JPH09323252A - 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 - Google Patents
曲面研磨方法、及び曲面研磨装置Info
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- JPH09323252A JPH09323252A JP14392296A JP14392296A JPH09323252A JP H09323252 A JPH09323252 A JP H09323252A JP 14392296 A JP14392296 A JP 14392296A JP 14392296 A JP14392296 A JP 14392296A JP H09323252 A JPH09323252 A JP H09323252A
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Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工精度の向上、及びコストダウンを図るこ
と。 【解決手段】 弾性を有する略球形状の研磨工具５２
で、研磨工具５２の押付け方向を加工面３４Ａの法線と
一致させると共に研磨工具５２の回転軸５１Ａを加工面
３４Ａの法線に対して所定の角度に維持しながら加工面
３４Ａを走査して研磨加工を行うようにした。また、研
磨時に、研磨工具５２の研磨位置に応じて研磨工具５２
の回転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なくとも１
つを制御するようにした。
と。 【解決手段】 弾性を有する略球形状の研磨工具５２
で、研磨工具５２の押付け方向を加工面３４Ａの法線と
一致させると共に研磨工具５２の回転軸５１Ａを加工面
３４Ａの法線に対して所定の角度に維持しながら加工面
３４Ａを走査して研磨加工を行うようにした。また、研
磨時に、研磨工具５２の研磨位置に応じて研磨工具５２
の回転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なくとも１
つを制御するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は曲面形状、特に、回
転対称軸を持たない非球面形状を有したレンズ、ミラー
等の光学素子や、これらを射出成形するための成形金型
等を研磨する曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関し、
特に、加工精度の向上、及びコストダウンを図った曲面
研磨方法、及び曲面研磨装置に関する。
転対称軸を持たない非球面形状を有したレンズ、ミラー
等の光学素子や、これらを射出成形するための成形金型
等を研磨する曲面研磨方法、及び曲面研磨装置に関し、
特に、加工精度の向上、及びコストダウンを図った曲面
研磨方法、及び曲面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】曲面形状、特に、回転対称軸を持たない
非球面形状を有したレンズ、ミラー等の光学素子や、こ
れらを射出成形するための成形金型を研磨する、従来の
曲面研磨装置として、例えば、特開平５−５７６０６号
公報に開示されるものがある。
非球面形状を有したレンズ、ミラー等の光学素子や、こ
れらを射出成形するための成形金型を研磨する、従来の
曲面研磨装置として、例えば、特開平５−５７６０６号
公報に開示されるものがある。
【０００３】図８には、上記曲面研磨装置が示されてい
る。この曲面研磨装置は、定盤２上において加工物３に
所定の水平運動を行わせる水平駆動部１Ａと、水平駆動
部１Ａによって移動されてきた加工物３の加工面３Ａの
面形状を計測する形状計測部１Ｂと、形状計測部１Ｂの
計測によって得られた加工面３Ａの面形状データに基づ
いて水平駆動部１Ａによって移動されてきた加工物３の
加工面３Ａの研磨加工を行う研磨加工部１Ｃを備えて構
成されている。
る。この曲面研磨装置は、定盤２上において加工物３に
所定の水平運動を行わせる水平駆動部１Ａと、水平駆動
部１Ａによって移動されてきた加工物３の加工面３Ａの
面形状を計測する形状計測部１Ｂと、形状計測部１Ｂの
計測によって得られた加工面３Ａの面形状データに基づ
いて水平駆動部１Ａによって移動されてきた加工物３の
加工面３Ａの研磨加工を行う研磨加工部１Ｃを備えて構
成されている。
【０００４】水平駆動部１Ａは、定盤２上にＹ軸方向に
移動可能に設けられたＹ軸テーブル４と、Ｙ軸方向に沿
って配置され、Ｙ軸テーブル４のナット（図示せず）と
螺合したボールネジ５と、ボールネジ５を回転させてＹ
軸テーブル４をＹ軸方向に移動させるモータ６と、Ｙ軸
テーブル４上にＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸テ
ーブル７と、Ｘ軸方向に沿って配置され、Ｘ軸テーブル
７のナット（図示せず）と螺合したボールネジ８と、ボ
ールネジ８を回転させてＸ軸テーブル７をＸ軸方向に移
動させるモータ９と、Ｘ軸テーブル７上に配置され、図
示しないモータによって回転するθテーブル１０を有し
て構成されている。
移動可能に設けられたＹ軸テーブル４と、Ｙ軸方向に沿
って配置され、Ｙ軸テーブル４のナット（図示せず）と
螺合したボールネジ５と、ボールネジ５を回転させてＹ
軸テーブル４をＹ軸方向に移動させるモータ６と、Ｙ軸
テーブル４上にＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸テ
ーブル７と、Ｘ軸方向に沿って配置され、Ｘ軸テーブル
７のナット（図示せず）と螺合したボールネジ８と、ボ
ールネジ８を回転させてＸ軸テーブル７をＸ軸方向に移
動させるモータ９と、Ｘ軸テーブル７上に配置され、図
示しないモータによって回転するθテーブル１０を有し
て構成されている。
【０００５】研磨加工部１Ｃは、定盤２に設けられたＬ
字形の研磨フレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、研磨フ
レーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端に取付板１２を介
して取り付けられたＺチルティング装置１３と、Ｚチル
ティング装置１３の下部に取り付けられた研磨ヘッド１
４を有している。
字形の研磨フレーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、研磨フ
レーム１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端に取付板１２を介
して取り付けられたＺチルティング装置１３と、Ｚチル
ティング装置１３の下部に取り付けられた研磨ヘッド１
４を有している。
【０００６】図９には、Ｚチルティング装置１３の構成
が示されている。Ｚチルティング装置１３は、３つの角
１５ａが取付板１２にそれぞれ固定される三角取付板１
５と、三角取付板１５上に各辺にそれぞれ平行に固着さ
れた軸１６Ａ〜１６Ｃ（１６Ｃは図示せず）と、軸１６
Ａ〜１６Ｃにそれぞれ回動自在に取り付けられたブロッ
ク１７Ａ〜１７Ｃと、ブロック１７Ａ〜１７ＣのＺ軸方
向に伸びる一対の側部に、Ｚ軸方向に伸びる一対の内側
部がそれぞれスライド自在に係合したロ字形の研磨アー
ム１８Ａ〜１８Ｃと、それぞれＺ軸方向に伸びて、研磨
アーム１８Ａ〜１８Ｃに軸支されると共に、ブロック１
７Ａ〜１７Ｃのナット（図示せず）に螺合したボールネ
ジ１９Ａ〜１９Ｃと、ボールネジ１９Ａ〜１９Ｃを回転
させて研磨アーム１８Ａ〜１８ＣをＺ軸方向に移動させ
るモータ２０Ａ〜２０Ｃと、研磨アーム１８Ａ〜１８Ｃ
の下端にユニバーサルジョイント２１Ａ〜２１Ｃを介し
て取り付けられた三角形の研磨ヘッド取付板２２を有し
て構成されている。
が示されている。Ｚチルティング装置１３は、３つの角
１５ａが取付板１２にそれぞれ固定される三角取付板１
５と、三角取付板１５上に各辺にそれぞれ平行に固着さ
れた軸１６Ａ〜１６Ｃ（１６Ｃは図示せず）と、軸１６
Ａ〜１６Ｃにそれぞれ回動自在に取り付けられたブロッ
ク１７Ａ〜１７Ｃと、ブロック１７Ａ〜１７ＣのＺ軸方
向に伸びる一対の側部に、Ｚ軸方向に伸びる一対の内側
部がそれぞれスライド自在に係合したロ字形の研磨アー
ム１８Ａ〜１８Ｃと、それぞれＺ軸方向に伸びて、研磨
アーム１８Ａ〜１８Ｃに軸支されると共に、ブロック１
７Ａ〜１７Ｃのナット（図示せず）に螺合したボールネ
ジ１９Ａ〜１９Ｃと、ボールネジ１９Ａ〜１９Ｃを回転
させて研磨アーム１８Ａ〜１８ＣをＺ軸方向に移動させ
るモータ２０Ａ〜２０Ｃと、研磨アーム１８Ａ〜１８Ｃ
の下端にユニバーサルジョイント２１Ａ〜２１Ｃを介し
て取り付けられた三角形の研磨ヘッド取付板２２を有し
て構成されている。
【０００７】図１０には、研磨ヘッド１４の構成が示さ
れている。研磨ヘッド１４は、加工物３の加工面３Ａを
研磨する円柱状の研磨工具２３と、研磨工具２３を保持
する研磨工具保持装置２４と、荷重軸２５を介して研磨
工具２３に押付け力を付加する定圧装置２６と、研磨工
具２３を矢印Ｄ方向に往復運動させる揺動装置２７を有
して構成されている。
れている。研磨ヘッド１４は、加工物３の加工面３Ａを
研磨する円柱状の研磨工具２３と、研磨工具２３を保持
する研磨工具保持装置２４と、荷重軸２５を介して研磨
工具２３に押付け力を付加する定圧装置２６と、研磨工
具２３を矢印Ｄ方向に往復運動させる揺動装置２７を有
して構成されている。
【０００８】定圧装置２６は、荷重軸２５に取り付けら
れたボイスコイルモータ、板ばね、及び荷重センサ（何
れも図示せず）によって常に設定された押付け力を保つ
ように構成されている。また、荷重軸２５には、荷重軸
２５の軸方向の変位量を検出する変位センサ（図示せ
ず）が取り付けられている。
れたボイスコイルモータ、板ばね、及び荷重センサ（何
れも図示せず）によって常に設定された押付け力を保つ
ように構成されている。また、荷重軸２５には、荷重軸
２５の軸方向の変位量を検出する変位センサ（図示せ
ず）が取り付けられている。
【０００９】揺動装置２７は、モータ２８の回転軸２８
Ａに接続されたクランク２９と、クランク２９の回転運
動を往復運動に変換するコンロッド３０と、定圧装置２
６のケーシングに固着され、コンロッド３０から往復運
動を入力してスライド軸３１上をスライドするスライダ
３２を有して構成されている。
Ａに接続されたクランク２９と、クランク２９の回転運
動を往復運動に変換するコンロッド３０と、定圧装置２
６のケーシングに固着され、コンロッド３０から往復運
動を入力してスライド軸３１上をスライドするスライダ
３２を有して構成されている。
【００１０】以上の構成において、加工物３の研磨加工
を行う場合には、まず、加工物３の加工面３Ａに研磨剤
を塗布し、Ｚチルティング装置１４によって研磨ヘッド
１３を下降させて研磨工具２３を加工面３Ａに接触させ
る。次に、揺動装置２７により研磨工具２３を矢印Ｄ方
向に往復運動させると共に、定圧装置２６により研磨工
具２３に所定の押付け力を加え、研磨工具２３の研磨面
と加工物３の加工面３Ａとで摺擦を行わせる。このと
き、研磨工具２３の加圧方向と加工面３Ａの法線方向が
常に一致するように、また、変位センサによって計測さ
れる荷重軸２５の変位量が一定になるように、走査パタ
ーン、及び後述する走査速度分布に従ってＹ軸テーブル
４、Ｘ軸テーブル７、θテーブル１０、及びＺチルティ
ング装置１４が同期制御され、これによって研磨ヘッド
１３が加工面３Ａの形状に倣った走査を行って加工面３
Ａの研磨加工を行う。ここで、研磨量は、研磨工具２３
の押付け力、加工物との相対速度、滞留時間に比例し、
加工面３Ａの形状を目標面形状に近づけるための滞留時
間分布、つまり、研磨工具２３の走査速度分布は、研磨
工具２３の押付け力と相対速度を一定に保ったときに研
磨工具２３が加工面３Ａを単位時間あたり除去する単位
除去形状と、形状計測部１Ｂで計測した加工面３Ａの形
状と目標面形状との差から求められる。
を行う場合には、まず、加工物３の加工面３Ａに研磨剤
を塗布し、Ｚチルティング装置１４によって研磨ヘッド
１３を下降させて研磨工具２３を加工面３Ａに接触させ
る。次に、揺動装置２７により研磨工具２３を矢印Ｄ方
向に往復運動させると共に、定圧装置２６により研磨工
具２３に所定の押付け力を加え、研磨工具２３の研磨面
と加工物３の加工面３Ａとで摺擦を行わせる。このと
き、研磨工具２３の加圧方向と加工面３Ａの法線方向が
常に一致するように、また、変位センサによって計測さ
れる荷重軸２５の変位量が一定になるように、走査パタ
ーン、及び後述する走査速度分布に従ってＹ軸テーブル
４、Ｘ軸テーブル７、θテーブル１０、及びＺチルティ
ング装置１４が同期制御され、これによって研磨ヘッド
１３が加工面３Ａの形状に倣った走査を行って加工面３
Ａの研磨加工を行う。ここで、研磨量は、研磨工具２３
の押付け力、加工物との相対速度、滞留時間に比例し、
加工面３Ａの形状を目標面形状に近づけるための滞留時
間分布、つまり、研磨工具２３の走査速度分布は、研磨
工具２３の押付け力と相対速度を一定に保ったときに研
磨工具２３が加工面３Ａを単位時間あたり除去する単位
除去形状と、形状計測部１Ｂで計測した加工面３Ａの形
状と目標面形状との差から求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の曲面研
磨装置によると、以下のような問題がある。 (1) 研磨工具が円柱状になっているため、加工面との接
触面積が大きく、研磨ヘッドの走査と共に研磨工具が接
触する加工面の曲率が変化すると、研磨工具の押付け力
を一定に保っていても研磨工具下の押付け力分布が変化
してしまう。また、近似曲率半径が小さい位置において
は、研磨ヘッドの走査と共に研磨工具が接触する加工面
の法線方向も大きく変化し、研磨工具の接触箇所が変化
して研磨工具下の相対速度分布や押付け力分布が変化し
てしまう。このため、押付け力、相対速度、滞留時間の
積である単位除去形状が位置により変化して、加工精度
が低下する。 (2) 研磨ヘッドの走査を６軸の駆動機構で行うため、構
成が複雑化してコストアップになる。 (3) 研磨ヘッドを加工面の形状に倣わせた走査を行うた
め、研磨ヘッドの駆動制御に短い走査距離で多数の制御
データが必要になり、演算時間の増加等によって研磨ヘ
ッドの走査速度が遅くなってしまう。従って、研磨ヘッ
ドの走査速度を制御して研磨量の調整を行うことができ
ず、加工精度が低下する。 (4) 加工面全面にわたって各駆動軸を同期制御して研磨
ヘッドの走査を制御するため、制御データ量が膨大にな
り、駆動制御部のメモリ容量の増加等からコストアップ
になる。
磨装置によると、以下のような問題がある。 (1) 研磨工具が円柱状になっているため、加工面との接
触面積が大きく、研磨ヘッドの走査と共に研磨工具が接
触する加工面の曲率が変化すると、研磨工具の押付け力
を一定に保っていても研磨工具下の押付け力分布が変化
してしまう。また、近似曲率半径が小さい位置において
は、研磨ヘッドの走査と共に研磨工具が接触する加工面
の法線方向も大きく変化し、研磨工具の接触箇所が変化
して研磨工具下の相対速度分布や押付け力分布が変化し
てしまう。このため、押付け力、相対速度、滞留時間の
積である単位除去形状が位置により変化して、加工精度
が低下する。 (2) 研磨ヘッドの走査を６軸の駆動機構で行うため、構
成が複雑化してコストアップになる。 (3) 研磨ヘッドを加工面の形状に倣わせた走査を行うた
め、研磨ヘッドの駆動制御に短い走査距離で多数の制御
データが必要になり、演算時間の増加等によって研磨ヘ
ッドの走査速度が遅くなってしまう。従って、研磨ヘッ
ドの走査速度を制御して研磨量の調整を行うことができ
ず、加工精度が低下する。 (4) 加工面全面にわたって各駆動軸を同期制御して研磨
ヘッドの走査を制御するため、制御データ量が膨大にな
り、駆動制御部のメモリ容量の増加等からコストアップ
になる。
【００１２】従って、本発明の目的は加工精度の向上、
及びコストダウンを図ることができる曲面研磨方法、及
び曲面研磨装置を提供することである。
及びコストダウンを図ることができる曲面研磨方法、及
び曲面研磨装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、加工精度の向上、及びコストダウンを図るため、弾
性を有する略球形状の研磨工具を準備し、表面形状に応
じて変化する加工物の加工面の法線と研磨工具の押付け
方向を一致させて所定の押付け力で研磨工具を加工面に
押付けると共に研磨工具を所定の回転軸を中心にして回
転させ、且つ、法線と研磨工具の所定の回転軸との角度
を所定の角度に維持しながら研磨工具で加工面を走査し
て加工面を研磨するようにした曲面研磨方法を提供する
ものである。
み、加工精度の向上、及びコストダウンを図るため、弾
性を有する略球形状の研磨工具を準備し、表面形状に応
じて変化する加工物の加工面の法線と研磨工具の押付け
方向を一致させて所定の押付け力で研磨工具を加工面に
押付けると共に研磨工具を所定の回転軸を中心にして回
転させ、且つ、法線と研磨工具の所定の回転軸との角度
を所定の角度に維持しながら研磨工具で加工面を走査し
て加工面を研磨するようにした曲面研磨方法を提供する
ものである。
【００１４】上記研磨工具の準備は、直径５０ｍｍ以下
で弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体の表
面にポリッシャーを設けることによって行うことが望ま
しい。
で弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体の表
面にポリッシャーを設けることによって行うことが望ま
しい。
【００１５】上記研磨工具の準備は、表面にポリッシャ
ーを有する弾性材料からなる袋状部材に流体を供給して
所定のサイズの球形状に膨らませることによって行うこ
とが望ましい。
ーを有する弾性材料からなる袋状部材に流体を供給して
所定のサイズの球形状に膨らませることによって行うこ
とが望ましい。
【００１６】上記法線に対する研磨工具の押付け方向の
一致、及び法線に対する研磨工具の所定の回転軸の所定
の角度の維持は、所定の姿勢に保持された研磨工具に対
して水平面上の直交する２軸を中心に加工物を回転させ
ることによって行うことが望ましい。
一致、及び法線に対する研磨工具の所定の回転軸の所定
の角度の維持は、所定の姿勢に保持された研磨工具に対
して水平面上の直交する２軸を中心に加工物を回転させ
ることによって行うことが望ましい。
【００１７】上記加工面の研磨は、所定の角度を０より
大なる角度に設定して行う粗研磨と、所定の角度を０に
設定して行う仕上げ研磨を含むことが望ましい。
大なる角度に設定して行う粗研磨と、所定の角度を０に
設定して行う仕上げ研磨を含むことが望ましい。
【００１８】上記加工物は、加工面の周囲に加工捨て部
分となるヤトイを有し、上記加工面の研磨は、ヤトイ上
で分割された複数の走査パターンに従って行うことが望
ましい。
分となるヤトイを有し、上記加工面の研磨は、ヤトイ上
で分割された複数の走査パターンに従って行うことが望
ましい。
【００１９】また、上記曲面研磨方法において、加工面
の研磨時に、研磨工具の走査位置に応じて研磨工具の回
転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なくとも１つを
制御するようにしても良い。
の研磨時に、研磨工具の走査位置に応じて研磨工具の回
転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なくとも１つを
制御するようにしても良い。
【００２０】また、本発明は上記目的を達成するため、
弾性を有した略球形状の研磨工具と、研磨工具を加工物
の加工面に所定の押付け力で所定の押付け方向に押付け
る押付け手段と、研磨工具を所定の回転軸で回転させる
回転手段と、加工物と研磨工具の水平方向の相対的位置
を変位させる水平方向変位手段と、加工物の加工面の法
線と研磨工具の所定の回転軸、及び所定の押付け方向の
相対的角度を変化させる角度変化手段と、水平方向変位
手段を制御して研磨工具に加工面の走査を行わせると共
に、角度変化手段を制御して法線と研磨工具の押付け方
向を一致させ、且つ、法線と研磨工具の所定の回転軸と
の角度を所定の角度に維持させて加工面を研磨する制御
手段を備えた曲面研磨装置を提供するものである。
弾性を有した略球形状の研磨工具と、研磨工具を加工物
の加工面に所定の押付け力で所定の押付け方向に押付け
る押付け手段と、研磨工具を所定の回転軸で回転させる
回転手段と、加工物と研磨工具の水平方向の相対的位置
を変位させる水平方向変位手段と、加工物の加工面の法
線と研磨工具の所定の回転軸、及び所定の押付け方向の
相対的角度を変化させる角度変化手段と、水平方向変位
手段を制御して研磨工具に加工面の走査を行わせると共
に、角度変化手段を制御して法線と研磨工具の押付け方
向を一致させ、且つ、法線と研磨工具の所定の回転軸と
の角度を所定の角度に維持させて加工面を研磨する制御
手段を備えた曲面研磨装置を提供するものである。
【００２１】上記研磨工具は、直径５０ｍｍ以下で弾性
率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体と、その表
面に設けられたポリッシャーより構成されていることが
望ましい。
率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体と、その表
面に設けられたポリッシャーより構成されていることが
望ましい。
【００２２】上記研磨工具は、弾性材料からなる袋状部
材と、この袋状部材の表面に設けられたポリッシャーを
有し、前記袋状部材に流体を供給して所定のサイズの略
球形状に膨らませて構成されることが望ましい。
材と、この袋状部材の表面に設けられたポリッシャーを
有し、前記袋状部材に流体を供給して所定のサイズの略
球形状に膨らませて構成されることが望ましい。
【００２３】上記角度変化手段は、水平面上の直交する
２軸を中心にして加工物を回転させる加工物回転手段に
よって構成されることが望ましい。
２軸を中心にして加工物を回転させる加工物回転手段に
よって構成されることが望ましい。
【００２４】上記回転手段は、粗研磨工程の時、前記所
定の角度を０より大なる角度に設定し、仕上げ研磨工程
の時、前記所定の角度を０に設定する構成を有すること
が望ましい。
定の角度を０より大なる角度に設定し、仕上げ研磨工程
の時、前記所定の角度を０に設定する構成を有すること
が望ましい。
【００２５】上記加工物は、加工面の周囲に加工捨て部
分となるヤトイを有し、上記制御手段は、研磨工具の加
工面の研磨を、ヤトイ上で分割された複数の走査パター
ンに従って行わせることが望ましい。
分となるヤトイを有し、上記制御手段は、研磨工具の加
工面の研磨を、ヤトイ上で分割された複数の走査パター
ンに従って行わせることが望ましい。
【００２６】上記押付け手段は、研磨工具の垂直方向の
位置に関係なく所定の押付け力を付与する押付け力付与
手段を有する構成が望ましい。
位置に関係なく所定の押付け力を付与する押付け力付与
手段を有する構成が望ましい。
【００２７】上記押付け力付与手段は、研磨工具、及び
研磨工具を支持する支持体の重量との差に基づいて所定
の押付け力を発生させる重量バランス機構である構成が
望ましい。
研磨工具を支持する支持体の重量との差に基づいて所定
の押付け力を発生させる重量バランス機構である構成が
望ましい。
【００２８】上記押付け力付与手段は、研磨工具が加工
面から受ける反力に応じた内圧を発生するシリンダ機構
である構成が望ましい。
面から受ける反力に応じた内圧を発生するシリンダ機構
である構成が望ましい。
【００２９】また、上記曲面研磨装置において、制御手
段は、加工面の研磨時に研磨工具の走査位置に応じて研
磨工具の回転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なく
とも１つを制御する構成であっても良い。その場合、上
記押付け力付与手段は、研磨工具が加工面から受ける反
力に応じた内圧を発生するシリンダ機構である構成が望
ましい。
段は、加工面の研磨時に研磨工具の走査位置に応じて研
磨工具の回転速度、或いは研磨工具の押付け力の少なく
とも１つを制御する構成であっても良い。その場合、上
記押付け力付与手段は、研磨工具が加工面から受ける反
力に応じた内圧を発生するシリンダ機構である構成が望
ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の曲面研磨方法、及
び曲面研磨装置を添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。
び曲面研磨装置を添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００３１】図１には、本発明の第１の実施の形態にお
ける曲面研磨装置の構成が示されている。この曲面研磨
装置は、支持定盤３３上に設けられ、加工物３４に所定
の運動を行わせるテーブル駆動駆動部３５と、加工物３
４の加工面３４Ａに位置させられ、加工面３４Ａの研磨
加工を行う研磨ヘッド３６と、Ｘ軸方向の任意の位置に
おいて研磨ヘッド３６を支持すると共に、被加工面３４
Ａの形状に応じて研磨ヘッド３６を上下動させる支持機
構部３７と、各駆動機構部を同期制御する駆動制御部３
３Ａを備えて構成されている。
ける曲面研磨装置の構成が示されている。この曲面研磨
装置は、支持定盤３３上に設けられ、加工物３４に所定
の運動を行わせるテーブル駆動駆動部３５と、加工物３
４の加工面３４Ａに位置させられ、加工面３４Ａの研磨
加工を行う研磨ヘッド３６と、Ｘ軸方向の任意の位置に
おいて研磨ヘッド３６を支持すると共に、被加工面３４
Ａの形状に応じて研磨ヘッド３６を上下動させる支持機
構部３７と、各駆動機構部を同期制御する駆動制御部３
３Ａを備えて構成されている。
【００３２】テーブル機構部３５は、加工物３４にＹ軸
方向の水平運動を行わせるＹ軸機構部３８と、Ｙ軸機構
部３８上に設けられ、加工物３４にＸ軸と平行な軸を中
心とした円弧方向（以下、α軸方向という）の回転運動
を行わせるα軸機構部３９と、α軸機構部５１上に設け
られ、加工物３４にＹ軸と平行な軸を中心とした円弧方
向（以下、β軸方向という）の回転運動を行わせるβ軸
機構部４０と、β軸機構部４０上に加工物３４を位置決
め固定する固定治具４１を有して構成されている。
方向の水平運動を行わせるＹ軸機構部３８と、Ｙ軸機構
部３８上に設けられ、加工物３４にＸ軸と平行な軸を中
心とした円弧方向（以下、α軸方向という）の回転運動
を行わせるα軸機構部３９と、α軸機構部５１上に設け
られ、加工物３４にＹ軸と平行な軸を中心とした円弧方
向（以下、β軸方向という）の回転運動を行わせるβ軸
機構部４０と、β軸機構部４０上に加工物３４を位置決
め固定する固定治具４１を有して構成されている。
【００３３】Ｙ軸機構部３８は、支持定盤３３上にＹ軸
方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４２Ａ、４
２Ｂと、ガイド４２Ａ、４２Ｂにスライド自在に係合し
たＹ軸テーブル４３と、ガイド４２Ａ、４２Ｂ間に平行
に配置され、Ｙ軸テーブル４３に設けられたナット（図
示ぜす）と螺合したボールネジ４４と、出力軸にボール
ネジ４４の一端が接続され、ボールネジ４４を回転させ
てＹ軸テーブル４３をＹ軸方向に移動させ、且つ、所定
の位置で停止させて位置決めするサーボモータ４５より
構成されている。
方向に伸びて配置された２本の平行なガイド４２Ａ、４
２Ｂと、ガイド４２Ａ、４２Ｂにスライド自在に係合し
たＹ軸テーブル４３と、ガイド４２Ａ、４２Ｂ間に平行
に配置され、Ｙ軸テーブル４３に設けられたナット（図
示ぜす）と螺合したボールネジ４４と、出力軸にボール
ネジ４４の一端が接続され、ボールネジ４４を回転させ
てＹ軸テーブル４３をＹ軸方向に移動させ、且つ、所定
の位置で停止させて位置決めするサーボモータ４５より
構成されている。
【００３４】α軸機構部３９は、Ｙ軸テーブル４３上に
設けられ、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面４６Ａが形成された円弧ガイド４６と、Ｘ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の凸状の円弧面４７Ａが形成さ
れ、円弧ガイド４６にα軸方向の回転ができるように係
合したα軸テーブル４７と、α軸テーブル４７に設けら
れたナット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せ
ず）と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボール
ネジを回転させてα軸テーブル４７をＹ軸方向に回動さ
せ、且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボ
モータ（図示せず）より構成されている。
設けられ、Ｘ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面４６Ａが形成された円弧ガイド４６と、Ｘ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の凸状の円弧面４７Ａが形成さ
れ、円弧ガイド４６にα軸方向の回転ができるように係
合したα軸テーブル４７と、α軸テーブル４７に設けら
れたナット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せ
ず）と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボール
ネジを回転させてα軸テーブル４７をＹ軸方向に回動さ
せ、且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボ
モータ（図示せず）より構成されている。
【００３５】β軸機構部４０は、α軸テーブル４７上に
設けられ、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面４８Ａが形成された円弧ガイド４８と、Ｙ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の円弧面４９Ａが形成され、円
弧ガイド４８にα軸方向の回転ができるように係合した
β軸テーブル４９と、β軸テーブル４９に設けられたナ
ット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）
と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジ
を回転させてβ軸テーブル４９をＸ軸方向に回動させ、
且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモー
タ５０より構成されている。
設けられ、Ｙ軸と平行な軸を曲率中心とした凹状の円弧
面４８Ａが形成された円弧ガイド４８と、Ｙ軸と平行な
軸を曲率中心とした凸状の円弧面４９Ａが形成され、円
弧ガイド４８にα軸方向の回転ができるように係合した
β軸テーブル４９と、β軸テーブル４９に設けられたナ
ット（図示せず）と螺合したボールネジ（図示せず）
と、出力軸にボールネジの一端が接続され、ボールネジ
を回転させてβ軸テーブル４９をＸ軸方向に回動させ、
且つ、所定の位置で停止させて位置決めするサーボモー
タ５０より構成されている。
【００３６】研磨ヘッド３７は、図示しないドライバに
よって駆動されることにより、回転トルクを発生するス
ピンドル５１と、スピンドル５１の回転軸５１Ａの先端
に取り付けられ、スピンドル５１から回転トルクを入力
して加工面３４Ａの研磨加工を行う研磨工具５２より構
成されている。
よって駆動されることにより、回転トルクを発生するス
ピンドル５１と、スピンドル５１の回転軸５１Ａの先端
に取り付けられ、スピンドル５１から回転トルクを入力
して加工面３４Ａの研磨加工を行う研磨工具５２より構
成されている。
【００３７】支持機構部３７は、研磨ヘッド３７にＸ軸
方向の水平運動を行わせるＸ軸機構部５３と、被加工面
３４Ａの形状に応じて研磨ヘッド３６を上下動させる垂
直機構部５４を備えて構成されている。
方向の水平運動を行わせるＸ軸機構部５３と、被加工面
３４Ａの形状に応じて研磨ヘッド３６を上下動させる垂
直機構部５４を備えて構成されている。
【００３８】Ｘ軸機構部５３は、支持定盤３３上に設け
られた支柱５５Ａ、５５Ｂと、Ｘ軸方向に沿って配置さ
れように支柱５５Ａ、５５Ｂに支持されたガイド５６
と、ガイド５６にスライド自在に係合したＸ軸スライダ
５７と、Ｘ軸スライダ５７に設けられたナット（図示せ
ず）と螺合したボールネジ（図示せず）と、出力軸にボ
ールネジの一端が接続され、ボールネジを回転させてＸ
軸スライダ５５をＸ軸方向に移動させ、且つ、所定の位
置で停止させて位置決めするサーボモータ（図示せず）
を有して構成されている。
られた支柱５５Ａ、５５Ｂと、Ｘ軸方向に沿って配置さ
れように支柱５５Ａ、５５Ｂに支持されたガイド５６
と、ガイド５６にスライド自在に係合したＸ軸スライダ
５７と、Ｘ軸スライダ５７に設けられたナット（図示せ
ず）と螺合したボールネジ（図示せず）と、出力軸にボ
ールネジの一端が接続され、ボールネジを回転させてＸ
軸スライダ５５をＸ軸方向に移動させ、且つ、所定の位
置で停止させて位置決めするサーボモータ（図示せず）
を有して構成されている。
【００３９】垂直機構部５４は、スピンドル５１が固定
された昇降自在なスライダ５８Ａを有し、研磨ヘッド３
６の昇降をガイドして研磨ヘッド３６の姿勢を一定に保
持するスライド機構部５８と、滑車５９Ａ、５９Ｂに掛
けられ、一端にスライダ５８Ａが、他端にウェイト６０
が接続されたワイヤ６１より構成されている。ウェイト
５８の重量は、スライダ５８Ａとスピンドル５１と研磨
工具５２の合計重量より所定の重量だけ小になってお
り、研磨工具５２が加工面３４Ａの形状に応じて下降し
たとき、その変位量に応じた距離だけウェイト６０が上
昇し、研磨工具５２が加工面３４Ａの形状に応じて上昇
したとき、ウェイト６０の荷重によってその変位量に応
じた距離だけウェイト５９が下降すると共に、研磨工具
５２がスライダ５８Ａとスピンドル５１と研磨工具５２
の合計重量による力からウェイト６０の荷重による力を
差し引いた力で研磨面３４Ａに押付けられるようになっ
ている。
された昇降自在なスライダ５８Ａを有し、研磨ヘッド３
６の昇降をガイドして研磨ヘッド３６の姿勢を一定に保
持するスライド機構部５８と、滑車５９Ａ、５９Ｂに掛
けられ、一端にスライダ５８Ａが、他端にウェイト６０
が接続されたワイヤ６１より構成されている。ウェイト
５８の重量は、スライダ５８Ａとスピンドル５１と研磨
工具５２の合計重量より所定の重量だけ小になってお
り、研磨工具５２が加工面３４Ａの形状に応じて下降し
たとき、その変位量に応じた距離だけウェイト６０が上
昇し、研磨工具５２が加工面３４Ａの形状に応じて上昇
したとき、ウェイト６０の荷重によってその変位量に応
じた距離だけウェイト５９が下降すると共に、研磨工具
５２がスライダ５８Ａとスピンドル５１と研磨工具５２
の合計重量による力からウェイト６０の荷重による力を
差し引いた力で研磨面３４Ａに押付けられるようになっ
ている。
【００４０】駆動制御部３３Ａは、図示しない駆動計算
部によって計算された駆動データに基づいて水平駆動軸
であるＹ軸機構部３８、及びＸ軸機構部５３と傾斜駆動
軸であるα軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合計４
軸の駆動を同期制御して、研磨ヘッド３６が加工面３４
Ａに対して常に一定の姿勢を保つように、つまり、研磨
工具５２の押付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、
且つ、回転軸５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定
の角度を維持するように研磨工具５２の走査を行わせ
る。
部によって計算された駆動データに基づいて水平駆動軸
であるＹ軸機構部３８、及びＸ軸機構部５３と傾斜駆動
軸であるα軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合計４
軸の駆動を同期制御して、研磨ヘッド３６が加工面３４
Ａに対して常に一定の姿勢を保つように、つまり、研磨
工具５２の押付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、
且つ、回転軸５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定
の角度を維持するように研磨工具５２の走査を行わせ
る。
【００４１】ここで、水平駆動軸と傾斜駆動軸の駆動制
御について説明する。
御について説明する。
【００４２】図２は、研磨工具５２が接触する加工面３
４Ａの位置を予め定められた走査速度に基づき移動する
時の走査パターンＬを示す。走査パターンＬは、所定の
方向に伸びる走査線と所定の方向と直交する方向に変化
した後所定の方向と反対方向に伸びる走査線の繰り返し
によって形成されている。駆動計算部は走査パターンＬ
上のポイントＰ1 、Ｐ2 、・・における加工面３４Ａの
傾斜を水平にするための傾斜駆動部の角度データと、傾
斜駆動軸の駆動による位置変化を補正して各ポイントＰ
1 、Ｐ2 、・・の位置を研磨工具５２が接触する位置に
一致させるための水平駆動部の位置データと、各ポイン
トＰ1 、Ｐ2 、・・間を指定速度で移動させるための速
度データを計算する。駆動制御部３３Ａは、駆動計算部
によって計算された駆動データ（角度データ、位置デー
タ、及び速度データ）に基づいてＹ軸機構部３８、Ｘ軸
機構部５３、α軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合
計４軸の駆動を同期制御する。
４Ａの位置を予め定められた走査速度に基づき移動する
時の走査パターンＬを示す。走査パターンＬは、所定の
方向に伸びる走査線と所定の方向と直交する方向に変化
した後所定の方向と反対方向に伸びる走査線の繰り返し
によって形成されている。駆動計算部は走査パターンＬ
上のポイントＰ1 、Ｐ2 、・・における加工面３４Ａの
傾斜を水平にするための傾斜駆動部の角度データと、傾
斜駆動軸の駆動による位置変化を補正して各ポイントＰ
1 、Ｐ2 、・・の位置を研磨工具５２が接触する位置に
一致させるための水平駆動部の位置データと、各ポイン
トＰ1 、Ｐ2 、・・間を指定速度で移動させるための速
度データを計算する。駆動制御部３３Ａは、駆動計算部
によって計算された駆動データ（角度データ、位置デー
タ、及び速度データ）に基づいてＹ軸機構部３８、Ｘ軸
機構部５３、α軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合
計４軸の駆動を同期制御する。
【００４３】図３には、研磨ヘッド３６の断面構造が示
されている。スピンドル５１は、図示しないドライバに
よって回転速度が制御されるサーボモータ６２と、サー
ボモータ６２の出力軸にカップリング６３を介して接続
された回転軸５１Ａと、ハウジング６４Ａ、６４Ｂによ
って固定され、回転軸５１Ａを軸支するベアリング６５
Ａ、６５Ｂより構成されている。一方、研磨工具５２
は、回転軸５１Ａと回転中心が同一となるように固定ピ
ン６６を介して回転軸５１Ａに着脱可能に取り付けら
れ、加工物３４の材質やサイズに応じて交換される工具
軸心６７と、工具軸心６７の先端の球状部６７Ａの周囲
に直径５０ｍｍ以下の球状に形成され、シリコーンゴム
等の弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の柔らかい材質からな
る弾性体６８と、弾性体６８の表面に形成され、研磨剤
を保持して研磨加工を行うポリッシャー６９より構成さ
れている。
されている。スピンドル５１は、図示しないドライバに
よって回転速度が制御されるサーボモータ６２と、サー
ボモータ６２の出力軸にカップリング６３を介して接続
された回転軸５１Ａと、ハウジング６４Ａ、６４Ｂによ
って固定され、回転軸５１Ａを軸支するベアリング６５
Ａ、６５Ｂより構成されている。一方、研磨工具５２
は、回転軸５１Ａと回転中心が同一となるように固定ピ
ン６６を介して回転軸５１Ａに着脱可能に取り付けら
れ、加工物３４の材質やサイズに応じて交換される工具
軸心６７と、工具軸心６７の先端の球状部６７Ａの周囲
に直径５０ｍｍ以下の球状に形成され、シリコーンゴム
等の弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の柔らかい材質からな
る弾性体６８と、弾性体６８の表面に形成され、研磨剤
を保持して研磨加工を行うポリッシャー６９より構成さ
れている。
【００４４】以下、上記曲面研磨装置を用いた曲面研磨
方法を説明する。
方法を説明する。
【００４５】まず、加工物３４の加工面３４Ａ上に研磨
剤を塗布し、ウェイト６０の荷重を調整して研磨工具５
２を微小な力で加工面３４Ａ上に押し付ける。そして、
スピンドル５１のモータ６２を駆動して研磨工具５２を
回転させ、加工物３４の加工面３４Ａの研磨加工を行
う。また同時に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で
計算された駆動データに基づいて、サーボモータ４５、
Ｘ軸機構部５３のサーボモータ、α軸機構部３９のサー
ボモータ、及びサーボモータ５０の各ドライバに所定の
制御信号を出力して、Ｙ軸テーブル４３、及びＸ軸スラ
イダ５７の水平方向位置とα軸テーブル４７、及びβ軸
テーブル４９の回転位置を制御することにより、研磨ヘ
ッド３６が加工面３４Ａに対して常に一定方向を向くよ
うに、つまり、研磨工具５２の押付け方向が加工面３４
Ａの法線と一致し、且つ、回転軸５１Ａが加工面３４Ａ
の法線に対して所定の角度を維持するように研磨工具５
２で加工面３４Ａを走査する。このとき、走査パターン
Ｌの各ポイントＰ1 、Ｐ2 、・・によって研磨工具５２
が押付けられる高さは変動するが、スライド機構部５８
におけるスライダ５８Ａの昇降によって研磨工具５２が
その高さに応じて上下動するため、常にスライダ５８Ａ
とスピンドル５１と研磨工具５２の合計重量による力か
らウェイト５９の荷重による力を差し引いた一定の押付
け力で研磨加工を行うことができる。
剤を塗布し、ウェイト６０の荷重を調整して研磨工具５
２を微小な力で加工面３４Ａ上に押し付ける。そして、
スピンドル５１のモータ６２を駆動して研磨工具５２を
回転させ、加工物３４の加工面３４Ａの研磨加工を行
う。また同時に、駆動制御部３３Ａが予め駆動計算部で
計算された駆動データに基づいて、サーボモータ４５、
Ｘ軸機構部５３のサーボモータ、α軸機構部３９のサー
ボモータ、及びサーボモータ５０の各ドライバに所定の
制御信号を出力して、Ｙ軸テーブル４３、及びＸ軸スラ
イダ５７の水平方向位置とα軸テーブル４７、及びβ軸
テーブル４９の回転位置を制御することにより、研磨ヘ
ッド３６が加工面３４Ａに対して常に一定方向を向くよ
うに、つまり、研磨工具５２の押付け方向が加工面３４
Ａの法線と一致し、且つ、回転軸５１Ａが加工面３４Ａ
の法線に対して所定の角度を維持するように研磨工具５
２で加工面３４Ａを走査する。このとき、走査パターン
Ｌの各ポイントＰ1 、Ｐ2 、・・によって研磨工具５２
が押付けられる高さは変動するが、スライド機構部５８
におけるスライダ５８Ａの昇降によって研磨工具５２が
その高さに応じて上下動するため、常にスライダ５８Ａ
とスピンドル５１と研磨工具５２の合計重量による力か
らウェイト５９の荷重による力を差し引いた一定の押付
け力で研磨加工を行うことができる。
【００４６】以上述べたように、第１の実施の形態で
は、略球形状で、且つ、弾性を有した研磨工具５２を、
その押付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、且つ、
回転軸５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定の角度
を維持するように走査して研磨している。このような研
磨方法では、研磨工具の走査によって加工面３４Ａの曲
率が変化しても、研磨工具５２の加工面３４Ａとの接触
部以外の部分が加工面３４Ａに接触し難く、また、接触
しても弾性体６８が加工面３４Ａの形状変化を吸収する
ため、研磨工具５２の接触面積や押付け力の分布を一定
に保つことができる。また、加工面３４Ａの曲率が方向
によって異なっている場合でも、同様の理由によって押
付け力の分布を均等に保つことができる。
は、略球形状で、且つ、弾性を有した研磨工具５２を、
その押付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、且つ、
回転軸５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定の角度
を維持するように走査して研磨している。このような研
磨方法では、研磨工具の走査によって加工面３４Ａの曲
率が変化しても、研磨工具５２の加工面３４Ａとの接触
部以外の部分が加工面３４Ａに接触し難く、また、接触
しても弾性体６８が加工面３４Ａの形状変化を吸収する
ため、研磨工具５２の接触面積や押付け力の分布を一定
に保つことができる。また、加工面３４Ａの曲率が方向
によって異なっている場合でも、同様の理由によって押
付け力の分布を均等に保つことができる。
【００４７】図４の(a),(b) は、平均研磨深さと加工面
の曲率変化の関係を測定した結果を示し、(a) は直径１
０ｍｍの円柱状の研磨工具を用いて研磨を行った時の結
果を、(b) は直径４０ｍｍの球形状の研磨工具を用いて
研磨を行った時の結果をそれぞれ示す。測定条件は、両
者ともに研磨工具の押付け力を２Ｎ、研磨工具の回転速
度を６００ｒｐｍ、研磨工具の移動速度を２００ｍｍ／
ｍｉｎ、走査パターンのピッチを０．２ｍｍに統一して
いる。加工面は曲率の異なる円筒加工面とし、加工面ご
とに測定している。研磨工具の回転軸は加工面の法線方
向と常に一致するようにし、加工回数は曲率０ｍ−１
（平面）の時の平均研磨深さが３μｍになるように調整
している。この結果から判るように、(a) では加工面の
曲率が変化すると平均研磨深さも変化し、均一な研磨深
さが得られないが、(b) では加工面の曲率にかかわらず
略一定の平均研磨深さが得られている。これにより回転
対称軸を持たない非球面形状をした加工物でも単位除去
形状に一定に保つことができ、良好な形状精度で研磨加
工することが判る。
の曲率変化の関係を測定した結果を示し、(a) は直径１
０ｍｍの円柱状の研磨工具を用いて研磨を行った時の結
果を、(b) は直径４０ｍｍの球形状の研磨工具を用いて
研磨を行った時の結果をそれぞれ示す。測定条件は、両
者ともに研磨工具の押付け力を２Ｎ、研磨工具の回転速
度を６００ｒｐｍ、研磨工具の移動速度を２００ｍｍ／
ｍｉｎ、走査パターンのピッチを０．２ｍｍに統一して
いる。加工面は曲率の異なる円筒加工面とし、加工面ご
とに測定している。研磨工具の回転軸は加工面の法線方
向と常に一致するようにし、加工回数は曲率０ｍ−１
（平面）の時の平均研磨深さが３μｍになるように調整
している。この結果から判るように、(a) では加工面の
曲率が変化すると平均研磨深さも変化し、均一な研磨深
さが得られないが、(b) では加工面の曲率にかかわらず
略一定の平均研磨深さが得られている。これにより回転
対称軸を持たない非球面形状をした加工物でも単位除去
形状に一定に保つことができ、良好な形状精度で研磨加
工することが判る。
【００４８】図５には、本発明の第２の実施の形態の曲
面研磨装置として研磨ヘッド３６の構成が示されてい
る。この実施の形態の形態において、他の構成は第１の
実施の形態と同一のため、その説明を省略する。スピン
ドル５１は、貫通孔５１Ｂを中心に有し、研磨工具５２
と反対側の端部にジョイント７０を介してエアポンプが
接続される回転軸５１Ａと、ハウジング７１Ａ、７１
Ｂ、７１Ｃによって固定され、回転軸５１Ａを軸支する
ベアリング７２Ａ、７２Ｂと、図示しないドライバによ
って回転速度が制御されるサーボモータ７３と、サーボ
モータ７３の出力軸７３Ａと回転軸５１Ａに掛け渡され
た駆動ベルト７４より構成されている。一方、研磨工具
５２は、回転軸５１Ａの先端にリング７５を介して固定
され、外表面にポリッシャー７６を有した弾性材料より
成る袋状部材７７より構成され、袋状部材７７は回転軸
５１Ａの貫通孔５１Ｂを介してエアポンプからエアが送
り込まれることにより膨らむようになっている。
面研磨装置として研磨ヘッド３６の構成が示されてい
る。この実施の形態の形態において、他の構成は第１の
実施の形態と同一のため、その説明を省略する。スピン
ドル５１は、貫通孔５１Ｂを中心に有し、研磨工具５２
と反対側の端部にジョイント７０を介してエアポンプが
接続される回転軸５１Ａと、ハウジング７１Ａ、７１
Ｂ、７１Ｃによって固定され、回転軸５１Ａを軸支する
ベアリング７２Ａ、７２Ｂと、図示しないドライバによ
って回転速度が制御されるサーボモータ７３と、サーボ
モータ７３の出力軸７３Ａと回転軸５１Ａに掛け渡され
た駆動ベルト７４より構成されている。一方、研磨工具
５２は、回転軸５１Ａの先端にリング７５を介して固定
され、外表面にポリッシャー７６を有した弾性材料より
成る袋状部材７７より構成され、袋状部材７７は回転軸
５１Ａの貫通孔５１Ｂを介してエアポンプからエアが送
り込まれることにより膨らむようになっている。
【００４９】このような構成でも、加工物３４の加工面
３４Ａの曲率の変化を、袋状部材７７が吸収するため、
研磨工具５２の接触面積や押付け力分布を一定に保つこ
とができる。従って、回転対称軸を持たない非球面形状
をした加工物でも単位除去形状を一定に保つことがで
き、良好な形状精度で研磨加工を行うことができる。
３４Ａの曲率の変化を、袋状部材７７が吸収するため、
研磨工具５２の接触面積や押付け力分布を一定に保つこ
とができる。従って、回転対称軸を持たない非球面形状
をした加工物でも単位除去形状を一定に保つことがで
き、良好な形状精度で研磨加工を行うことができる。
【００５０】図６には、本発明の第３の実施の形態の曲
面研磨装置の構成が示されている。この図において図１
と同一の部分には同一の引用数字、符号を付したので、
重複する説明は省略する。この曲面研磨装置は、第１の
実施の形態において垂直機構部５４を、Ｘ軸スライダ５
７に固定され、図示しない電空変換レギュレータとドラ
イバにより空気圧を制御されることによりシリンダ部７
８Ａを昇降させるエアシリンダ機構７９と、シリンダ部
７８上において研磨工具５２の中心を回転中心としてス
ピンドル５１を矢印γ方向に回転できるように支持した
円弧ガイド７９より構成している。
面研磨装置の構成が示されている。この図において図１
と同一の部分には同一の引用数字、符号を付したので、
重複する説明は省略する。この曲面研磨装置は、第１の
実施の形態において垂直機構部５４を、Ｘ軸スライダ５
７に固定され、図示しない電空変換レギュレータとドラ
イバにより空気圧を制御されることによりシリンダ部７
８Ａを昇降させるエアシリンダ機構７９と、シリンダ部
７８上において研磨工具５２の中心を回転中心としてス
ピンドル５１を矢印γ方向に回転できるように支持した
円弧ガイド７９より構成している。
【００５１】円弧ガイド７９は、研磨工具５２が接触す
る加工面３４Ａにおける法線方向に対するスピンドル５
１の回転軸５１Ａの角度を手動調整できるように構成さ
れ、研磨量が必要な粗研磨工程では、回転軸５１Ａと研
磨工具５２が接触した加工面３４Ａにおける法線方向と
の間に角度を持たせ、表面粗さを良好にする仕上げ研磨
工程では、回転軸５１Ａと加工面３４Ａにおける法線方
向とを一致させるようにスピンドル５１の姿勢を変化さ
せることができる。
る加工面３４Ａにおける法線方向に対するスピンドル５
１の回転軸５１Ａの角度を手動調整できるように構成さ
れ、研磨量が必要な粗研磨工程では、回転軸５１Ａと研
磨工具５２が接触した加工面３４Ａにおける法線方向と
の間に角度を持たせ、表面粗さを良好にする仕上げ研磨
工程では、回転軸５１Ａと加工面３４Ａにおける法線方
向とを一致させるようにスピンドル５１の姿勢を変化さ
せることができる。
【００５２】駆動制御部３３Ａは、駆動計算部によって
計算された駆動データに基づいて水平駆動軸であるＹ軸
機構部３８、及びＸ軸機構部５３と傾斜駆動軸であるα
軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合計４軸の駆動を
同期制御すると共に、エアシリンダ機構７８の空気圧、
つまり、研磨工具５２の押付け力を制御するようになっ
ている。一方、駆動計算部は、押付け力の制御データ
が、加工面３４Ａの位置毎の目標形状に近づけるための
研磨加工量に応じて基準となる押付け力の値に重みづけ
した値になるように計算を行う。
計算された駆動データに基づいて水平駆動軸であるＹ軸
機構部３８、及びＸ軸機構部５３と傾斜駆動軸であるα
軸機構部３９、及びβ軸機構部４０の合計４軸の駆動を
同期制御すると共に、エアシリンダ機構７８の空気圧、
つまり、研磨工具５２の押付け力を制御するようになっ
ている。一方、駆動計算部は、押付け力の制御データ
が、加工面３４Ａの位置毎の目標形状に近づけるための
研磨加工量に応じて基準となる押付け力の値に重みづけ
した値になるように計算を行う。
【００５３】以下、本発明の第３の実施の形態の曲面研
磨装置を用いた曲面研磨方法を説明する。
磨装置を用いた曲面研磨方法を説明する。
【００５４】まず、加工物３４の粗研磨工程を行うため
に、加工物３４の加工面３４Ａ上に研磨剤を均等に塗布
し、手動でスピンドル５１を円弧ガイド７９に沿って動
かし、研磨ヘッド３６をその回転軸５１Ａと研磨工具５
２が接触する加工面３４Ａにおける法線方向との間に所
定の角度を有するような姿勢にする。そして、駆動制御
部３３Ａのエアシリンダ機構７８のドライバの制御によ
り、エアシリンダ機構７８の空気圧が制御されてそのシ
リンダ部７８Ａが下降し、研磨工具５２が駆動データに
基づく力で加工面３４Ａ上に押付けられる。この後、駆
動制御部３３Ａがスピンドル５１のサーボモータを制御
して研磨工具５２を回転させ、加工物３４の加工面３４
Ａの粗研磨加工を行う。また同時に、駆動制御部３３Ａ
が駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボモー
タ４５、Ｘ軸機構部５３のサーボモータ、α軸機構部３
９のサーボモータ、及びβ軸機構部４０のサーボモータ
５０の各ドライバを制御して、Ｙ軸テーブル４３、及び
Ｘ軸スライダ５７の水平方向位置と、α軸テーブル４
７、及びβ軸テーブル４９の回転位置をそれぞれ調整す
ることにより、研磨ヘッド３６が加工面３４Ａに対して
常に一定方向を向くように、つまり、研磨工具５２の押
付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、且つ、回転軸
５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定の角度を維持
するように研磨工具５２で加工面３４Ａを走査する。こ
のとき、走査パターンＬの各ポイントＰ 1 、Ｐ2 、・・
によって加工面３４Ａの高さが変動するが、駆動制御部
３３Ａが駆動データに基づいてエアシリンダ機構７８の
ドライバを制御して、シリンダ部７８Ａを昇降させるた
め、研磨工具５２を駆動データに応じた力で押付けるこ
とができる。次に、加工物３４の仕上げ研磨工程を行う
ために、手動でスピンドル５１を円弧ガイド７９に沿っ
て動かし、研磨ヘッド３６をその回転軸５１Ａが研磨工
具５２が接触する加工面３４Ａにおける法線と一致する
ような姿勢にする。そして、粗研磨工程と同様な手順で
被加工面３４Ａの仕上げ研磨加工を行う。これにより、
回転する研磨工具５２の加工面３４Ａにおける回転運動
を全方向にすることができ、方向性のない平滑な面に仕
上げることができる。
に、加工物３４の加工面３４Ａ上に研磨剤を均等に塗布
し、手動でスピンドル５１を円弧ガイド７９に沿って動
かし、研磨ヘッド３６をその回転軸５１Ａと研磨工具５
２が接触する加工面３４Ａにおける法線方向との間に所
定の角度を有するような姿勢にする。そして、駆動制御
部３３Ａのエアシリンダ機構７８のドライバの制御によ
り、エアシリンダ機構７８の空気圧が制御されてそのシ
リンダ部７８Ａが下降し、研磨工具５２が駆動データに
基づく力で加工面３４Ａ上に押付けられる。この後、駆
動制御部３３Ａがスピンドル５１のサーボモータを制御
して研磨工具５２を回転させ、加工物３４の加工面３４
Ａの粗研磨加工を行う。また同時に、駆動制御部３３Ａ
が駆動データに基づいて、Ｙ軸機構部３８のサーボモー
タ４５、Ｘ軸機構部５３のサーボモータ、α軸機構部３
９のサーボモータ、及びβ軸機構部４０のサーボモータ
５０の各ドライバを制御して、Ｙ軸テーブル４３、及び
Ｘ軸スライダ５７の水平方向位置と、α軸テーブル４
７、及びβ軸テーブル４９の回転位置をそれぞれ調整す
ることにより、研磨ヘッド３６が加工面３４Ａに対して
常に一定方向を向くように、つまり、研磨工具５２の押
付け方向が加工面３４Ａの法線と一致し、且つ、回転軸
５１Ａが加工面３４Ａの法線に対して所定の角度を維持
するように研磨工具５２で加工面３４Ａを走査する。こ
のとき、走査パターンＬの各ポイントＰ 1 、Ｐ2 、・・
によって加工面３４Ａの高さが変動するが、駆動制御部
３３Ａが駆動データに基づいてエアシリンダ機構７８の
ドライバを制御して、シリンダ部７８Ａを昇降させるた
め、研磨工具５２を駆動データに応じた力で押付けるこ
とができる。次に、加工物３４の仕上げ研磨工程を行う
ために、手動でスピンドル５１を円弧ガイド７９に沿っ
て動かし、研磨ヘッド３６をその回転軸５１Ａが研磨工
具５２が接触する加工面３４Ａにおける法線と一致する
ような姿勢にする。そして、粗研磨工程と同様な手順で
被加工面３４Ａの仕上げ研磨加工を行う。これにより、
回転する研磨工具５２の加工面３４Ａにおける回転運動
を全方向にすることができ、方向性のない平滑な面に仕
上げることができる。
【００５５】上記した本発明の第３の実施の形態では、
第１実施の形態と同様、加工物３４の加工面３４Ａの曲
率にかかわらず研磨工具５２の接触面積や押付け力分布
を一定に保つことができ、非球面形状の加工物を良好な
形状精度で研磨加工することができる。また、スピンド
ル５１の傾斜姿勢を調整することで研磨量が調整できる
ため、効率良く研磨加工を行うことができる。更に、走
査速度が低速一定でも各走査位置で研磨工具５２の押付
け力を制御して研磨量を調整しているため、加工精度の
低下を防ぐことができる。なお、研磨工具５２の押付け
力を制御する代わりに、研磨工具５２の回転速度を制御
するようにしても同様な効果を得ることができる。
第１実施の形態と同様、加工物３４の加工面３４Ａの曲
率にかかわらず研磨工具５２の接触面積や押付け力分布
を一定に保つことができ、非球面形状の加工物を良好な
形状精度で研磨加工することができる。また、スピンド
ル５１の傾斜姿勢を調整することで研磨量が調整できる
ため、効率良く研磨加工を行うことができる。更に、走
査速度が低速一定でも各走査位置で研磨工具５２の押付
け力を制御して研磨量を調整しているため、加工精度の
低下を防ぐことができる。なお、研磨工具５２の押付け
力を制御する代わりに、研磨工具５２の回転速度を制御
するようにしても同様な効果を得ることができる。
【００５６】図７には、本発明の第４の実施の形態の曲
面研磨装置の走査パターンが示されている。この曲面研
磨装置は、第１の実施の形態において研磨ヘッド３２の
加工面３４Ａ上の走査を分割された６つの走査パターン
Ｌ1 〜Ｌ6 に従って行うように構成されている。加工物
３４の周囲には、加工捨て部分となるヤトイ８０Ａ〜８
０Ｄが取り付けられ、加工精度が低い研磨開始点Ｐs 、
研磨終了点Ｐe 、更には折り返し点Ｐr が、ヤトイ８０
Ｂ、８０Ｄ上に位置している。また、加工面３４Ａの両
端は加工精度が低くなり易いので、走査パターンＬ1 、
Ｌ6 の一部がヤトイ８０Ａ、８０Ｃにかかるようになっ
ている。駆動制御部３３Ａと駆動計算部は、走査パター
ンＬ1 〜Ｌ6 を順番に実行して研磨加工面をつなぎ合わ
せる。
面研磨装置の走査パターンが示されている。この曲面研
磨装置は、第１の実施の形態において研磨ヘッド３２の
加工面３４Ａ上の走査を分割された６つの走査パターン
Ｌ1 〜Ｌ6 に従って行うように構成されている。加工物
３４の周囲には、加工捨て部分となるヤトイ８０Ａ〜８
０Ｄが取り付けられ、加工精度が低い研磨開始点Ｐs 、
研磨終了点Ｐe 、更には折り返し点Ｐr が、ヤトイ８０
Ｂ、８０Ｄ上に位置している。また、加工面３４Ａの両
端は加工精度が低くなり易いので、走査パターンＬ1 、
Ｌ6 の一部がヤトイ８０Ａ、８０Ｃにかかるようになっ
ている。駆動制御部３３Ａと駆動計算部は、走査パター
ンＬ1 〜Ｌ6 を順番に実行して研磨加工面をつなぎ合わ
せる。
【００５７】上記した本発明の第４の実施の形態では、
加工面３４Ａの走査パターンが分割されているため、駆
動計算部から一度に出力される駆動データ量が少なくな
り、駆動制御部のメモリ容量の低減が図れ、コストダウ
ンを図ることができる。
加工面３４Ａの走査パターンが分割されているため、駆
動計算部から一度に出力される駆動データ量が少なくな
り、駆動制御部のメモリ容量の低減が図れ、コストダウ
ンを図ることができる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の曲面研磨方
法、及び曲面研磨装置によると、弾性を有する略球形状
の研磨工具で、研磨工具の押付け方向を加工面の法線に
一致させると共に研磨工具の回転軸を加工面の法線に対
して所定の角度に維持しながら加工面を走査して研磨加
工するようにしたため、非球面形状の加工物の加工精度
を向上させることができる。
法、及び曲面研磨装置によると、弾性を有する略球形状
の研磨工具で、研磨工具の押付け方向を加工面の法線に
一致させると共に研磨工具の回転軸を加工面の法線に対
して所定の角度に維持しながら加工面を走査して研磨加
工するようにしたため、非球面形状の加工物の加工精度
を向上させることができる。
【００５９】また、研磨工具の垂直方向の位置に関係な
く研磨工具を加工面に一定の押付け力で押付けられるよ
うにして、研磨走査時における垂直方向の駆動制御を不
要にしたため、構成の簡素化することができ、コストダ
ウンを図ることができる。
く研磨工具を加工面に一定の押付け力で押付けられるよ
うにして、研磨走査時における垂直方向の駆動制御を不
要にしたため、構成の簡素化することができ、コストダ
ウンを図ることができる。
【００６０】更に、加工面の研磨時に、研磨工具の走査
位置に応じて研磨工具の回転速度、或いは研磨工具の押
付け力の少なくとも１つを同期制御するようにすれば、
走査速度に起因する加工精度の低下を防ぐことができ
る。
位置に応じて研磨工具の回転速度、或いは研磨工具の押
付け力の少なくとも１つを同期制御するようにすれば、
走査速度に起因する加工精度の低下を防ぐことができ
る。
【００６１】更にまた、加工物の加工面の周囲に加工捨
て部分となるヤトイを取り付け、加工面の研磨をヤトイ
上で分割された複数の走査パターンに従って行うように
すれば、駆動制御部のメモリ容量の低減が図れ、コスト
ダウンを図ることができる。
て部分となるヤトイを取り付け、加工面の研磨をヤトイ
上で分割された複数の走査パターンに従って行うように
すれば、駆動制御部のメモリ容量の低減が図れ、コスト
ダウンを図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す説明図。
【図２】第１の実施の形態に係る走査パターンを示す説
明図。
明図。
【図３】第１の実施の形態に係る研磨ヘッドを示す断面
図。
図。
【図４】平均研磨深さと加工面の曲率変化の関係を測定
した結果を示すグラフ。
した結果を示すグラフ。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る研磨ヘッドを
示す断面図。
示す断面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す説明図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す説明図。
【図８】従来の曲面研磨装置の構成を示す説明図。
【図９】従来の曲面研磨装置に係るＺチルティング装置
を示す説明図。
を示す説明図。
【図１０】従来の曲面研磨装置に係る研磨ヘッドを示す
説明図。
説明図。
１Ａ 形状計測部 １Ｂ 研磨加工部 ２ 定盤 ３ 加工物 ４ Ｙ軸テーブル ５ ボールネジ ６ モータ ７ Ｘ軸テーブル ８ ボールネジ ９ モータ １０ θテーブル １１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 研磨フレーム １２ 取付板 １３ Ｚチルティング装置 １４ 研磨ヘッド １５ 三角取付板 １６Ａ、１６Ｂ 軸 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ ブロック １８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ 研磨アーム １９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ ボールネジ ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ モータ ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ ユニバーサルジョイント ２２ 研磨ヘッド取付板 ２３ 研磨工具 ２４ 研磨工具保持装置 ２５ 荷重軸 ２６ 定圧装置 ２７ 揺動装置 ２８ モータ ２８Ａ 出力軸 ２９ クランク ３０ コンロッド ３１ スライド軸 ３２ スライダ ３３ 支持定盤 ３３Ａ 駆動制御部 ３４ 加工物 ３４Ａ 加工面 ３５ テーブル駆動部 ３６ 研磨ヘッド ３７ 支持機構部 ３８ Ｙ軸機構部 ３９ α軸機構部 ４０ β軸機構部 ４１ 固定治具 ４２Ａ、４２Ｂ ガイド ４３ Ｙ軸テーブル ４４ ボールネジ ４５ サーボモータ ４６ 円弧ガイド ４６Ａ 円弧面 ４７ α軸テーブル ４７Ａ 円弧面 ４８ 円弧ガイド ４８Ａ 円弧面 ４９ β軸テーブル ４９Ａ 円弧面 ５０ サーボモータ ５１ スピンドル ５１Ａ 回転軸 ５２ 研磨工具 ５３ Ｘ軸機構部 ５４ 垂直機構部 ５５Ａ、５５Ｂ 支柱 ５６ ガイド ５７ Ｘ軸スライダ ５８ スライド機構部 ５８Ａ スライダ ５９Ａ、５９Ｂ 滑車 ６０ ウェイト ６１ ワイヤ ６２ サーボモータ ６３ カップリング ６４Ａ、６４Ｂ ハウジング ６５Ａ、６５Ｂ ベアリング ６６ 固定ピン ６７ 工具軸心 ６７Ａ 球状部 ６８ 弾性体 ６９ ポリッシャー ７０ ジョイント ７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ ハウジング ７２Ａ、７２Ｂ ベアリング ７３ サーボモータ ７３Ａ 出力軸 ７４ 駆動ベルト ７５ リング ７６ ポリッシャー ７７ 袋状部材 ７８ エアシリンダ機構 ７８Ａ シリンダ部 ７９ 円弧ガイド ８０Ａ〜８０Ｄ ヤトイ
フロントページの続き (72)発明者 榊原 崇晃 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 藤沢 寿政 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内
Claims (29)
- 【請求項１】 弾性を有する略球形状の研磨工具を準備
し、 表面形状に応じて変化する加工物の加工面の法線と前記
研磨工具の押付け方向を一致させて所定の押付け力で前
記研磨工具を前記加工面に押付けると共に前記研磨工具
を所定の回転軸を中心にして回転させ、且つ、前記法線
と前記研磨工具の前記所定の回転軸との角度を所定の角
度に維持しながら前記研磨工具で前記加工面を走査して
前記加工面を研磨することを特徴とする曲面研磨方法。 - 【請求項２】 前記研磨工具の準備は、直径５０ｍｍ以
下で弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体の
表面にポリッシャーを設けることによって行う請求項１
記載の曲面研磨方法。 - 【請求項３】 前記研磨工具の準備は、表面にポリッシ
ャーを有する弾性材料からなる袋状部材に流体を供給し
て所定のサイズの球形状に膨らませることによって行う
請求項１記載の曲面研磨方法。 - 【請求項４】 前記法線に対する前記研磨工具の前記押
付け方向の一致、及び前記法線に対する前記研磨工具の
前記所定の回転軸の所定の角度の維持は、所定の姿勢に
保持された前記研磨工具に対して水平面上の直交する２
軸を中心に前記加工物を回転させることによって行う請
求項１記載の曲面研磨方法。 - 【請求項５】 前記加工面の研磨は、前記所定の角度を
０より大なる角度に設定して行う粗研磨と、前記所定の
角度を０に設定して行う仕上げ研磨を含む請求項１記載
の曲面研磨方法。 - 【請求項６】 前記加工物は、前記加工面の周囲に加工
捨て部分となるヤトイを有し、 前記加工面の研磨は、前記ヤトイ上で分割された複数の
走査パターンに従って行う請求項１項記載の曲面研磨方
法。 - 【請求項７】 弾性を有する略球形状の研磨工具を準備
し、 表面形状に応じて変化する加工物の加工面の法線と前記
研磨工具の押付け方向を一致させて所定の押付け力で前
記研磨工具を前記加工面に押付けると共に前記研磨工具
を所定の回転軸を中心にして回転させ、且つ、前記法線
と前記研磨工具の前記所定の回転軸との角度を所定の角
度に維持しながら前記研磨工具で前記加工面を走査して
前記加工面を研磨し、 前記加工面の研磨時に、前記研磨工具の研磨位置に応じ
て前記研磨工具の回転速度、或いは前記研磨工具の前記
押付け力の少なくとも１つを制御することを特徴とする
曲面研磨方法。 - 【請求項８】 前記研磨工具の準備は、直径５０ｍｍ以
下で弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体の
表面にポリッシャーを設けることによって行う請求項７
記載の曲面研磨方法。 - 【請求項９】 前記研磨工具の準備は、表面にポリッシ
ャーを有する弾性材料からなる袋状部材に流体を供給し
て所定のサイズの球形状に膨らませることによって行う
請求項７記載の曲面研磨方法。 - 【請求項１０】 前記法線に対する前記研磨工具の前記
押付け方向の一致、及び前記法線に対する前記研磨工具
の前記所定の回転軸の所定の角度の維持は、所定の姿勢
に保持された前記研磨工具に対して水平面上の直交する
２軸を中心に前記加工物を回転させることによって行う
請求項７記載の曲面研磨方法。 - 【請求項１１】 前記加工面の研磨は、前記所定の角度
を０より大なる角度に設定して行う粗研磨と、前記所定
の角度を０に設定して行う仕上げ研磨を含む請求項７記
載の曲面研磨方法。 - 【請求項１２】 前記加工物は、前記加工面の周囲に加
工捨て部分となるヤトイを有し、 前記加工面の研磨は、前記ヤトイ上で分割された複数の
走査パターンに従って行う請求項７項記載の曲面研磨方
法。 - 【請求項１３】 弾性を有した略球形状の研磨工具と、 前記研磨工具を加工物の加工面に所定の押付け力で所定
の押付け方向に押付ける押付け手段と、 前記研磨工具を所定の回転軸で回転させる回転手段と、 前記加工物と前記研磨工具の水平方向の相対的位置を変
位させる水平方向変位手段と、 前記加工物の前記加工面の法線と前記研磨工具の前記所
定の回転軸、及び前記所定の押付け方向の相対的角度を
変化させる角度変化手段と、 前記水平方向変位手段を制御して前記研磨工具に前記加
工面の走査を行わせると共に、前記角度変化手段を制御
して前記法線と前記研磨工具の前記押付け方向を一致さ
せ、且つ、前記法線と前記研磨工具の前記所定の回転軸
との角度を所定の角度に維持させて前記加工面を研磨す
る制御手段を備えていることを特徴とする曲面研磨装
置。 - 【請求項１４】 前記研磨工具は、直径５０ｍｍ以下で
弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体と、そ
の表面に設けられたポリッシャーより構成されている請
求項１３記載の曲面研磨装置。 - 【請求項１５】 前記研磨工具は、弾性材料からなる袋
状部材と、この袋状部材の表面に設けられたポリッシャ
ーを有し、前記袋状部材に流体を供給して所定のサイズ
の略球形状に膨らませて構成される請求項１３記載の曲
面研磨装置。 - 【請求項１６】 前記角度変化手段は、水平面上の直交
する２軸を中心にして前記加工物を回転させる加工物回
転手段によって構成される請求項１３記載の曲面研磨装
置。 - 【請求項１７】 前記回転手段は、粗研磨工程の時、前
記所定の角度を０より大なる角度に設定し、仕上げ研磨
工程の時、前記所定の角度を０に設定する構成を有する
請求項１３記載の曲面研磨装置。 - 【請求項１８】 前記加工物は、前記加工面の周囲に加
工捨て部分となるヤトイを有し、 前記制御手段は、前記研磨工具の前記加工面の研磨を、
前記ヤトイ上で分割された複数の走査パターンに従って
行わせる請求項１３記載の曲面研磨装置。 - 【請求項１９】 前記押付け手段は、前記研磨工具の垂
直方向の位置に関係なく前記所定の押付け力を付与する
押付け力付与手段を有する構成の請求項１３記載の曲面
研磨装置。 - 【請求項２０】 前記押付け力付与手段は、前記研磨工
具、及び前記研磨工具を支持する支持体の重量との差に
基づいて前記所定の押付け力を発生させる重量バランス
機構である構成の請求項１９記載の曲面研磨装置。 - 【請求項２１】 前記押付け力付与手段は、前記研磨工
具が前記加工面から受ける反力に応じた内圧を発生する
シリンダ機構である構成の請求項１９記載の曲面研磨装
置。 - 【請求項２２】 弾性を有した略球形状の研磨工具と、 前記研磨工具を加工物の加工面に所定の押付け力で所定
の押付け方向に押付ける押付け手段と、 前記研磨工具を所定の回転軸で回転させる回転手段と、 前記加工物と前記研磨工具の水平方向の相対的位置を変
位させる水平方向変位手段と、 前記加工物の前記加工面の法線と前記研磨工具の前記所
定の回転軸、及び前記所定の押付け方向の相対的角度を
変化させる角度変化手段と、 前記水平方向変位手段を制御して前記研磨工具に前記加
工面の走査を行わせると共に、前記角度変化手段を制御
して前記法線と前記研磨工具の押付け方向を一致させ、
且つ、前記法線と前記研磨工具の前記所定の回転軸との
角度を所定の角度に維持させて前記加工面を研磨する制
御手段を備え、 前記制御手段は、前記前記加工面の研磨時に、前記研磨
工具の研磨位置に応じて前記研磨工具の回転速度、或い
は前記研磨工具の押付け力の少なくとも１つを制御する
ことを特徴とする曲面研磨装置。 - 【請求項２３】 前記研磨工具は、直径５０ｍｍ以下で
弾性率１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の略球形状の弾性体と、そ
の表面に設けられたポリッシャーより構成されている請
求項２２記載の曲面研磨装置。 - 【請求項２４】 前記研磨工具は、弾性材料からなる袋
状部材と、この袋状部材の表面に設けられたポリッシャ
ーを有し、前記袋状部材に流体を供給して所定のサイズ
の略球形状に膨らませて構成される請求項２２記載の曲
面研磨装置。 - 【請求項２５】 前記角度変化手段は、水平面上の直交
する２軸を中心にして前記加工物を回転させる加工物回
転手段によって構成される請求項２２記載の曲面研磨装
置。 - 【請求項２６】 前記回転手段は、粗研磨工程の時、前
記所定の角度を０より大なる角度に設定し、仕上げ研磨
工程の時、前記所定の角度を０に設定する構成を有する
請求項２２記載の曲面研磨装置。 - 【請求項２７】 前記加工物は、前記加工面の周囲に加
工捨て部分となるヤトイを有し、 前記制御手段は、前記研磨工具の前記加工面の研磨を、
前記ヤトイ上で分割された複数の走査パターンに従って
行わせる請求項２２記載の曲面研磨装置。 - 【請求項２８】 前記押付け手段は、前記研磨工具の垂
直方向の位置に関係なく所定の押付け力を付与する押付
け力付与手段を有する構成の請求項２２記載の曲面研磨
装置。 - 【請求項２９】 前記押付け力付与手段は、前記研磨工
具が前記加工面から受ける反力に応じた内圧を発生する
シリンダ機構である構成の請求項２８記載の曲面研磨装
置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP14392296A JPH09323252A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14392296A JPH09323252A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09323252A true JPH09323252A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15350226
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14392296A Pending JPH09323252A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 曲面研磨方法、及び曲面研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09323252A (ja) |
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