具であるレジン砥石６１を例えば軌跡制御しこれを転写することにより行うことができる。滞留時間制御では、被加工面に研磨工具又は研削工具が当接している平均滞留時間を制御することにより、加工量を制御することができる。
【００４０】
以上の曲面を高精度に仕上げる研削および研磨において、円弧断面を有する球状またはトロイダル形状（＝タイヤ形状）の加工工具の使用を前提とする。この加工工具先端を触針式の形状測定プロ―ブにみたて、微弱でかつ一定の荷重で１次加工を経た被加工面に押しつけ走査する。加工工具は、回転を停止してブレーキをかけた状態とし、被加工面である曲面の頂点近傍で接触させる。走査には荷重方向であるＺ軸と直交するＸ軸（またはＹ軸）で行う。加工工具は被加工面に沿って倣い動作を行う、このときの工具のＺ軸方向変位をリニアスケールで取り込みＸＺの曲線として取得する。Ｙ軸方向にも同様の走査でＹＺの曲線をそれぞれの曲線の上死点または関数フィッティングで求まる原点から被加工面の頂点を工具によって取得し、これを加工原点とする。
【００４１】
１次加工面の形状を取得し、その形状データから実際に形成されている加工原点の位置を求め、これを基準にし、さらには２次加工の加工原点を正確にこれに一致させることができる。
【００４２】
上記の１次加工において得られた加工面形状から、実際に形成された加工原点を割り出し、これを基準として、２次加工を行う事で２次加工の取りしろを極力小さくし、無駄のない高精度で高能率な曲面加工を実現する、加工法ならびに加工装置を提供することができる。
【００４３】
２次加工が研削工程の場合倣い動作を行った荷重制御軸の直動スライドをクランプし定寸での切り込み動作が可能な状態に装置形態を変更し曲面形状の創成加工を行う。
【００４４】
２次加工が研磨工程の場合は装置形態は上記クランプは不要となる。但し高精度加工時には荷重軸と加工点の法線が工具走査に伴いつねに一致するような法線姿勢制御を用いた研磨動作となる。
【００４５】
上述した曲面加工法又は曲面加工装置により光学素子、光学素子成形型（金型）又はその成形品を作製することにより、曲面の光学素子あるいはその金型が従来なしえなかった精度と加工時間で製作可能となり結果として、これらを組み込んだ光学系や画像形成機器の性能向上と低コスト化が実現される。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、小型な装置構成でかつダミー加工物の予備加工といった手間を経ることもなく、１次加工面基準の加工を正確に行うことができ、高効率で高精度な曲面の仕上加工を実現することができる。
【００４７】
請求項２又は請求項８の発明によれば、小型な装置構成でかつダミー加工物の予備加工といった手間を経ることもなく、点接触の研磨工具を走査する仕上げ加工が正確な１次加工面基準のもとに実施可能となり、高効率で高精度な曲面の仕上加工が実現される。また、安価な高精度加工機の提供が可能となる。
【００４８】
請求項４又は請求項９の発明によれば、小型な装置構成でかつダミー加工物の予備加工といった手間を経ることもなく、軌跡転写型の曲面の研削仕上げ加工が正確な１次加工面基準のもとに実施可能となり、高効率で高精度な曲面の仕上加工が実現される。安価な高精度加工機の提供が可能となる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、正確な１次加工面基準の加工法と法線姿勢制御を付与した点接触研磨加工の組み合わせによって、曲面の光学素子あるいはその金型が従来なしえなかった精度とリードタイムで製作可能となる。
【００５０】
請求項５の発明によれば、上死点あるいは下死点といった直接的な指標で加工原点を得ることで、段取り時間が極めて短縮できる。
【００５１】
請求項７の発明によれば、頂点のみならず立ち壁となる端面やエッジの位置も同様に簡易で短時間で検出可能となる。
【００５２】
請求項６の発明によれば、曲率半径が大きく頂点探索が困難な形状においても、関数フィッティングの手法を組み合わせることで正確な頂点位置の取得が可能となる。演算自体も非常にシンプルであるため、段取り時間のロスはほとんど与えずに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の曲面加工装置に備える研磨ヘッドを示す概略斜視図である。
【図２】図１の研磨ヘッドを組み込んだ、本発明に係る一実施形態の曲面加工装置を示す概略正面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の曲面加工装置による、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する動作を示す図である。
【図４】図３の曲面加工装置における、加工原点設定後の研磨動作を示す図である。
【図５】本発明に係る他の実施形態の曲面加工装置による、加工機の持つ座標系に対する被加工面の位置関係を取得する動作を示す図である。
【図６】図５の曲面加工装置における、加工原点設定後の研削動作を示す図である。
【図７】本発明に係る曲面加工装置を用いて、従来の加工基準である端面位置の検出が可能であることを示す図である。
【図８】本発明の曲面加工装置により、被加工物の最深点の検出を示す図である。
【図９】第２の工程として法線姿勢制御を付与した曲面加工装置の一例としての研磨装置を示す図である。
【図１０】従来の曲面加工装置の要部を示す概略図である。
【図１１】１次加工原点の設定方法を示す図である。
【符号の説明】
１  研磨工具（加工工具）
２  工具スピンドル
３  可動ブロック
４  エアスライドレール
５  エアスライド本体
６  レーザスケール本体（位置センサ）
７  レーザスケール検出ヘッド（位置センサ）
８  エアシリンダ
９  ロードセル
２１  被加工物
２１ａ  被加工面
３１  クランプ機構
４５  研磨加工のツールパス
４６  Ａ軸チルトステージ
４７  Ｂ軸チルトステージ
４８  Ｘ軸直動ステージ
４９  Ｙ軸直動ステージ
６１  レジン砥石（加工工具）
【図１】
2004174665.tif 000003
【図２】
2004174665.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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