JP2000237943A

JP2000237943A - 研磨工具

Info

Publication number: JP2000237943A
Application number: JP11043538A
Authority: JP
Inventors: Masaru Saeki; 優佐伯
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高い非球面あるいは球面研磨加工を行
うことができる高精度な球体形状を有する研磨工具を提
供することを目的とする。【解決手段】工具軸１３の先端に取り付けた高精度な
球体形状を有する芯金１１と、この芯金１１を覆うポリ
ウレタン粉１２からなる加工面によってポリッシャ１３
を構成する。ポリウレタン粉１２は、芯金１１の周りに
均一に塗布した接着剤１４により固定し、ポリッシャ１
３全体として高精度な球体形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非球面あるいは球
面形状を有する型材料、ミラー、レンズ等のワーク（被
加工物）を鏡面研磨加工するための研磨工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に非球面形状の研磨加工を行う装
置としては、特開平５―１３８５１９号公報に示される
研磨装置があり、これを図５に示す。

【０００３】研磨装置には、Ｘ軸機構部４１、θ軸機構
部４２およびＺ軸機構部４６が設けられており、Ｘ軸機
構部４１およびＺ軸機構部４６は装置べース面（図示省
略）に設置され、θ軸機構部４２はＸ軸機構部４１に取
り付けられている。

【０００４】Ｘ軸機構部４１は、Ｘ軸方向に直線移動し
て所定位置に位置決め可能な移動テーブル４１ａを有し
ている。θ軸機構部４２は、上記移動テーブル４１ａ上
に固定したＬ字型の台座４２ａを有し、この台座４２ａ
の立ち上がり側面にワークスピンドル固定板４４ａが取
り付けられている。ワークスピンドル固定板４４ａは、
台座４２ａの立ち上がり側面の裏側に取り付けたモータ
（図示省略）により揺動可能となっている。ワークスピ
ンドル固定板４４ａには、モータ４３により回転される
ワークスピンドル４４が取り付けられており、このワー
クスピンドル４４の先端にワーク４５がワーク保持具を
介して着脱自在に保持可能となっている。

【０００５】Ｚ軸機構部４６は、上記べース面上に立設
したスタンド４７を有しており、スタンド４７にはモー
タ４８によりＺ軸方向に上下動されるスライド板４９が
備えられている。スライド板４９には支軸５１を中心に
揺動可能なアーム５０が設けられ、このアーム５０の下
部にスピンドル５２が取り付けられている。スピンドル
５２の先端には、ワークスピンドル４４の先端に保持し
たワーク４５を加工する研磨工具としてのポリッシャ５
３が取り付け可能となっている。また、アーム５０の上
部には、水平方向に支持されたねじロッド５４が回動自
在に取り付けられている。ねじロッド５４には、その一
端に重錘５５が取り付けられるとともに、他端にハンド
ル５６が取り付けられており、ハンドル５６の回転動作
により重錘５５を左右方向に移動し、アーム５０の支軸
５１に対する重錘５５の距離を調整可能となっている。

【０００６】上記研磨装置においては、スピンドル５２
の先端にポリッシャ５３を取り付け、ワーク４５および
ポリッシャ５３の双方を回転させながら、Ｘ軸機構部４
１、θ軸機構部４２およびＺ軸機構部４６を駆動させ、
ポリッシャ５３をワーク４５の被加工面形状に倣うよう
に動作制御し、研磨加工を行う。この研磨加工に際し、
ハンドル５６の回転動作により重錘５５を移動してアー
ム５０の支軸５１に対する距離を調整し、ワーク４５に
対して所定の荷重が加わるようにしておく。

【０００７】上記研磨装置によれば、ワーク４５表面へ
のポリッシャ５３の荷重がアーム５０の支軸５１を介し
て作用するため、低荷重を安定して作用させることがで
き、ダイヤモンド砥粒等の研磨スラリーを加工部に供給
しながら、ポリッシャ５３によって安定した低荷重のも
とでワーク４５を研磨加工することができる。

【０００８】従来、上記研磨装置に用いる研磨工具とし
てのポリッシャ５３は、例えば図６に示すように、球体
形状を有する芯金５７を工具軸５８の先端に取り付け、
この芯金５７の周りに不織布、シリコンゴム等のシート
材５９を巻き付けて保持部材６０で固定して構成されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研磨装置において研磨工具としてのポリッシャ５３は、
球体形状を有する芯金５７の回りに不織布、シリコンゴ
ム等のシート材５９を巻き付けて保持部材６０で固定し
て使用しているため、ポリッシャ５３の形状を精度の高
い球体形状とすることができなかった。このような、形
状精度の低いポリッシャ５３で研磨加工を行った場合、
ポリッシャ５３の回転にともない、ポリッシャ５３が激
しく上下動を繰り返し、同時に加工圧力も変動するた
め、加工仕上げ面に工具回転とワーク回転に同期した微
小なうねり形状が形成され、高精度な仕上げ面を得るこ
とは困難であった。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、精度の高い非球面あるいは球面研磨加
工を行うことができる高精度な球体形状を有する研磨工
具を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の研磨工具は、非球面または球面
形状を有するワークを研磨加工する研磨工具において、
球体形状を有する芯金と、その外周を覆うポリウレタン
粉からなる加工面によって構成されることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明の請求項２の研磨工具は、請
求項１の構成にあって、前記球体形状を有する芯金は、
その表面に多数のくぼみを具備することを特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明の請求項１の研磨工具に
あっては、球体形状を有する芯金の外周にポリウレタン
粉を取り付け、研磨工具全体として高精度な球体形状に
する。そして、芯金外周のポリウレタン粉を加工面にし
て研磨材によりワークを研磨加工する。

【００１４】本発明の請求項２の研磨工具にあっては、
芯金表面の多数のくぼみによって形成される加工面のく
ぼみに多量の研磨材を保持し、加工に際して研磨材を安
定して作用させる。

【００１５】図１に本発明の研磨工具の概念図を示す。
本発明の特徴は、ポリウレタン粉を研磨工具に適用した
点で、工具軸１の先端にステンレス等の金属、ファイン
セラミックス等からなる高精度な球体形状を有する芯金
を取り付け、この芯金を覆うようにポリウレタン粉２を
接着して研磨工具としてのポリッシャ３を構成してい
る。ポリウレタン粉２は、芯金に塗布された接着剤によ
り固定されており、ポリッシャ３全体として高精度な球
体形状を有している。図示しない供給装置よりダイヤモ
ンドスラリー等からなる研磨材を加工部に供給しながら
研磨工具（ポリッシャ３）とワーク４とを相対移動させ
つつワーク４の被加工面４ａを加工することで、高精度
な非球面または球面研磨加工を行うことが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］本発明の実施の
形態１を図２に示す。図２は本実施の形態の研磨工具を
示す断面図で、芯金としてファインセラミックス球や金
属球などを適用したものである。

【００１７】図２において、研磨工具としてのポリッシ
ャ１０は、高精度な球体形状を有する芯金１１と、芯金
１１の外周を覆うポリウレタン粉１２の加工面からなっ
ている。芯金１１は、ステンレスなどの金属あるいはフ
ァインセラミックス等からなっており、ステンレスなど
の金属からなる工具軸１３の先端に、芯金１１の中心と
工具軸１３の軸線とを一致させるようにして取り付けら
れている。ポリウレタン粉１２は、芯金１１の周りに均
一に塗布された接着剤１４により接着して芯金１１の外
周に取り付けられており、ポリッシャ１０は全体として
高精度な球体形状に形成されている。

【００１８】ポリウレタン粉１２はポリウレタン片を研
磨加工してできる研磨屑よりなり、研磨加工でのワーク
１５の必要な仕上げ面粗さ、また求める加工能率にあわ
せて、その研磨屑の大きさが設定されて芯金１１の外周
に接着される。例えば＃８０の低メッシュ砥石によって
ポリウレタン片を研磨加工し、外径０．３ｍｍ程度のポ
リウレタン粉が生成される。

【００１９】上記ポリッシャ１０は、例えば従来の研磨
装置と同様に、工具軸１３を取り付ける図示を省略した
スピンドルにより工具軸１３の軸線回りに回転されると
ともに、工具軸１３を介して図示を省略したＺ軸機構部
によりＺ軸方向（鉛直方向）に上下動可能に保持され
る。また、ポリッシャ１０により研磨加工されるワーク
１５は、図示を省略したワークホルダを介してワークス
ピンドルに取り付けられてワーク１５の中心軸回りに回
転可能で、ワークスピンドルを介して図示を省略したθ
軸機構部により上記工具軸１３の軸線に対して任意の角
度に揺動自在となっている。さらに、θ軸機構部すなわ
ちワーク１５は図示を省略したＸ軸機構部によりＸ軸方
向（Ｚ軸に直交する水平方向）に移動可能で、ポリッシ
ャ１０は、ワーク１５の被加工面１５ａに対し、Ｘ軸、
θ軸およびＺ軸方向へ相対的に移動可能となっている。

【００２０】本実施の形態の作用を説明する。図示しな
い供給装置よりダイヤモンドスラリー等からなる研磨材
を加工部に供給する。そして、工具軸１３を介してポリ
ッシャ１０をその中心回りに回転させ、中心軸回りに回
転するワーク１５の被加工面１５ａに対してポリッシャ
１０を一定圧で押し付けながら、ワーク１５をＸ軸方向
およびθ軸方向に移動させるとともに、ポリッシャ１０
をＺ軸方向に移動させることでポリッシャ１０をワーク
１５の被加工面１５ａの形状に倣うように動作制御し、
ポリッシャ１０のポリウレタン粉１２を加工面として研
磨材により所望の非球面形状の研磨加工を行う。

【００２１】本実施の形態によれば、高精度な球体形状
を有するポリッシャ１０によって研磨加工を行うので、
ポリッシャ１０からなる研磨工具の偏芯による加工圧の
変動や研磨工具を回転するスピンドル（図示省略）の振
動が発生しないため、高精度な非球面研磨加工を行うこ
とが可能である。また、ポリウレタン粉１２の間に研磨
材が効率的に保持されるため、能率の高い研磨加工が可
能となる。

【００２２】［実施の形態２］本発明の実施の形態２を
図３に示す。図３は本実施の形態の研磨工具を示す断面
図で、ポリッシャの加工部に複数のくぼみを有すること
を特徴とする。

【００２３】図３において、研磨工具としてのポリッシ
ャ２０は、高精度な球体形状を有する芯金２１と、芯金
２１の外周を覆うポリウレタン粉２２の加工面からなっ
ている。芯金２１は、ステンレスなどの金属あるいはフ
ァインセラミックス等からなっており、ステンレスなど
の金属からなる工具軸２３の先端に、芯金２１の中心と
工具軸２３の軸線とを一致させるようにして取り付けら
れている。この芯金２１の表面には、多数のくぼみ２１
ａが形成されている。

【００２４】ポリウレタン粉２２は、実施の形態１と同
様に、芯金２１の周りに均一に塗布された接着剤２４に
より、芯金２１のくぼみ２１ａにより形成されるくぼみ
２２ａを有して芯金２１の外周に接着され、ポリッシャ
２０は全体として表面にくぼみ２２ａを有する高精度な
球体形状を有している。なお、ポリウレタン粉２２は、
実施の形態１と同様にポリウレタン片を研磨加工してで
きる研磨屑よりなっている。

【００２５】本実施の形態の作用を説明する。図示しな
い供給装置よりダイヤモンドスラリー等からなる研磨材
を加工部に供給する。そして、工具軸２３を介してポリ
ッシャ２０をその中心回りに回転させ、中心軸回りに回
転するワーク２５の被加工面２５ａに対してポリッシャ
２０を一定圧で押し付けながら、ワーク２５をＸ軸方向
およびθ軸方向に移動させるとともに、ポリッシャ２０
をＺ軸方向に移動させることで、ポリウレタン粉２２を
加工面として研磨材により所望の非球面形状の研磨加工
を行う。

【００２６】本実施の形態によれば、高精度な球体形状
を有するポリッシャ２０によって研磨加工を行うので、
ポリッシャ２０からなる研磨工具の偏芯による加工圧の
変動や研磨工具を回転するスピンドル（不図示）の振動
が発生しないため、高精度な非球面研磨加工を行うこと
が可能である。また、ポリッシャ２０の加工面に存在す
る多数のくぼみ２２ａに研磨材が多量に保持されるた
め、ワーク２５の被加工面２５ａの加工に対して研磨材
が安定して作用し、より能率の高い研磨加工が可能であ
る。

【００２７】［実施の形態３］本発明の実施の形態３を
図４に示す。図４は本実施の形態の研磨工具を示す断面
図で、ポリッシャの芯金としてゴム等からなる弾性体を
適用したものである。

【００２８】図４において、研磨工具としてのポリッシ
ャ３０は、シリコンゴムからなる高精度な球体形状を有
する芯金としてのゴム等の弾性体からなる弾性芯金３１
と、弾性芯金３１の外周を覆うポリウレタン粉３２の加
工面からなっている。弾性芯金３１は、ステンレスなど
の金属からなる工具軸３３の先端に、弾性芯金３１の中
心と工具軸３３の軸線とを一致させるようにして取り付
けられている。ポリウレタン粉３２は、弾性芯金３１の
周りに均一に塗布された接着剤３４により接着して弾性
芯金３１の外周に取り付けられており、ポリッシャ３０
は全体として高精度な球体形状に形成されている。ポリ
ウレタン粉３２は、実施の形態１と同様にポリウレタン
片を研磨加工してできる研磨屑よりなっている。

【００２９】本実施の形態の作用を説明する。図示しな
い供給装置よりダイヤモンドスラリー等からなる研磨材
を加工部に供給する。そして、工具軸３３を介してポリ
ッシャ３０をその中心回りに回転させ、中心軸回りに回
転するワーク３５の被加工面３５ａに対してポリッシャ
３０を一定圧で押し付けながら、ワーク３５をＸ軸方向
およびθ軸方向に移動させるとともに、ポリッシャ３０
をＺ軸方向に移動させることで、ポリウレタン粉３２を
加工面として研磨材により所望の非球面形状の研磨加工
を行う。

【００３０】本実施の形態によれば、ポリッシャ３０が
高精度な球体形状で構成されるため、実施の形態１と同
様に、ポリッシャ３０からなる研磨工具の偏芯による加
工圧の変動や研磨工具を回転するスピンドル（不図示）
の振動が発生しないため、高精度な非球面研磨加工を行
うことが可能である。また、芯金が弾性体で構成される
ことで、加工中のワーク３５に与えるダメージが少ない
ため、より高精度な研磨加工を行うことができる。

【００３１】また、本実施の形態においても、実施の形
態２のように芯金の表面にくぼみを形成して、同様の効
果を得ることも可能である。さらに、弾性芯金３１の材
質としては、他のゴム材料、樹脂材料を適用しても同様
の効果を得ることができる。

【００３２】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。（付記）（１）非球面または球面形状を有するワークを研磨加工
する研磨工具において、球体形状を有する弾性芯金と、
その外周を覆うポリウレタン粉からなる加工面によって
構成されることを特徴とする研磨工具。

【００３３】（２）前記球体形状を有する弾性芯金は、
その表面に多数のくぼみを具備することを特徴とする付
記（１）に記載の研磨工具。

【００３４】付記（１）の研磨工具によれば、高精度な
球体形状の研磨工具により非球面あるいは球面の研磨加
工が行えるので、高精度な研磨仕上げ面を効率よく得る
ことができる。また、弾性芯金によりワークに与えるダ
メージを少なくでき、より高精度な研磨加工を行うこと
ができる。

【００３５】また、付記（２）の研磨工具によれば、付
記（１）の研磨工具の効果に加え、多数のくぼみによっ
て形成される加工面のくぼみに研磨材が多量に保持され
るため、ワークの加工に対して研磨材が安定して作用
し、より能率の高い研磨加工を行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の研磨工具によれば、高精度な球体形状の研磨工具によ
り非球面あるいは球面の研磨加工が行えるので、高精度
な研磨仕上げ面を効率よく得ることができる。

【００３７】また、本発明の請求項２の研磨工具によれ
ば、請求項１の研磨工具の効果に加え、多数のくぼみに
よって形成される加工面のくぼみに研磨材が多量に保持
されるため、ワークの加工に対して研磨材が安定して作
用し、より能率の高い研磨加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨工具を示す概念図である。

【図２】本発明の実施の形態１を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態３を示す断面図である。

【図５】従来の研磨装置を示す正面図である。

【図６】従来の研磨工具を示す断面図である。

【符号の説明】

１工具軸２ポリウレタン粉３研磨工具（ポリッシャ）４ワーク１０，２０，３０ポリッシャ１１，２１，３１芯金１２，２２，３２ポリウレタン粉１３，２３，３３工具軸１４，２４，３４接着剤１５，２５，３５ワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非球面または球面形状を有するワークを
研磨加工する研磨工具において、球体形状を有する芯金
と、その外周を覆うポリウレタン粉からなる加工面によ
って構成されることを特徴とする研磨工具。
【請求項２】前記球体形状を有する芯金は、その表面
に多数のくぼみを具備することを特徴とする請求項１記
載の研磨工具。