(57)【要約】【課題】高度の熟練を要することなく高寸法精度の製品を時間短縮を図って製作することを可能とする。【解決手段】加工物２を位置決め載置するとともに回転駆動される加工テーブル４と、加工テーブル４に対して昇降動作されるとともに回転駆動されて加工物２を研磨する砥石１２が設けられた砥石ヘッド８と、砥石１２の研磨動作を制御する制御盤１３とを備えた装置の加工テーブル４に基準体１４を位置決め載置する。基準体１４は、砥石１２による加工物２の研磨加工の進行中、検出センサ２０によって表面の状態が監視される。検出センサ２０は、砥石１２により基準体１４の表面に設けた識別皮膜１６が研磨されて研削された状態を検出して制御盤１３に検出信号を出力して、砥石１２による加工物２の研磨を呈させる。【選択図】  図１
2005014177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物と基準体とを位置決め載置するとともに駆動機構により回転駆動される加工テーブルと、
昇降機構により上記加工テーブルに対して昇降動作されるとともに駆動機構により回転駆動される砥石ヘッドに設けられて上記加工物を研磨する砥石と、
上記各駆動機構を制御して上記砥石による上記加工物の研磨動作を制御する制御盤と、
上記砥石による上記加工物に対する研磨加工の進行に合わせて上記基準体の表面状態を監視し、上記基準体に対する上記砥石による研磨動作を検出して上記制御盤に対して検出信号を出力する検出センサとを備え、
上記検出センサが、上記砥石による上記加工物の研磨動作が進行して上記基準体の表面に薄膜形成した識別皮膜が研削されて地色面を露出させた状態を検出して上記制御盤に検出信号を出力することにより、上記砥石による上記加工物の研磨動作を停止させることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
上記検出手段が、上記基準体の被加工面に近接して配置されて上記基準体の表面に検出光を出射する出射部と上記基準体の表面で反射された検出光を受光する受光部とを有する光学センサヘッドと、この光学センサヘッドに検出光を導光する光ファイバーと、上記検出光の出射源と出射光と戻り光との光量レベルを比較する比較手段とを有して一定のタイミングで生じる光量レベルの差異を検出するとともにこの検出が行われなかった時点で上記制御盤に検出信号を出力する光学センサ本体とから構成され、
上記識別皮膜と明度差を異にする色調の上記基準体の地色を検出することによって上記検出信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
上記基準体の識別皮膜が、鉄材又は鋼材を素材とした基材に黒染め処理を施して表面に形成した酸化鉄層によって構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
所定の加工寸法を有する基材を形成し、この基材の表面に識別皮膜を薄膜形成した基準体を形成する基準体形成工程と、
加工物を載置した加工テーブルの加工面上に上記基準体を位置決め載置するとともに、上記基準体の表面状態を非接触状態で検出する検出手段を初期値にセットする検出手段セット工程と、
上記加工テーブルを回転駆動するとともに、砥石を回転駆動かつ下降駆動して上記加工物に対して所定の研磨加工を施す研磨工程と、
上記研磨工程の間、上記検出手段によって上記基準体の表面状態を監視する基準体監視工程とを有し、
上記検出手段が、上記研磨工程の研磨動作が進行して上記砥石によって上記基準体の表面に形成した識別皮膜が研削されて地色面を露出させた状態を検出すると、上記砥石の駆動機構に対して検出信号を出力して上記砥石による上記加工物の研磨動作を停止させることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部品等に研磨処理を施して所定の寸法精度に仕上げる研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研磨加工は、一般に駆動機構によって回転駆動される加工テーブルの加工面上に加工物を位置決め載置し、加工テーブルに対して昇降機構によって昇降動作されるとともに回転機構によって回転駆動される砥石台に設けた砥石によって加工物の研磨が行われる。研磨加工は、加工物の加工面を高精度に仕上げる加工方法であるが、加工物の材質や回転速度、砥石の材質や状態或いは回転速度や送り速度、送り量等の条件等によって仕上がり精度に大きなバラツキが生じる。
【０００３】
研磨加工においては、一般にある程度の研磨を行った状態で加工テーブルから加工物を取り外して加工面の測定を行うとともにこの測定結果に基づいて再研磨を行う、研磨工程・測定工程・再研磨工程を繰り返すことによって所望の精度に仕上げていた。したがって、研磨加工においては、高精度の加工物を製作するためには、高度の技術と経験を重ねた熟練作業者に委ねなければならなかった。
【０００４】
研磨加工においては、砥石の動作を制御することによって、非熟練者であっても加工物を所望の精度で効率的に研磨することを可能とする様々な自動定寸装置が提供されている。例えば特許文献１には、ワークテーブルと基準ブロックとの高さとワークテーブルとワークとの高さを計測し、その差分のワーク研削を行うように構成した自動定寸装置が開示されている。特許文献２には、研磨液の温度を測定し、所定の温度に達した時点で研磨動作が終了される自動定寸装置が開示されている。特許文献３には、ワークの一部に所望の厚みを有する基準片を形成し、この基準片を検出して研磨動作を制御する自動定寸技術が開示されている。特許文献４には、ダミーの研削を行ってその仕上がり寸法を測定した後に基準値との比較を行って加工条件を設定して加工物の研磨を行う自動定寸技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５２４４４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０４９５５号公報
【特許文献３】
特開平１０−２９６６２９号公報
【特許文献４】
特開２００１−７１２６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
研削加工は、上述したように高度の技術と経験を重ねた熟練作業者によっても研磨工程・測定工程・再研磨工程が繰り返されることで、加工時間が長くなり低コスト化の達成が困難であった。一方、上述した自動定寸装置は、非熟練作業者であってもある程度の加工精度を有する製品の製作が可能であることから、研削加工の自動化、高能率化において有効である。
【０００７】
しかしながら、従来の自動定寸装置は、一般に数百万円以上もする高額な装置であり大きな設備投資の負担が強いられるとともに面倒な段取りも必要となることから、多種少量の研磨加工への適用が極めて困難である。また、上述した特許文献１の自動定寸装置においては、記憶部や演算部を備えることで装置が高価となるとともに、例えば電子マイクロメータ等を用いて高さの測定を行うことで面倒かつ精密な段取り作業が必要となる。特許文献２の自動定寸装置においては、研磨液について精密な温度管理が必要となり、また加工物の材質等の加工条件が変わる場合にその都度面倒な設定操作が必要となる。
【０００８】
一方、特許文献３の自動定寸技術については、装置自体に特殊な構造を付設することも無く廉価でありまた簡易に対応することが可能である。しかしながら、かかる自動定寸技術においては、基材に基準片を直接形成することから、基材の表面寸法のバラツキが転写されて仕上り寸法のバラツキも大きくなってしまう。また、かかる自動定寸技術においては、加工物中に基準片が残留することで、基材の表面を直接研磨してなる製品には適用し得ない。特許文献４の自動定寸技術においては、ダミーとワークとを様々な条件を一致させて研削することは実質的に困難であり、検査工程や補正工程が必須となる。
【０００９】
したがって、本発明は、従来の問題を解決して、高度の熟練を要することなく高寸法精度の製品を時間短縮を図って製作することを可能とする研磨装置及び研磨方法を提供することを目的に提案されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる研磨装置は、加工面上に加工物と基準体とを位置決め載置するとともに駆動機構によって回転駆動される加工テーブルと、昇降機構によって加工テーブルに対して昇降動作されるとともに駆動機構によって回転駆動されて加工物を研磨する砥石が設けられた砥石台と、各駆動機構を制御して砥石の研磨動作を制御する制御盤と、砥石による加工物の研磨加工の進行に合わせて基準体の表面状態を監視し基準体に対する砥石による研磨動作を検出して制御盤に対して検出信号を出力することにより各駆動機構の動作を停止させる検出手段とを備える。
【００１１】
また、研磨装置は、検出手段が、基準体の被加工面に近接して配置されて基準体の表面に検出光を出射する出射部と基準体の表面で反射された検出光を受光する受光部とを有する光学センサヘッドと、この光学センサヘッドに検出光を導光する光ファイバーと、検出光の出射源と出射光と戻り光との光量レベルを比較する比較手段とを有して一定のタイミングで生じる光量レベルの差異を検出するとともにこの検出が行われなかった時点で上記制御盤に検出信号を出力する光学センサ本体とから構成される。
【００１２】
以上のように構成された本発明にかかる研磨装置によれば、加工テーブルと砥石とが駆動されて加工物に対する研磨動作が行われるとともに、所定の研磨動作が行われた時点で砥石により基準体の表面に形成した識別皮膜が研削されてその地色面が露出される。研磨装置によれば、識別皮膜を研削することによって地色面が現れる基準体の表面状態の変化を検出手段が検出して制御盤に対して検出信号が出力され、砥石による研磨動作が停止される。研磨装置によれば、簡易な工程によって高精度の膜厚を有する識別皮膜が形成された基準体を用いて砥石による加工物の研磨動作を制御することから、加工物を高精度にかつ加工時間を短縮して歩留りの向上を図って製作することを可能とする。研磨装置によれば、高度の技術と経験を有する熟練者を不要とし、また測定と再研磨の工程を繰り返すことなく加工が行われるようになる。
【００１３】
また、研磨装置によれば、基準体の表面状態の変化を検出する検出手段を非接触で検出動作を行う光学センサによって構成するとともに、識別皮膜を基準体の地色と明度差の大きい色調で形成したことから、基準体や砥石による研磨動作に影響を及ぼすことなく安定した検出動作が行われるようになる。研磨装置によれば、加工物に対して供給される研磨液等の影響もほとんど生じることは無いことから精度の高い検出動作を行うことが可能である。研磨装置によれば、検出手段が廉価であるとともに、高速の信号伝送が行われることで応答性も高く高精度の制御が行われる。
【００１４】
上述した目的を達成する本発明にかかる研磨方法は、基準体形成工程と、検出手段セット工程と、研磨工程と、基準体監視工程とを有してなる。基準体形成工程は、所定の厚み寸法を有する基材を形成するとともに、この基材の表面に識別皮膜を薄膜形成した基準体を形成する。検出手段セット工程は、加工物を載置した加工テーブルの加工面上に基準体を位置決め載置するとともに基準体の表面状態を非接触状態で検出する検出手段を初期値にセットする。研磨工程は、加工テーブルを回転駆動するとともに、砥石を回転駆動かつ下降駆動して加工物に対して所定の研磨加工を施す。基準体監視工程は、研磨工程の間、検出手段によって基準体の表面状態を監視する。研磨方法によれば、検出手段によって、研磨工程の研磨動作が進行して砥石により基準体の表面に形成した識別皮膜が研削されて素材面を露出させた状態を検出する。研磨方法によれば、この時点で検出手段から砥石の駆動機構に対して検出信号を出力し、砥石による被研磨体の研磨動作を停止させる。
【００１５】
以上の工程を有する本発明にかかる研磨方法によれば、表面に識別皮膜が薄膜形成された基準体を用いて砥石による加工物の研磨動作を制御することから、加工物を高精度にかつ加工時間を短縮して歩留りの向上を図って製作することを可能とする。研磨方法によれば、高度の技術と経験を有する熟練者を不要とし、また測定と再研磨の工程を繰り返すことなく加工が行われるようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として図面に示した研磨装置１について詳細に説明する。図１に示した研磨装置１は、切削加工やプレス加工等を施されて製作された金属加工物２の表面に研磨加工を施して高精度の仕上げ加工を施す平面研削装置を示す。研磨装置１は、ベッド３上に図示しないチャッキング機構によって加工物２を位置決め載置する加工テーブル４が支持されている。研磨装置１は、ベッド３に設けたテーブル駆動モータ５と、このテーブル駆動モータ５の回転出力を伝達するベルト機構或いは歯車機構等からなる回転伝達機構６によってテーブル駆動機構を構成し、加工テーブル４を所定の速度で回転駆動させる。
【００１７】
研磨装置１は、図示しないフレームに支持した詳細を省略するラム７に砥石ヘッド８を昇降自在に設ける。研磨装置１は、フレームに設けたヘッド駆動モータ９と、歯車機構１０とによって砥石ヘッド駆動機構を構成し、砥石ヘッド８をラム７に沿って昇降動作させることによって加工テーブル４に対して接離させる。研磨装置１は、砥石ヘッド８内に砥石駆動モータ１１が設けられており、砥石ヘッド８の先端部に取り付けた砥石１２を回転駆動する。
【００１８】
研磨装置１においては、加工テーブル４上に加工面を上方に向けて加工物２が位置決め載置される。研磨装置１においては、テーブル駆動モータ５に電源を投入して回転伝達機構６を介して加工テーブル４が回転駆動される。研磨装置１においては、砥石駆動モータ１１に電源を投入して砥石１２が回転駆動されるとともに、ヘッド駆動モータ９に電源を投入して砥石ヘッド８が加工テーブル４に向かって次第に下降動作される。研磨装置１においては、砥石１２が加工物２の加工面に突き当てられ、砥石ヘッド８がさらに下降動作されるにしたがって加工面に対する研磨動作が行われる。なお、研磨装置１においては、ベッドに設けた図示しない給油ユニットから加工物２に対して研磨液が供給される。
【００１９】
研磨装置１においては、加工テーブル４の回転速度、砥石１２の回転速度及び砥石ヘッド８の下降速度（送り速度）によって加工物２の仕上げ精度に大きく影響が生じる。研磨装置１においては、制御盤１３によって、テーブル駆動モータ５、ヘッド駆動モータ９及び砥石駆動モータ１１の回転動作が制御される。研磨装置１においては、加工物２に対して所定の研磨動作が行われると、制御盤１３から出力される制御信号によってテーブル駆動モータ５と砥石駆動モータ１１の回転動作が停止されるとともに、ヘッド駆動モータ９が逆回転駆動されて砥石ヘッド８を初期位置へと復帰させて加工物２の研磨加工が終了する。
【００２０】
研磨装置１においては、上述した基本的な動作について従来の研磨装置と同様とするが、加工物２に所定の研磨加工が行われた時点でその研磨動作が自動的に停止されるように構成されている。すなわち、研磨装置１には、加工テーブル４上に加工物２とともに基準体１４が位置決め載置されるとともに、この基準体１４の表面状態を非接触で検出する検出センサ２０が付設されている。研磨装置１は、詳細を後述するように上述した加工物２の研磨動作に合わせて基準体１４の表面状態を検出センサ２０によって監視し、基準体１４に砥石１２が突き当たって生じる表面状態の変化を検出して検出信号を送出する。
【００２１】
基準体１４には、図２に示すように基体１５の表面に識別皮膜１６が薄膜形成されてなる。基体１５は、加工物２と同一素材が用いられて、所定の厚み形状を有するように高精度に製作される。基体１５は、加工物２に要求される仕上がりの厚み寸法を有していればよく、加工物２と同一形状に形成される必要は無い。したがって、基体１５は、比較的容易に製作することが可能である。
【００２２】
識別皮膜１６は、基準体１４の表面に簡易な工程によって形成されるとともに基体１５の地色との明度差を大きく異にする色調を有して形成される。識別皮膜１６は、後述するように基準体１４が加工テーブル４上に載置されて加工物２の研磨動作を制御する基準部材として用いられることから、この基準体１４の厚み特性に影響を及ぼさない程度の厚み、例えば数ミクロン程度の厚みを以って成膜形成することが好ましい。
【００２３】
識別皮膜１６は、例えば鉄材や鋼材等の金属材の表面に酸化皮膜を成膜形成する黒染め法（Ｂｌａｃｋｅｎｉｎｇ）等によって基体１５の表面に成膜形成される。黒染め法は、例えば鉄鋼製品等の防さび、外観美化等を目的とした表面処理法として採用されており、乾式酸化法、過熱水蒸気法（水蒸気酸化皮膜法）、溶融硝酸塩法、酸性着色法或いはアルカリ着色法（アルカリ酸化皮膜法）等により基材の表面にＦｅ３Ｏ４の酸化皮膜を形成する。識別皮膜１６は、黒染め法ばかりでなく、例えば電界めっきや無電界めっき或いは物理蒸着法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や化学蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の蒸着法等の適宜の薄膜形成技術によって皮膜を形成するようにしてもよい。
【００２４】
基準体１４は、加工物２とともに加工テーブル４上に位置決め載置される。基準体１４は、加工物２の研磨動作が行われる間、表面に形成された黒色の識別皮膜１６が検出センサ２０によって監視される。なお、基準体１４は、後述する検出センサ２０の感度や加工テーブル４のチャッキング機構等の条件によって外径寸法等が適宜設定されて形成される。
【００２５】
基準体１４は、加工テーブル４上に載置される際に、図３に示すように補助的作用を奏する環状プレート１７内に位置させて加工テーブル４上に載置するようにしてもよい。プレート１７は、基準体１４と同様に表面に黒色の皮膜１８が形成されており、基準体１４を嵌合した状態で収納する中心孔を有するリング状に形成されてなる。プレート１７は、基準体１４ほどの精度を以って製作される必要はなく、また厚み寸法が基準体１４の厚み寸法よりも小さく形成される。かかるプレート１７は、基準体１４よりも大きな外径を有することで検出センサ２０によって最初に検出されてトリガー作用を奏し、基準体１４の検出が確実に行われるようにする。
【００２６】
研磨装置１においては、各駆動機構が駆動されることにより、砥石１２によって加工テーブル４上に載置された加工物２の研磨が行われる。研磨装置１においては、加工物２に対して所定量の研磨が行われると、砥石１２が加工テーブル４上に載置した基準体１４の表面に突き当たって研磨を行う。研磨装置１においては、これによって基準体１４の表面に形成された識別皮膜１６が研削されて、基体１５の表面を露出させる。研磨装置１においては、基準体１４における識別皮膜１６の黒色から基体１５の金属面に変化する状態が検出センサ２０によって検出され、この検出センサ２０から制御盤１３に対して検出信号が出力される。研磨装置１においては、これによって各駆動機構が停止されて加工物２の研磨動作が停止される。
【００２７】
検出センサ２０は、図１に示すようにセンサヘッド２１と、光ファイバー２２と、センサ本体２３と、コントローラ２４とによってユニットを構成し、後述するようにコントローラ２４から制御盤１３に対して検出信号を出力する。検出センサ２０は、詳細を省略するがセンサ本体２３の内部に検出光を出射する例えばレーザ光源が設けられるとともに、戻り光を検出する光学ディバイスが設けられている。検出センサ２０は、光学ディバイスによって出射光と戻り光の光量レベルの差異を監視するとともに、所定のタイミングで差異が生じなくなったことを検出して電気的な検出信号を出力する。
【００２８】
センサヘッド２１は、加工テーブル４の主面と対向して基準体１４の回転軌跡円上に位置して配置される。センサヘッド２１には、図２に示すように内部に出射部２５と受光部２６とが設けられ、出射部２５から出射した検出光が加工テーブル４の基準体１４の回転軌跡円上で反射されて受光部２６に受光されるように設置される。したがって、センサヘッド２１は、加工テーブル４が一回転する間において、検出光が基準体１４を照射するようにする。
【００２９】
検出センサ２０は、センサヘッド２１とセンサ本体２３とを光ファイバー２２によって接続したことにより、レーザ光源から出射した検査光を効率よく光学ディバイスで受光するようにするとともに加工テーブル４まで自由に引き回すことを可能とする。検出センサ２０は、コントローラ２４によってレーザ光源から出射する検査光の強度等を制御するとともに、光学ディバイスの検出感度を制御する。
【００３０】
コントローラ２４は、センサ本体２３と制御盤１３とを接続して、センサ本体２３の検出動作に基づいて出力された検出信号を制御盤１３に供給する。コントローラ２４は、加工物２の仕様等に応じてセンサ本体２３の検出動作特性を適宜設定することを可能とする。コントローラ２４は、例えばモニタや操作部を備えており、センサ本体２３の検出動作特性を設定する操作を行ったり、特性値を表示したり、研磨工程の進行状況を表示する。
【００３１】
なお、検出センサ２０は、センサヘッド２１と、光ファイバー２２と、センサ本体２３と、コントローラ２４とによってユニットを構成したが、かかる構成に限定されるものでは無い。検出センサ２０は、非接触で基準体１４の表面状態の変化を検出することが可能な構造であればよい。検出センサ２０は、例えば対物レンズを有するセンサヘッド２１から出射する出射光と対物レンズによって受光する戻り光とを比較器によって比較するようにしてよく、またセンサヘッド２１とセンサ本体２３とを一体化して構成してもよい。
【００３２】
以上のように構成された検出センサ２０は、出射部２５から出射された検出光が加工テーブル４の主面を照射し、この主面で反射された検出光を受光部２６によって受光する。検出センサ２０は、上述したように加工物２の研磨動作が行われて加工テーブル４が回転駆動されると、この加工テーブル４が一回転する間において検出光が基準体１４の表面を照射する。検出センサ２０は、基準体１４の識別皮膜１６によって検出光の一部が吸収されることから、受光部２６によって受光した戻り光の光量レベルの低下をセンサ本体２３において検出する。
【００３３】
検出センサ２０においては、例えば戻り光の光量レベルが大きい状態を「１」とし小さい状態を「０」としてセンサ本体２３からの出力が行われる。検出センサ２０においては、この出力をコントローラ２４においてカウントし、一定のタイミングで光量レベルの低下が継続している間は検出信号の出力が行われない。検出センサ２０においては、加工物２に対して所定量までの研磨が行われた時点で、戻り光の光量レベルの変化を検出する。
【００３４】
すなわち、検出センサ２０は、この時点で基準体１４の識別皮膜１６が研削されて基体１５の地色が露出されることから、検出光が基体１５によって効率的に反射され戻り光の光量レベルが増加して出力「０」から出力「１」の状態に変化する。検出センサ２０においては、センサ本体２３からの出力変化に基づいてコントローラ２４から検出信号が出力される。
【００３５】
以上のように構成された研磨装置１による加工物２の研磨工程について、図４を参照して説明する。研磨工程においては、基準体１４を構成する基体１５の製作が行われる（Ｓ−１）。基体１５は、製品の仕様寸法に準じた厚み寸法を有している。基体１５は、例えば硬さがＨＲＣ４５〜６０のＳＫ−５材を用いて、外径寸法が１９−０．１ｍｍ、厚み寸法がｔ（加工物２の要求仕様厚み）±０．００５ｍｍの円板状に形成されてなる。なお、基体１５は、かかる形状寸法に限定されるものでは無いことは勿論である。なお、研磨工程においては、この基体１５の製作とともにプレート１７の製作も行われる。プレート１７は、基準体１４を収納する内径１９ｍｍの中心孔を有し、外径が約１００ｍｍのリング状に形成される。
【００３６】
研磨工程は、製作された基体１５の表面に識別皮膜１６を形成して基準体１４が製作される（Ｓ−２）。識別皮膜１６は、上述したように金属材の表面に黒色の酸化皮膜を成膜形成する黒染め法、例えばアルカリ酸化皮膜法によって形成される。アルカリ酸化皮膜法は、一般的な設備を備える工場において新規に設備投資を行うことなく実施が可能であり、製作した基体１５に対して、脱脂処理、水洗い処理、成膜処理、水洗い処理、中和処理、水洗い処理、湯洗処理等を経て表面にＦｅ３Ｏ４膜を形成する。なお、成膜処理は、亜硝酸ソーダを混合するとともに１４０℃前後に過熱濃厚苛性ソーダ溶液中に基体１５を数十分漬け置くことにより、酸化皮膜を形成する。
【００３７】
なお、研磨工程においては、基体１５に識別皮膜１６を形成するとともに、同一工程を施してプレート１７の表面に同様の皮膜１８を形成する。基準体１４或いはプレート１７は、一般に後述する加工物２の研磨と別工程によって予め製作されるが、作業者が手空きの時間等を利用して製作されて保管される。
【００３８】
研磨工程は、上述した工程を経て製作した基準体１４が、加工物２とともに研磨装置１の加工テーブル４上に位置決め載置される（Ｓ−３）。基準体１４は、上述したように加工テーブル４上にプレート１７をセットし、その中心孔内に位置するようにしてセットされる。
【００３９】
研磨工程は、基準体１４に対してセンサヘッド２１を対向させるようにして検出センサ２０が設置される（Ｓ−４）。検出センサ２０は、この状態で感度の設定操作が行われる。感度設定操作は、基準体１４の表面にセンサヘッド２１から検出光を出射するとともに戻り光を受光してその光量レベルの差を検出して感度を調整する操作と、加工物２の表面にセンサヘッド２１から検出光を出射するとともに戻り光を受光してその光量レベルの差を検出して感度を調整する操作と、それぞれの検出動作に基づくコントローラ２４からの検出信号の発信感度を調整する操作等を行う。検出センサ２０は、これらの調整操作を行った後に、検出信号の発信確認が行われる。なお、この感度設定操作は、初期設定操作として１回行えばよい。
【００４０】
研磨工程は、制御盤１３に設けた起動スイッチを操作することによって研磨装置１を起動して砥石１２による加工物２の研磨を開始する（Ｓ−５）。研磨装置１は、上述したように加工テーブル４が回転駆動されるとともに加工物２に対して研磨液が供給され、砥石１２が回転駆動されるとともに砥石ヘッド８が次第に加工テーブル４へと下降される。研磨装置１は、加工物２に突き当たった砥石１２が、次第にその表面を研磨する（Ｓ−６）。
【００４１】
研磨工程は、砥石１２が加工物２を研磨すると同時に検出センサ２０によって基準体１４の表面状態の監視が行われる（Ｓ−７）。研磨工程は、砥石１２が加工物２を所定の厚みまで研磨する間は、加工物２の厚みによって砥石１２と基準体１４とが非接触に保持される。検出センサ２０は、加工物２の研磨が行われている間は、加工テーブル４や加工物２の明るい表面と基準体１４の暗い表面とを一定のタイミングで検出する。
【００４２】
研磨工程は、砥石１２によって加工物２が所定量の研磨を行われると、基準体１４に形成した識別皮膜１６が砥石１２によって研削されることで、検出センサ２０から検出信号が出力される（Ｓ−８）。研磨工程は、途中で砥石１２の研磨動作を停止して加工物２の仕上がりを測定する操作を不要として、研磨動作を継続する。研磨工程は、要求仕様の厚みに形成された基準体１４まで砥石１２が達することによって、加工物２も同等の厚みまで研磨されたことを確認する。研磨工程は、この確認動作が上述したように基準体１４の表面状態の変化を検出センサ２０が検出することによって行われる。
【００４３】
研磨工程は、検出センサ２０から制御盤１３に対して検出信号が出力され、砥石１２の回転動作が停止されて加工物２の研磨を終了する（Ｓ−９）。研磨工程は、検出センサ２０からの検出信号に基づいて、制御盤１３において加工テーブル１４及び砥石１２の回転動作の停止指令が行われるとともに、砥石ヘッド８の初期位置への復帰指令が行われる。なお、研磨工程においては、砥石１２の送り動作を停止させた状態で所定時間の空転動作を継続させるいわゆるスパークアウトタイムをへた後に砥石１２の回転動作が停止される。
【００４４】
基準体１４は、図５に示すように、加工物２に対する上述した研磨工程を施した場合でも厚み寸法の変化が公差範囲であり、精密な研磨を行うことを可能とする。同図は、３０回の研磨工程を行った場合における、基準体１４を構成する基材１５の厚み寸法の実測値Ａと、識別皮膜１６を形成した後の厚み寸法の実測値Ｂと、研磨工程を施した後の厚み寸法の実測値Ｃとを一覧に示してなる。
【００４５】
基準体１４は、同図から明らかなように、基材１５が最大厚み寸法３．０４９ｍｍ、最小厚み寸法３．０４３ｍｍ、最大差異量０．００６ｍｍ、平均厚み寸法３．０４５６ｍｍの寸法特性を以って製作されている。基準体１４は、識別皮膜１６を形成した結果、最大厚み寸法３．０４９ｍｍ、最小厚み寸法３．０４２ｍｍ、最大差異量０．００７ｍｍ、平均厚み寸法３．０４５６ｍｍであり、基体１５とほとんど寸法変化は無い。すなわち、基準体１４には、極めて薄い膜厚を有する識別皮膜１６が形成されており、高精度の厚み寸法が維持されている。
【００４６】
一方、基準体１４は、研磨工程を行った後に、最大厚み寸法３．０４５ｍｍ、最小厚み寸法３．０３７ｍｍ、最大差異量０．００８ｍｍ、平均厚み寸法３．０４１２ｍｍであった。基準体１４は、上述した研磨工程によって加工物２をこの寸法値と同等寸法に研磨させることから、加工物２に対して高精度の研磨が行われるようにする。なお、基準体１４は、砥石１２によって多少研磨されるために基材１５との寸法差異が生じるが、一般的な公差範囲でありいずれも上述した黒染め処理を施して繰り返し使用することが可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、高精度の膜厚を有しかつ簡易に薄膜形成することが可能なアルカリ酸化皮膜を形成した基準体を用い、加工物の研磨動作に合わせてこの基準体の表面状態を検出手段によって検出して砥石による加工物の研磨動作を制御する。したがって、本発明によれば、高度の技術と経験を有する熟練者を不要として加工物を高精度にかつ歩留り向上を図って製作することが可能となる。また、本発明によれば、測定と再研磨とを繰り返しながら加工物を仕上げる工程が省略されるために、加工時間を大幅に短縮してコスト低減が図られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態として示す研磨装置の構成図である。
【図２】基準体の検出動作の説明図である。
【図３】基準体の平面図である。
【図４】研磨工程図である。
【図５】基準体の厚み寸法を工程毎に実測して得た実測値の一覧である。
【符号の説明】
１  研磨装置、２  加工物、４  加工テーブル、８  砥石ヘッド、１２  砥石、１３  制御盤、１４  基準体、１５  基体、１６  識別皮膜、１７  補助プレート、２０  検出センサ、２１  センサヘッド、２２  光ファイバー、２３  センサ本体、２４  コントローラ
【図１】
2005014177.tif 000003
【図２】
2005014177.tif 000004
【図３】
2005014177.tif 000005
【図４】
2005014177.tif 000006
【図５】
2005014177.tif 000007