JP2002178253A - シリンダー面の研磨装置及びその研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工物の凹凸の向きにかかわらず、加工物を
常時上側に配置することによって表面あらさ、表面欠陥
を最小化することのできるシリンダー面の研磨装置を提
供する。 【解決手段】 本発明のシリンダー面の研磨装置は、加
工物３の凹凸の向きにかかわらず、加工物３を上側にし
かつ研磨工具２１を下側にして求心搖動が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダー面の研
磨装置及びその研磨方法及びその研磨方法に使用するお
もりに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シリンダー研磨装置には各種
の構造のものが知られている。例えば、シリンダー面の
曲率半径に応じて、比較的小さな曲率半径のシリンダー
面を研磨により得るためにはドラム型研磨装置が用いら
れ、比較的大きな曲率半径のシリンダー面を研磨により
得るためには縦横往復型研磨装置が用いられている。 （１）ドラム型研磨装置 諸説があるが、この研磨装置は比較的小さな曲率半径Ｒ
（Ｒ≦１５０〜２５０[ｍｍ]）のシリンダー面を研磨に
より得るために用いられている。というのは、例えば、
曲率半径Ｒ＝２５０ｍｍのシリンダー面を得るために
は、ドラムの直径φが５００[ｍｍ]になるので、これ以
上大きな曲率半径のシリンダー面を有する加工物（光学
部品）を研磨によって製作するのには適合しにくいから
である。

【０００３】このドラム型研磨装置では、凸面側曲率を
有するドラムが横方向（水平方向）に延びる回転軸を中
心として回転運動される。

【０００４】一方、そのドラムに対して上下いずれかに
配置の凹面側曲率を有する円弧断面形状部材が回転軸の
延びる方向に往復直線運動される。ドラムと円弧断面形
状部材とのいずれか一方が光学部品がセットされる加工
物側とされ、いずれか他方がラップ材又はポリシャ材が
貼り付けられる工具側とされている。そして、加工物側
と工具側とが相互に相対運動を行うことによってシリン
ダー面が研磨される仕組みになっている。

【０００５】また、ドラムが回転運動と往復直線運動を
兼ねる場合もあり、ドラムの回転軸が縦方向の場合もあ
る。

【０００６】加工物が凸面の場合、その曲率半径の外周
を満たすように、ドラムに加工物(もしくは同一素材に
よるダミー材)を、ホットメルト系のワックス等の適当
な接着剤で一様に貼り付けなければならない。これは、
シリンダー面の曲率半径Ｒが小さい量産品に対して効果
的な手法である。しかし、シリンダー面の曲率半径Ｒが
大きな僅少品に対しては相対的にコストが高くなる。一
方、加工物が凹面の場合、その曲率半径の外周を満たす
ように、ドラムにラップ材、ポリシャ材を一様に貼り付
けなければならない。

【０００７】円弧断面形状部材は、それが加工物側、工
具側にかかわらず、円弧の深さが加工面との直線案内を
兼ねているため、適度の幅を与えて調整される。例え
ば、シリンダーの母線軸の捻れやすい条件、例えば、比
較的大きな曲率半径を有し、幅の小さな加工物の場合、
ドラム側と同様に同一部品かダミー材で円弧を満たす必
要がある。

【０００８】ドラム型研磨装置の利点は、研磨工具と加
工物とのいずれか一方が回転運動するので、半径方向の
断面形状の真円度が優れている点にある。 （２）縦横往復型研磨装置 諸説があるが、この型の研磨装置は曲率半径（Ｒ≧１５
０[ｍｍ]）の広い範囲で用いられている。

【０００９】一見、普通の横振り型レンズ研磨機にも似
ており、光学研磨業界では、一般にシリンダー研磨機と
言えば、この型を指している。

【００１０】凸面側曲率を有する円弧断面形状部材が下
軸側横方向の直線案内で往復運動され、一方、凹面側曲
率を有する円弧断面形状部材が上軸側縦方向の直線案内
で往復運動され、両者のいずれか一方を加工物が貼り付
けられる加工物側、いずれか他方をラップ材、ポリシャ
材が貼り付けられる工具側として、両者が相互に相対運
動を行うことによってシリンダー面を研磨する仕組みに
なっている。

【００１１】また、このものには、上軸側が直線案内を
往復するのではなく、その加工物の曲率半径Ｒの中心を
回転中心とし、任意の角度の範囲で往復運動を行う求心
搖動機構を採り入れたものもある。その場合には、半径
方向の断面形状の真円度が比較的良好である。

【００１２】上軸側は、加工物側、工具側にかかわらず
必ず凹面であり、そのジグ背面部分には、通常シリンダ
ーの母線軸が捻れないように、普通のレンズ研磨機に見
られるようなカンザシを母線方向に多数挿入する複数の
穴が設けられている。

【００１３】しかし、加工物をジグに接着する際、傾き
がないように注意する必要があり、かつ、カンザシと穴
との間にはガタがあるので、母線軸の捻れを完全に解消
することは不可能である。また、単一のカンザシのみを
装着する安価な装置も多く市販され、一般的には、シリ
ンダー面の母線軸の傾きが十分に保証されないものが散
見される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のドラム型のシリ
ンダー研磨装置は、その曲率半径に応じてドラムの直径
が決まるため、大きな曲率半径のシリンダー面を有する
光学部材の研磨には使いにくい。また、研磨すべき光学
部品としての加工物をドラム側に貼り付けた場合には、
多くの同一光学部品材料、ダミー材が必要となる。

【００１５】また、本質的に加工物は、一般的なレンズ
研磨で用いられる貼り付け油脂の他、ホットメルト系の
ワックス等の適当な接着剤を用いて、ドラム、レンズ貼
り付け皿等のジグに接着するので、研磨で得られた形状
精度が剥がすと同時に喪失するおそれがある。これらの
ジグは、加工途中でその都度行う測定の際に、測定機上
での保持、調整作業等の邪魔にもなる。

【００１６】また、縦横往復型の研磨装置では加工物が
凸面の場合、加工物は必ず下軸側に装着される。これ
は、一般のレンズ研磨でも同様で、凸面を上軸側に装着
すると、加工物と工具との相対運動により界面に発生す
る摩擦力(Ｆ)とカンザシとの高さにより起こる転がりモ
ーメントの向きと、加工物が工具の上を移動する際の位
置関係で決まる面の傾きの向きが逆行するためであり、
このレイアウトでは加工物がスムーズに運動できず、工
具表面を損壊させる結果となるからである。

【００１７】ところで、一般的に工具側には以下の理由
で溝が設けられている。 ａ：砥粒の均質的分散、案内をする。 ｂ：粘弾性体素材のポリシャ表面の塑性変形によるツル
ーイング活性化に有効である。 ｃ：ポリシャ材の減耗体、欠落部、余剰砥粒、その他異
物の吸収に便利である。

【００１８】項目ｃは、溝が下側にある場合に特に効果
的であり、溝が上側にある場合にはあまり期待できな
い。

【００１９】つまり、加工物が凸面で下軸側の場合、加
工表面の表面あらさ、及び、表面欠陥は、加工物が凹面
で上軸側の場合と比べて、界面に異物の介在が多いので
相対的に悪化するからである。

【００２０】また、縦横往復型研磨装置では、加工物、
工具にかかわらず、凹面の上軸側が前後に往復する際に
は、相手の側面から横殴りで接近し、高さ方向にカンザ
シの根元のレバー軸で逃げることによって凸面側との摺
動を行っている。この横殴りの程度は曲率半径Ｒの変動
に伴って変化し、結果的に圧力分布の変動を与えるた
め、研磨の条件設定を難しくしている要因のひとつとな
っている。

【００２１】また、上記の変動要因を除去するため、加
工物の曲率半径の中心を回転中心とし、任意の角度幅で
搖動を行うことのできる求心搖動を導入したシリンダー
研磨装置があるが、凹凸両面の求心搖動が実現されてい
るものはなく、凹面は上軸側、凸面は下軸側とすること
によって万能であるとしている。

【００２２】しかし、加工物側が凸面の場合、前述の様
な欠点が現れる。

【００２３】すなわち、ドラム型の研磨装置、及び、求
心搖動機構を付加した縦横往復型研磨装置の利点は、半
径方向の断面形状の真円度が優れている点にあるが、ド
ラム型研磨装置は曲率半径Ｒの大きなシリンダー面を有
する光学部材の研磨に対応できず、縦横往復型研磨装置
では凸面の曲率半径Ｒを有する加工物は必ず下軸側に装
着しなければならないので、表面欠陥、表面平滑性の良
好な研磨が得られないという問題が発生する。

【００２４】また、従来のいずれの研磨装置でも、シリ
ンダー面の半径方向と直角方向の母線方向の外周稜線に
対する傾きの保証が何もない。

【００２５】両者は、加工物、研磨工具をジグに貼りつ
け、いずれか一方の背面にカンザシを挿入しただけの安
易な保持方法を採っており、母線の傾きは加工物の曲率
半径Ｒと幅とで決まる深さ方向の案内面(加工物と研磨
工具間の案内)だけに依存している。

【００２６】このため、加工物の曲率半径Ｒが大きく、
幅が狭い場合は多くのダミー材料で半径方向の幅を稼が
なければならないので、その接着に供するジグは巨大化
し、かつ、作業が困難となり、余分のダミー材料の投入
はコストアップの原因ともなる。

【００２７】また、シリンダーの母線軸が捻れないよう
に、ジグの背面部分に、複数のカンザシ穴が設けたもの
もあるが、加工物をジグに接着する際、傾きが無いよう
に注意する必要があり、かつ、カンザシと穴にはガタが
あるので、母線軸の捻れを完全に解消することが不可能
である。

【００２８】更に、一般的に、従来の研磨装置は、可視
光線の範囲を対象とした光学部品に対応できればよかっ
た。

【００２９】しかし、今後は諸般の需要に対応するた
め、特に紫外線側の光線を用いる場合、散乱及び吸収効
果抑制のため、表面あらさ、表面欠陥をより一層最小化
する必要があり、特別に装置側に工夫が必要となる。

【００３０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は加工物の曲率半径の方向（加工
物の凹凸の向き)にかかわらず、加工物を常時上側に配
置することによって表面あらさ、表面欠陥を最小化する
ことのできるシリンダー面の研磨装置を提供することに
ある。

【００３１】また、第２の目的は、常時下側に設ける研
磨工具は、加工物の曲率半径の方向（加工物の凹凸の向
き)にかかわらず、求心搖動を行わせることにより、半
径方向の断面形状の真円度を良好にすると共に、研磨条
件の安定化を図ることのできるシリンダー面の研磨装置
を提供することにある。

【００３２】更に、第３の目的は、常時上側に配置され
る加工物を加工物保持容器にはめ込むことにより、加工
物の着脱作業の容易化を図ると共に、接着歪みの無い状
態で加工を行うことにより、部品の形状精度の確保を図
ることのできるシリンダー面の研磨装置を提供すること
にある。

【００３３】また、加工物保持容器の保持部稜線と研磨
工具の求心搖動軸方向を組立調整により保証して研磨を
行うことにより、シリンダー面の母線方向の外周稜線に
対する傾きを自動的に修正する利点が付加されたシリン
ダー面の研磨装置を提供することにある。

【００３４】加えて、第４の目的は、加工物を研磨工具
と共に研磨液面に沈める研磨水槽を付加することによっ
て、微細な砥粒の選択作用および砥粒の均質的分散作用
が起こり、より表面あらさ、表面欠陥の最小化を図るこ
とのできるシリンダー面の研磨装置を提供することにあ
る。

【００３５】さらに、その研磨水槽には、恒温研磨液循
環装置を付加することによって、加工物及び研磨工具の
温度膨張による寸法変化および形状変形の最小化、研磨
工具のポリシャ材が光学研磨用のピッチである場合、コ
ンプライアンスの安定化を図り、高精度な形状精度が得
られる環境が確保されるシリンダー面の研磨装置を提供
することにある。

【００３６】本発明の第５の目的は、このシリンダー面
の研磨装置を用いて、高い形状精度の研磨方法及びこの
研磨方法に用いるおもりを提供することにある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のシリン
ダー面の研磨装置は、加工物の凹凸の向きにかかわら
ず、該加工物を上側にしかつ研磨工具を下側にして求心
搖動が可能なことを特徴とする。

【００３８】請求項２に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項１に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記研磨工具が求心搖動されると共に、該研磨工具
の揺動方向と直角方向に前記加工物が往復直線運動する
ことによって前記加工物の研磨が実施されることを特徴
とする。

【００３９】請求項３に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項１に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記加工物が静止状態とされ、前記研磨工具が求心
搖動されると共に、該研磨工具がその揺動方向と直角方
向に往復直線運動することによって前記加工物の研磨が
実施されることを特徴とする。

【００４０】請求項４に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシ
リンダー面の研磨装置において、前記研磨工具が車輪を
有する台車型基盤に載置され、該台車型基盤が前記研磨
装置の曲率半径に対して所定の曲率半径差を有する曲率
軌道面が形成された曲率半径付与部材に摺動可能に載置
され、前記台車型基盤が前記曲率軌道面を往復運動する
ことによって、前記研磨工具が球心揺動されることを特
徴とする。

【００４１】請求項５に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシ
リンダー面の研磨装置において、前記研磨工具が該研磨
工具の曲率半径に対して所定の曲率半径差を有する曲率
軌道面が形成された曲率半径付与部材に固定され、前記
曲率軌道面が車輪に摺接され、前記曲率半径付与部材が
前記車輪に対して往復運動することにより、前記研磨工
具が求心搖動されることを特徴とする。

【００４２】請求項６に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項４に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記台車型基盤に動力源が内蔵され、該台車型基盤
が前記曲率軌道面に沿って自走することによって前記研
磨工具が球心揺動されることを特徴とする。

【００４３】請求項７に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項５に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記車輪側を動力源として、前記曲率半径付与部材
を前記車輪に対して相対移動させることにより、前記研
磨工具が求心揺動されることを特徴とする。

【００４４】請求項８に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項４に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記台車型基盤に動力伝達機構を介して動力を伝達
することによって、前記研磨工具が求心揺動されること
を特徴とする。

【００４５】請求項９に記載のシリンダー面の研磨装置
は、請求項５に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記曲率半径付与部材に動力伝達機構を介して動力
を伝達することによって、前記研磨工具が求心揺動され
ることを特徴とする。

【００４６】請求項１０に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項８に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記台車型基盤が前記曲率軌道面を往復運動する際
の前記台車型基盤と前記動力伝達機構との間の少なくと
も高さ変動を吸収する変動吸収機構が設けられているこ
とを特徴とする。

【００４７】請求項１１に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項９に記載のシリンダー面の研磨装置におい
て、前記曲率半径付与部材が前記車輪に対して往復運動
する際の前記曲率半径付与部材と前記動力伝達機構との
間の少なくとも高さ変動を吸収する変動吸収機構が設け
られていることを特徴とする。

【００４８】請求項１２に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載
のシリンダー面の研磨装置において、前記加工物を接着
することなく保持する加工物保持容器が設けられている
ことを特徴とする。

【００４９】請求項１３に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１２に記載のシリンダー面の研磨装置にお
いて、前記研磨工具の揺動軸と前記加工物保持容器の保
持稜線とが平行であることを特徴とする。

【００５０】請求項１４に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載
のシリンダー面の研磨装置において、研磨液を貯留する
水槽を有し、前記加工物と前記研磨工具とが研磨液中に
浸漬されて、前記加工物の研磨が行われることを特徴と
する。

【００５１】請求項１５に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１４に記載のシリンダー面の研磨装置にお
いて、前記水槽に温度制御された研磨液を循環させる研
磨液循環装置が設けられていることを特徴とする。

【００５２】請求項１６に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載
のシリンダー面の研磨装置において、短軸方向と長軸方
向とのいずれか一方に曲率を有する加工物を研磨するた
めに、前記台車型基盤が上部台車型基盤と下部台車型基
盤とから構成され、前記上部台車型基盤と前記下部台車
型基盤との間に前記研磨工具の求心揺動方向が前記曲率
を含む面内に向くように回転調整する旋回軸が設けられ
ていることを特徴とする。

【００５３】請求項１７に記載のシリンダー面の研磨装
置は、請求項１６に記載のシリンダー面の研磨装置にお
いて、前記研磨工具の求心揺動方向と前記加工物の長軸
又は短軸方向とを合致させて位置決めする位置決め機構
が設けられていることを特徴とする。

【００５４】請求項１８に記載のシリンダー面の研磨装
置は、加工物のトーリック面、球面の研磨を行うため
に、前記加工物の凹凸の向きにかかわらず、該加工物を
上側にしかつ研磨工具を下側にして、該研磨工具を互い
に直交する方向に求心揺動させる求心揺動機構が設けら
れていることを特徴とするシリンダー面の研磨装置。

【００５５】請求項１９に記載のシリンダー面の研磨方
法は、請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載
のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加工物の保持
高さを調整することにより前記加工物の加工面の絶対曲
率半径を修正することを特徴とする。

【００５６】請求項２０に記載のシリンダー面の研磨方
法は、請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載
のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加工物の前記
研磨工具からのはみ出し量を調整することにより、前記
加工物の加工面の絶対曲率半径を修正することを特徴と
する。

【００５７】請求項２１に記載の研磨方法は、請求項１
ないし請求項１８のいずれか１項に記載のシリンダー面
の研磨装置を用いて、前記加工物の背面におもりを載せ
ることにより、前記加工物の加工面の母線方向の真直度
を修正することを特徴とする。

【００５８】請求項２２に記載の研磨方法は、請求項１
ないし請求項１８のいずれか１項に記載のシリンダー面
の研磨装置を用いて、前記加工物の前記研磨工具からの
はみ出し量を調整することにより、前記加工物の加工面
の母線方向の真直度を修正することを特徴とする。

【００５９】請求項２３に記載のおもりは、請求項２１
に記載の方法に用いるおもりであって、金属片の外周が
シリコンゴム材により被覆されていることを特徴とす
る。

【００６０】

【発明の実施の形態】

【００６１】

【発明の実施の形態１】図１は本発明のシリンダー研磨
装置全体の構成を示す正面図である。シリンダー面の研
磨装置は、装置本体１と恒温研磨液循環装置２とから大
略なる。恒温研磨液循環装置２は研磨液の循環に用い
る。装置本体１は上部駆動系１ａと下部駆動系１ｂとか
ら構成される。 （上部駆動系１ａ）図２は図１に示す上部駆動系１ａの
正面図を示し、図３はその上部駆動系１ａの側面図を示
す。上部駆動系１ａは加工物３（例えば、シリンダーレ
ンズ）を保持し、その母線（長軸）方向に往復直線運動
を与える役割を有する。

【００６２】加工物３は外周形状寸法より適度なギャッ
プ寸法でくり貫いた加工物保持容器４の内部に、その凹
凸の向きにかかわらず研磨工具２１に対して上側でかつ
無接着状態で保持されている。加工物保持容器４はその
４隅の棒材５により吊り降ろされている。

【００６３】棒材５は移動基板６ａ（Ｒ）、６ａ（Ｌ）
上の部材７ａ、７ｂにより挟み込まれ、かつ、その高さ
の調整が可能になっている。この加工物保持容器４の保
持部稜線は、後述の研磨工具２１の求心揺動軸の方向と
平行になるように組立て調整される。

【００６４】また、移動基板６ａ（Ｒ）、６ａ（Ｌ）の
側面板６ｂは加工物３の長軸方向の両側について左右２
枚で分割されている。側面板６ｂ、６ｂは連結板６ｃに
より連結されている。連結板６ｃには図示を略す長穴が
形成され、ボルト固定位置をずらすことによって、移動
基板構造の長さ調整が可能であり、加工物３の長さに対
して所定範囲内で調整が可能である。

【００６５】また、移動基板６ａの側面板６ｂの４隅に
はリニアガイドブロック８ａが取り付けられている。リ
ニアガイドブロック８ａはリニアガイドレール８ｂにサ
ポートされ、これによって、移動基板６ａ（Ｒ）、６ａ
（Ｌ）は、加工物３の母線(長軸)方向に滑らかに移動可
能とされている。この２本のリニアガイドレール８ｂ、
８ｂはレール用固定板８ｃにより、装置上部フレーム２
０に固定されている。

【００６６】この移動基板６ａ（Ｒ）の一端には、母線
(長軸)方向と直角方向に長穴９ａを有する自己潤滑性の
樹脂材料からなる板材９が取り付けられている。この長
穴９ａに回転半径が調整可能なピン１０が挿入されてい
る。このピン１０が回転により長穴９ａの中を滑ること
によって、移動基板６ａ（Ｌ）、６ａ（Ｒ）が長手方向
に任意の振幅で往復直線運動がなされる。

【００６７】なお、ピン１０の回転半径調整はクランク
板１１に設けられた長穴（図示を略す）の固定位置をず
らすことによってなされる。クランク板１１は、回転軸
１２を持つシャフト(図示せず)の下端に固定されてい
る。このシャフトの上端にはタイミングプ−リ１３が固
定されている。回転動力はモータ１４の出力軸に固定さ
れているタイミングプ−リ１５からタイミングベルト１
６を媒体として伝達される。回転軸１２を持つシャフト
はハウジング１７に内蔵のボールベアリング(図示を略
す)によりサポートされている。このハウジング１７、
モータ１４は共通の基盤１８の下面に固定されている。
基盤１８は両側面からブラケット１９により、装置上部
フレーム２０に固定される。 （下部駆動系１ｂ）図４は図１に示す下部駆動系１ｂの
正面図を示し、図５はその下部駆動系１ｂの側面図を示
す。下部駆動系１ｂは研磨工具２１の曲率半径Ｒの中心
を回転中心として、研磨工具２１を任意角度範囲内で往
復運動させる役割を持つ。

【００６８】研磨工具２１は、その基盤構成部２１ｂと
その表層部２１ａとからなる。この表層部２１ａは、前
工程(スムージング工程)ではダイヤモンド・ペレット等
を用いて、高能率の除去加工が行われ、仕上げ工程(ポ
リシング)ではポリウレタン、光学研磨用ピッチ等を用
いて、低能率だが高精度な研磨加工が行われる。

【００６９】研磨工具２１は求心揺動機構の一部を構成
する台車型基盤２２に載置固定されている。その台車型
基板２２の四隅には車輪２３が設けられている。研磨工
具２１は、曲率半径付与部材２４を往復動される。曲率
半径付与部材２４は研磨工具２１の曲率半径Ｒに対して
ΔＲの曲率半径差を有する曲率軌道面２４ａ、２４ｂを
有する。研磨工具２１は曲率軌道面２４ａ、２４ａを台
車型基盤２２が往復することにより、任意の角度で求心
搖動がなされる。

【００７０】すなわち、図４（ａ）に示すように、凸面
の加工物３（ＣＸ）に対して、Ｒ＋ΔＲの凹形状曲率軌
道面２４ａ（ＣＣ）が与えられ、図４（ｂ）に示すよう
に、凹面の加工物３（ＣＣ）に対して、Ｒ−ΔＲの凸形
状曲率軌道２４（ＣＸ）が与えられる。

【００７１】各種の加工物３の曲率半径Ｒにより、研磨
工具２１だけではなく、曲率半径付与部材２４も交換す
る。その交換の際、適切なジグ(図示せず)により、軌道
上の車輪２３がわずかに浮き上がるように台車型基盤２
２は保持されている。これにより、その交換作業は容易
となる。

【００７２】車輪２３には、図５に示すように曲率軌道
面２４ａ、２４ｂを移動中に脱線することがないよう
に、内側にフランジ２３ａが設けられている。これらの
車輪２３の回転軸２５を持つシャフト(図示せず)は台車
型基盤２２の四隅下部に固定のハウジング２６に内蔵の
ボール・ベアリング(図示せず)によりサポートされてい
る。

【００７３】２７は動力伝達機構の一部を構成する動力
伝達棒であり、この動力伝達棒２７は、研磨工具２１に
求心搖動のための駆動力を与える。この動力伝達棒２７
は台車型基盤２２の下部両端に固定されている。この動
力伝達棒２７には、連結棒２９により連結されたリニア
ガイドブロック２８が嵌合されている。

【００７４】このリニアガイドブロック２８は、ストッ
パ２７ａで制限された範囲内で高さ方向に自由に移動可
能である。連結棒２９の中間部には、回転と直線運動の
自由度を有するリニアガイドブロック３０が嵌合されて
いる。このリニアガイドブロック３０の下部にはハウジ
ング３２が固定されている。このハウジング３２は回転
軸３１を有するシャフト(図示せず)をボール・ベアリン
グ(図示せず)でサポートしている。ハウジング３２は、
クランク板３３に対して移動調整可能である。連結棒２
９は、この連結棒２９に回転半径が調整可能な軸３１上
のリニアガイドブロック３０が嵌合されることによっ
て、車軸２５と直角方向に任意の振幅で往復平行運動す
る。この際に、連結棒２９の両端のリニアガイドブロッ
ク２８は、台車型基盤２２を曲率軌道面２４ａ、２４ｂ
に沿って移動させる。

【００７５】台車型基盤２２の移動による動力伝達棒２
７の傾き変動は、変動吸収機構としての中間のリニアガ
イドブロック３０によって吸収され、動力伝達棒２７の
保持点の高さ変動は変動吸収機構としての両端のリニア
ガイドブロック２８によって吸収される。

【００７６】回転軸３１の回転半径調整は、クランク板
３３に設けられた溝(図示せず)とハウジング３２外周部
の段差(図示せず)との間の固定用ナット(図示せず)を緩
めて位置をずらすことによってすることができる。

【００７７】クランク板３３は、回転軸３４を持つシャ
フト(図示せず)の上端に固定されている。このシャフト
の下端には、タイミングプ−リ３５が固定されている。
回転動力はモータ３６の出力軸に固定のタイミングプ−
リ３７からタイミングベルト３８を動力伝達媒体として
伝達される。

【００７８】回転軸３４を持つシャフトはハウジング３
９に内蔵のボールベアリング(図示せず)によりサポート
されている。このハウジング３９は基盤４０上面に固定
され、モータ３６は基盤４１の下面に固定されている。
両基盤４０、４１は装置下部フレーム材４５上に固定の
共有基盤４２に、それぞれサポート材４３、４４により
固定される。

【００７９】図６は、図１に示す研磨水槽５７と研磨液
５６ａの恒温研磨液循環装置を示す模式図である。

【００８０】加工物３は研磨工具２１と共に研磨液５６
ａの中に沈めて研磨加工が実施される。その際に、研磨
液５６ａを貯留する研磨水槽５７は、研磨工具２１の側
に固定されて、研磨工具２１と共に求心搖動が行われ
る。研磨水槽５７に供給する研磨液５６ｄは以下の処理
を行ってから研磨水槽５７に循環供給される。

【００８１】すなわち、研磨水槽５７の戻り口５７ａか
らタンク５９に戻ってきた研磨液５６ｂはフィルタ５８
により濾過される。タンク５９側には、研磨液の恒常性
を維持するため、ヒータ６０、クーラ６１、撹拌機６２
が設けられている。これにより、タンク５９内の研磨液
５６ｃは一定温度に保持される。この研磨液５６ｃがポ
ンプ６３により循環供給される。研磨液の蒸発量の補償
は、液面キーパ装置６４によってなされる。液面キーパ
装置６４はフロートスイッチ６４ａを有し、これによっ
て開閉される電磁弁(図示せず)に接続の濾過水道水６５
がタンク２９内に適量注入され、タンク２９内の液面が
一定量に保持される。

【００８２】図７は、短軸側もしくは長軸側のどちらか
一方に曲率が在るシリンダーレンズに対して、曲率の在
る方向と求心搖動の方向を合致させる旋回軸を付加した
機構を示す。

【００８３】

【台車型基盤２２の他の実施の形態】ここでは、図７
（ａ）に示すように、台車型基盤２２は、上部台車型基
盤２２ａと下部台車型基盤２２ｂとの上下二分割構成と
されている。上部台車型基盤２２ａの底部には旋回軸６
６が設けられている。下部台車型基盤２２ｂにはその中
心部に穴が設けられている。下部台車型基盤２２ｂの底
部にはハウジング７３が設けられている。旋回軸６６は
下部台車型基盤２２ｂの穴を貫通してハウジング７３内
に突出されている。ハウジング７３内にはスリーブ材６
９が設けられ、このスリーブ材６９にはボールベアリン
グ６８が設けられている。

【００８４】旋回軸６６の軸端にはフランジ部６６ａが
設けられ、ボールベアリング６８の内輪はそのフランジ
部６６ａに挟み込まれ、ボールベアリング６８の外輪は
スリーブ材６９に保持されている。

【００８５】スリーブ材６９は、ハウジング７３内部で
その軸方向に適度のギャップ(ｇ＝１mm程度)が開くよう
に移動可能である。通常、両台車型基盤２２ａ、２２ｂ
は複数のネジ６７により固定されている。このネジ６７
をはずし、ハウジング７３の底部に設置の複数のネジ７
１をねじ込むことにより、上部台車型基盤２２ａを持ち
上げ、上部台車型基盤２２ａを下部台車型基盤２２ｂに
対して旋回可能とすることができる。

【００８６】これにより、短軸円筒加工、長軸円筒加工
のいずれの場合でも、研磨工具２１の求心揺動方向が曲
率半径を含む面内に向くように、研磨工具２１を回転調
整することができる。

【００８７】ここで、図７（ｂ）に示すように両台車型
基盤２２ａ、２２ｂの側面にネジ７２ａを用いて位置決
め規制板７２を挟み込むことにより、短軸円筒面加工の
際の位置再現性が確保される。また、図７（ｃ）に示す
ように、上部台車型基盤２２ａの底部長軸方向に短軸側
面幅Ｗと同間隔で溝７２ｂを設け、位置決め規制板７２
ｃを挿入することにより、直角の位置合わせが容易にで
き、長軸円筒面加工の際の位置再現性も確保される。位
置決め規制板７２、７２ｃ加工物３の長軸方向又は短軸
方向と研磨装置２１の揺動方向とを合致させる位置決め
機構としての役割を果たす。

【００８８】

【加工物保持容器４の変形例】図８は、凹凸両方の曲率
半径Ｒの加工物３(シリンダーレンズ)を接着なしで適切
に保持する加工物保持容器４の模式図を示す。

【００８９】加工物３は極力低い部分を保持するのが鉄
則である。加工物３としてのシリンダーレンズは曲率半
径Ｒの大きさ、凹凸の向きにより、短軸面、長軸面の外
周形状、寸法が異なり、注意が必要である。

【００９０】例えば、曲率半径Ｒの凹面の加工物３の場
合、図８（ｅ）、図８（ｆ）に示すように、短軸側面は
長軸側面よりも、寸法ｓだけ高い位置で保持しなければ
ならない。このように、凹凸双方の曲率半径Ｒを持つシ
リンダー面を有する加工物３を適格に保持するには、加
工物保持容器４の両端面の保持部が上下に調整可能であ
る構造が望ましい。

【００９１】図８（ａ）、（ｃ）に示すように、符号７
４は加工物保持容器４の機枠で、四隅に棒材５をねじ込
むネジ７４ａが設けられている。長軸側面を保持するた
めのエッジ部材７５の保持部稜線７５ａが加工物３の幅
寸法よりもわずかに大きな間隔で平行に造り込まれてい
る。このエッジ部材７５は、研磨工具２１の求心揺動軸
２１ｃに対しても平行になるように、装置本体１、上部
駆動系１ａ側の組立、調整が行われる。なお、求心揺動
軸２１ｃは紙面に対して垂直方向に延びている。

【００９２】さらに、短軸側には、図８（ｂ）、図８
（ｄ）に示すように、短軸側面保持用エッジ部材７６が
ネジ７６ａにより固定されている。ここで、ネジ７６ａ
を通す機枠７４側は長穴(図示せず)となっているため、
曲率半径Ｒの大きさと凹凸の向きにより適宜に上下に調
整可能となり、適切な条件で加工物が保持できる。

【００９３】また、機枠７４に対して、各種寸法の長軸
・短軸方向保持部材(エッジ部材)７５、７６を交換、装
着することによって、広範囲の寸法の加工物に柔軟に対
応できる。

【００９４】

【発明の実施の形態２】図９〜図１６は本発明のシリン
ダー研磨装置による研磨法を示す模式図である。

【００９５】一般的に、ラッピング、ポリシングに関す
る加工物３の減耗状態は次式により表現される。

【００９６】[Prestonの経験則]加工物の任意の座標上
の減耗量は、以下の（１）式で表される。

【００９７】 Δｈx,y[μm]＝η・ｐx,y・ｖx,y・ΔＴx,y ……(１) ここで、η：減耗率(比例定数)[μm／(J/m-2)] ｐx,y・ｖx,y・ΔＴx,y：単位面積に供給された機械的エ
ネルギー[J/m-2] ｐx,y：加工圧力[Pa] ｖx,y：加工物‐研磨工具間の相対速度[m/sec] ΔＴx,y：加工時間[sec] ただし、ｘ、ｙ：加工面積上の座標 光学的シリンダー面の精度、円筒度は以下の要素に分解
できる。 Ｒ(曲率)方向断面の絶対Ｒ誤差および形状精度として
の真円度。 母線方向の反り(真直度)、および母線の外周稜線に対
する傾き。

【００９８】上記のうち、の形状精度としての真円度
は研磨工具の求心揺動により良好となり、の外周稜線
に対する傾きは、加工物保持容器４の保持部エッジ稜線
を研磨工具２１の揺動軸と合致するように調整すること
によって公差範囲内に自動修正される。

【００９９】ここでは、絶対曲率半径Ｒ誤差の修正方
法、及び母線の真直度修正方法について述べる。 （１）絶対曲率半径(Ｒ)を修正する研磨方法。

【０１００】曲率半径(Ｒ)の修正研磨法には[保持点高
さ法]と[はみ出し法]とがある。 [保持点高さ法]ここでは、説明の容易化を図るため、加
工物(シリンダー・レンズ)３の曲率半径Ｒ＝∞とする。

【０１０１】加工物３(短軸寸法を２ａ、長軸寸法を２
ｂとする)は、図９に示す研磨工具２１上で短軸方向(ｘ
軸方向)に相対運動を行い、研磨加工がなされる。

【０１０２】図９（ａ）は加工物３の静止状態を示し、
図９（ｂ）はＸ軸方向への相対運動状態を示している。

【０１０３】図９（ａ）に示す静止状態のときには、加
工面積をＡとすると、任意の位置の圧力Ｐは加工物の重
量Ｎを加工面積Ａで除した値であり、平均圧力(Ｐ0＝Ｎ
／Ａ)であり、一様(constant)であると考えられる。

【０１０４】次に、図９（ｂ）に示すように、加工物３
にｘ軸方向に相対運動を与えると、界面の摩擦力Ｆ[Ｎ]
と、その保持点高さＬ[ｍｍ]によって回転モーメントＭ
ｙＬが生じる。

【０１０５】なお、Ｆ＝μ・Ｎ[Ｎ]であり、μは摩擦係
数である。Ｌはジグのエッジ高さを調整することにより
可変することができる。また、ＭｙＬ＝Ｆ・Ｌである。

【０１０６】この場合、加工面積Ａの圧力分布には、図
９（ｂ）に示すように直線的な勾配が発生し、任意の位
置の圧力(Ｐx)は、次式で与えられる。

【０１０７】Ｐx＝Ｐ0＋Ｃ・ｘ [Pa] ……（２） ここで、Ｃは比例定数であり、Ｃ＝MｙＬ／Ｉy [Pa/m
m]である。

【０１０８】また、Ｉyは断面２次モーメントであり、
Ｉ＝a2・Ａ／３ [mm3]である。

【０１０９】Ｐxは、図９（ｃ）に示すように、その面
積で積分すれば、加工物の重量(Ｎ＝２ｂ・∫−ａ＋ａ
(Ｐx)dx)になり、中心部の圧力は平均圧力(Ｐ0)に等し
い。また、上記の範囲内で、ｘ軸方向に往復運動がなさ
れた場合、任意の位置での圧力は、応力振幅があるが時
間的平均値(Ｐ−x)は結局一様にＰ0になる。なお、その
図９（ａ）において、Ｖｘは相対運動速度である。な
お、「Ｐ−」の「−」は「Ｐ」の頭の上に付されている
ものと了解されたい。

【０１１０】次に、図１０に示すように、過剰に保持高
さＬを大きくした場合を仮定する。(２)式より、加工面
積上での最大・最小圧力比Ｋは次式で与えられる。

【０１１１】 Ｋ＝(Ｐ0＋Ｃ・ｘ)／(Ｐ0−Ｃ・ｘ) ＝(１＋３・(μ・Ｌ)／a)／(１−３・(μ・Ｌ)／a) ……(３) 従って、(μ・Ｌ)＝(a／３)・(Ｋ−１)／(Ｋ＋１) Ｋ＝∞である場合、(μ・Ｌ)＝(a／３)であり、この条件
では最小圧力側がゼロになる。すなわち、ある摩擦条件
下、例えば、摩擦係数μ＝１では、保持点高さが、Ｌ≧
a／３(加工物の短軸幅の1／６)を著しく超えた場合、応
力振幅の時間的平均値(Ｐ−x)は一様にならない。

【０１１２】図１０に示すように、上記の保持条件で加
工物と研磨工具との間で左側(−ｘ方向)へ相対速度(Ｖx
1)で摩擦運動した時、圧力分布はＰx1となり、逆の方向
の運動では圧力分布はＰx2となる。従って、応力振幅の
時間的平均値(Ｐx)の短軸方向分布状態は、中心部では
平坦だが両端で増大する傾向が得られ、結果Prestonの
経験則から、両端部に向かって減耗量の増大化が図られ
る。

【０１１３】保持点高さＬによる曲率半径Ｒの修正法
は、この効果を利用したものであり、減耗量の分布状態
は、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に符号７７ａ、７７
ｂで示した結果となり、曲率半径Ｒの凸面の加工物３で
は曲率半径Ｒを小さくすることができ、曲率半径Ｒの凹
面の加工物３では曲率半径Ｒを大きくすることができ
る。

【０１１４】このような修正は、具体的には図２、図
３、図８に示す加工物保持工具４の高さ調整により実施
可能である。 [はみ出し法]説明の便宜のため、加工物(シリンダー・レ
ンズ)３の曲率半径Ｒ＝∞とする。図９、図１０に示し
た加工物３のはみ出しの無い条件のもとでは、加工面積
(Ａ)上の任意の位置の加工時間(Ｔx)は、時計で計測し
た時間(Ｔw)と同一であり、一様(constant)である。

【０１１５】しかし、図１２に示すように、実際の研磨
工具２１は有限の幅(短軸寸法２α、長軸寸法２β)を有
する。また、研磨を行うときに、加工物３(短軸寸法２
ａ、長軸寸法２ｂ)には、適度のはみ出し量ｄを与える
ことができる。

【０１１６】ここで、研磨工具２１は、加工物３の下面
を短軸方向(−ｘ方向)に移動中(研磨中)である。往復相
対運動は

【発明の実施の形態１】に示したように、振幅[ＡＭＰ]
及び回転数(回転角速度：ω[rad/sec])が調整可能なク
ランク機構、直線案内機構により容易になされる。研磨
工具２１のｘ方向移動量は次式で表される。

【０１１７】研磨工具２１の移動量ξは、ξ＝[ＡＭＰ]
・sin(ω・Ｔ) ここで、ω・Ｔは、研磨工具の位相角度[ｒａｄ]、Ｔは
時間[ｓｅｃ]である。

【０１１８】図１２(ａ)は、加工物３と研磨工具２１の
右側稜線が合致した状態を示し、加工物３の短軸方向の
任意の座標ｘは、いまだ研磨工具２１と接触している。
図１２(ｂ)は、丁度座標ｘが研磨工具２１の稜線上にあ
る状態を示している。従って、今後、研磨工具２１の移
動方向が−ｘ方向から反転して逆向き(＋ｘ方向)にな
り、同位置に復帰するまでは、実際上、この座標ｘの加
工物３の面は研磨加工が行われない。図１２(ｃ)は、研
磨工具２１が最大にはみ出した状態を示しており、次の
瞬間より逆向き(＋ｘ方向)に移動を開始する。

【０１１９】ここで、ｘが研磨工具２１と接触した期間
の研磨工具２１の位相角度をΘx、今後、研磨工具２１
の移動方向が逆向きになるまでの研磨工具２１の位相角
度をΘｅとすれば、両方の合計はΘw＝Θx＋Θｅ＝π／
２ [ｒａｄ]である。

【０１２０】このように、加工物３の両端部分では、一
定周期で研磨加工されない空白の時間帯(Ｔe)が現れ
る。

【０１２１】ここで、実時間(Ｔw)＝研磨加工時間(Ｔx)
＋空走時間(Ｔe)＝一定とすれば、任意の位置の研磨加
工時間(Ｔx)は次式で与えられる。

【０１２２】０≦ｘ≦ｘC の範囲では、Ｔx＝Ｔw ただし、ｘC＝α−[ＡＭＰ]…全くはみ出しのない領域 ｘC≦ｘ≦＋ａ の範囲では、Ｔx＝Ｔw・(Θx／Θw) ＝Ｔw・(π／２)・sin−1[(α−ｘ)／[AMP]] ただし、(Θx／Θw)は接触率である。

【０１２３】接触率を加味した研磨加工時間(Ｔx)の短
軸方向の分布状態は、中心部では平坦であるが、両端で
減少する傾向が得られ、その結果Prestonの経験則か
ら、両端部に向かって減耗量の減少化が図られる。相対
的に表現すると、中心部の減耗量の増大化が図られる。

【０１２４】はみ出し量ｄによる曲率半径Ｒの修正法
は、この効果を利用したものであり、減耗量の分布状態
は、例えば、図１３に符号７８ａ、７８ｂで示した結果
となり、曲率半径Ｒの凸面の加工物３では曲率半径Ｒを
大きくすることができ、曲率半径Ｒの凹面の加工物３で
は曲率半径Ｒを小さくすることができる。

【０１２５】このような修正は、具体的には、図５に示
すクランクの振幅調整等により実施可能である。 （２）母線の真直度を修正する研磨方法 母線の反りδ(長軸方向真直度)の修正研磨法には、[偏
荷重法]と[はみ出し法]とがある。 [偏荷重法]図１４は偏荷重の付加による母線の反りδ
(長軸方向真直度)の修正法を説明するための図である。

【０１２６】図１４（ａ）に示すように、一様な断面形
状の材料の加工物３の自重のみでの研磨を行う加工状態
では、加工面積Ａの任意の位置ｙの圧力Ｐyは、加工物
の重量Ｎを断面積Ａで除した値、すなわち、平均圧力Ｐ
0＝Ｎ／Ａであり、一様(constant)である。

【０１２７】図１４（ｂ）は、加工物３の長軸方向の両
端部の背面に偏荷重を与えるため、おもり７９を載せた
ときに生じる長軸方向(ｙ軸方向)の圧力Ｐｙの分布変化
を示している。

【０１２８】加工物３の両端部では、自重による等分布
荷重におもり７９による集中荷重が加わり、長軸方向の
圧力Ｐｙの分布状態は中心部は平坦であるが、両端で増
大する傾向が得られる。

【０１２９】偏荷重の付加による母線方向の真直度δ修
正法は、この圧力分布に変化を与える効果を利用したも
のであり、その結果Prestonの経験則から、図１６
（ａ）に符号８０ａに示したように、両端部に向かって
減耗量の増大化が図られる。

【０１３０】その後、おもり７９を加工物３から取り去
れば、おもり７９による加工物３の変形が解除されて、
加工物３の母線方向の真直度δが修正される。

【０１３１】図１４(ｃ)は、加工物３の長軸方向の中心
部の背面に偏荷重を与えるため、おもり７９を載せたと
きに生じる長軸方向(ｙ軸方向)の圧力Ｐｙの分布変化を
示している。

【０１３２】加工物３の中心部では自重による等分布荷
重におもり７９による集中荷重が加わり、長軸方向の圧
力Ｐｙの分布状態は中心部に向かって増大する傾向が得
られる。偏荷重の付加による母線方向の真直度δ修正法
は、この圧力分布に変化を与える効果を利用したもので
あり、その結果Prestonの経験則から、図１６（ｂ）に
符号８０ｂに示したように、中心部に向かって減耗量の
増大化が図られる。

【０１３３】その後、おもり７９を加工物３から取り去
れば、おもり７９による加工物３の変形が解除されて、
加工物３の母線方向の真直度δが修正される。

【０１３４】ここで用いるおもり７９は、図１５に示す
ように、金属片７９ａの周囲をシリコンゴム７９ｂで被
覆したものである。このおもり７９は、研磨液中で用い
る際、金属片７９ａの腐食を避ける効果と、加工物３の
背面形状による異常な圧力分布の発生を抑制する効果が
ある。 [はみ出し法]短軸方向のはみ出し調整法を長軸方向に置
き換えることにより、母線方向の真直度δの修正を行う
ことができる。すなわち、図２に示すクランクの振幅調
整により、長軸方向の両端に適宜はみ出し量を与え、両
端部に向かって減耗量の減少化を図ることができる。

【０１３５】はみ出し量による母線方向の真直度δの修
正法は、母線方向の研磨工具２１と加工物３との間の接
触率を加味した研磨加工時間に変化を与える効果を利用
したものであり、その結果Prestonの経験則から、図１
６（ｂ）に符号８０ｂで示したように中心部に向かって
減耗量の増大化が図られる。

【０１３６】

【発明の実施の形態３】図１７は、本発明のシリンダー
研磨装置の応用例の主要部を示している。

【０１３７】加工物９９の表面形状は、ｘ、ｙ方向に異
なる曲率Ｒx、Ｒyを有するトーリック面、もしくは自由
曲面を除くその他の曲面(Ｒx、Ｒy のいずれか一方にの
み曲率を有するシリンダー面、もしくはＲx＝Ｒyの曲率
を有する球面、Ｒx＝Ｒy＝∞の平面)である。

【０１３８】研磨工具１００はその基盤構成部１００ａ
とその表層部１００ｂからなる。前工程(スムージング)
では、この表層部１００ａには、ダイヤモンド・ペレッ
ト等が用いられ、この表層部１００ａによって、加工物
３の表面の除去加工が高能率で行われる。また、仕上げ
工程(ポリシング)では、この表層部１００ａには、ポリ
ウレタン、光学研磨用ピッチ等が用いられ、低能率であ
るが、加工物３の表面の高精度な研磨加工が行われる。
また、研磨工具１００の表面形状は、加工物９９の表面
形状に対して正負(凹凸)が反転した形状である。

【０１３９】研磨工具１００は台車型基盤１０１上に固
定されている。その台車型基板１０１の四隅には車輪１
０２が設けられている。その車輪１０２は研磨工具１０
０の曲率Ｒｘに対してΔＲｘの差を有する曲率軌道１０
３上を往復する。これによって、研磨工具１００は任意
の角度でｘ方向の求心搖動がなされる。

【０１４０】すなわち、凸の曲率面の加工物９９に対し
てはＲｘ＋ΔＲｘの凹形状曲率軌道１０３ａが与えら
れ、凹の曲率面の加工物９９に対してはＲｘ‐ΔＲｘの
凸形状曲率軌道１０３ｂが与えられる。車輪１０２には
曲率軌道１０３を移動中に脱線することがないように、
内側にフランジ１０２ａが設けられている。これらの車
輪１０２ａの回転軸１０２ｂを持つシャフト(図示せず)
は基盤１０１の四隅下部に固定のハウジング１０４に内
蔵のボール・ベアリング(図示せず)によりサポートされ
ている。

【０１４１】ｘ方向の求心搖動機構は、台車型基盤１０
５上に固定されている。その台車型基盤１０５の四隅に
は車輪１０６が設けられている。その車輪１０６は研磨
工具１００の曲率半径Ｒｙに対してΔＲｙの差を有する
曲率軌道１０７上を往復する。これによって、研磨工具
１００は任意の角度でｙ方向の求心搖動がなされる。

【０１４２】すなわち、凸の曲率面の加工物９９に対し
てはＲｙ＋ΔＲｙの凹形状曲率軌道１０７ａが与えら
れ、凹の曲率面の加工物９９に対してはＲｙ−ΔＲｙの
凸形状曲率軌道１０７ｂが与えられる。このｙ軸方向の
曲率軌道１０７は、ｘ方向の曲率軌道１０３に対して直
交配置される。車輪１０６には、曲率軌道１０７を移動
中に脱線することがないように内側にフランジ１０７ａ
が設けられており、これらの回転軸１０７ｂを持つシャ
フト(図示せず)は基盤１０５の四隅下部に固定のハウジ
ング１０８に内蔵のボール・ベアリング(図示せず)によ
りサポートされている。ｘ方向と直交するｙ方向の求心
搖動機構は基盤１０９上に構成される。

【０１４３】研磨工具１００のｙ方向への求心搖動のた
めの駆動力は、基盤１０５の下部両端に固定の動力伝達
棒１１０によって与えられる。この動力伝達棒１１０に
は、トラベリング・ナット・ブロック１１１により連結さ
れたリニアガイド・ブロック１１２が係合している。動
力伝達棒１１０はストッパ１１０ａで制限された範囲内
で高さ方向に自由に移動可能である。なお、トラベリン
グ・ナット・ブロック１１１の両サイドにはシャフト(図
示せず)が付き出し、リニアガイド・ブロック１１２の片
面内部に収容のボールベアリング(図示せず)がこれらを
サポートすることによって三体が連結され、動力伝達棒
１１０はｘ’−ｘ ’方向に回転可能である。トラベリ
ング・ナット・ブロック１１１は駆動ネジ１１３によって
ｙ’−ｙ’方向に移動可能である。トラベリング・ナッ
ト・ブロック１１１は、往復回転角度(±Θy)の入力によ
り、任意の振幅で往復平行運動がなされる。駆動ネジ１
１３は両端支持もしくは片持ち式の適切な構造によりボ
ールベアリング(図示せず)でサポートされており、適切
な動力伝達機構により駆動用モータ(図示せず)から動力
の供給を受けている。この際に、両端のガイド・ブロッ
ク１１２は台車１０５を軌道１０７に沿って移動させ
る。台車１０５の移動による動力伝達棒１１０の傾きは
ブロック間の回転機構が吸収し、また、同時に起こる動
力伝達棒１１０の保持点高さの変動は両端のリニアガイ
ド・ブロック１１２が吸収する。

【０１４４】なお、トラベリング・ナット・ブロック１１
１の往復距離及び往復速度調整は駆動用モータのコント
ロール用ドライバ(図示せず)により往復回転角度(±Θy
[deg])、回転数(ωｙ、[rpm])を設定、入力することに
よってなされる。

【０１４５】また、研磨工具１００のｘ方向への求心搖
動のための動力伝達機構は、基盤１０１の下部に同様の
構成要素をｙ方向への求心揺動のための動力伝達機構に
対して直交配置することにより与えられる。

【０１４６】なお、本装置においては、研磨工具１００
側が２次元(ｘ、ｙ方向)的な運動を行うため、加工物９
９は、図８に示すようにジグ中に静止状態で保持され
る。また、加工物９９を研磨工具１００と共に研磨液中
に沈めるための水槽１１４を付加しても良いし、さら
に、この水槽中に温度制御された研磨液を循環供給する
装置を付加しても良い。

【０１４７】

【その他の発明の実施の形態】発明の実施の形態では、
加工物３を長軸方向に往復動させる構成としたが、加工
物３を静止状態とし、研磨工具２１が求心搖動されると
共に、研磨工具２１がその揺動方向と直角方向に往復直
線運動することによって加工物３の研磨が実施されるよ
うにしてもよい。

【０１４８】発明の実施の形態では、研磨工具２１を台
車型基盤２２に載置し、この台車型基盤２２を曲率半径
付与部材２４に摺動させる構成としたが、研磨工具２１
を曲率半径付与部材２４に固定し、その曲率軌道面２４
を車輪に摺接させ、曲率半径付与部材２４が車輪に対し
て往復運動させることにより、研磨工具２１が求心搖動
されるようにしてもよい。この場合、車輪側を動力源と
して、曲率半径付与部材２４を車輪に対して相対移動さ
せることにより、研磨工具２１が求心揺動されるように
してもよいし、曲率半径付与部材２４に動力伝達機構を
介して動力を伝達することによって、研磨工具２１が求
心揺動されるようにしてもよい。

【０１４９】発明の実施の形態では、動力伝達機構を介
して台車型基盤２２を揺動させる構成としたが、台車型
基盤２２に動力源を内蔵し、この台車型基盤２２を曲率
軌道面２４ａに沿って自走させることによって、研磨工
具２１が球心揺動されるようにしてもよい。

【０１５０】動力伝達機構を介して台車型基盤２２又は
曲率半径付与部材２４を駆動する場合には、高さ変動を
吸収する変動吸収機構を設けるのが望ましい。

【０１５１】

【発明の効果】請求項１〜１１に記載のシリンダー面の
研磨装置によれば、凹凸両方の曲率に対して、研磨工具
の求心搖動が可能であり、加工物の曲率半径、幅により
変動する横殴り現象を解消でき、研磨条件の安定化が図
られると共に、曲率半径方向断面の真円度が良好とな
る。

【０１５２】また、加工物に対して、常に下側に研磨工
具が配置され、研磨工具の減耗体・欠落部、余剰砥粒、
その他異物等が研磨工具の溝に吸収されるので、表面あ
らさ、表面欠陥の最小化が図られる。

【０１５３】請求項１２に記載のシリンダー面の研磨装
置によれば、加工物を加工物に接着することなく適切保
持して往復運動を与えるので、加工物の着脱作業が容易
となり、接着歪みを起因とする加工面形状精度の喪失か
ら回避される。

【０１５４】請求項１３に記載のシリンダー面の研磨装
置によれば、加工物母線の外周稜線に対する傾きが自動
的に修正される。

【０１５５】請求項１４に記載のシリンダー面の研磨装
置によれば、加工物を研磨工具(磨き皿)と共に研磨液中
に沈める水槽を付加することにより、より一層微細な研
磨砥粒の選択作用と均質的分散作用が現れ、加工表面の
表面あらさ、表面欠陥の最小化が図られる。

【０１５６】請求項１５に記載のシリンダー面の研磨装
置によれば、温度制御された研磨液を水槽側に循環供給
するための装置を付加することにより、加工物および研
磨工具の温度膨張による寸法変化および形状変形の最小
化、さらに研磨工具のポリシャ材が光学研磨用のピッチ
である場合は粘弾性の安定化が図られ、高精度な形状精
度が得られる環境が確保される。

【０１５７】請求項１６、１７に記載のシリンダー面の
研磨装置によれば、短軸側および長軸側のどちらか一方
に曲率が在るシリンダー・レンズに対して、曲率の在る
方向と求心搖動の方向を正確に合致させる旋回軸および
位置合わせ機構を付加することにより、短軸側・長軸側
にかかわらず、シリンダー面の研磨が実施できる。

【０１５８】請求項１８に記載のシリンダー面の研磨装
置によれば、求心搖動機構を直交配置して設けることに
より、シリンダー面の他、トーリック面および球面等の
研磨も可能となる。

【０１５９】請求項１９〜２１に記載のシリンダー面の
研磨方法及び請求項２２に記載のおもりを用いれば、こ
の発明のシリンダー面の研磨装置を利用してシリンダー
面の曲率半径の精度、母線真直度を修正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリンダー研磨装置全体の構成を示す
正面図である。

【図２】図１に示す上部駆動系(母線方向の往復運動)の
構造を拡大して示す正面図である。

【図３】図１に示す上部駆動系(母線方向の往復運動)の
構造を拡大して示す側面図である。

【図４】図１に示す下部駆動系(曲率半径Ｒ方向の求心
揺動)の構造を示す側面図であって、（ａ）は加工物が
凸面形状の場合を示し、（ｂ）は加工物が凹面形状の場
合を示す。

【図５】図１に示す下部駆動系(Ｒ方向の求心揺動)の構
造を拡大して示す正面図である。

【図６】図１に示す研磨水槽と研磨液循環装置の構造を
示す模式図である。

【図７】 短軸側及び長軸側のどちらか一方に曲率があ
るシリンダーレンズに対して、曲率のある方向と求心搖
動の方向とを合致させる旋回軸を付加した研磨工具の模
式図であり、（ａ）はその内部構造を示し、（ｂ）は短
軸側に曲率がある加工物を研磨工具にセットした状態を
示し、（ｃ）は長軸側に曲率がある加工物を研磨工具に
セットした状態を示す。

【図８】凹凸の向きが逆向きの加工物を接着することな
しに保持することのできる加工物保持具の模式図であ
り、（ａ）は加工物が凹面の場合の加工物の保持状態を
示す平面図を示し、（ｂ）はその（ａ）に示す加工物保
持具の縦断面図を示し、（ｃ）は加工物が凸面の場合の
加工物の保持状態を示す平面図を示し、（ｄ）はその
（ｃ）に示す加工物保持具の縦断面図を示し、（ｅ）は
（ａ）に示す加工物保持具の横断面図を示し、（ｆ）は
（ｃ）に示す加工物保持具の横断面図を示す。

【図９】 本発明のシリンダー研磨装置による研磨法を
説明するための模式図であり、（ａ）は加工物の加工面
の絶対曲率の修正方法の説明に使用する説明であって、
加工物が静止状態にあるときの加工面に加わる圧力分布
の説明図、（ｂ）は加工物が相対運動をしている状態に
あるときの加工面に加わる圧力分布の説明図、（ｃ）は
（ｂ）に示す加工物の平面図である。

【図１０】 本発明のシリンダー研磨装置による研磨法
を説明するための模式図であり、加工物の保持高さを変
更した場合の圧力分布の説明図である。

【図１１】 本発明のシリンダー研磨装置による加工面
の絶対曲率半径の修正方法を説明するための模式図であ
って、（ａ）は加工物が凸の曲面の場合の摩耗の状態を
示し、（ｂ）は加工物が凹の曲面の場合の摩耗の状態を
示す。

【図１２】 本発明のシリンダー研磨装置による加工面
の絶対曲率半径の修正方法を説明するための模式図であ
って、（ａ）は研磨工具の稜線が加工物の稜線に一致し
ている状態を示し、（ｂ）は加工物が研磨工具に対して
はみ出した瞬間を示し、（ｃ）は加工物が研磨工具に対
して最大量はみ出して移動方向を変える瞬間を示してい
る。

【図１３】 図１２に示すはみ出し法による加工物の加
工面の絶対曲率半径の修正方法の説明図で、（ａ）は加
工物が凸の曲面の場合の摩耗の状態を示し、（ｂ）は加
工物が凹の曲面の場合の摩耗の状態を示す。

【図１４】 加工物の母線の真直度の修正方法の説明図
であって、（ａ）は偏荷重を加工物に加えない状態での
圧力分布状態の説明図であり、（ｂ）は加工物の両端に
偏荷重を加えたときの圧力分布状態の説明図であり、
（ｃ）は中央に偏荷重を加えたときの圧力分布状態を示
す。

【図１５】 加工物の母線の真直度の修正に使用するお
もりの断面図である。

【図１６】 加工物の母線の真直度の修正方法の説明図
であって、（ａ）は周辺部の摩耗量が増加した状態を示
し、（ｂ）は中心部の摩耗量が増加した状態を示す。本
発明のシリンダー研磨装置による研磨法を示す模式図

【図１７】 求心揺動機構を直交配置したシリンダー面
研磨装置の概略構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

３…加工物 ２１…研磨工具 ２２…台車型基盤 ２４…曲率半径付与部材

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工物の凹凸の向きにかかわらず、該加
   工物を上側にしかつ研磨工具を下側にして求心搖動が可
   能なシリンダー面の研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記研磨工具が求心搖動されると共に、該
   研磨工具の揺動方向と直角方向に前記加工物が往復直線
   運動することによって前記加工物の研磨が実施されるこ
   とを特徴とする。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記加工物が静止状態とされ、前記研磨工
   具が求心搖動されると共に、該研磨工具がその揺動方向
   と直角方向に往復直線運動することによって前記加工物
   の研磨が実施されることを特徴とする。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   に記載のシリンダー面の研磨装置において、前記研磨工
   具が車輪を有する台車型基盤に載置され、該台車型基盤
   が前記研磨装置の曲率半径に対して所定の曲率差を有す
   る曲率軌道面が形成された曲率半径付与部材に摺動可能
   に載置され、前記台車型基盤が前記曲率軌道面を往復運
   動することによって、前記研磨工具が球心揺動されるこ
   とを特徴とする。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   に記載のシリンダー面の研磨装置において、前記研磨工
   具が該研磨工具の曲率半径に対して所定の曲率差を有す
   る曲率軌道面が形成された曲率半径付与部材に固定さ
   れ、前記曲率軌道面が車輪に摺接され、前記曲率半径付
   与部材が前記車輪に対して往復運動することにより、前
   記研磨工具が求心搖動されることを特徴とする。
6. 【請求項６】 請求項４に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記台車型基盤に動力源が内蔵され、該台
   車型基盤が前記曲率軌道面に沿って自走することによっ
   て前記研磨工具が球心揺動されることを特徴とする。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記車輪側を動力源として、前記曲率半径
   付与部材を前記車輪に対して相対移動させることによ
   り、前記研磨工具が求心揺動されることを特徴とする。
8. 【請求項８】 請求項４に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記台車型基盤に動力伝達機構を介して動
   力を伝達することによって、前記研磨工具が求心揺動さ
   れることを特徴とする。
9. 【請求項９】 請求項５に記載のシリンダー面の研磨装
   置において、前記曲率半径付与部材に動力伝達機構を介
   して動力を伝達することによって、前記研磨工具が求心
   揺動されることを特徴とする。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のシリンダー面の研磨
    装置において、前記台車型基盤が前記曲率軌道面を往復
    運動する際の前記台車型基盤と前記動力伝達機構との間
    の少なくとも高さ変動を吸収する変動吸収機構が設けら
    れていることを特徴とする。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載のシリンダー面の研磨
    装置において、前記曲率半径付与部材が前記車輪に対し
    て往復運動する際の前記曲率半径付与部材と前記動力伝
    達機構との間の少なくとも高さ変動を吸収する変動吸収
    機構が設けられていることを特徴とする。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置において、前記加
    工物を接着することなく保持する加工物保持容器が設け
    られていることを特徴とする。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のシリンダー面の研
    磨装置において、前記研磨工具の揺動軸と前記加工物保
    持容器の保持稜線とが平行であることを特徴とする。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置において、研磨液
    を貯留する水槽を有し、前記加工物と前記研磨工具とが
    研磨液中に浸漬されて、前記加工物の研磨が行われるこ
    とを特徴とする。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のシリンダー面の研
    磨装置において、前記水槽に温度制御された研磨液を循
    環させる研磨液循環装置が設けられていることを特徴と
    する。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし請求項１５のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置において、短軸方
    向と長軸方向とのいずれか一方に曲率を有する加工物を
    研磨するために、前記台車型基盤が上部台車型基盤と下
    部台車型基盤とから構成され、前記上部台車型基盤と前
    記下部台車型基盤との間に前記研磨工具の求心揺動方向
    が前記曲率を含む面内に向くように回転調整する旋回軸
    が設けられていることを特徴とする。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のシリンダー面の研
    磨装置において、前記研磨工具の求心揺動方向と前記加
    工物の長軸又は短軸方向とを合致させて位置決めする位
    置決め機構が設けられていることを特徴とする。
18. 【請求項１８】 加工物のトーリック面、球面の研磨を
    行うために、前記加工物の凹凸の向きにかかわらず、該
    加工物を上側にしかつ研磨工具を下側にして、該研磨工
    具を互いに直交する方向に求心揺動させる求心揺動機構
    が設けられていることを特徴とするシリンダー面の研磨
    装置。
19. 【請求項１９】 請求項１ないし請求項１８のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加
    工物の保持高さを調整することにより前記加工物の加工
    面の絶対曲率半径を修正することを特徴とする研磨方
    法。
20. 【請求項２０】 請求項１ないし請求項１８のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加
    工物の前記研磨工具からのはみ出し量を調整することに
    より、前記加工物の加工面の絶対曲率半径を修正するこ
    とを特徴とする研磨方法。
21. 【請求項２１】 請求項１ないし請求項１８のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加
    工物の背面におもりを載せることにより、前記加工物の
    加工面の母線方向の真直度を修正することを特徴とする
    研磨方法。
22. 【請求項２２】 請求項１ないし請求項１８のいずれか
    １項に記載のシリンダー面の研磨装置を用いて、前記加
    工物の前記研磨工具からのはみ出し量を調整することに
    より、前記加工物の加工面の母線方向の真直度を修正す
    ることを特徴とする研磨方法。
23. 【請求項２３】 請求項２１に記載の方法に用いるおも
    りであって、金属片の外周がシリコンゴム材により被覆
    されていることを特徴とする。