JP2004009280A - Method and device for polishing - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの加工面に残存するうねり成分を効率よく除去可能な研磨方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レンズやミラーなどの光学素子の光学面、または金型の成形面などは極めて高い形状精度に研磨加工されるが、このようなワークの加工面に残存するうねり成分を除去することによって、より設計形状に近い高精度な研磨面を得ることが可能である。特に、加工面が軸対称非球面や自由曲面を有する極めて高い形状精度を要求される光学素子の光学面や金型の成形面などの超精密研磨加工においては、加工面の形状精度を維持しながら加工面に残存するうねり成分を除去することが必要となる。
【0003】
従来、高度な形状精度が要求されるレンズやミラーなどの光学素子の光学面や金型の成形面を研磨する際、これらのワークの加工面よりも小さな研磨工具を用い、加工面の形状計測とこれに基づく修正研磨加工とを繰り返し、形状修正を行いながら研磨する方法が、例えば特開2000−84817号公報にて提案されている。この特開2000−84817号公報に開示された方法は、ワークの加工面に残存する誤差形状の空間周波数成分に応じて回転研磨工具の径を変え、複数の研磨工程を経て加工面の形状精度を向上させて行くようにしたものである。具体的には、ワークの加工面に残存するうねり成分の高さやピッチを測定し、このうねり成分の山部を選択的に研磨し、より波長の短い二次うねり成分をワークの加工面に形成し、次いでこの二次うねり成分の波長の2倍以上の径の回転研磨工具を用い、二次うねり成分も除去するようにしている。
【0004】
一方、加工面が軸対称非球面となったワークに対し、無端ベルト状の研磨布を用いて研磨する方法が特開平11−42546号公報に開示されている。この方法では、ワークの加工面を反転した形状の押圧面が形成された押圧シューをその押圧面がワークの加工面と対向するように配置し、このワークの加工面と押圧シューの押圧面との間に無端の研磨ベルトを介装し、押圧シューをワーク側に付勢して研磨ベルトをワークの加工面に押し当てた状態のまま、ワークを回転しつつ研磨ベルトを押圧シューの押圧面に沿ってワークの径方向に移動させ、ワークの加工面を効率よく研磨するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−84817号公報に開示された研磨方法では、ワークの加工面に残存するうねり成分の高さやピッチを正確に測定するために膨大な時間がかかり、しかも測定されたうねり成分のデータに基づいて研磨装置をCNC制御によってうねり成分の山部のみを選択的に研磨するための加工データも膨大となる結果、加工面に残存するうねり成分を効率よく除去することができない。さらに、二次うねり成分を除去するための工具の大きさによっては、工具干渉のためにワークの加工面の周縁部まで設計形状通りに研磨加工することが困難な場合がある。
【0006】
一方、特開平11−42546号公報に開示された研磨方法では、押圧シューにより研磨ベルトに与えられる加工圧の方向がワークの加工面の傾斜状態に関係なく、一般的にはワークの回転軸線と平行な方向に設定されるため、ワークの加工面の法線方向に作用する加工圧がその傾斜角によって異なってしまう欠点がある。このため、ワークの加工面全体を均一に研磨することができず、特に押圧シューによる押圧方向に対して加工面が垂直になっていない部分での研磨量が不足気味となるため、この部分のうねり成分を完全に除去しようとすると、他の部分の研磨量が過大となってワークの加工面の形状精度を悪化させてしまうという問題を生ずる。
【0007】
【発明の目的】
本発明の目的は、ワークの加工面の形状の如何に拘らず、その形状測定や加工データ作成に多大な負荷をかけずに加工面全域を均一に研磨し、加工面に残存するうねり成分を効率よく除去し得る研磨方法およびその装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態は、ワークの加工面に押圧シューの押圧面を近接状態で保持するステップと、ワークの加工面を研磨するための研磨帯をワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面との間に介在させるステップと、前記研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧するステップと、ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面との間に介在する前記研磨帯を前記押圧シューの前記押圧面に沿って移動させるステップと、ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面とを前記研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動させるステップとを具えたことを特徴とする研磨方法にある。
【0009】
本発明の第2の形態は、ワークの加工面の一部と対応した押圧面を有する押圧シューと、この押圧シューの前記押圧面に沿って配され、前記押圧面に対して摺接し得る可撓性をなす基材の表面に接合された研磨層を有する研磨帯と、この研磨帯を前記押圧シューの前記押圧面に沿って移動させる研磨帯移動手段と、前記押圧シューに設けられ、前記研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧する押圧手段と、ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面とが前記研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動するように、ワークが取り付けられるワークテーブルと前記押圧シューとを相対移動させる相対移動手段とを具えたことを特徴とする研磨装置にある。
【0010】
本発明によると、押圧手段により研磨帯がワークの加工面に押し付けられる部分において、研磨加工の進行に伴い、押圧シューの押圧面の形状がワークの加工面に転写され、押圧シューの押圧面の範囲に亙るワークの加工面に残存するうねり成分が除去される。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の形態による研磨方法において、ワークの加工面が軸回転対称形状を有し、研磨帯を移動させるステップがワークの半径方向の研磨帯の移動を含み、ワークの加工面と押圧シューの押圧面とを相対移動させるステップがワークの軸心回りの駆動回転を含むものであってよい。
【0012】
本発明の第2の形態による研磨装置において、押圧シューと、研磨帯と、研磨帯移動手段と、押圧手段とを複数組有するものであってよい。
【0013】
押圧シューの押圧面がワークの加工面に対して所定間隔をあけて対向するように押圧シューを保持するシュー保持手段をさらに具えることができる。
【0014】
押圧手段が流体圧を利用したものであって流体圧を調整し得る調圧手段を有することができる。
【0015】
押圧シューが研磨帯の移動方向に沿った当該押圧シューの押圧面の両端部にワークの加工面との干渉を回避するための逃げ部をそれぞれ有するものであってよい。この場合、研磨帯移動手段が研磨帯を押圧シューの逃げ部に沿って導く案内手段を有することができる。
【0016】
【実施例】
本発明による研磨方法を実施し得る本発明による研磨装置の実施例について、図1〜図7を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。
【0017】
本発明の第1の実施例によるワークの加工状態を図1に示す。本実施例におけるワーク10は、研磨面が所定曲率半径のシリンドリカル凹面11となっており、図示しないワークテーブル上に固定されている。
【0018】
押圧面がワーク10のシリンドリカル凹面11を反転した所定曲率半径のシリンドリカル凸面12となった押圧シュー13は半円弧の板状をなし、その上端部がスライダ駆動手段14のスライダ案内ブロック15に対してワーク10のシリンドリカル凹面11の軸線と平行な方向に往復動自在に装着されたスライダ16から突出するブラケット17に支持されている。このブラケット17を介して押圧シュー13を支持する本発明のシュー保持手段としてのスライダ16は、スライダ駆動手段14の図示しない駆動機構によってワーク10のシリンドリカル凹面11の軸線と平行な方向にスライダ案内ブロック15に対して往復駆動される。本実施例では、上述したスライダ16およびスライダ案内ブロック15を有するスライダ駆動手段14が本発明における相対移動手段を構成しているが、ワーク10を固定した図示しないワークテーブルをワーク10と共にそのシリンドリカル凹面11の軸線と平行な方向に往復駆動させるさせるようにしてもよい。
【0019】
押圧シュー13のシリンドリカル凸面12の軸線は、ワーク10のシリンドリカル凹面11の軸線と同軸となるようにブラケット17に支持され、この時、ワーク10のシリンドリカル凹面11と押圧シュー13のシリンドリカル凸面12との間には一定間隔の隙間が形成されるように、シリンドリカル凸面12の曲率半径が適切に設定される。
【0020】
このワーク10のシリンドリカル凹面11と押圧シュー13のシリンドリカル凸面12との間には、ワーク10のシリンドリカル凹面11を研磨するための研磨帯18が介装される。この研磨帯18は可撓性を有し、その基端側が押圧シュー13の上端部に取り付けられた研磨帯駆動装置19に連結されている。本実施例における研磨帯18の断面構造を図2に示す。すなわち、本実施例における研磨帯18は、押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に対して摺接し得る基材20と、この基材20の表面に接着剤21を介して接合される弾性材層22と、さらにこの弾性材層22の表面に接着剤23を介して接合され、ワーク10のシリンドリカル凹面11に当接する研磨層24とを具えており、図示しない加工液供給装置によってワーク10のシリンドリカル凹面11との間に加工液が供給される研磨層24の表面側には、研磨層24の目詰まりを防止するための凹部25が所定パターンにて形成されている。
【0021】
上述した基材20は、比較的コシの強い樹脂製のラッピングテープの他に極薄のスチールテープなどで構成することが可能であり、基材20として可撓性の高い材質のものを採用することにより、押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に対する追従性をより高めることができ、より精度の高い研磨加工が可能となる。弾性材層22は、フェルトや発泡樹脂あるいはナイロンなどで構成することが可能であるが、さらに別な材料にて構成することも可能である。研磨層24は、アスファルトピッチやウレタンなどに代表されるポリシャ用材料にて構成することが可能であるが、これに限られるものではない。
【0022】
本実施例では、研磨層24の表面に所定パターンの凹部25を形成しているが、場合によっては、この凹部25を形成せずとも構わない。また、ワーク10の材質や研磨面の曲率あるいは研磨帯18の基材20または研磨層24の材質などによっては、弾性材層22を省略することも可能であり、このような研磨帯18の断面構造を押圧シュー13の内部構造と共に図3に模式的に示す。すなわち、ワーク10のシリンドリカル凹面11のうねりを除去するための研磨層24は、接着剤21を介して基材20に接合されており、弾性材層22を介在させた先の実施例よりも直接的に押圧シュー13のシリンドリカル凸面12の形状に倣ってワーク10のシリンドリカル凹面11の研磨加工がなされる。
【0023】
押圧シュー13の押圧面であるシリンドリカル凸面12には、圧縮空気を吹き出すための複数の噴射ポート26がシリンドリカル凸面12に対してそれぞれ垂直に開口しており、つまり押圧シュー13のシリンドリカル凸面12の軸線を中心として個々の噴射ポート26が放射状に形成された状態となっている。これら噴射ポート26は押圧シュー13内に形成された共通チャンバ27内に連通し、この共通チャンバ27内に連通する空気配管28は、本発明の調圧手段である周知の調圧装置29を介してコンプレッサ30に接続し、コンプレッサ30から供給される圧縮空気が調圧装置29によって所定圧に調圧され、空気配管28を介して共通チャンバ27に導かれる。そして、個々の噴射ポート26からシリンドリカル凸面12に垂直に噴射され、この圧縮空気の噴射圧によって研磨帯18がワーク10のシリンドリカル凹面11に対してほぼ垂直に押し付けられ、ワーク10に対する加工圧が発生する。
【0024】
このように、本実施例では上述した噴射ポート26,空気配管28,調圧装置29,コンプレッサ30などで本発明の押圧手段を構成し、圧縮空気を押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に対して垂直に噴射させ、これによって研磨帯18をワーク10に対して押し付けるための加工圧を発生させるようにしたが、噴射ポート26から加工液などの液体を噴射させたり、あるいは個々の噴射ポート26にプランジャをそれぞれ摺動自在に嵌合し、これらプランジャの先端を研磨帯18に押し付けることにより、ワーク10に対して研磨帯18の加工圧を発生させるようにしてもよい。何れの場合においても、個々の噴射ポート26から均一な加工圧が押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に対して垂直に発生するように配慮することが必要である。
【0025】
長尺の研磨帯18の長手方向基端部が連結された研磨帯駆動装置19は、本発明の研磨帯移動手段として機能し、研磨帯18をその長手方向に沿って出し入れすることにより、研磨帯18を押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に沿ってワーク10のシリンドリカル凹面11の円周方向に往復移動させ、これによって研磨帯18とワーク10のシリンドリカル凹面11との相対移動がもたらされる。しかしながら、研磨帯18を無端ベルト状に形成して押圧シュー13に装着し、同一方向に連続して旋回移動させるようにしてもよい。
【0026】
従って、研磨帯18は研磨帯駆動装置19による研磨帯18自体の往復運動と、スライダ駆動手段14によるワーク10のシリンドリカル凹面11の軸線に沿った押圧シュー13の往復運動とが合成された状態で上述した加工圧によりワーク10のシリンドリカル凹面11に均一に押し当たり、押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に対応した反転形状がワーク10のシリンドリカル凹面11に正確に転写され、ワーク10のシリンドリカル凹面11に残存するうねりが効率よく除去される。特に、ワーク10の研磨面であるシリンドリカル凹面11にその前加工に伴ううねり成分よりも長い波長成分のゆるやかな誤差形状がある場合、押圧シュー13のシリンドリカル凸面12に準じてその形状修正も同時になされることとなる。このため、従来のようにワーク10の研磨面に残留するうねり成分を複数工程に分けて除去する必要がなく、しかもこのうねり成分を除去するための測定が不要であり、ワーク10の研磨面の形状を基本的に崩すことなく、うねり成分を効率よく除去することができる。
【0027】
上述した実施例では、研磨面がシリンドリカル凹面11となったワーク10について説明したが、本発明は2次以上の高次の曲面を研磨加工することも可能であり、例えばシュミットレンズなどの研磨を行うこともできる。
【0028】
このような本発明による研磨装置の他の実施例による研磨作業状態を図4に模式的に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、ワークであるシュミットレンズ31は、テーブル駆動装置32により所定速度で回転可能な回転テーブル33に対し、その光軸が回転テーブル33の回転軸線と同一軸線となるように固定され、本実施例ではテーブル駆動装置32および回転テーブル33が本発明の相対移動手段として機能する。シュミットレンズ31の研磨面34と、この研磨面34の半径方向に延在する押圧シュー13は、図示しないシュー保持手段によりシュミットレンズ31の研磨面34に対して所定間隔に保持されており、この押圧シュー13の押圧面35とシュミットレンズ31の研磨面34との間には研磨帯18が介装され、加工液が研磨帯18とシュミットレンズ31の研磨面34との間に供給される。シュミットレンズ31の半径方向に延在する研磨帯18の基端部は、押圧シュー13に取り付けられた研磨帯駆動装置19に連結され、この研磨帯駆動装置19の作動によって研磨帯18が押圧シュー13の押圧面35に沿ってシュミットレンズ31の半径方向に往復駆動される。
【0029】
研磨帯18は押圧シュー13の押圧面35に対してそれぞれ垂直に開口する複数の噴射ポート26から噴射される圧縮空気によりシュミットレンズ31の研磨面34に対してほぼ垂直に押し当たって加工圧を発生し、回転テーブル33の駆動回転を伴ってシュミットレンズ31の研磨面34全域を均一に研磨し、研磨面34に残留するうねり成分を効率よく除去する。このように、ワークの研磨面34が軸回転対称形状を有する場合には、研磨面34が高次の曲面であっても効率よく研磨を行うことができる。
【0030】
上述した2つの実施例では、研磨帯18の長手方向基端部を研磨帯駆動装置19に連結し、片持ち状態でこれを往復駆動させるようにしたが、その長手方向両端部を把持した状態で研磨帯18を往復駆動させることも可能である。
【0031】
このような本発明による研磨装置の他の実施例による研磨作業状態を図5に模式的に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、研磨面34が軸回転対称形状を有するワーク10は、駆動回転可能な図示しない回転テーブル上に固定され、その軸線が回転テーブルの軸線と同軸状となって一体的に回転するようになっている。ワーク10の半径方向に延在する細長い押圧面35を持った押圧シュー13の長手方向両端部には、それぞれワーク10の研磨面34との距離を検出する一対のギャップセンサ36と、押圧シュー13の押圧面35に沿って延在する研磨帯18の両端部が連結される一対の研磨帯駆動装置19とが取り付けられている。研磨帯18は、一対の研磨帯駆動装置19によって押圧シュー13の押圧面35に沿ってワーク10の研磨面34の半径方向に往復駆動される。
【0032】
押圧シュー13はギャップセンサ36からの検出信号が送信されるシュー保持装置37に保持され、このシュー保持装置37はギャップセンサ36からの情報に基づいてワーク10に対する押圧シュー13の姿勢を最適に制御できるようになっている。本実施例では、一対のギャップセンサ36を用いてワーク10の研磨面34と押圧シュー13の押圧面35との間隔を常に一定に保つようにしたが、一対のギャップセンサ36に代えてワーク10の研磨面34に押し当たる研磨帯18の押圧力を検出する圧力検出センサなどを用いてワーク10の研磨面34と押圧シュー13の押圧面35との間隔を最適に制御するようにしてもよい。
【0033】
本実施例においても、先の実施例と同様に、ワーク10の回転運動と、研磨帯18の往復運動と、図示しない押圧手段によりワーク10の研磨面34に作用する研磨帯18の押圧力とにより、ワーク10の研磨面34に残留する特に輪帯状のうねり成分が効率よく除去される。
【0034】
ワーク10と押圧シュー13との相対移動に伴って、押圧シュー13がワーク10の研磨面34に対して干渉する可能性がある場合、押圧シュー13の押圧面35の長手方向両端側に逃げ部を形成してワーク10と押圧シュー13との干渉を回避することが望ましい。このような本発明による研磨装置の別な実施例における研磨加工状態を図6に模式的に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例では研磨面が回転放物面38となったワーク10を対象としたものであり、このため押圧シュー13の押圧面35をワーク10の半径程度まで長尺にすることができない。また、押圧シュー13がワーク10の外周端縁部に移動した場合、その外周側端部がワーク10の外周端縁部に対して干渉しないように、押圧面35の側方を後退させて逃げ部39を形成してある。本実施例における研磨帯18は無端ベルト状をなし、押圧シュー13を囲むように複数(図示例では4個)のプーリ40に巻き掛けられた状態となっている。これらプーリ40の1つには駆動モータ41が連結され、研磨帯18を旋回駆動するようになっている。プーリ40は何れもワーク10の回転放物面38に対して干渉しないように押圧シュー13の押圧面35よりも充分後方に配置され、押圧シュー13の側壁部分に近接した状態となっている。
【0035】
このように、押圧シュー13の押圧面35の長手方向両端部を急激に後方に後退させて逃げ部39を形成し、押圧シュー13の前端左右両側縁部や押圧面35から離れる研磨帯18の部分がワーク10の回転放物面38に対して干渉しないようにしたので、ワーク10の研磨面34の曲率半径が急激に変化しているような箇所に対しても何ら問題なく研磨加工を行うことができる。また、本実施例のように研磨帯18を無端ベルト状にすることにより、研磨帯18の研磨面積を増大させることができるため、研磨帯18の寿命を延ばすことができると共に研磨帯18を往復移動させるよりもさらに効率よく研磨を行うことが可能である。
【0036】
上述した実施例では、ワークの研磨面が円筒状の場合や軸回転対称形状の場合について説明したが、ワークの研磨面が複雑な三次元形状を有する場合には、図7に示すようにワーク10の研磨面34にそれぞれ対応した複数の押圧シュー13を用い、ワーク10と各押圧シュー13とを相対移動させつつそれぞれの押圧シュー13毎に研磨帯18を移動させ、さらに個々の図示しない押圧手段によって研磨帯18をそれぞれ均一な圧力で押圧シュー13の押圧面35に対して垂直にワーク10の研磨面34に押し当て、研磨面34に残留するうねり成分を除去することができる。この場合、研磨面34の曲率半径に応じてワーク10と個々の押圧シュー13との相対移動量を規制する必要があることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】
本発明の研磨方法によると、ワークの加工面に押圧シューの押圧面を近接状態で保持し、ワークの加工面を研磨するための研磨帯をワークの加工面と押圧シューの押圧面との間に介在させて研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧しつつ押圧シューの押圧面に沿って移動させ、さらにワークの加工面と押圧シューの押圧面とを研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動させるようにしたので、ワークの加工面の形状が平面のみならず、球面や非球面であっても、その加工面の形状測定や加工データ作成に多大な負荷をかけることなく、ワークの加工面に残存するうねり成分のすべてを加工面の表面形状精度を維持しながらこれを効率よく除去して加工面全域を均一に研磨することができる。しかも、押圧シューの押圧面がワークの加工面と対応した反転形状を有するため、うねり成分よりも波長の長い加工面の形状誤差に対しても、これを修正してワークの加工面の周縁部に至るまで縁上がりや縁だれ無く、設計形状通りに高精度な研磨が可能である。
【0038】
ワークの加工面が軸回転対称形状を有し、研磨帯を移動させるステップがワークの半径方向の研磨帯の移動を含み、ワークの加工面と押圧シューの押圧面とを相対移動させるステップがワークの軸心回りの駆動回転を含む場合には、極めて効率よく研磨を行うことができる。
【0039】
本発明の研磨装置によると、ワークの加工面の一部と対応した押圧面を有する押圧シューと、この押圧シューの押圧面に沿って配され、押圧面に対して摺接し得る可撓性をなす基材の表面に接合された研磨層を有する研磨帯と、この研磨帯を押圧シューの押圧面に沿って移動させる研磨帯移動手段と、押圧シューに設けられ、研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧する押圧手段と、ワークの加工面と押圧シューの押圧面とが研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動するように、ワークが取り付けられるワークテーブルと押圧シューとを相対移動させる相対移動手段とを具えているので、ワークの加工面の形状が平面のみならず、球面や非球面であっても、その加工面の形状測定や加工データ作成に多大な負荷をかけることなく、ワークの加工面に残存するうねり成分のすべてを加工面の表面形状精度を維持しながらこれを効率よく除去して加工面全域を均一に研磨することができる。しかも、押圧シューの押圧面がワークの加工面と対応した反転形状を有するため、うねり成分よりも波長の長い加工面の形状誤差に対しても、これを修正してワークの加工面の周縁部に至るまで縁上がりや縁だれ無く、設計形状通りに高精度な研磨が可能である。
【0040】
押圧シューと、研磨帯と、研磨帯移動手段と、押圧手段とを複数組有する場合には、ワークの加工面が対称軸のない非球面などであっても効率よく研磨することができる。
【0041】
押圧シューの押圧面がワークの加工面に対して所定間隔をあけて対向するように押圧シューを保持するシュー保持手段をさらに具えた場合には、押圧手段による研磨帯の押圧力を押圧シューの押圧面全域に亙ってより均一化させることができる。
【0042】
押圧手段が流体圧を利用したものであって流体圧を調整し得る調圧手段を有する場合には、ワークの加工面が複雑な凹凸を有していても、ワークの加工面に対して研磨帯を容易かつ確実に均一な圧力で押圧させることができる。しかも、押圧シューの押圧面と研磨帯の基材との間に流体圧を介在させることが可能となり、押圧シューの押圧面に対して研磨帯の移動に伴う摩擦を低減させ、研磨帯をより円滑に移動させることができる。
【0043】
押圧シューが研磨帯の移動方向に沿った当該押圧シューの押圧面の両端部にワークの加工面との干渉を回避するための逃げ部をそれぞれ有する場合には、研磨中にワークの加工面に対して押圧シューの押圧面が干渉してワークの加工面の形状を損なうような不具合を未然に防止することができる。特に、研磨帯移動手段が研磨帯を押圧シューの逃げ部に沿って導く案内手段を有する場合、研磨帯が押圧シューの押圧面以外の部分でワークの加工面に当接せず、信頼性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】本発明による研磨装置の第1の実施例の外観を模式的に表す加工概念図である。
【図2】図1に示した実施例における研磨帯の部分の拡大断面図である。
【図3】図1に示した実施例における押圧手段の部分の概略構造を表す機構概念図である。
【図4】本発明による研磨装置の第2の実施例の加工概念図である。
【図5】本発明による研磨装置の第3の実施例の加工概念図である。
【図6】ワークに対して押圧シューの干渉を回避し得る本発明による研磨装置の一部の概略構造を表す加工概念図である。
【図7】本発明の対象となるワークおよびその表面を研磨加工するための本発明による研磨装置の主要部の外観を表す斜視図である。
【符号の説明】
10 ワーク
11 シリンドリカル凹面
12 シリンドリカル凸面
13 押圧シュー
14 スライダ駆動手段
15 スライダ案内ブロック
16 スライダ
17 ブラケット
18 研磨帯
19 研磨帯駆動装置
20 基材
21 接着剤
22 弾性材層
23 接着剤
24 研磨層
25 凹部
26 噴射ポート
27 共通チャンバ
28 空気配管
29 調圧装置
30 コンプレッサ
31 シュミットレンズ
32 テーブル駆動装置
33 回転テーブル
34 研磨面
35 押圧面
36 ギャップセンサ
37 シュー保持装置
38 回転放物面
39 逃げ部
40 プーリ
41 駆動モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus capable of efficiently removing a waviness component remaining on a work surface of a work.
[0002]
[Prior art]
The optical surfaces of optical elements such as lenses and mirrors, or the molding surfaces of molds are polished with extremely high shape accuracy.However, by removing the waviness component remaining on the processed surface of such a work, it is possible to design more It is possible to obtain a highly accurate polished surface close to the shape. In particular, in the case of ultra-precision polishing such as the optical surface of an optical element or the molding surface of a mold that requires extremely high shape accuracy with a machined surface having an axisymmetric aspheric surface or free-form surface, the shape accuracy of the machined surface is maintained. However, it is necessary to remove the undulation component remaining on the processing surface.
[0003]
Conventionally, when polishing the optical surface of optical elements such as lenses and mirrors and the molding surface of molds that require a high degree of shape accuracy, use a polishing tool smaller than the processing surface of these workpieces, and measure the shape of the processing surface For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-84817 proposes a method of repeatedly performing the above-described correction polishing process and performing the shape correction while polishing. According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-84817, the diameter of a rotary polishing tool is changed in accordance with the spatial frequency component of an error shape remaining on a processed surface of a workpiece, and the shape accuracy of the processed surface is changed through a plurality of polishing steps. Is to improve. Specifically, the height and pitch of the undulation component remaining on the work surface of the work are measured, and the peaks of the undulation component are selectively polished to form a secondary undulation component with a shorter wavelength on the work surface of the work. Then, the secondary undulation component is also removed by using a rotary polishing tool having a diameter of at least twice the wavelength of the secondary undulation component.
[0004]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-42546 discloses a method for polishing a workpiece having a processed surface having an axisymmetric aspheric surface using an endless belt-shaped polishing cloth. In this method, a pressing shoe having a pressing surface having a shape obtained by inverting the processing surface of the work is arranged so that the pressing surface faces the processing surface of the work, and the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe are formed. An endless polishing belt is interposed between them, and the pressing shoe is urged toward the work side, and the polishing belt is pressed against the work surface of the work while the polishing belt is pressed against the work surface of the work. The workpiece is moved in the radial direction along the axis to efficiently polish the work surface of the workpiece.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the polishing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-84817, it takes an enormous amount of time to accurately measure the height and pitch of the undulation component remaining on the processed surface of the work, and the measured undulation component data The processing data for selectively polishing only the peaks of the undulation component by the CNC apparatus based on the CNC control also becomes enormous, so that the undulation component remaining on the processed surface cannot be efficiently removed. Further, depending on the size of a tool for removing a secondary undulation component, it may be difficult to perform a polishing process to a peripheral portion of a work surface of a work according to a design shape due to tool interference.
[0006]
On the other hand, in the polishing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-42546, the direction of the processing pressure applied to the polishing belt by the pressing shoe is generally the same as the rotation axis of the work, regardless of the inclined state of the work surface of the work. Since they are set in parallel directions, there is a drawback that the working pressure acting in the normal direction of the work surface of the work varies depending on the inclination angle. For this reason, the entire processing surface of the work cannot be uniformly polished, and the polishing amount in a portion where the processing surface is not perpendicular to the pressing direction by the pressing shoe tends to be insufficient. If the swell component is to be completely removed, there is a problem that the polishing amount of the other portion becomes excessive and the accuracy of the shape of the processed surface of the work is deteriorated.
[0007]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to uniformly grind the entire processing surface without applying a large load to the shape measurement and processing data creation, regardless of the shape of the processing surface of the work, and to remove the waviness component remaining on the processing surface. An object of the present invention is to provide a polishing method and an apparatus therefor which can be efficiently removed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a step of holding a pressing surface of a pressing shoe close to a processing surface of a work, and forming a polishing band for polishing the processing surface of the work with the processing surface of the work and the pressing shoe. Pressing the polishing band in a direction perpendicular to the processing surface of the work, and interposing between the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe. Moving the polishing band along the pressing surface of the pressing shoe; and relatively moving the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe in a direction intersecting the moving direction of the polishing band. The polishing method is characterized in that:
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pressing shoe having a pressing surface corresponding to a part of a processing surface of a workpiece, and a pressing shoe arranged along the pressing surface of the pressing shoe and capable of sliding on the pressing surface. A polishing band having a polishing layer joined to the surface of a flexible base material, a polishing band moving means for moving the polishing band along the pressing surface of the pressing shoe, and provided on the pressing shoe; Pressing means for pressing the polishing band in a direction perpendicular to the processing surface of the work, such that the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe relatively move in a direction intersecting the moving direction of the polishing band. And a relative moving means for relatively moving a work table on which a work is mounted and the pressing shoe.
[0010]
According to the present invention, in a portion where the polishing band is pressed against the processing surface of the work by the pressing means, with the progress of the polishing, the shape of the pressing surface of the pressing shoe is transferred to the processing surface of the work, and the pressing surface of the pressing shoe is pressed. The undulation component remaining on the work surface of the work over the range is removed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the polishing method according to the first aspect of the present invention, the processing surface of the work has an axially symmetric shape, and the step of moving the polishing band includes moving the polishing band in the radial direction of the work, and pressing the processing surface of the work against the pressing surface. The step of moving the shoe relative to the pressing surface may include driving rotation about the axis of the work.
[0012]
The polishing apparatus according to the second aspect of the present invention may include a plurality of sets of a pressing shoe, a polishing band, a polishing band moving unit, and a pressing unit.
[0013]
It is possible to further include shoe holding means for holding the pressing shoe such that the pressing surface of the pressing shoe faces the processing surface of the workpiece at a predetermined interval.
[0014]
The pressing means utilizes a fluid pressure, and may have a pressure adjusting means capable of adjusting the fluid pressure.
[0015]
The pressing shoe may have relief portions at both ends of the pressing surface of the pressing shoe along the moving direction of the polishing band to avoid interference with the work surface of the work. In this case, the polishing band moving means may have guide means for guiding the polishing band along the relief portion of the pressing shoe.
[0016]
【Example】
Embodiments of the polishing apparatus according to the present invention capable of carrying out the polishing method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. However, the present invention is not limited to these embodiments, and further combines these. In addition, all changes and modifications included in the concept of the present invention described in the claims of the present specification are possible, and therefore, can naturally be applied to other technologies belonging to the spirit of the present invention. .
[0017]
FIG. 1 shows a processing state of a workpiece according to the first embodiment of the present invention. The
[0018]
The
[0019]
The axis of the cylindrical
[0020]
A polishing
[0021]
The above-described
[0022]
In this embodiment, the
[0023]
A plurality of
[0024]
As described above, in the present embodiment, the above-described
[0025]
The polishing
[0026]
Therefore, the polishing
[0027]
In the above-described embodiment, the
[0028]
FIG. 4 schematically shows a polishing operation state according to another embodiment of the polishing apparatus according to the present invention. Elements having the same functions as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and are not described again. Shall be omitted. That is, the
[0029]
The polishing
[0030]
In the two embodiments described above, the longitudinal base end of the polishing
[0031]
FIG. 5 schematically shows a polishing operation state according to another embodiment of the polishing apparatus according to the present invention. Elements having the same functions as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and are not described again. Shall be omitted. That is, the
[0032]
The
[0033]
Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the rotational movement of the
[0034]
When there is a possibility that the
[0035]
In this manner, the longitudinal ends of the
[0036]
In the above-described embodiment, the case where the polished surface of the work is cylindrical or the case where the polished surface of the work has a complicated three-dimensional shape is described. However, when the polished surface of the work has a complicated three-dimensional shape, as shown in FIG. Using a plurality of
[0037]
【The invention's effect】
According to the polishing method of the present invention, the pressing surface of the pressing shoe is held close to the processing surface of the work, and a polishing band for polishing the processing surface of the work is formed between the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe. The polishing band is moved along the pressing surface of the pressing shoe while pressing the polishing band in a direction perpendicular to the processing surface of the work, and the working surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe are moved in the direction of movement of the polishing band. Is relatively moved in the direction that intersects with the workpiece. Therefore, even if the shape of the processed surface of the work is not only flat, but also spherical or aspherical, it places a large load on measuring the shape of the processed surface and creating processing data. Without removing all the undulation components remaining on the processed surface of the work, this can be efficiently removed while maintaining the surface shape accuracy of the processed surface, and the entire processed surface can be uniformly polished. In addition, since the pressing surface of the pressing shoe has an inverted shape corresponding to the processing surface of the work, the shape error of the processing surface having a longer wavelength than the undulation component is corrected, and the peripheral portion of the processing surface of the work is corrected. Polishing can be performed with high precision according to the design shape without rising or sagging.
[0038]
The processing surface of the work has a rotationally symmetric shape, and the step of moving the polishing band includes moving the polishing band in the radial direction of the work, and the step of relatively moving the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe is performed. In this case, the polishing can be performed extremely efficiently.
[0039]
According to the polishing apparatus of the present invention, a pressing shoe having a pressing surface corresponding to a part of a processing surface of a work, and a flexibility that is disposed along the pressing surface of the pressing shoe and can slide on the pressing surface. A polishing band having a polishing layer bonded to a surface of a base material to be formed; a polishing band moving means for moving the polishing band along a pressing surface of a pressing shoe; Pressing means for pressing in a direction perpendicular to the work table, and a work table and a pressing shoe on which the work is mounted such that the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe relatively move in a direction intersecting with the moving direction of the polishing band. And a relative moving means for relatively moving the workpiece, so that even if the shape of the work surface of the work is not only flat, but also spherical or aspheric, a great load is required for measuring the shape of the work surface and creating the processing data. Don't put on , Can be uniformly polished so efficiently removed by processing surface throughout while maintaining the surface shape precision of the processed surface of all the undulation component remaining on the processed surface of the workpiece. In addition, since the pressing surface of the pressing shoe has an inverted shape corresponding to the processing surface of the work, the shape error of the processing surface having a longer wavelength than the undulation component is corrected, and the peripheral portion of the processing surface of the work is corrected. Polishing can be performed with high precision according to the design shape without rising or sagging.
[0040]
When a plurality of sets of the pressing shoe, the polishing band, the polishing band moving means, and the pressing means are provided, it is possible to polish efficiently even if the work surface of the work is an aspherical surface having no axis of symmetry.
[0041]
When the pressing shoe further includes shoe holding means for holding the pressing shoe such that the pressing surface of the pressing shoe faces the processing surface of the workpiece at a predetermined interval, the pressing force of the polishing band by the pressing means is reduced by the pressing shoe. It can be made more uniform over the entire pressing surface.
[0042]
When the pressing means uses a fluid pressure and has a pressure adjusting means capable of adjusting the fluid pressure, the work surface of the work is polished even if the work surface of the work has complicated irregularities. The band can be pressed easily and reliably with a uniform pressure. In addition, fluid pressure can be interposed between the pressing surface of the pressing shoe and the base material of the polishing band, thereby reducing the friction caused by the movement of the polishing band with respect to the pressing surface of the pressing shoe, and further improving the polishing band. It can be moved smoothly.
[0043]
If the pressing shoe has relief portions at both ends of the pressing surface of the pressing shoe along the moving direction of the polishing band to avoid interference with the processing surface of the work, the polishing surface may On the other hand, it is possible to prevent a problem in which the pressing surface of the pressing shoe interferes and damages the shape of the work surface of the work. In particular, when the polishing band moving means has a guide means for guiding the polishing band along the relief portion of the pressing shoe, the polishing band does not abut on the work surface of the work at a portion other than the pressing surface of the pressing shoe, and the reliability is improved. High polishing processing can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual processing diagram schematically illustrating the appearance of a first embodiment of a polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion of a polishing band in the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a mechanism showing a schematic structure of a portion of a pressing means in the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a processing conceptual diagram of a second embodiment of the polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of processing of a third embodiment of the polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a conceptual processing diagram showing a schematic structure of a part of a polishing apparatus according to the present invention which can avoid interference of a pressing shoe with a work.
FIG. 7 is a perspective view showing an external appearance of a main part of a polishing apparatus according to the present invention for polishing a work to be subjected to the present invention and a surface thereof.
[Explanation of symbols]
10 Work
11 cylindrical concave surface
12 cylindrical convex surface
13 Press shoe
14 Slider driving means
15 Slider guide block
16 Slider
17 Bracket
18 Polished belt
19 Polishing belt drive
20 Substrate
21 Adhesive
22 Elastic material layer
23 Adhesive
24 polishing layer
25 recess
26 Injection port
27 Common Chamber
28 Air piping
29 Pressure regulator
30 Compressor
31 Schmidt lens
32 table drive
33 Rotary table
34 Polished surface
35 pressing surface
36 Gap sensor
37 Shoe holding device
38 paraboloid of revolution
39 Escape
40 pulley
41 Drive motor
Claims (8)
ワークの加工面を研磨するための研磨帯をワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面との間に介在させるステップと、
前記研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧するステップと、
ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面との間に介在する前記研磨帯を前記押圧シューの前記押圧面に沿って移動させるステップと、
ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面とを前記研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動させるステップと
を具えたことを特徴とする研磨方法。Holding the pressing surface of the pressing shoe close to the processing surface of the work;
Interposing a polishing band for polishing the work surface of the work between the work surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe,
Pressing the polishing band in a direction perpendicular to the processing surface of the work,
Moving the polishing band interposed between the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe along the pressing surface of the pressing shoe;
A step of relatively moving the work surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe in a direction intersecting with the moving direction of the polishing band.
この押圧シューの前記押圧面に沿って配され、前記押圧面に対して摺接し得る可撓性をなす基材の表面に接合された研磨層を有する研磨帯と、
この研磨帯を前記押圧シューの前記押圧面に沿って移動させる研磨帯移動手段と、
前記押圧シューに設けられ、前記研磨帯をワークの加工面に対して垂直な方向に押圧する押圧手段と、
ワークの加工面と前記押圧シューの前記押圧面とが前記研磨帯の移動方向と交差する方向に相対移動するように、ワークが取り付けられるワークテーブルと前記押圧シューとを相対移動させる相対移動手段と
を具えたことを特徴とする研磨装置。A pressing shoe having a pressing surface corresponding to a part of the processing surface of the work,
A polishing band having a polishing layer that is arranged along the pressing surface of the pressing shoe and is bonded to a surface of a flexible base material that can slide on the pressing surface,
A polishing band moving means for moving the polishing band along the pressing surface of the pressing shoe,
Pressing means provided on the pressing shoe, pressing the polishing band in a direction perpendicular to the processing surface of the work,
Relative movement means for relatively moving a work table on which a work is mounted and the pressing shoe, so that the processing surface of the work and the pressing surface of the pressing shoe relatively move in a direction intersecting the moving direction of the polishing band. A polishing apparatus characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002170541A JP2004009280A (en) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Method and device for polishing |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2004009280A true JP2004009280A (en) | 2004-01-15 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101562516B1 (en) | 2014-07-07 | 2015-10-23 | 범진아이엔디(주) | Hair line processing method for a core surface of injection mold |
KR101623734B1 (en) | 2014-07-07 | 2016-05-24 | 범진아이엔디(주) | Hair line processing apparatus for a core surface of injection mold |
CN111168535A (en) * | 2020-02-06 | 2020-05-19 | 王海涛 | Punching sheet polishing machine |
-
2002
- 2002-06-11 JP JP2002170541A patent/JP2004009280A/en active Pending
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KR101623734B1 (en) | 2014-07-07 | 2016-05-24 | 범진아이엔디(주) | Hair line processing apparatus for a core surface of injection mold |
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