JP2007075920A - 非球面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、ワークのコア部の長さにかかわらず非球面の研磨が可能な非球面研磨装置を得る。
【解決手段】ワーク４０を保持して回転させるワークスピンドル１２を備えたワーク保持部と、ポリシャー５０を保持して回転させるポリシャースピンドル２２を備えたポリシャー保持部が、保持したワーク４０およびポリシャー５０が対向した状態で配置され、上記ワーク４０の研磨すべき非球面の点と上記ポリシャー５０の接触角を一定に保つように、ワーク保持部が非球面の斜度に応じて揺動する非球面研磨機において、上記ワークスピンドル１２またはワーク保持部を上記ワークスピンドル１２の軸方向と平行に進退動させるスライド機構を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非球面レンズ、非球面金型などの非球面を研磨する非球面研磨装置に関するものである。

非球面研磨装置として、ワークを保持して回転させるワークスピンドル、およびポリシャーを保持して回転させるポリシャースピンドルを対向配置し、研磨すべき非球面の点とポリシャー軸の角度を一定に保つために、ワークスピンドルまたはポリシャースピンドルをワークの非球面の斜度に対応して傾ける、ワークスピンドルの回転軸と直交する軸も併せ持つものが知られている。

この種の従来の非球面研磨装置の一例を図３に示した。従来の非球面研磨装置は、ワークスピンドルモータ部１１１とポリシャースピンドルモータ部１２１とを対向配置し、ワークスピンドルモータ部１１１のスピンドル１１２先端部に設けたワークチャック１１３にワーク４０を保持して回転させる。一方、ポリシャースピンドルモータ部１２１は、ワークスピンドル１２２の先端部にポリシャー５０が装着され、ワークスピンドル１２２と一体として回転する。さらにこのポリシャースピンドルモータ部１２１は、ワークスピンドル１２２の軸方向および軸と直交する方向に移動自在に支持され、さらにポリシャー５０がワーク４０の非球面４１に常時接触するように、不図示の付勢部材によってワークスピンドル１２２の軸方向に移動付勢されている。

そうして、スピンドル１１２、１２２を回転駆動してワーク４０およびポリシャー５０を相対回転させながら、さらにワークスピンドルモータ部１１１を、揺動軸の軸心Ｂを中心として揺動させる。

しかしながら上記従来タイプの場合、ワーク４０のコア部が極端に長い（または極端に短い）場合は、研磨する非球面４１が揺動軸の軸心Ｂから離反してしまうため、ポリシャースピンドル１２２の軸心と直角方向のストロークＳ′、Ｓ″が長く必要であった（図３）。しかもポリシャースピンドル１２２の軸方向ストロークも長く必要になるため、非球面４１の径が小さくても、ポリシャー５０が非球面４１に届かない場合もあった。

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであって、装置を大型化することなく、ワークのコア部の長さにかかわらず非球面の研磨が可能な非球面研磨装置を得ることを目的とする。

かかる目的を達成する本発明は、ワークを保持して回転させるワークスピンドルを備えたワーク保持部と、ポリシャーを保持して回転させるポリシャースピンドルを備えたポリシャー保持部が、保持したワークおよびポリシャーが対向した状態で配置され、上記ワークの研磨すべき非球面の点と上記ポリシャーの接触角を一定に保つように、ワーク保持部が非球面の斜度に応じて揺動する非球面研磨装置であって、上記ワークスピンドルまたはワーク保持部を上記ワークスピンドルの軸方向と平行に進退動させるスライド機構を設けたことに特徴を有する。

より実際的には、上記ワーク保持部は、上記ワークスピンドルの軸と直交する揺動軸を中心として揺動自在に支持され、上記スライド機構は、この揺動軸と上記ワーク保持部との間に設けられ、上記揺動軸に対して上記ワークスピンドルを直線的に進退動させる。この場合上記スライド機構は、上記ワークの研磨すべき非球面が上記揺動軸の軸心の延長上近傍に位置するように上記ワーク保持部をスライド可能に形成される。

上記スライド機構は、マイクロメータ等によって微調整可能とすることが好ましい。

実施形態では、ポリシャースピンドル、またはポリシャー保持部は、上記ポリシャースピンドルの軸方向に直線移動自在に支持され、かつ上記ワークスピンドル方向に常時移動付勢される。そうして上記ポリシャースピンドルまたはポリシャー保持部は、上記ポリシャースピンドルの軸および上記揺動軸と直交する方向にも平行移動自在に支持される。

本発明の非球面研磨装置によれば、ワークの研磨面は、コアの長さ、研磨面の径や非球面の斜度によっても大きく移動することがないので、ポリシャーの軸と平行な方向の移動量も少量で済む。したがって、コアの長さが射出成形型のように非常に長いワークでも端面を非球面に研磨することが可能になる。

本発明の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明を適用した、横型非球面研磨装置の実施形態を示す側面図である。

非球面研磨装置は、対向するワークユニット（ワーク保持部）１０およびポリシャー（研磨）ユニット（ポリシャー保持部）２０を備えている。ワークユニット１０は、ワーク４０を保持して回転させるワークスピンドル１２とワークスピンドルモータ部１１を備え、ポリシャーユニット２０はポリシャー５０を保持して回転させるポリシャースピンドル２２とポリシャースピンドルモータ部２１を備え、それぞれのユニット１０、２０が、互いの先端部を対向させた状態で水平方向に配置されている。

ワークスピンドルモータ部１１は、ポリシャースピンドルモータ部２１に対向する側の面から突出したワークスピンドル１２を備え、このワークスピンドル１２の先端部にワークチャック１３が装着されている。ワークチャック１３は、ワーク４０を軸合わせした状態で着脱自在に嵌合保持する公知の構成である。これらワークスピンドルモータ部１１およびワークチャック１３がワーク保持部を構成している。ワークスピンドル１２は、ワークスピンドルモータ部１１に内蔵されたモータによって回転駆動される。

ワークユニット１０は、スライドテーブル１４上に固定されている。スライドテーブル１４は、スライドガイド１５に、ワークスピンドル１２の軸心Ｏ１と平行に移動自在に支持されている。スライドテーブル１４およびスライドガイド１５がスライドガイド機構を構成している。なお、スライドテーブル１４は、ワークスピンドル１２の軸心Ｏ１が水平になるように、かつ初期状態では直線移動方向がポリシャースピンドル２２の軸心Ｏ２と平行かつ交わるように設定されている。

スライドガイド１５は、ワーク揺動テーブル１６上に固定されている。ワーク揺動テーブル１６は、ポリシャーユニット２０側の端部近傍において軸心Ｏ１と直交する鉛直方向に設置された揺動軸（図示せず）を介してワークモータ部１７に揺動自在に枢支されている。ワーク揺動テーブル１６の後端部は、揺動軸の揺動軸心Ａを中心とした円弧ローラ１８に摺動自在に支持されている。図示しないが、ワークモータ部１７内には、ワーク揺動テーブル１６を揺動駆動する揺動モータが内蔵されている。そうしてワークモータ部１７、円弧ローラ１８は、基台３０上に固定されている。

ポリシャースピンドルモータ部２１は、ワークスピンドルモータ部１１に対向する側の端面から突出したポリシャースピンドル２２を備え、このポリシャースピンドル２２の先端部に、ポリシャー５０が、その軸部５１を介して軸合わせされた状態で着脱自在に装着されている。ポリシャー５０は、軸部の先端に球形部が固定され、このまま、あるいはこの球形部を研磨布で包んだ公知の構成である。

このポリシャースピンドルモータ部２１は、ポリシャースライドテーブル２３に、ポリシャースピンドル２２の軸心Ｏ２方向に平行移動自在に装着され、さらにポリシャースライドテーブル２３がスライドガイド２４に、揺動軸心Ａおよび軸心Ｏ２と直交する方向に平行移動自在に支持されている。つまりポリシャースピンドルモータ部２１は、軸心Ｏ２と平行な方向かつ直交する方向に移動自在に支持されている。そうしてスライドガイド２４は、軸心Ｏ２が水平となり、ポリシャースピンドルモータ部２１が軸心Ｏ２と直交方向かつ水平方向に移動するようにポリシャー台２５を介して基台３０に固定されている。

なお、図示しないが、ポリシャーユニット２０は、常時ワークスピンドルモータ部１１に接近する方向に所定の付勢力で付勢されて進退動し、かつ水平横方向には自由状態とされている。

次に、この非球面研磨装置の動作について、さらに図２を参照して説明する。図２は、図１に示した非球面研磨装置の平面図である。

先ず、ワークユニット１０をポリシャースピンドルユニット２０から離反させる。逆にポリシャースピンドルユニット２０をワークユニット１０から離反させてもよい。次に、ワーク４０をワークチャック１３に固定する。ワーク４０を固定したら、スライドテーブル１４のマイクロメータハンドル１４ａを回転操作して、ワーク４０の先端面に形成される非球面４１の中心（非球面４１とその光軸が交差する点）がスライドガイド１５の揺動中心である揺動軸心Ａ（鉛直軸Ｏ３）上または近傍に位置するようにポリシャーユニット２０の位置を調整する。一度調整しておけば、同一のワーク４０を研磨する場合は調整が不要となり、調整する場合も僅かな調整で済む。

以上位置調整した状態で、ポリシャーユニット２０を付勢する付勢手段の付勢力によって、ポリシャー５０を非球面４１に当接させる。ポリシャー５０は、付勢手段によって非球面４１に向かって移動付勢された状態になり、常に一定の圧力で非球面４１に接触する。

この状態で、ワークスピンドルモータ部１１、ポリシャースピンドルモータ部２１のモータを起動してワークスピンドル１２、ポリシャースピンドル２２を回転させ、さらにワークモータ部１７内蔵の揺動モータを起動する。非球面４１は、自身の回転およびポリシャー５０の相対回転およびワークスピンドルモータ部１１の揺動によって、非球面４１を所定の軌跡で研磨される。ワークスピンドルモータ部１１は、揺動モータの回転によって、図２に示した範囲を揺動する。揺動軸心Ａが非球面４１の中心近傍に位置するのでポリシャー５０が移動する距離Ｓは、非球面４１の直径以内の短い範囲となる。

なお、以上のスピンドルモータ、揺動モータ等は、図示しないパソコン等の制御手段によって駆動制御されるが、その構成は公知なので図示しない。

以上の通り本発明の実施形態によれば、ワークのコア部の長さが相違しても、研磨する非球面の中心を揺動軸心Ａ（の延長上）と一致または近傍に位置させることができるので、研磨できるコア部の長さ範囲が非常に広くてもポリシャーの移動量が少なくて済む。

本発明の実施形態である非球面研磨装置の側面図である。 同実施形態の動作状態を示す平面図である。 従来の非球面研磨装置の動作状態を示す平面図である。

符号の説明

１０ ワークユニット
１１ ワークスピンドルモータ部
１２ ワークスピンドル
１３ ワークチャック
１４ スライドテーブル
１４ａ マイクロメータハンドル
１５ スライドガイド
１６ ワーク揺動テーブル
１７ ワークモータ部
２０ ポリシャーユニット
２１ ポリシャースピンドルモータ部
２２ ポリシャースピンドル
２３ ポリシャースライドテーブル
２４ スライドガイド
２５ ポリシャー台
３０ 基台
４０ ワーク
４１ 非球面
５０ ポリシャー

Claims (6)

1. ワークを保持して回転させるワークスピンドルを備えたワーク保持部と、ポリシャーを保持して回転させるポリシャースピンドルを備えたポリシャー保持部が、保持したワークおよびポリシャーが対向した状態で配置され、上記ワークの研磨すべき非球面の点と上記ポリシャーの接触角を一定に保つように、ワーク保持部が非球面の斜度に応じて揺動する非球面研磨装置であって、
   上記ワークスピンドルまたはワーク保持部を上記ワークスピンドルの軸方向と平行に進退動させるスライド機構を設けたこと、を特徴とする非球面研磨装置。
2. 請求項１記載の非球面研磨装置において、上記ワーク保持部は、上記ワークスピンドルの軸と直交する揺動軸を中心として揺動自在に支持され、上記スライド機構は、この揺動軸と上記ワーク保持部との間に設けられ、上記揺動軸に対して上記ワークスピンドルを直線的に進退動させる非球面研磨装置。
3. 請求項２記載の非球面研磨装置において、上記スライド機構は、上記ワークの研磨すべき非球面が上記揺動軸の揺動軸心の延長上または近傍に位置するように上記ワーク保持部をスライド可能に形成されている非球面研磨装置。
4. 請求項２または３記載の非球面研磨装置において、上記スライド機構は、マイクロメータによって微調整可能な非球面研磨装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項記載の非球面研磨装置において、ポリシャースピンドル、またはポリシャー保持部は、上記ポリシャースピンドルの軸方向に直線移動自在に支持され、かつ上記ワークスピンドル方向に常時移動付勢されている非球面研磨装置。
6. 請求項５記載の非球面研磨装置において、上記ポリシャースピンドルまたはポリシャー保持部は、上記ポリシャースピンドルの軸および上記揺動軸心と直交する方向に平行移動自在に支持されている非球面研磨装置。
   
   

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