DE10241716A1

DE10241716A1 - Positioniereinrichtung, Spritzpoliervorrichtung und Verfahren zum Spritzpolieren

Info

Publication number: DE10241716A1
Application number: DE10241716A
Authority: DE
Inventors: Toshio Kurogouchi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2003-04-24
Also published as: US20030060132A1; JP3896265B2; US7008293B2; JP2003089063A

Abstract

Eine Positioniereinrichtung wird bei einer Spritzpoliervorrichtung verwendet, die eine Polierflüssigkeit auf ein zu polierendes Material spritzt, wobei die Positioniereinrichtung die gegenseitigen Positionen des zu polierenden Materials und einer Polierflüssigkeitsspritzdüse bestimmt (Fig. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-275528, Anmeldetag 11. September 2001, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung bzw. einen Positioniermontageblock, die bzw. der für eine Vorrichtung verwendet wird, die eine Fläche eines optischen Bauteils und eines Substrats poliert bzw. schleift, indem eine Polierflüssigkeit bzw. Schleifflüssigkeit gesprüht bzw. gespritzt wird, in der das Poliermittel in dem Fluid verteilt ist, sowie eine Spritzpoliervorrichtung mit einer solchen Positioniereinrichtung und ein Verfahren zum Spritzpolieren.

Stand der Technik

Eine Art dieser Technologie ist aus der US 5,971,835 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Polierverfahren und ein System zur Steuerung einer Sprüh- bzw. Spritzrichtung mit einem Solenoid, während das Fluid, in dem magnetische Polierpartikel verteilt sind, auf das rotierende Werkstück aufgesprüht wird und die Polierposition eingestellt wird.

Außerdem ist eine Technologie bekannt, die einen Abstand zwischen dem zu polierenden Material und der Spritzdüse des Fluids misst und feststellt, sowie eine Technologie, bei der eine Position des zu polierenden Materials und der Düse in einer vertikalen Ebene zu einer Spritzrichtung gemessen wird und als Spritzsteuerdaten verwendet.

Bei der herkömmlichen Vorgehensweise wird jedoch eine fortgeschrittene Technik nicht in Betracht gezogen wie die Feststellung, ob die Sprühposition und die Sprührichtung zum Zwecke des Sprühpolierens geeignet sind und/oder ob das sich drehende Zentrum mit der Zielposition übereinstimmt, wenn die Düse gedreht wird.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine Positioniereinrichtung, eine Spritzpoliervorrichtung mit einer solchen Positioniereinrichtung und ein Spritzpolierverfahren vor, bei denen festgestellt werden kann, ob die Position und die Richtung der Düse, d. h. die Spritzposition und die Sprührichtung zum Zwecke des Spritzpolierens geeignet sind und/oder ob ein sich drehendes Zentrum mit der Zielposition übereinstimmt, wenn die Düse gedreht wird.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Positioniereinrichtung verwendet, um die relative Lage zwischen einer Spritzdüse der Polierflüssigkeit und einem zu polierenden Material festzulegen. Diese Positioniereinrichtung kann durch dieselbe Methode und an demselben Ort wie das zu polierende Material befestigt sein. Die Positioniereinrichtung kann gegen das Poliermaterial ausgetauscht werden. Die Positioniereinrichtung enthält einen Mechanismus, um eine Position zu erfassen, wohin die Polierflüssigkeit ausgespritzt worden ist. Der Mechanismus stellt die Position visuell fest bzw. macht sie visuell erkennbar und kann eine Funktion enthalten, um die Spritzposition und den Spritzdruck zu messen. Eine andere Positioniereinrichtung hat die Form eines Teils einer Kugel. Diese Positioniereinrichtung misst den Abstand und die Position des zu polierenden Materials und der Düse an jeder Düsenposition, wenn die Düse gedreht wird. Außerdem ist es möglich, Bahnen und Richtung der Düse festzustellen durch Messen des Abstandes und der Position der Düse auf der Basis dieser Messergebnisse, auch wenn die Positioniereinrichtung eine Form hat, die einen Teil einer Nicht-Kugel hat.

Wenn die Positioniereinrichtung nicht direkt sichtbar ist, beispielsweise wenn die Positioniereinrichtung mit einer Abdeckung etc. versehen ist, wird eine korrekte Düsenposition und deren Drehzentrum etc. eingestellt durch Abbilden, Darstellen und Bildverarbeitung des Aussehens, um die Polierflüssigkeit auf die Positioniereinrichtung zu Spritzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 eine Stirnansicht der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 ein konkretes Anwendungsbeispiel der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Anordnung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Anordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Anordnung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Anordnung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Anordnung der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine schematische Anordnung der sechsten Ausführungsform;
Fig. 11 eine schematische Anordnung der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine schematische Anordnung der siebten Ausführungsform;
Fig. 13 eine schematische Anordnung der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 14 eine schematische Anordnung der achten Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich ein Loch 2a, das etwa dieselbe Durchmessergröße wie der Strahl 8 hat, in einer oberen Mitte der Positionierspannvorrichtung bzw. Positioniereinrichtung 1 als Positionserfassungsmechanismus, um eine Position festzustellen, in der der Polierflüssigkeitsstrahl 8 auftrifft, beispielsweise markiert, wie weiter unten beschrieben wird. Die Austrittsbahn 2b des Strahls 8 befindet sich in der Seitenfläche der Positioniereinrichtung bzw. Positionierschablone 1. Die Ausström- bzw. Auslassbahn 2b verhindert, dass der Strahl rückwärts fließt und aus dem Loch 2a wieder ausgestoßen wird, nachdem der Strahl 8 auf das Loch 2a aufgetroffen ist. Hierdurch kann die Beobachtung der Durchgangssituation des Strahls 8 erleichtert werden. Wenn die Positioniereinrichtung 1 an dem Spannwerkzeug 5, das weiter unten beschrieben wird, befestigt ist, befindet sich ein Drehrichtungsbezugsloch 3 an der Positioniereinrichtung 1, um die Position der Richtung der Drehung zu beschränken.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Polierbearbeitungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewandt ist. In Fig. 2 hat der Hauptkörper 10 eine Basis 10a und einen Körper 10b, der aufrecht zu der Basis 10a steht. Ein Arbeitstisch 10c ist auf der Basis 10a des Hauptkörpers 10 angeordnet. Auf dem Arbeitstisch 10c befindet sich der Arbeitsdrehtisch 4. Der Arbeitstisch 10c hält den Arbeitsdrehtisch 4 und ermöglicht die Bewegung des Drehtisches 4 in X- und Y-Richtung. Der Drehtisch 4 ist um die Z-Achse in Richtung des Pfeils θ in Fig. 3 drehbar.
Ein Spannwerkzeug 5 befindet sich auf dem Drehtisch 4. Dieses Spannfutter 5 wird verwendet, um das zu polierende Material zu befestigen oder eine Haltevorrichtung des zu polierenden Materials (nicht dargestellt) während des Poliervorganges zu halten. Die Positioniereinrichtung 1 kann an dem Spannwerkzeug 5 auf dieselbe Weise befestigt sein, wie das zu polierende Material oder die Halteeinrichtung des zu polierenden Materials gehalten ist. Außerdem befindet sich ein Gleitstift 9 an dem Spannwerkzeug 5, und die Drehrichtung/Position kann begrenzt werden, indem der Gleitstift 9 in das Drehrichtungsbezugsloch 3 eingesetzt wird, nachdem das zu polierende Material oder die Halteeinrichtung des zu polierenden Materials oder die Positioniereinrichtung an dem Spannwerkzeug 5 befestigt sind. Wenn das zu polierende Material eine Form hat, die eine Mittelposition hat wie beispielsweise eine Linse, enthalten der Drehtisch 4 und die Spannvorrichtung 5 einen Zentrierungsmechanismus. Der Zentrierungsmechanismus bewirkt, dass das Drehzentrum des Drehtisches 4 mit dem Zentrum des zu polierenden Materials übereinstimmt. Dies kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass eine kleine Bewegung der Spannvorrichtung 5 in X-Richtung und Y-Richtung auf dem Drehtisch 4 erfolgt. Wenn keine Mittelpunktposition aus dem Grund erhalten wird, dass die Polierfläche des zu polierenden Materials eine Ebene ist etc., wird ein feststehendes Spannwerkzeug als Spannwerkzeug 5 verwendet. Das Spannwerkzeug 5 wird ausgetauscht und entsprechend der Form und den Polierbedingungen etc. des zu polierenden Materials verwendet.
Durch die Z-Achsenanordnung zwischen dem Drehtisch 4 und dem Spannwerkzeug 5 kann das zu polierende Material entlang der Z-Achse bewegbar sein. Der Arbeitstisch 10c kann so ausgebildet sein, dass zwei oder mehr Materialien poliert werden können.
An dem Körper 10b des Vorrichtungshauptkörpers 10 ist ein Haltearm 11 angebracht, der eine vertikale Bewegung in Richtung des Pfeils A in Fig. 2 durchführen kann. An dem Haltearm 11 befindet sich ein Drehabschnitt 12. Der Drehabschnitt 12 ist am Ende des Halteabschnitts 11 in Richtung des Pfeils B in Fig. 2 drehbar gehalten. Ein Düsentisch 7a ist an dem Drehabschnitt 12 angeordnet. Der Düsentisch 7a an dem Drehabschnitt 12 ist in gerader Linie in Richtung des Pfeils C in Fig. 2 bewegbar.
Die Düse 7, die den Polierflüssigkeitsstrahl 8 durch den Drehabschnitt 7 ab ausstößt, befindet sich an dem Düsentisch 7a. Der Drehabschnitt 7b hat die Form einer Halbkugel, die in eine halbkugelförmige Ausnehmung an dem Düsentisch 7a eingesetzt ist und ist ein sogenanntes Universalgelenk. Hierdurch kann die Ausrichtung der Düse zu dem zu polierenden Material frei geändert werden.
Als eine Anordnung, die die Düse 7 beweglich macht, kann die Düse 7 horizontal in X-Richtung und Y-Richtung bewegbar sein. Ein piezo-elektrisches Element befindet sich zwischen dem Drehabschnitt 7b und der Düse 7, und die Düse 7 kann fein angetrieben werden, durch die Transformation des piezo-elektrischen Elementes. Die Ausbildung ist nicht auf eine Düse beschränkt, sondern es können zwei oder mehr Düsen 7 vorgesehen sein. In diesem Fall wird die gewünschte Düse dem zu polierenden Material gegenüberliegend angeordnet, in dem zwei oder mehr Düsen 7 an dem Drehabschnitt 7b angeordnet und diese in Pfeilrichtung der Figur bewegt werden, wobei eine drehbare Anordnung wie eine Revolverdrehbank vorgesehen sein kann, mit der die gewünschte Düse 7 dem zu polierende Material gegenüberliegend positioniert werden kann, indem zwei oder mehr Düsen 7 in Umfangsrichtung an dem Drehabschnitt 7b angeordnet und gedreht und bewegt werden können. Außerdem können zwei oder mehr Anordnungen aus Haltearm 11, Drehabschnitt 12, Düsentisch 7a und Drehabschnitt 7b an der Stütze 10b des Vorrichtungshauptkörpers 10 vorgesehen sein. Es ist möglich, aus zwei oder mehr Düsen 7 gleichzeitig für denselben Abschnitt oder dessen Nachbarschaft auf dem zu polierenden Material Polierflüssigkeit zu spritzen, wenn eine solche Anordnung getroffen ist. Bei dem Polierprozeß wird es beispielsweise möglich, die gleichzeitige Bearbeitung selbst dann durchzuführen, wenn zwei oder mehr Düsen zueinander in einem vorbestimmten Winkel angeordnet sein müssen, da der Drehabschnitt 7b und der Düsentisch 7a sich für einen vorhergehenden Bearbeitungsabschnitt und einen nachfolgenden Bearbeitungsabschnitt behindern können. Außerdem kann ein Mehrachsen- Roboterarm als Mittel zum Halten, zum Bewegen und zum Drehen der Düse 7 verwendet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Schutzabdeckung zu verwenden, damit die Polierflüssigkeit nicht direkt an dem Arm anhaften kann.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Fig. 2 und zeigt auf schematische Weise nur den Hauptbestandteil. Die Düse 7 befindet sich über dem oberen Teil des Spannfutters 5. Die Düse 7 ist mittels einer nicht dargestellten Bewegungseinrichtung in Z-Richtung parallel zu dem Drehzentrum des Drehtisches 4 bewegbar, in X-Y-Richtung senkrecht hierzu und in a-Richtung (Kipprichtung) durch die Steuereinrichtung, die einen nichtdargestellten Mikrocomputer verwendet.
Wenn bei der dargestellten Poliervorrichtung die Positioniereinrichtung 1 an dem Spannwerkzeug 5 befestigt und der Gleitstift 9 darin eingesetzt ist, wird der Strahl 8 aus der Düse 7 ausgestoßen und zielt auf die Positioniereinrichtung 1. Dabei wird visuell festgestellt, dass der Strahl 8 das Loch 2a in der Positioniereinrichtung 1 passiert. Als Ergebnis kann festgestellt werden, dass der Strahl 8 entlang einer Mittellinie des Spannwerkzeugs 5 ausgestoßen wird.
Die Ablenkungsrichtung und die Ablenkungsgröße des Spannfutters 5 können dadurch ermittelt werden, dass der Drehtisch 4 in θ-Richtung gedreht wird und dass visuell die Durchgangssituation des Strahles 8 bei feststehender Düse 7 erfaßt wird. Außerdem kann die Richtung der Neigung und die Größe der Neigung der Düse 7 erfaßt werden durch Bewegen der Düse 7 in Z-Richtung und durch visuelle Feststellung der Übergangssituation des Strahls 8 in einem Zustand, in dem der Drehtisch 4 fixiert ist.
Es ist möglich, die relative Position durch einen nicht dargestellten Positionseinstellteil einzustellen, indem die relative Lage der Düse 7 und des Spannwerkzeugs 5 nach dieser Methode erfasst sind. Dies bedeutet, dass die relative Position der Düse und des Spannwerkzeugs leicht errechnet werden können, wenn das zu polierende Material oder die Halteeinrichtung des zu polierenden Materials an dem Spannwerkzeug 5 befestigt sind.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Erscheinung des zu dem Loch 2a ausgestoßenen Strahls 8 visuell festgestellt. Wie Fig. 4 zeigt, sind eine Bildvorrichtung 15, ein Display 16 und eine Bildverarbeitungseinrichtung 17 der Anordnung gemäß Fig. 3 hinzugefügt, und die Erscheinung, bei der der Strahl 8 zu der Positioniereinrichtung 1 ausgestoßen wird, kann mit der Abbildungsvorrichtung 15 fotografiert (abgebildet) werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Beobachtung durchzuführen, wenn die Positioniereinrichtung 1 nicht direkt visuell beobachtet werden kann. Außerdem ist es möglich, die Größe der Positionsverlagerung genau und automatisch durch die Bildbearbeitung zu messen.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Die Positioniereinrichtung 21 ist an der Poliervorrichtung befestigt, die mit Bezug auf Fig. 3 bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Da die Ausbildung der Poliervorrichtung dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform ist, wird auf eine Beschreibung verzichtet.
Die Löcher 22a bis 22d, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie der Strahl 8 haben, befinden sich an vier Stellen in der Oberseite der Positioniereinrichtung 21 als ein Positionserfassungsmechanismus zum Bestimmen der Position, an der der Polierflüssigkeitsstrahl 8 aus der Düse 7 auftrifft, beispielsweise eine Markierung. Außerdem sind Austrittsbahnen 23a bis 23d des Strahls 8 vorgesehen. Der Strahl 8 wird daran gehindert, zurückzufließen und aus den Löchern 22a bis 22d wieder auszutreten, nachdem der Strahl in die Löcher 22a bis 22d eingetreten ist, wodurch die Beobachtung der Übertrittsituation des Strahls 8 durch die Auslassöffnungen 23a bis 23e erleichtert ist.
Die Positioniereinrichtung 21 kann an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung auf dieselbe Weise befestigt werden, wie das zu polierende Material und die Haltevorrichtung für das zu polierende Material während des Poliervorgangs gehalten sind. Wenn bei der wie oben erwähnt ausgebildeten Poliervorrichtung die Positioniereinrichtung 21 an dem Spannwerkzeug 5 befestigt und der Gleitstift 9 eingesetzt ist, wird der Strahl ausgestoßen und auf das Loch 22a aus der Düse gerichtet, indem die Düse 7 in X- und Y-Richtung bewegt wird. Dabei wird visuell überprüft, ob der Strahl 8 das Loch 22a in der Positioniereinrichtung 21 passiert. Anschließend wird überprüft, ob der Strahl 8 die Löcher 22b bis 22d passiert, nachdem die Düse 7 in X- und Y-Richtung nur um dieselbe Strecke bewegt wurde, wie der Abstand zwischen den Löchern 22b bis 22d beträgt. Damit kann festgestellt werden, ob der Strahl zu den Löchern 22a bis 22d ausgestoßen wird, indem die Düse 7 in X- und Y-Richtung um eine vorgegebene Strecke bewegt wurde.
Außerdem wird die Richtung der Neigung und die Größe der Neigung der Düse 7 festgelegt und die Neigung der Düse 7 und ihre Position werden in der X-Y-Richtung gesteuert, indem die Bahn des Strahls 8 beobachtet wird, durch Festlegen und Ausführen der Bewegung der Düse 7 in X- und Y-Richtung und in der Z-Richtung an der Stelle, an der der Strahl 8 zu dem Loch 22a oder den Löchern 22b bis 22d der Positioniereinrichtung 21 ausgestoßen wird.
Es ist möglich, die relative Position der Düse 7 und des Spannwerkzeugs 5 festzustellen und die relative Position durch eine nicht dargestellte Positioniereinrichtung zu korrigieren. Dies bedeutet, dass es bei einem ebenen Polieren von Material wie einem Prisma und der Basis wünschenswert ist, dass die relative Position zwischen der Düse 7 und dem an dem Spannwerkzeug 5 befestigten Material leicht unter Verwendung der Positioniereinrichtung 21 berechnet werden kann.
Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Die Positioniereinrichtung 31 gemäß dieser Ausführungsform wird an der Poliervorrichtung befestigt, die oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist. Da die Ausbildung der Poliervorrichtung dieselbe ist wie bei der ersten Ausführungsform, wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Die Positioniereinrichtung 31 kann auf dieselbe Weise an dem Spannwerkzeug 5 befestigt werden, wie das zu polierende Material oder die Haltevorrichtung für das zu polierende Material bei dem Poliervorgang daran gehalten ist. Das Äußere der Positioniereinrichtung 31 ist kugelförmig, und in der Kugelfläche sind als Positionserfassungsmechanismus zum Erfassen der Position, auf die der Polierflüssigkeitsstrahl 8 beispielsweise als Markierung auftrifft, zwei oder mehr Löcher 32a, 32b, 32c, 32g ausgebildet, deren Durchmesser im wesentlichen mit demjenigen des Strahls 8 übereinstimmt, wobei die Löcher in Richtung des Zentrums 33 der Kugel der Positioniereinrichtung 31 verlaufen. Die Markierung erfolgt in einer Position, bei der die Linie, die den Mittelpunkt der Kugel der Positioniereinrichtung 31 mit der Mitte der Düse 7 verbindet, die Fläche der Positioniereinrichtung 31 schneidet. Diese mehreren Löcher sind nahe dem Mittelpunkt 33 der Kugel der Positioniereinrichtung 31 verbunden und haben auch die Fähigkeit, den Strahl 8 auszulassen. Dies hat zur Folge, dass der Strahl 8 daran gehindert ist, nach dem Einfallen des Strahls 8 als Rückfluß wieder aus den Löchern 32a . . . 32g ausgestoßen zu werden, wodurch die Beobachtung des Verlaufs des Strahls 8 zu den Löchern 32a, 32b, 32c, 32g erleichtert ist.
Die Position der Mitte 33 der Kugel erhält dann, wenn die Positioniereinrichtung 31 an dem Spannwerkzeug 5 befestigt ist, eine Größe, die mit dem Mittelpunkt der Krümmungsfläche des zu polierenden Materials übereinstimmt, wenn die Halteeinrichtung an dem Spannwerkzeug 5 befestigt ist, die das Material hält, deren Kugelform poliert wird.
Nachdem die Positioniereinrichtung 31 an dem Spannwerkzeug 5 befestigt und der Gleitstift 9 eingesetzt ist, wird der Strahl 8 aus der Düse 7 ausgestoßen und zielt auf die Positioniereinrichtung 31. Dann wird die Position der Düse 7 in X- und Y-Richtung so verlagert, dass der Strahl 8 das Loch 32c in der Positioniereinrichtung 31 passieren kann.
Danach wird die Düse 7 in der a-Richtung nur um einen vorbestimmten Betrag geneigt, und der Durchgang des Strahls 8 durch das Loch 32b wird visuell erfasst.
Danach wird die Düse 7 entlang der Mittellinie des Lochs 32b bewegt, und es wird visuell erfasst, dass der Strahl 8 das Loch 32b passiert. Auf gleiche Weise wird die Düse 7 in der a-Richtung nur um einen vorbestimmten Betrag geneigt und entlang der Mittellinie des Lochs 32a und des Lochs 32e bewegt, und der Durchgang des Strahls 8 wird erfasst.
Danach wird der Drehtisch um eine vorbestimmte Größe gedreht, die Düse 7 ist um einen vorbestimmten Betrag in der a-Richtung geneigt und es wird erfasst, dass der Strahl 8 durch das Loch 32g und das Loch 32f verläuft. Außerdem wird die Düse 7 entlang der Mittellinie 32g und des Lochs 32f bewegt. Es wird erfasst, dass der Strahl 8 durch das Loch 32g und das Loch 32f verläuft. Durch Beobachtung des Zustandes des Strahls 8, in dem dieser durch alle oder einen Teil von zwei oder mehr Löchern 32a, 32b, 32c . . . 32g verläuft, kann die Verlagerungsgröße bzw. der Versatz zwischen dem Drehmittelpunkt des Strahls 8 und dem Kugelmittelpunkt der Positioniereinrichtung 31 erfaßt werden.
Beim Polieren von Material mit einer kugeligen Form wie Linsen durch Aufspritzen der Polierflüssigkeit ist es wünschenswert, dass die Richtung, in der die Polierflüssigkeit ausgestoßen wird, senkrecht zu der Linsenfläche liegt, um exakt die Größe des Poliervorgangs zu steuern, oder anders ausgedrückt, dass das Drehzentrum (Kippzentrum) der a-Richtung der Düse 7 mit dem Mittelpunkt der balligen Fläche der Linsenfläche übereinstimmt. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform durch Verwendung der Positioniereinrichtung mit der kugeligen Form, die mit der Form der Linsenfläche übereinstimmt, die relative Position des Kugelmittelpunkt des zu polierenden Materials und der Düse 7 festgestellt und auf einfache Weise eingestellt.
Auch wenn die Fläche des zu polierenden Materials nicht nur kugelig, sondern nahe der Kugel nicht-kugelig ist, kann die Richtung der Düse 7 in Übereinstimmung gebracht werden mit dem Mittelpunkt einer annähernden Kugel des Materials.
Bei dieser Ausführungsform sind 7 Löcher vorgesehen, jedoch kann die Anzahl der Löcher mit derselben Wirkung erhöht oder verringert werden.
Nachfolgend wird die vierte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Positioniereinrichtung verwendet, die benutzt wird, wenn eine konkave Fläche poliert werden soll, während die dritte Ausführungsform dann benutzt wird, wenn eine Kugel oder annähernd eine Kugel wie eine konvexe Linse zu polieren ist.
Die Positioniereinrichtung 41 wird mit derselben Poliereinrichtung verwendet, die mit Bezug auf Fig. 3 erläutert wurde.
Die Positioniereinrichtung 41 kann auf dieselbe Weise an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung befestigt werden, wie das zu polierende Material bei dem Poliervorgang. Das Äußere der Positioniereinrichtung 41 hat die Form einer konkaven Kugel. Zwei oder mehr Löcher 42a, 42b, 42c, 42d, die etwa denselben Durchmesser haben wie der Strahl 8 verlaufen in Richtung des Zentrums 43 der Kugel der konkaven Fläche der Positioniereinrichtung 41 zum Erfassen der Markierungsposition, auf die der Polierflüssigkeitsstrahl 8 auf die Kugelfläche auftrifft. Die Markierung erfolgt an der Position, an der die Linie, die den Mittelpunkt der Kugel der Positioniereinrichtung mit der Mitte der Düse 7 verbindet, sich mit der Außenfläche der Positioniereinrichtung 41 schneidet. Die mehreren Löcher 42a, 42b, 42c und 42d verlaufen zu der gegenüberliegenden Seite der konkaven Fläche der Positioniereinrichtung und haben die Funktion, den Strahl 8 gleichzeitig auszulassen. Dies hat zur Folge, dass der Strahl 8 daran gehindert ist, als Rückstrom wieder zu den Löchern 42a, 42b, 42c und 42d auszutreten, nachdem der Strahl 8 darin eingetreten ist, und die Beobachtung des Strahls 8 beim Passieren der Löcher 42a, 42b, 42c und 42d ist erleichtert.
Die Position des Mittelpunkts 43 der Kugel bei der Befestigung der Positioniereinrichtung 41 an dem Spannwerkzeug 5 stimmt mit dem Mittelpunkt der Fläche des zu polierenden Materials überein, wenn die Haltevorrichtung, die das zu polierende Material mit der konkaven Form hält, oder das zu polierende Material an dem Spannwerkzeug 5 befestigt ist.
Nachdem die Positioniereinrichtung 41 an dem Spannwerkzeug 5 befestigt und der Gleitstift 9 eingesetzt ist, wird der Strahl 8 aus der Düse 7 ausgestoßen und auf die Positioniereinrichtung 41 gerichtet, und die Position der Düse 7 in X- und Y-Richtung wird so verlagert, dass der Strahl 8 das Loch 42b in der Positioniereinrichtung 41 passieren kann. Danach wird die Düse 7 in der a-Richtung nur um eine vorbestimmte Größe geneigt, und die Düse wird in Z-Richtung bewegt, damit der Strahl 8 durch das Loch 42a verläuft. Der Zustand, bei dem der Strahl 8 das Loch 42a passiert, wird visuell erfasst. Der Durchgang des Strahls 8 durch das Loch 42c wird auf gleiche Weise erfasst.
Außerdem wird der Drehtisch 4 um eine vorbestimmte Größe gedreht, und die Düse 7 wird in a-Richtung um eine vorbestimmte Größe geneigt. Als Ergebnis wird erfasst, dass der Strahl 8 das Loch 42d passiert.
Durch Erfassen des Zustandes des Strahles 8, bei dem dieser durch alle oder einen Teil der Löcher 42a, 42b, 42c und 42d verläuft, kann die Verlagerungsgröße von dem Mittelpunkt der Kugel der Positioniereinrichtung 41 des Strahls 8 erfaßt werden, d. h. die Mitte der Krümmung der Fläche des zu polierenden Materials.
Bei dieser Ausführungsform kann dieselbe Wirkung wie bei der dritten Ausführungsform für eine konkave Kugelform oder im wesentlichen konkave Kugelform erzielt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind vier Löcher vorgesehen, jedoch kann diese Anzahl mit derselben Wirkung erhöht oder verringert werden.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt.
Die Positioniereinrichtung 51 hat an einer Stelle einen vorstehenden Teil 52. Die Positioniereinrichtung 51 kann auf dieselbe Weise an der Spannvorrichtung 5 der Poliervorrichtung befestigt werden, wie das zu polierende Material oder die Haltevorrichtung für das zu polierende Material bei dem Poliervorgang. Die Abmessung wird so getroffen, dass der vorstehende Teil 52 an derselben Position angeordnet werden kann, wie der Mittelpunkt 33 der Kugel der Positioniereinrichtung 31 der dritten Ausführungsform.
Die Positioniereinrichtung 51 wird für die Poliervorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet.
Bei der oben erwähnten Poliervorrichtung wird festgestellt, ob der Strahl 8 auf einen Punkt des verstehenden Teils 52 auftrifft, ähnlich wie der Durchgang des Strahls 8 durch die Löcher 32a, 32b, 32c . . . bei der dritten Ausführungsform, wenn die Position der Düse 7 in X-,Y-,Z- und a-Richtung bewegt wird. Deshalb kann dieselbe Wirkung wie bei der dritten Ausführungsform erzielt werden.
Da der Aufbau der Positioniereinrichtung 51 einfacher ist als derjenige der Positioniereinrichtung 31 der dritten Ausführungsform, kann die Verlagerungsgröße bzw. der Versatz von der Mitte der Krümmung der Fläche des zu polierenden Materials auf kostengünstigere Weise festgestellt werden.
Nachfolgend wird die sechste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Fig. 9 und 10 erläutert.
Die Positioniereinrichtung 61 wird mit der Poliervorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet.
Die Positioniereinrichtung 61 ist kugelförmig. Die Positioniereinrichtung 61 kann an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung auf dieselbe Weise befestigt werden, auf die das zu polierende Material oder die Haltevorrichtung für das zu polierende Material bei dem Poliervorgang gehalten ist.
Der Mittelpunkt der Kugel der Positioniereinrichtung 61 ist mit derselben Größe konfiguriert, dass dieser dieselbe Position wie der Krümmungsmittelpunkt des Materials erhält, wenn die Haltevorrichtung, an dem das zu polierende Material befestigt ist, oder das zu polierende Material an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung befestigt ist.
Die Düse 7 wird in X-Y- und Z-Richtung bewegt und bei a in Fig. 10 angeordnet, so dass die Neigung in der a-Richtung für die Z-Achse 0 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abstand zu der Positioniereinrichtung 61 und dem Punkt bzw. dem unteren Ende der Düse 7 gleich D. Anschließend wird die Düse 7 in a-Richtung gedreht und in die Positionen b und c in Fig. 10 bewegt, und der Abstand wird mit Hilfe einer zwischen die Positioniereinrichtung 61 und die Düse 7 eingesetzten Messeinrichtung erfasst. Außerdem wird der Drehtisch 4 um eine vorbestimmte Größe gedreht, und der Abstand zwischen der Positioniereinrichtung 61 und der Düse wird an den Positionen a, b und c entsprechend gemessen. Es wird erfasst, dass der Abstand zwischen der Düse 7 und der Positioniereinrichtung 61 an jeder Position d ist. Der Abstand d kann auch 0 sein.
Bei dieser Ausführungsform können die gegenseitigen Positionen der Düse 7 und des Kugelmittelpunkts des zu polierenden Materials leicht erfasst und eingestellt werden, wie bei der zweiten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform können die relativen Positionen der Düse 7 und des Kugelmittelpunktes zu polierenden Materials leicht erfasst und eingestellt werden, wenn die Oberflächenform der Positioniereinrichtung 61 gleich der Oberflächenform des zu polierenden Materials oder der Oberflächenform ist, nachdem das Material bearbeitet ist, oder ein Teil der Kugel ist.
Wenn der Mittelpunkt der Kugelform der Positioniereinrichtung in derselben Position liegt, wie der Mittelpunkt des zu polierenden Materials, können die relativen Positionen der Düse 7 und des Kugelmittelpunkts des zu polierenden Materials genauer festgestellt und eingestellt werden.
Die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben.
Die Positioniereinrichtung 71 gemäß Fig. 11 wird mit derselben Poliervorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet.
Die obere Fläche 72 der Positioniereinrichtung 71 bildet eine frei gekrümmte Fläche. Die Positioniereinrichtung 71 kann an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung auf dieselbe Weise befestigt werden, wie das zu polierende Material oder die Haltevorrichtung des zu polierenden Materials in dem Poliervorgang gehalten ist.
Die obere Fläche 72 der Positioniereinrichtung 71 hat Abmessungen, die dieselbe Position haben wie das zu polierende Material oder die Haltevorrichtung mit dem zu polierenden Material, wenn diese an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung gehalten sind.
Die Positioniereinrichtung 75 gemäß Fig. 12 hat eine Form mit Löchern 76a bis 76e, die denselben Durchmesser haben wie der Strahl 8, und sie verlaufen senkrecht zu der oberen Fläche 72 als Positionserfassungsmechanismus zum Feststellen der Position, auf die der Polierflüssigkeitsstrahl 8 beispielsweise als Markierung auftrifft, und sie dienen auch als Auslassbahn für den Strahl 8. Damit ist der Strahl 8 daran gehindert, als Rückstrom wieder aus den Löchern 76a bis 76e zu den Löchern 76a bis 76e auszutreten, nachdem er eingefallen ist, und die Beobachtung der Bahn des Strahls 8 ist durch die Auslassbahn 77 erleichtert.
Die Steuereinrichtung der Poliervorrichtung ist so programmiert, dass sie die Düse 7 entlang der Bahn 73 der gestrichelten Linie in Fig. 12 bewegt. Dabei ist es programmiert, dass der Abstand zwischen der Bahn 73 und der oberen Fläche 72 der Positioniereinrichtung 71 konstant gleich D ist, und der Strahl 8 verläuft senkrecht zu der oberen Fläche 72 der Positioniereinrichtung 71.
Der Drehtisch 4 ist fixiert, und die Düse 7 wird zu den Positionen (a), (b), (c), (d), und (e) in Fig. 12 durch das Programm der Poliervorrichtung bewegt. Der Strahl 8 wird ausgestoßen und zielt auf die Löcher 76a bis 76e an der Positioniervorrichtung 75 von der Düse 7 aus an jeder der Positionen (a), (b), (c), (d) und (e). Dann wird visuell festgestellt bzw. überprüft, ob der Strahl 8 die Löcher 76a bis 76e passiert. Durch Bewegen der Düse 7 in vertikaler Richtung zu der oberen Fläche 72 an den Positionen (a), (b), (c), (d) und (e) und Beobachten des Übergangs des Strahls 8 werden die Richtung der Neigung der Düse 7 und ihre Größe bekannt.
Eine Stahlkugel 74 wird in einem Zustand eingesetzt, in dem die Positioniereinrichtung 75 zu der Positioniereinrichtung 71 gemäß Fig. 11 geändert wird, und die Düse 7 wird an den Positionen (a), (b), (c), (d) und (e) positioniert, und der Abstand D wird gemessen, in dem die Düse 7 in vertikaler Richtung zu der oberen Fläche 72 bewegt wird.
Die relativen Positionen und die relativen Winkel zwischen der Düse 7 und dem zu polierenden Material können erfasst und leicht für eine frei gekrümmte Fläche bei dieser Ausführungsform sowie bei der Ausführungsform 6 eingestellt werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform eine frei gekrümmte Fläche verwendet wird, kann dieselbe Wirkung erzielt werden, die durch eine vorbestimmte Funktion wie eine Nicht-Kugel oder eine Ebene vorgegeben ist.
Die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 13 und 14 beschrieben.
Die Positioniereinrichtung 81 wird wiederum mit der Poliervorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet.
Es gibt einen Drucksensor 82 auf der Positioniereinrichtung 81. Die Oberfläche des Drucksensors 82 ist eine Ebene, und Drucksensoren sind an der Ebene angeordnet, so dass der Druck an jeder der zweidimensionalen Positionen erfasst werden kann.
Diese Positioniereinrichtung 81 kann an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung auf dieselbe Art befestigt werden, wie das zu polierende Material oder die Halteeinrichtung für das zu polierende Material beim Poliervorgang gehalten ist.
Der Drucksensor 82 hat eine solche Größe, dass er dieselbe Position wie die Fläche des zu polierenden Materials hat, wenn die Halteeinrichtung, die das zu polierende Material befestigt, an dem Spannwerkzeug 5 der Poliervorrichtung oder das zu polierende Material gehalten daran ist.
Die Positioniereinrichtung 81 wird an der Poliervorrichtung befestigt und der Strahl 8 wird aus der Düse 7 zu der Positioniereinrichtung 81 ausgestoßen. Der Drucksensor 82 erfaßt den Druck des Strahls 8, und dieser Druck zeigt eine in Fig. 14 dargestellte Verteilung. Die Position A, bei dem in Fig. 14 der Druck sein Maximum hat, ist die Position, bei der der Strahl 8 auf den Drucksensor 82 auftrifft.
Durch Erfassen des Druckmaximums an einer vorbestimmten Position des Drucksensors 82 an der Oberfläche der Positioniereinrichtung kann erfasst werden, dass der Strahl 8 auf einer Mittellinie der Spanneinrichtung 5 ausgestoßen wird bzw. verläuft.
Außerdem kann durch Erfassen der Druckverteilung beim Bewegen der Düse 7 in Z- Richtung die Richtung und die Größe der Neigung in der Z-Richtung der Düse 7 erkannt werden.
Durch Drehen des Drehtischs 4 in der θ-Richtung bei fixierter Düse 7 und Erfassen der Druckverteilung des Drucksensors 82 können die Ablenkungsrichtung des Spannwerkzeugs 5 und die Ablenkungsgröße erkannt werden.
Die relative Position der Düse 4 und des Spannwerkzeugs 5 können durch Verwendung des Drucksensors nach dem oben erwähnten Verfahren erfasst werden. Es ist möglich, die relativen Positionen durch eine nicht dargestellte Positioniereinrichtung einzustellen.
Wie oben beschrieben, sieht die Erfindung eine Poliervorrichtung und ein Polierverfahren zum Polieren eines gewünschten Teils oder der Gesamtheit eines zu polierenden Materials mit hoher Genauigkeit vor, mit dem eine gewünschte Oberflächenform erhalten wird, indem die Polierflüssigkeit auf das zu polierende Material gespritzt bzw. gesprüht wird.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es liegen zahlreiche Modifikationen im Rahmen des Erfindungsgedanken.

Claims

1. Positioniereinrichtung für eine Spritzpoliervorrichtung, die eine Polierflüssigkeit auf ein zu polierendes Material spritzt und dabei das Material poliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung die gegenseitige Position des zu polierenden Materials und einer Polierflüssigkeitspritzdüse bestimmt.

2. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung so befestigt ist, dass sie gegen eine Halteeinrichtung des zu polierenden Materials austauschbar ist.

3. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung an der Poliervorrichtung auf dieselbe Weise lösbar befestigt ist wie die Halteeinrichtung des polierenden Materials.

4. Positioniereinrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, ferner gekennzeichnet durch einen Positionserfassungsmechanismus, der eine Position erfasst, an der die aus der Polierflüssigkeitsspritzdüse ausgespritzte Polierflüssigkeit auf das zu polierende Material auftrifft.

5. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung mehrere Erfassungsmechanismen hat.

6. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ferner gekennzeichnet durch einen Positionserfassungsmechanismus an einer Position, an der eine Linie, die einen Mittelpunkt des zu polierenden Materials oder einen ausgewählten Punkt mit einem Zentrum eines Düsenlochs der Polierflüssigkeitsspritzdüse verbindet, und eine Oberfläche der Positioniereinrichtung sich schneiden.

7. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Positionserfassungsmechanismus an einer Stelle, an der eine Linie, die einen Kugelmittelpunkt einer Linsenfläche als zu polierendes Material mit einem Punkt einer Mittellinie eines Düsenlochs der Polierflüssigkeitsspritzdüse verbindet, sich mit einer Außenfläche der Positioniereinrichtung schneidet.

8. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, auf die die Polierflüssigkeit auftrifft, eben ist.

9. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniererfassungsmechanismus eine Markierungseinrichtung ist.

10. Positioniereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungseinrichtung ein Loch ist.

11. Positioniereinrichtung nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch eine Bahn, aus der die einfallende Polierflüssigkeit austreten kann.

12. Positioniereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungseinrichtung ein Vorsprung ist.

13. Positioniereinrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenform der Positioniereinrichtung gleich oder ähnlich ist einer Bewegungsform eines Düsenpunktes.

14. Spritzpoliervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Positioniereinrichtung (1) nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abstand zwischen einem Austrittsteil einer Düse und einer Spritzposition der Positioniereinrichtung konstant ist.

15. Positioniereinrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenform der Positioniereinrichtung dieselbe ist wie eine Oberflächenform des zu polierenden Materials.

16. Positioniereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenform der Positioniereinrichtung ein Teil einer Kugel ist.

17. Positioniereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt einer Kugelform der Positioniereinrichtung an derselben Position angeordnet ist wie ein Mittelpunkt des zu polierenden Materials.

18. Positioniereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenform der Positioniereinrichtung ein Teil einer Nicht-Kugel ist.

19. Positioniereinrichtung nach jedem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionserfassungsmechanismus ein Drucksensor ist.

20. Positioniereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor eine Druckverteilung erfasst.

21. Spritzpolierverfahren zum Polieren eines Materials durch Aufspritzen einer Polierflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das zu polierende Material unter Verwendung einer Positioniereinrichtung positioniert wird, die einen Positionserfassungsmechanismus hat, um die gegenseitige Position einer Flüssigkeitsspritzdüse und des zu polierenden Materials zu bestimmen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position fotografiert wird, an der die Polierflüssigkeit auf die Positioniereinrichtung auftrifft.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abbildung angezeigt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das abgebildete Bildberarbeitet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionserfassungsmechanismus einen Drucksensor enthält.