JPH0541387B2

JPH0541387B2 -

Info

Publication number: JPH0541387B2
Application number: JP62064801A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Hyoshi; Mikio Iwata; Kazuo Watanabe; Shinkichi Ookawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1993-06-23
Also published as: JPS63232938A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は部分修正研磨機能を有する研磨方法に
関する。

［従来の技術］レンズ等のワーク（工作物）を設計の面形状に
高精度に加工し、滑らかな光学鏡面を得るには、
研削加工等により創成加工された面を均等研摩加
工により仕上げ、形状測定の後、その測定結果に
基づいて部分的な形状誤差を除去しつつ表面を研
摩する部分修正研摩加工が必要とされる。この部
分修正研摩加工に用いられる従来装置を第３２図
に示す。

本図において、１は回転するレンズ等のワー
ク、２は駆動モータ３で回転するスピンドル４の
先端に取付けられたフエルトであり、スピンドル
４は玉軸受を介してブラケツト５に支持され、ブ
ラケツト５はワーク１の方向に移動可能なスライ
ド軸６に取付けられている。

従来装置では、以上の構成において、回転させ
たワーク１に研摩材を塗布したフエルト２を押し
当て、駆動モータ３でフエルト２を回転させて、
ワーク１を部分修正研摩していた。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上述のような従来装置では、ス
ピンドル４の支持に玉軸受を使用しているので、
高精度の回転が得られず、そのためフエルト２の
振れ回り（回転ぶれ）が大きくなつてワーク１の
加工面に当る部分が広くなり、微小範囲の部分研
摩がしにくいという問題がある。また、フエルト
２のワーク１に当る部分が常に同じ位置であるの
で、フエルト２に塗布した研摩材が目づまりを起
こしてワーク１の研摩量が安定しないという問題
がある。また、ツール（工具）としては上述のフ
エルトの他に、ベークライト、鋳鉄が使用され、
研摩材としては、ねじ状のダイヤモンド＋グリス
やダイヤモンド＋油（または水）の混合物等が用
いられているが、研摩材がいずれも浮遊砥粒のた
めに研摩量が一定にとれず安定しないという問題
がある。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、加工
物（ワーク）の微小部分の研摩すべき研摩量を容
易測定可能で、その測定量に基いて部分的な形状
誤差を正確にかつ安定して除去できるように図つ
た研磨方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、ワーク
を該ワークの中心軸に回転し、かつ、所定の旋回
角度範囲で旋回運動させ、押圧部材により研磨材
を前記ワークの加工面に押圧して、前記旋回角度
範囲内のワークの加工面の加工を行い、次に、前
記押圧部材の先端を前記ワークの前記加工面に直
接押圧して、前記押圧部材を押し当てた状態を保
持して前記ワークを前記旋回角度範囲で旋回運動
させ、、前記押圧部材の他端に該押圧部材の他端
の移動を測定する測定手段を設け該測定手段に前
記押圧部材を介して前記ワークの旋回角度範囲の
前記ワーク加工面の変位量を入力して得た測定デ
ータを記憶手段に入力し、該記憶手段の測定デー
タと前記ワークの加工すべき切削量データとから
旋回角度毎に切削時間を算出し、さらに、該切削
時間の逆数から旋回角度毎の旋回速度を計算する
ことを特徴とする。

［作用］本発明では、ワークの研磨加工に際しては、ワ
ーク加工面に研磨材を押圧部材により押し当て
て、ワークを回転と旋回運動させ、そのときの旋
回角度範囲で加工幅を規定し、研磨材能力と研磨
材の供給速度を押圧力と旋回速度で加工量を規定
する。次に、ワークの加工部分（研磨材の当たる
ワークの旋回角度範囲）の加工量の測定に際して
は、研磨材を取り外し、押圧部材を加工面に直接
押圧し、押圧部材の他端に測定手段を配置し、ワ
ークを加工時と同じ旋回角度で旋回させ、その測
定手段により押圧部材の他端の移動量、すなわち
ワーク加工面の変移量を測定し、その測定データ
を記憶手段に入力し、記憶手段の測定データとワ
ークの加工すべき切削量データとから旋回角度毎
の切削時間を算出し、さらに、この切削時間の逆
数から旋回角度毎の旋回速度を計算する。従つ
て、本発明によれば、ワークを測定の都度、ワー
クの装置から取り外すことなくワークの加工状態
をそのまま継持して、研磨材の代わりに取り付け
た測定手段によりワーク加工面の加工量の測定を
行い、その測定データを記憶手段に記憶させて、
ワークの加工すべきデータとから旋回角度毎の切
削時間、および、旋回速度を求めることができる
ので、ワーク加工を高精度にできる。さらにま
た、ワークを測定の都度ワークを装置から取り外
す必要がないので、加工時間の短縮できる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

Ａ研摩装置の全体構成第１図および第２図に、本発明と適用した研摩
装置の実施例の全体構成を示す。正面の全体の装
置外観を示す第１図において、１０は定盤、１１
は定盤上に固定し、水平に回転可能な旋回テーブ
ル、１２は旋回テーブル１１の上方に固定した大
径の歯車、１３は歯車１２と噛み合う小径の歯車
１４を介して旋回テーブル１１の回転が伝えら
れ、旋回テーブル１１の回転角（以下、旋回角と
称する）を読み取るエンコーダ（角度検出器）、
１５はエンコーダ１３を定盤１０上に固定するブ
ラケツトである。１６は旋回テーブル１１の旋回
角の原点を検出する原点スイツチ、１７は原点ス
イツチ１６を定盤１０上に固定する支柱である。

１８は旋回テーブル１１の回転歯車１２に固定
したワーク側のベース、１９はベース１８に固定
したリニアガードレール、２０はリニアガードレ
ール１９に搭載されてリニアガードレール１９上
を摺動可能なスライダ、２１はスライダ２０上に
取付けたスピンドル、２２はスピンドル２１を介
してスピンドル２１の先端に装着されたワーク１
を回転するワーク駆動モータである。２３はスス
ライダ２０を移動してワーク１の曲率中心と旋回
テーブル１１の旋回中心とを一致させるためのワ
ーク送り用ハンドル、２４はスライダ２０の動き
を止めるロツクねじである。

２５は定盤１０に固定した工具側のベース、２
６はベース２５に固定したリニアガードレール、
２７はリニアガードレール２６に搭載したスライ
ダ、２８はスライダ２７を直進に水平方向に摺動
させる送りねじ、２９は送りねじ２８に取付けた
ハンドル、３０は送りねじ２８をベース２５上で
支持している軸受、３１はスライダ２７に固定し
た軸受箱、３２は軸受箱３１に支持されて水平方
向に摺動するエアースライド軸、３３はスライド
軸３２に加重をかけるおもり（錘）である。おも
り３３は、スライド軸３２の端部に突設したピン
３４に固定されて、軸受箱３１に取付けられた滑
車３５に巻回されたワイヤ３６の下端に取付けら
れ、自重によりスライド軸３２をワーク１の方向
に定圧で押圧する作用をする。３７はスライダ２
７の動きを止めるロツクねじである。

３８はスライド軸３２の先端部分に装着され、
ラツプテープ３９をワーク１に押付ける先端球状
の工具（以下、ノーズと称する）であり、そのラ
ツプテープ３９のワーク側の片側表面には研摩材
が均一に塗布固着され、テープ３９の移動により
ワーク１の表面に残つた微小突起部分を均一な研
摩材で削り落して鏡面研摩する。４０はラツプテ
ープ３９をワーク１とノーズ３８間に供給する研
摩材供給装置であり、テープ送り出しの供給リー
ル４１とテープ巻取りの巻取リール４２とを有す
る。

次に上方からの全体の装置外観を示す第２図に
おいて、４３は旋回テーブル１１を旋回させる旋
回テーブル駆動モータ、４４はスライダ２７をス
ライドさせる送りねじであり、この送りねじ４４
にハンドル２９が取付けられてい。４５は送りね
じ４４を支持している軸受である。４６はベース
２５に取付けたスケール、４７はスケール４６の
原点を検出する原点スイツチ、４８はスライド軸
３２をスライドさせるスライド軸駆動モータ、４
９は軸受箱３１に固定したモータブラケツト、５
０は送りねじ、５１は送りねじ５０に取付けたス
トツパである。

以上の構成において、ワーク１は種々のサイズ
のものがあり、スピンドル２１に着脱自由に取付
けられるようになつている。作業開始時には、作
業者（操作者）は本図の右側のハンドル２３を回
してスケール４６の値を読みながら、スライダ２
０をワーク１のサイズに合つた位置まで動かし、
ロツクねじ２４を締めてスライダ２０の動きを固
定する。次に、作業者は本図の左側のハンドル２
９を回してて研摩材供給装置（テープ送り装置）
４０に取付けたノーズ３８がワーク１の近くにく
るまでスライダ２７をスライドをさせ、ロツクね
じ３７でスライダ２７を固定する。

次に、作業者がスタートボタン（図示しない）
を押下げると、駆動モータ４８が起動して送りね
じ５０を回転させ、スライド軸３２をワーク１の
方向にスライドさせる。この時、軸受箱３１を空
気静圧軸受にすることにより、スライド軸３２の
走り（動き）を高精度に制御できる。このように
して、スライド軸３２に固定された研摩材供給装
置４０に取付けたノーズ３８をラツプテープ３９
を間にはさんでワーク１に突き当てる。この時、
ワーク１にラツプテープ３９の研摩材塗布面が当
る。また、スライド軸３２にはおもり３３が作用
するのでノーズ３８はワーク１に定圧で押圧する
こととなる。

続いて、駆動モータ２２を起動してワーク１を
回転させ、同時に後述の駆動モータによつてラツ
プテープ３９をノーズ３８の先端の曲面に沿つて
略垂直上方向に緊張走行し、ラツプテープ３９上
の研摩材によりノーズ３８の先端とワーク１が当
つている部分だけ研摩が行われる。

この時、ラツプテープ３９で研摩する量はワー
ク１をノーズ３８が加圧する力と、その加圧時
間、ワーク１の回転数、ラツプテープ３９の走行
速度とラツプテープ３９に塗布された研摩材の種
類によつて変化する。そのワーク１をノーズ３８
が加圧する力Ｆはおもり３３の重量Ｗによつて調
整できる。また、駆動モータ４３の速度を変化さ
せることにより、ワーク１のある角度にラツプテ
ープ３９を介してノーズ３８が接触している加圧
時間Ｔを調整できる。また、ワーク１を部分的に
研摩するために、駆動モータ４３を駆動させて旋
回テーブル１１を、ワーク１の研摩したい部分に
ノーズ３８が当る位置（旋回角）まで比較的高速
で旋回させる。このときの旋回角はエンコーダ１
３で読み取る。また、旋回テーブル１１の軸受
に、空気静圧軸受を使用することにより高精度の
回転制御が得られる。

Ｂ研摩材供給装置の構成第３図〜第８図は、本発明を適用した研摩材供
給装置４０の一実施例の構成を示し、第３図は正
面図、第４図は右側面図、第５図は平面図、第６
図は第３図のＡ−Ａ断面、第７図は第３図のＢ−
Ｂ断面および第８図は第３図のＣ−Ｃ断面を示
す。

第３図において、５５〜６０はガイドコロであ
り、供給リール４１から供給されるラツプテープ
３９はガイドコロ５５〜６０および回転駆動され
るゴム輪６１に順に巻回されて送られ、最後に巻
取リーム４２で巻取られる。ガイドコロ５５，５
６，５８，６０はコロ軸５５ａ，５６ａ，５８
ａ，６０ａを介してブラケツト６２に回転自由に
固定されているが、ガイドコロ５７はアーム６３
を介して支持軸６４を中心に自重により本図実線
の位置から本図破線の位置まで移動可能に支持さ
れてあり、上下のストツパ６５，６６により上方
と下方への移動範囲を制限されている。ラツプテ
ープ３９が供給リール４１にほとんど残り少なく
なつたり、ガイドコロ等からはずれたりすると、
ラツプテープ３９の張力が低下するのでガイドコ
ロ５７は自重によりただちに降下し、マイクロス
イツチ６７はこのガイドコロ５７の降下を検出棒
６８を介して検出する。

６９はラツプテープ３９に適切な張力を与える
テンシヨンコロであり、７０はテンシヨンコロ６
９を支持するテンシヨンアーム、７１はテンシヨ
ンアーム７０を引張る引張ばね、７２はテンシヨ
ンアーム７０を回転自在に支持する支持軸、７３
は引張ばね７１のばね支持軸である。テンシヨン
アーム７０は引張ばね７１に付勢されて、テンシ
ヨンコロ６９をゴム輪６１に押し付け、テンシヨ
ンコロ６９とゴム輪６１間を走行するラツプテー
プ３９に適切な張力を与える。

７４はラツプテープ３９がノーズ３８からはず
れるのを防止するスリーブであり、ラツプテープ
３９はスリーブ７４の内側を通つてノーズ３８の
先端で反転し、再びスリーブ７４の内側を通つて
ガイドコロ５９へ行く。７５は巻取リール４２に
回転力を伝えるベルトである。

次に、第４図において、７６は巻取リール４２
とゴム輪６１を駆動するリール駆動モータ、７７
ａと７７ｂは駆動モータ７６の回転をプーリ軸７
８に伝える一対の傘歯車、７９ａと７９ｂはプー
リー軸７８の軸受であり、プーリー軸７８に上述
のゴム輪６１が固定されている。８０は従動側の
プーリー軸であり、ベルト７５を介して原動側の
プーリー軸７８から駆動力が伝達される。８１は
プーリー軸８０の軸受、８２はプーリー軸８０の
止め輪、８３は巻取リール４２の両側面に配設し
たスラストワツシヤ、８４は巻取リール４２の軸
受、８５巻取リール４２の押え座金、８６は圧縮
ばね、８７は圧縮ばね８６を介して巻取リール４
２をプーリー軸８０に固定する押えねじである。

第５図において、８８は供給リール４２の支持
軸であり、ブラケツト６２に固定される。８９〜
９３の部材は供給リール４２の着脱等に用いられ
るもので、８９はスラストワツシヤ、９０は軸
受、９１は押え座金、９２は圧縮ばね、９３は押
えねじである。

第６図はアーム６３の近傍の構造を示し、ここ
で９４はガイドコロ５７のコロ軸５７ａに設けた
軸受、９５はガイドコロ５７のぬけ落ちを防止す
る止め輪であり、ガイドコロ５７の周面にはラツ
チテープ３９を案内する溝部（ガイド溝）５７ｂ
が形成されている。９６はガイドコロ５７を取付
けたアーム６３を回転自由に支持する軸受であ
り、支持軸６４に取付けられて、止め輪９７によ
りぬけ止めされている。

第７図はテンシヨンアーム７０の近傍の構造を
示し、ここで９８は支持軸７２に取付けた止め
輪、９９はテンシヨンアーム７０に取付けた圧縮
ばね、１００は圧縮ばね９９の止め輪、１０１は
はテンシヨンコロ６９の止め輪、１０２テンシヨ
ンコロ６９の止めピン、１０３はストツパ軸であ
る。

また、第８図はガイドコロ６０の近傍の構造を
示す。ここで１０４はガイドコロ６０の軸受、１
０５は止め輪であり、ガイドコロ６０はコロ軸６
０ａによりブラケツト６２に回転自由に固定され
る。ガイドコロ６０の周面にはラツプテープ３９
を案内する溝部（ガイド溝）６０ｂが形成されて
いる。第３図に示す他の固定のガイドコロ５５，
５６，５８，５９も第８図のガイドコロ６０とほ
ぼ同様の構造をしている。

第３図および第４図に示すように、研摩材供給
装置（テープ送り装置）４０は、そのブラケツト
６２がスライド軸３２に取付けられ、スライド軸
３２のスライドによりノード３８と一体に動く。
供給リール４２に巻かれていたラツプテープ３９
ガイドコロ５５，５６，５７，５８、ノーズ３８
の先端部、ガイドコロ５９，６０の順で通り、プ
ーリー軸７８に取付けられたゴム輪６１とテンシ
ヨンコロ６９にはさまれ、回転する巻取リール１
４に巻かれていく。このとき、プーリー軸７８は
歯車７７ａ，７８ｂを介して駆動モータ７６によ
り回転し、ゴム輪６１を回転させる。駆動モータ
７６の回転数は任意に変えることができ、これに
よりラツプテープ３９の走行速度を可変にでき
る。

プーリー軸７８が回転すると、ベルト７５を介
してプーリー軸８０が回転し、回転したプーリー
軸８０はスラストワツシヤ８３の摩擦力によつて
巻取リール４１を回転させる。スラストワツシ８
３の摩擦力は押えねじ８７の位置により調整で
き、押えねじ８７によりたわませた圧縮ばね８０
の付勢力によりスラスストワツシヤ８３の摩擦力
を生じさせている。

巻取リール４１に巻取られたラツプテープ３９
はしだいに巻取径を増し、巻取速度が早くなつて
ゴム輪６１で走行させているテープ速度よりも早
くなつてしまうので、プーリー軸８０と巻取リー
ル４１とがスラストワツシヤ８３を介して滑るよ
うにしてあり、これによりラツプテープ３９の走
行速度を常に一定にに保つように構成してある。
また、テンシヨンコロ６９のゴム輪６１に押付け
る力は引張ばね７１によつて行われ、その押付け
る力はテンシヨンアーム７０の引張ばね７１を引
つかける穴位置を変えることにより変えられる。

ノーズ３８には後述のようにラツプテープ３９
がはずれない様にテープ案内溝が切つてあり、そ
のノーズ３８の先端部の形状はワーク１の微小部
分の研摩が可能なように球状に加工してあつてワ
ーク１と点で当るようになつている。また、ノー
ズ３８の外周には円筒状のスリーブ７４が嵌着さ
れており、ラツプテープ３９はスリーブ７４とノ
ーズ３８の上下の溝間を通つて送られるのでラツ
プテープ３９はノーズ３８からはずれない。

また、ガイドコロ５７はアーム６３に取付けら
れていて、ラツプテープ３９の張力により支えら
れている。供給リール４２に巻かれていたラツプ
テープ３９は上述のように巻取リール４１によつ
て巻取られて行き、最後にラツプテープ３９が供
給リール４２からはずれてラツプテープ３９の張
力が低下するので、ガイドコロ５７を支え切れな
くなり、ガイドコロ５７が下端方向へ下がる。ガ
イドコロ５７が下がるとただちにマイクロスイツ
チ６７が作動し、駆動モータ７６を停止してラツ
プテープ３９の走行を止める。

一方、供給リール４２は第５図に示すように、
スラストワツシヤ８９の摩擦力によりブレーキが
かけられ、ラツプテープ３９に張力を与えてい
る。スラストワツシヤ８９の摩擦力は押えねじ９
３を調整して圧縮ばね９２をたわませ、そのばね
力により与えられる。研摩材供給装置４０を長期
間保管する時に、テンシヨンコロ６９をゴム輪６
１に押えつけたままにしておくと、ゴム輪６１が
変形して加工時にラツプテープ３９の走行が不安
定になるので、ブラケツト６２に開けた穴にスト
ツパ軸１０３を入れてテンシヨンコロ６９を固定
し、テンシヨンコロ６９がゴム輪６１と離れるよ
うにしている（第７図参照）。

Ｃノーズ（加工工具）の構成第９図〜第１８図は、本発明実施例のノーズ３
８の構成例を示す。

第９図は研摩加工時のノーズ３８部分の縦断
面、第１０図は第９図の−断面、第１１図は
ノーズ３８のみの縦断面図、第１２図はその右側
面を示す。第９図〜第１２図において、３８ａは
ラツプテープ３９の走行方向に沿つて成形したノ
ーズ３８のテープ案内溝、３８ｂはノーズ３８の
先端部の球状部分（凸状曲面）である。また、ノ
ーズ３８の溝部３８ａの位置で、溝部３８ａを覆
う円筒形のスリーブ７４が嵌着されている。ラツ
プテープ３９はガイドコロ５８に案内されてノー
ズ３８の下側の溝部３８ａとスリーブ７４の間に
入り、ノーズ３８の露出した球状先端３８ｂを通
つてノーズ３８の上側の溝部３８ａとスリーブ７
４の間に再び入り、ガイドコロ５９に導かれる。
このように、スリーブ７４が溝部３８ａを覆つて
いるので、ラツプテープ３９は正確に案内されて
はずれることがない。また、ノーズ３８の先端部
分３８ｂは球状なので、ワーク１と点で当り、ワ
ーク１の微小部分の研摩が可能となる。

ノーズ３８の先端形状は、正しい加工位置へ圧
力を作用させる為に高い形状精度が要求される
が、特に本発明実施例では高精度の真球度が要求
される。しかし、第９図〜第１２図に示すような
一体形状のノーズ３８では先端部３８ｂの球面の
加工が難しく、高精度の球面を得にくい。

第１３図〜第１８図は、ノーズ３８の先端部分
に別体の鋼球１０６を取付けて高精度の球面を得
るようにした実施例を示す。鋼球１０６は要求さ
れる高い真球度のものが容易に手に入り、例えば
市販の鋼球（例えばベアリング球）も用いること
ができる。この鋼球１０６を接着剤等によりノー
ズ本体３８ｃの先端に固着して取付け、ノーズ本
体３８と鋼球１０６の上面と下面にテープ案内溝
１０６ａを形成する。ワーク１の加工量が多い場
合には第１３図〜第１６図の実施例に示すような
比較的大径の鋼球１０６を用いて研摩量を多く
し、小径ワークの如き加工量が少ない場合には第
１７図・第１８図に示すように比較的小径の鋼球
１０６を用いると良い。

Ｄ加工原理第１９図〜第２１図は本発明実施例の加工原理
を示す。第１９図に示すように、ラツプテープ３
９の研摩材が塗布された面をワーク１側にして、
ワーク１の研摩したい部分にノーズ３８の先端を
ラツプテープ３９をはさんで押し当て、ワーク１
を矢印時計方向に回転し、ラツプテープ３９を上
方向に走行すると、そのノーズ３８が当つたワー
ク１の部分が研摩される。ラツプテープ３９上の
研摩材は均一に塗布できるので、従来の浮遊砥粒
のような問題は生ぜず、研摩量を一定にすること
ができる。また、ラツプテープ３９の走行により
研摩中はワーク１に対して常に新しい研摩材が供
給されるので、研摩材の目づまりは生ぜず、常に
理想的な切り刃により加工面が研摩されるので研
摩量が安定化し、高精度な鏡面仕上げが得られ
る。また、工具（ノーズ）３８自体は回転させな
いので、工具の回転ぶれによる問題は生ぜず、か
つノーズ３８の先端を真球面にしたので、ワーク
１にノーズ３８が点で当り、極めて別小範囲の部
分研摩を高精度にできる。さらに、ノーズ３８を
ワーク１に押し当てる定圧力はおもり３３によつ
て調整されるので、最適な加工圧でワーク１を研
摩することができ、加工量を安定化できる。

ここで、ラツプテープ３９により研摩される研
摩量は、上述のように、ワーク１の回転数とラツ
プテープ３９の走行速度、ラツプテープ３９に塗
布された研摩材の種類おびノーズ３８のワーク１
に押し当てる加圧力と加圧時間で定まる。

従つて、第２０図に示すように、ワーク１が速
度V₂で等速回転され、ラツプテープ３９が速度
V₁で等速走行し、ノーズ３８のワーク１に押当
てる加圧力Ｆがおもり３３により一定圧に調整さ
れ、ラツプテープ２０の研摩材の種類が一定であ
るとすれば、ノーズ３８がワーク１に押し当てる
加圧時間を調整制御することにより、研摩される
量を適切に制御して高精度の鏡面研摩を得ること
ができることがわかる。だが、ワーク１上の微小
突起部分１０７は一般に大小さまざまであり、そ
の位置も第１２図に示すようにばらついているの
で、実際には研摩する突起部分１０７の位置と大
きさを予め測定し、その測定した位置にワーク１
を移動してノーズ３８を押し当て、突起１０７の
大きさに応じてその押し当てる加圧時間を増減す
る必要がある。このワーク１の移動は旋回テーブ
ル１１の旋回角度を駆動モータ４３で制御するこ
とにより達成され、加圧時間は旋回テーブル１１
の旋回速度を可変制御することにより達成され
る。また、上述の加工量と旋回速度は逆比例の関
係にあることが実験によつても確認されている。

Ｅ制御装置の構成第２２図は本発明実施例の制御系の回路構成例
を示す。本図において、１１０は制御用コンピユ
ータであり、メモリ１１１に予め格納した第２３
図に示すような制御手順に従つて、本発明に係る
加工制御を司る。１１２はワーク１を回転する駆
動モータ２２を駆動制御するワーク軸モータドラ
イバ（駆動回路）、１１３はラツプテープ３９を
送る駆動モータ７６を駆動制御するテープ送りモ
ータドライバ、１１４はノーズ３８をスライド軸
３２を介して送る駆動モータ４８を駆動制御する
ノーズ送りモータドライバであり、これらのモー
タドライバ１１２〜１１４は制御コンピユータ１
１０の指令信号（制御信号）に応じて対応するモ
ータの回転を制御する。１１５は旋回テーブル１
１の旋回角を検知するエンコーダ１３からの出力
を入力して、旋回軸角度データを制御用コンピユ
ータ１１０に送出する旋回軸角度検出器、１１６
は旋回テーブル１１を回転（旋回）させる駆動モ
ータ４３を駆動制御する旋回軸モータドライバで
ある。

１１７はメインコンピユータ１１８から供給さ
れる後述のような加工プログラムを入力する加工
プログラム入力部であり、加工プログラムは旋回
テーブル１１の旋回角度と旋回速度の組合せデー
タから成る。１１９はフロツピーデイスク（FD）
１２０を駆動制御するFDドライバである。

次に、第２３図のフローチヤートを参照して、
本発明実施例の制御動作例を説明する。

まず、ワーク１を部分修正する前に、制御コン
ピユータ１１０は修正用プログラム（加工プログ
ラム）を加工プログラム入力部１１７から入力
し、メモリ１１１の所定領域に格納する（ステツ
プS1）。次に、作業者はハンドル２９を回してワ
ーク１の曲率中心を旋回テーブル１１の旋回中心
に合致させるが、この合致を制御コンピユータ１
１０が確認したら（ステツプS2）、次に制御コン
ピユータ１１０はメモリ１１１に記憶した修正用
プログラムに基づいて旋回軸モータドライバ１１
６に指令を出して駆動モータ４３を作動させ、ワ
ーク１の修正部分まで旋回テーブル１１を旋回さ
せる（ステツプS3）。

続いて制御用コンピユータ１１０はワーク軸モ
ータドライバ１１２に指令を出して駆動モータ２
２を作動させ、ワーク１を回転させるとともに、
またテープ送りモータドライバ１１３に指令を出
して駆動モータ７６を作動させ、ラツプテープ３
９を走行させる（ステツプS4）。

次に、制御用コンピユータ１１０はノー送りモ
ータドライバ１１４に指令を出して駆動モータ４
８を作動させ、ノーズ３８をワーク１ラツプテー
プ３９を間にはさんだ状態で突き当て停止する
（ステツプS5）。続いて、制御用コンピユータ１
１０はメモリ１１１に記憶された修正用プログラ
ムに基づいて旋回軸モータドライバ１１６に旋回
速度指令を与えてモータ４３を作動し、エンコー
ダ１３から旋回速度データを旋回角度検出器１１
５を介して入力する（ステツプS16）。

続いて、制御用コンピユータ１１０はメモリ１
１１に記憶された修正用プログラムに基づいて、
検出旋回角度に対応した旋回速度を旋回軸モータ
ドライバ１１６に出力し、モータ４３の旋回速度
を制御する（ステツプS7）。上述のステツプS6，
S7の制御動作を、エンコーダ１３の検出値が修
正用プログラムに記憶された所定の終了角度に達
するまで順次繰り返し、エンコーダ１３で検出さ
れた検出旋回角度が上述の所定の終了角度に到達
したら（ステツプS8）、制御コンピユータ１１０
はノーズ送りモータドライバ１１４に指令を出し
て駆動モータ４８を作動して、ラツプテープ３９
をワーク１から離し（ステツプS9）、ワーク軸モ
ータドライバ１１２とテープ送りモータドライバ
１１３に指令を出して両駆動モータ２２および７
６を停止させ、ひとつの部分の修正研摩を終了す
る（ステツプS10）。

修正プログラムのデータの全てが完了しないと
き、すなわちワーク１の他の部分も修正研摩する
ときには、上述のステツプS3に戻り、ステツプ
S3からS10までの処理を修正プログラムが完了す
るまで繰り返す（ステツプS11）。

Ｆ加工量測定手段の構成第１図に示した本発明実施例装置に非接触測定
器を設けることにより、研摩加工の加工前後の加
工量測定手段（装置）としても簡単に使用（共
用）できることを第２４図に示す。

第２４図において、１２１は非接触測定器であ
り、非接触電気マイクロメータ、レーザ測距計、
光学スケール等の一般的な非接触型の測定器を用
いることができる。この非接触測定器１２１の取
付位置は、ノーズ３８と一体に変位するススライ
ド軸３２の変位が測定できる位置であればどこで
も良く、例えば本図のようにスライド軸３２の後
方に配置される。１２２は非接触測定器１２１を
取付位置に固定する位置調整可能なスタンド、１
２３は非接触測定器１２１の出力信号を増幅して
表示することの可能な測定メータである。非接触
測定器１２１の測定データは増幅処理された後、
デジタル信号に変換され、第２２図の制御用コン
ピユータ１１０に送られて処理される。その他の
構成部分は第１図の実施例と同様なので、その詳
細な説明は省略する。

以上の構成において、ワーク（加工物）１の加
工面にラツプテープ（テープ状研摩部材）３９を
押圧して研削・研摩する上述のノーズ（押圧部
材）３８から、そのラツプテープ３９を取り外
し、ノーズ３８を加工量測定手段の測定子として
ワーク１に直接接触させる。

ノーズ３８をワーク１に直接接触させた後、旋
回テーブル１１の旋回角を原点位置にセツトし、
軸受箱３１をロツクねじ３７で固定し、旋回テー
ブル１１を回転する。このように、ノーズ３８を
ワーク１に直接接触させた後、ワーク１を旋回さ
せれば、ノーズ３８はおもり３３の押圧力により
スライド軸３２を介して一定圧でワーク１に接触
しているので、第２５図に示すように、ワーク１
の表面の形状および微細な凹凸に追従して変位
し、ノーズ３８が取付けられているスライド軸３
２も同時にノーズ３８と一体に変位する。

このスライド軸３２の変位を非接触測定器１２
１で所定ピツチで測定し、制御用コンピユータ１
１０へ出力する。制御用コンピユータ１１０は
その測定器１２１の測定データとエンコーダ１３
から得られる旋回テーブル１１の旋回角度データ
とをメモリ１１１に一旦記憶した後、ワークの設
計データ（理想値）との差（誤差）を求めて修正
加工量とその加工位置からる修正データを作成す
る。

特に、本実施例では、スライド軸３２が軸受箱
３１の空気軸受に支持され、おもり３３により適
切な一定の接触圧が与えられ、かつノーズ３８の
先端が点接触の球状に形成されているので、極め
て追従性が良く、ワーク１の表面の微細な凹凸変
化も非接触測定器１２１により、例えば５／100〜２／100μmの単位で極めて精密に測定することができる。また、このように、本実施例では、工具で
ある押圧圧部材を測定子としても共用できるの
で、高価な専用測定装置を用いる必要がなくな
り、またワーク１のセツト調整による問題（セツ
テイングずれ）が生じない利点があり、かつ測定
後、ただちに修正研削・研摩加工が行えるので加
工処理の大幅な短縮となる。さらに、測定から修
正加工まで全自動化が可能になるので操作作業が
大幅に減少し、製造コストダウンが達成できる。

Ｇ加工データ作成手段の構成第２６図は第１図に示すような部分修正研摩装
置に供される加工データ（修正用プログラム）を
作成する加工データ作成手段の構成例を示す。本
図において、１３１は測定データと後述の理想曲
線（データ）とから誤差曲線（データ）を出力す
る測定器、１３２はその理想曲線を測定器１３１
に与えるフロツピーデイスク（FD）、１３３は測
定器１３１からの誤差曲線と後述の切削量曲線
（データ）とから加工データを出力する自動プロ
グラマ、１３４はその切削量曲線を自動プログラ
マ１３３に与えるフロツピーデイスク、１３５は
自動プログラマ１３３から得られる加工データを
修正用プログラムとして入力し、部分修正研摩加
工を行う第１図に示すような加工機である。

測定器１３１は例えば第２４図の非接触電気マ
イクロメータ１２１の如き変位測定手段と、第２
２図の制御用コンピユータまたはメインコンピユ
ータ１１８の如き演算制御手段等からなり、第２
２図のメモリ１１１の如き記憶手段に予め格納さ
れた第２９図に示すような処理手順に従つて、第
２７図Ａに示すような旋回角θとワーク１の球面
からの偏差で示されるワーク１の測定値と、フロ
ツピーデイスク１３２に記憶されている理想曲線
（設計曲線）との偏差γとから、第２７図Ｂに示
すようなγ−θ方式で表わした誤差曲線を演算出
力する。

自動プログラマ１３３は例えば第２２図のメイ
ンコンピユータ１１８の如き演算制御手段等から
なり、測定器１３１から供給される第２７図Ｂに
示すような誤差曲線と、フロツピーデイスク１３
４に記憶されている第２７図Ｃに示すような切削
量曲線とから、第３０図に示すような処理手順に
従つて第２７図Ｄに示すような加工データを出力
する。

第２７図Ｃは、旋回テーブル１１を一定速度で
旋回させた時の旋回角θと切削量との関係を表わ
す切削量曲線を示す。旋回角θが零（原点）に近
い時には、ノーズ３８は回転するワーク１の中心
近傍に位置し、旋回角θが増大するにつれて、ノ
ーズ３８はワーク１の外周方向に向つて相対的に
移動するので、回転するワーク１の周速度は中心
ほど低下し、旋回角度が一定ならば、旋回角θの
増大に応じて加工量が減少することを第２７図Ｃ
は示している。また、切削量は旋回速度が速くな
れば少なくなり、遅くなれば多くなるので、第２
７図Ｃの破線の曲線で示すように、切削量は旋回
速度に反比例する関係となる。

そのため自動プログラマ１３３で誤差曲線と切
削量曲線とを所定のピツチで（同一旋回角で）比
較し、部分修正加工時の各旋回角度に対する旋回
速度を算出する。例えば、ある旋回角θ_iにおい
て、誤差が5μm、一定旋回速度V₀での切削量が
1μmであるとすると、加工時の旋回速度ＶはＶ＝
V₀／５となる。また、実際の修正加工部分はワーク１上にランダムに散乱していると考えられるの
で、加工機１３５に与えられる加工データは第２
８図に示すように、ある旋回角度間を算出した旋
回速度で旋回する旨を指示する内容となる。

加工機１３５は加工データを修正用プログラム
として入力し、第３１図に示すような制御手順、
または上述した第２３図に示すような制御手順に
従つて、ワーク１の部分修正研摩加工を実行す
る。

次に、第２９図のフローチヤートを参照して上
述の測定器１３１の動作例を詳述する。

上述の第２４図に示すように、非接触測定器
（例えば、非接触電気マイクロメータ）１２１を
スライド軸３２の後方に配置し、ワーク１をスピ
ンドル２１に取付けて、ハンドル２９の操作によ
りワーク１の曲率中心と旋回テーブル１１の旋回
中心とを合致させ、ノーズ３８からラツプテープ
３９を取除いてハンドル２９の操作によりノーズ
３８をワーク１に近づけて軸受箱３１をロツクナ
ツト３７で固定する。また、おもり３３は適切な
接触圧となるものが選択される。操作者は以上の
準備作業が完了したら、図示しない操作卓上の測
定開始ボタンを押し下げる。このボタンの押し下
げにより、第２９図の制御手順が開始される。

まず、測定開始指示に応じて、制御用コンピユ
ータ１１０は旋回軸モータドライバ１１６を介し
て駆動モータ４３を起動し、旋回テーブル１１の
旋回角を原点0゜にする。この原点位置は原点スイ
ツチ１６（第１図参照）により検出される（ステ
ツプS21）。

次いで、制御用コンピユータ１１０はノーズ送
りモータドライバ１１４を介して駆動モータ４８
を起動し、スライド軸３２を前進してノーズ（以
下、接触子と称する）３８とワーク１とを直接接
触させる（ステツプS22）。続いて、制御用コン
ピユータ１１０はスライド軸３２の現在位置を零
にセツトし（ステツプS23）、旋回軸モータドラ
イバ１１６に駆動信号を出力して旋回テーブル１
１およびそのテーブルの歯車１２を一定速度で回
転しながら（ステツプS24）、一定ピツチ角度
（旋回角度）毎にスライド軸３２の位置を非接触
測定器１２１から入力して、メモリ１１１に順次
記憶し（ステツプS25）、これらのステツプS24お
よびS25の処理を旋回テーブル１１の終了角度に
なるまで繰り返す（ステツプS26）。旋回テーブ
ル１１１の旋回角はエンコーダ１３で検知され
る。

これにより、メモリ１１１には第２７図Ａに示
すような測定値曲線のデータが格納される。検出
旋回角度が旋回テーブル１１１の所定終了角度に
達したら、制御用コンピユータ１１０はノーズ送
りモータドライバ１１４に指令信号を出力して駆
動モータ４８を逆回転させ、これによりスライド
軸３２を後退させて接触子３８をワーク１から離
し（ステツプS27）、続いてメモリ１１１に格納
した上述の測定データＤ１からフロツピーデイク
１３２の理想曲線（理想値データ）Ｄ２を減算し
た値（D1−D2）を誤差値γ（θ）とする計算を
旋回角θのピツチ角度毎に行い（ステツプS28）、
その計算結果を誤差曲線（データ）として順次フ
ロツピーデイスク１１２に書き込む（ステツプ
S29）。

次に、第３０図のフローチヤートを参照して上
述の自動プログラマ１３３の動作例を詳述する。

まず、制御用コンピユータ１１０（またはメイ
ンコンピユータ１１８）は、FDドライバ１１９
を介してフロピーデイスク１１２から誤差曲線
（測定データ）を読み込み、メモリ１１１に格納
する。また、フロツピーデイスク１１３から切削
量曲線（切削量データ）を読み込み、メモリ１１
１に格納する（ステツプS31）。

次に、上述の切削量データ（切削量曲線）と測
定データ（誤差曲線）とから旋回角度毎の切削時
間を算出し（ステツプS32）、算出した切削時間
の逆数から該当旋回角度毎の旋回速度を計算し
（ステツプS33）、その計算結果を加工データとし
てフロツピーデイスク１２０に記憶する（ステツ
プS34）。

第３１図は上述の加工機１３５の動作例を示す
が、上述の第２３図の制御手順とほぼ同様なので
その詳細な説明は省略する。

なお、上述の本発明実施例では、ワーク１の加
工面の突出部分を切削・研摩により取除く場合
に、第２０図に示すように、ラツプテープ３９の
速度V₁を一定にして研摩量（研削量）に反比例
してワーク１の速度（本例では旋回速度）V₂を
制御しているが、本発明はこれに限定されず、例
えばワーク１の速度V₂の方を一定にしてラツプ
テープ３９の速度V₁を研摩量（研削量）に比例
して制御するようにしてもよく、またその両方の
制御を組み合せてもよい。

Ｈ加圧手段の構成研摩材供給装置を備えた研摩装置の工具に加工
物方向の加工圧力を作用させる手段としては、本
発明実施例ではおもり３３を用い、第１図および
第２図に示すように、研摩材供給装置４０を取付
けたスライド軸３２を軸受箱３１の静圧空気軸受
により静圧支持し、かつスライド軸３２に一端を
接続したワイヤ３６を介しておもり３３の自重に
よりノーズ（工具）３８に一定の加圧力を作用さ
せるようにしている。このように、おもり３３で
加工圧を作用させているので、スライド軸３２の
移動に伴う加工圧力の変化がない。また、スライ
ド軸３２を静圧支持しているので、極く滑らかに
ノーズ３８がワーク１の研摩面の形状にトレース
する。また、ラツプテープ３９のワーク１への押
圧力が常に一定であるので、安定した研摩が行え
る。

さらに、第２４図に示すように、研摩量測定手
段として用いる場合にも、加圧手段による上述と
同様な理由により、極めて高精度な測定データが
得られる。

なお、本発明は研削装置にも適用できるのは勿
論である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、ワーク
を回転と同時に所定の旋回角度範囲で旋回運動さ
せ、研摩材をワークの加工面に押圧させて研摩加
工する装置において、ワークの加工部分（研摩材
の当たるワークの旋回角度範囲）の加工時間およ
び旋回速度の算出に際して、ワークの加工状態を
そのまま継持して、押圧部材を加工面に直接押し
当てて、加工と同じ旋回角度で旋回させ、押圧部
材の他端の移動量を測定手段で測定させることで
ワークの実際の加工量データを測定し、その測定
データとワークの加工すべきデータとからワーク
の旋回角度毎の切削時間および旋回速度を求める
ようしたので、ワークを測定の都度、ワークの装
置から取り外すことなくワーク加工面の加工すべ
き加工時間および旋回速度が正確に得られるの
で、これによりワークを高精度に加工でき、さら
また、ワークを測定の都度ワークを装置から取り
外す必要がないので、加工時間の短縮ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した研摩装置の全体の構
成例を示す正面図、第２図はその平面図、第３図
は第１図の研摩材供給装置の全体の構成例を示す
正面図、第４図はその右側面図、第５図はその正
面図、第６図は第３図のＡ−Ａ切断線に沿う断面
図、第７図は第３図のＢ−Ｂ切断線に沿う断面
図、第８図は第３図のＣ−Ｃ切断線に沿う断面
図、第９図は第１図のノーズ（研摩工具）の部分
の構成例を示す縦断面図、第１０図は第９図のＸ
−Ｘ切断線に沿う横断面図、第１１図は第９図の
ノーズのみの構成を示す縦断面図、第１２図は第
１１図のノーズの右側面図、第１３図はノーズの
他の実施例を示す縦断面図、第１４図は第１３図
のノーズの右側面図、第１５図はノーズの変形例
を示す縦断面図、第１６図は第１５図のノーズの
右側面図、第１７図はノーズのさらに他の変形例
を示す縦断面図、第１８図は第１７図のノーズの
右側面図、第１９図は本発明実施例の加工原理を
示す要部斜視図、第２０図は本発明実施例の加工
原理を示す模式図、第２１図は第１９図のＹ−Ｙ
切断線に沿う断面図、第２２図は本発明実施例の
制御系の回路構成例を示すブロツク図、第２３図
は本発明実施例の加工時の制御動作例を示すフロ
ーチヤート、第２４図は研摩装置を研摩量測定手
段として共用する場合の本発明実施例の構成を示
す正面図、第２５図は第２４図の測定時のノーズ
部分を示す水平方向の断面図、第２６図は加工デ
ータ作成システムの本発明実施例の構成を示すブ
ロツク図、第２７図Ａ〜Ｄは第２６図の実施例に
おける出力データの特性を示す線図、第２８図は
第２６図の加工データの具体例を示す説明図、第
２９図は第２６図の測定器の動作例を示すフロー
チヤート、第３０図は第２６図の自動プログラマ
の動作例を示すフローチヤート、第３１図は第２
６図の加工機の動作例を示すフローチヤート、第
３２図は従来装置の構成を示す要部正面図であ
る。１…ワーク、１１…旋回テーブル、１３…エン
コーダ、１６…原点スイツチ、２０…スライダ、
２１…スピンドル、２２…ワーク駆動モータ、２
３…ハンドル、２４…ロツクねじ、２７…スライ
ダ、２８…送りねじ、２９…ハンドル、３０…軸
受箱、３２…スライド軸、３３…おもり、３７…
ロツクねじ、３８…ノーズ（接触子）、３９…ラ
ツプテープ、４０…研摩材供給装置、４１…供給
リール、４２…巻取リール、４３…旋回テーブル
駆動モータ、４６…スケール、４７…原点スイツ
チ、４８…スライド軸駆動モータ、５５〜６０…
ガイドコロ、６１…ゴム輪、６３…アーム、６７
…マイクロスイツチ、６９…テンシヨンコロ、７
０…テンシヨンアーム、７６…リール駆動モー
タ、８３…スラストワツシヤ、８９…スラストワ
ツシヤ、１０６…鋼球、１１０…制御用コンピユ
ータ、１１１…メモリ、１１２〜１１４，１１６
…モータドライバ、１１７…加工プログラム入力
部、１２１…非接触測定器、１３１…測定器、１
３３…自動プログラマ、１３５…加工機。

Claims

【特許請求の範囲】１ワークを該ワークの中心軸に回転し、かつ、
所定の旋回角度範囲で旋回運動させ、押圧部材に
より研磨材を前記ワークの加工面に押圧して、前
記旋回角度範囲内のワークの加工面の加工を行
い、次に、前記押圧部材の先端を前記ワークの前記
加工面に直接押圧して、前記押圧部材を押し当て
た状態を保持して前記ワークを前記旋回角度範囲
で旋回運動させ、前記押圧部材の他端に該押圧部
材の他端の移動を測定する測定手段を設け該測定
手段に前記押圧部材を介して前記ワークの旋回角
度範囲の前記ワーク加工面の変位量を入力して得
た測定データを記憶手段に入力し、該記憶手段の測定データと前記ワークの加工す
べき切削量データとから旋回角度毎に切削時間を
算出し、さらに、該切削時間の逆数から旋回角度毎の旋
回速度を計算することを特徴とする研磨方法。