JP2007111821A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリッシャを重量の異なる物に変更すると被加工物に作用する押圧力が変化し、所定の研磨量を得ることが困難になる。研磨工具の重量が変化した場合にも所定の押圧力を付与すること。
【解決手段】下端に被加工物１３を研磨する研磨工具１５を保持する押圧軸１１と、前記押圧軸１１を軸長方向に移動可能に保持する保持部材１７と、前記押圧軸１１を前記被加工物１３側に向けて押圧する押圧手段２１と、前記押圧軸１１と前記研磨工具１５との荷重により生ずる前記被加工物１３への加圧力を相殺するモーメントを発生し、前記押圧軸１１の傾きに応じて前記モーメントから得られる前記加圧力を相殺する力が変化する相殺モーメント付与手段３１とを有し、前記相殺モーメント付与手段３１は、発生するモーメントが可変である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズ等の研磨に使用される研磨装置に関する。

従来、回転する被加工物の表面にポリシャを押し当て、光学レンズ等の被加工物を研磨することが行われている。そして、このような研磨に使用される研磨装置は、エアシリンダにより押圧軸を所定の力で押圧し、押圧軸の下端に固定されるポリシャを被加工物に押し当てるように構成されている。
特開平８−３９４２５号公報

しかしながら、従来の研磨装置では、押圧軸の下端に固定されるポリシャの自重が押圧力として被加工物に作用するため、ポリシャを重量の異なるものに変更すると、被加工物に作用する押圧力が変化し、所定の研磨量を得ることが困難になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、研磨工具の重量が変化した場合にも所定の押圧力を付与することができる研磨装置を提供することを目的とする。

第１の発明の研磨装置は、下端に被加工物を研磨する研磨工具を保持する押圧軸と、前記押圧軸を軸長方向に移動可能に保持する保持部材と、前記押圧軸を前記被加工物側に向けて押圧する押圧手段と、前記押圧軸と前記研磨工具との荷重により生ずる前記被加工物への加圧力を相殺するモーメントを発生し、前記押圧軸の傾きに応じて前記モーメントから得られる前記加圧力を相殺する力が変化する相殺モーメント付与手段とを有し、前記相殺モーメント付与手段は、発生するモーメントが可変であることを特徴とする。

第２の発明の研磨装置は、第１の発明の研磨装置において、前記保持部材を傾斜して前記押圧軸を傾斜する傾斜手段を有することを特徴とする。
第３の発明の研磨装置は、第２の発明の研磨装置において、前記相殺モーメント付与手段は、前記押圧軸に一端を連結され、前記保持部材に固定される支持部材により支点を中心にして揺動可能に支持される揺動部材と、前記揺動部材の前記押圧軸と反対側に、前記支点からの距離を変更可能に配置されるバランスウェイトとを有することを特徴とする。

第４の発明の研磨装置は、第３の発明の研磨装置において、前記揺動部材は、前記押圧軸にピン部材を介して連結されていることを特徴とする。

本発明の研磨装置では、押圧軸に押圧軸および研磨工具の自重を相殺する相殺モーメント付与手段を設け、付与する荷重を押圧軸の下端に配置される研磨工具の重量に応じて調整可能にしたので、研磨工具の重量が変化した場合にも所定の押圧力を付与することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の研磨装置の第１の実施形態の要部を示している。
この研磨装置は、第１の押圧軸１１を有している。この第１の押圧軸１１の下端には、被加工物１３を研磨するポリシャ１５が配置されている。被加工物１３は、例えば非球面レンズである。

第１の押圧軸１１は、保持部材１７により軸長方向に移動可能に保持されている。保持部材１７には、第１の押圧軸１１が挿通される貫通穴１７ａが上下方向に形成されている。貫通穴１７ａには、上下方向に間隔を置いて軸受１９が配置されており、第１の押圧軸１１が上下方向に案内されている。
第１の押圧軸１１の上方には、第１の押圧軸１１を被加工物１３側に向けて押圧する押圧手段であるエアシリンダ２１が配置されている。このエアシリンダ２１は、ブラケット２３を介して保持部材１７の上面に固定されている。エアシリンダ２１は、シリンダ２５とピストン２７を有している。シリンダ２５の上面には、エアを供給する供給口２５ａが形成されている。ピストン２７の下面には、第２の押圧軸２９の上端が固定されている。この実施形態では、第２の押圧軸２９の摺動抵抗を低減するために、シリンダ２５の底部が開口されている。

第１の押圧軸１１と第２の押圧軸２９との間には、第１の押圧軸１１に上方への力を付与するモーメントを発生するとともにポリシャ１５の重量に応じてモーメントを調整可能な相殺モーメント付与手段３１が配置されている。
この相殺モーメント付与手段３１は、揺動部材３３を有している。揺動部材３３の一端の上側は、第２の押圧軸２９の下端にピン部材３５を介して回動可能に連結されている。また、揺動部材３３の一端の下側は、連結軸３７の上端にピン部材３９を介して回動可能に連結されている。連結軸３７の下端は、第１の押圧軸１１の上端にピン部材４１を介して回動可能に連結されている。

揺動部材３３は、保持部材１７の上面に固定される支持部材４３の上部に、ピン部材４５を介して揺動可能に連結されている。揺動部材３３の連結軸３７側と反対側には、螺子軸３３ａが側方に突出して形成されている。そして、この螺子軸３３ａにバランスウェイト４７の螺子穴４７ａが螺合されている。バランスウェイト４７は、回動することにより、支点であるピン部材４５からの距離Ｌを変更可能とされている。そして、バランスウェイト４７の位置を調整することによりモーメントの大きさを調整することができ、連結軸３７側に作用する力を変更することができる。

この実施形態では、保持部材１７は、第１の支持軸４９を介して支持部材５１に連結されている。第１の支持軸４９は、支持部材５１に対して回動可能に連結されている。支持部材５１は、第２の支持軸５３を介して装置の本体部(不図示)側に連結されている。第２の支持軸５３は、本体部(不図示)に対して回動可能に連結されている。従って、保持部材１７および支持部材５１は自由に傾斜することが可能であり、保持部材１７および支持部材５１の傾斜により、第１の押圧軸１１を被加工物１３の曲面形状に応じて傾斜することができる。これにより、ポリシャ１５の押圧力を曲面に対して垂直方向から付与することができる。

上述した研磨装置では、被加工物１３を回転した状態で、被加工物１３の表面にポリシャ１５を所定の押圧力で押し当てることにより被加工物１３の研磨が行われる。そして、被加工物１３へのポリシャ１５の押圧力が、エアシリンダ２１により生ずる力のみになるように設定される。この設定は、相殺モーメント付与手段３１のバランスウェイト４７の位置を調整することにより行われる。

すなわち、バランスウェイト４７を移動すると、揺動部材３３のピン部材４５を支点とするバランスウェイト４７側のモーメントが変化する。そして、このモーメントの変化により、揺動部材３３のバランスウェイト４７と反対側により連結軸３７に作用する上方への力が変化する。従って、揺動部材３３のピン部材４５を支点とするポリシャ１５、第１の押圧軸１１、第２の押圧軸２９および連結軸３７の自重によるモーメントが、ピン部材４５を支点とするバランスウェイト４７側のモーメントと同じか、または一部が相殺されるようにバランスウェイト４７の位置を調整することにより、ポリシャ１５、第１の押圧軸１１および連結軸３７の自重の影響を排除し、被加工物１３へのポリシャ１５の押圧力を、第２の押圧軸２９の自重を含んだエアシリンダ２１による負荷のみにすることができる。

従って、ポリシャ１５を重量の異なるものに変更した場合には、バランスウェイト４７の位置を調整することにより、被加工物１３へのポリシャ１５の押圧力が、第２の押圧軸２９を含んだエアシリンダ２１による負荷のみになるように容易に設定することができる。なお、この場合に、バランスウェイト４７の位置調整により、第２の押圧軸２９の自重の影響を排除するようにしても良い。

そして、上述した研磨装置では、相殺モーメント付与手段３１により連結軸３７に上方への力を作用させたので、図２に示すように、第１の押圧軸１１および連結軸３７が傾いた場合にも、バランスウェイト４７の鉛直方向にかかる重力も同時に変わるので、被加工物１３に作用するポリシャ１５の押圧力が変化することがなくなり、所定の研磨量を得ることが可能になる。

すなわち、図２に示すように、保持部材１７が角度θだけ傾くと、ポリシャ１５、第１の押圧軸１１および連結軸３７の自重の押圧方向への荷重成分が、
(ポリシャ１５の自重＋第１の押圧軸１１の自重＋連結軸３７の自重)×cosθ
となり、相殺モーメント付与手段３１がない場合には、ポリシャ１５が被加工物１３を押圧する荷重が変化する。

しかしながら、上述した研磨装置では、保持部材１７が傾くと、相殺モーメント付与手段３１の揺動部材３３およびバランスウェイト４７も同じ角度だけ傾くため、揺動部材３３のピン部材４５を支点とするポリシャ１５、第１の押圧軸１１および連結軸３７の自重によるモーメントと、ピン部材４５を支点とするバランスウェイト４７側のモーメントとが常に同じになる。従って、第１の押圧軸１１および連結軸３７が傾いた場合にも、被加工物１３に作用するポリシャ１５の押圧力が変化することがなくなり、所定の研磨量を得ることが可能になる。

また、上述した研磨装置では、揺動部材３３を第２の押圧軸２９の下端および連結軸３７の上端にピン部材３５，３９を介して回動可能に連結し、また、連結軸３７の下端を第１の押圧軸１１の上端にピン部材４１を介して回動可能に連結したので、エアシリンダ２１のピストン２７の移動により揺動部材３３が傾いた場合にも、エアシリンダ２１の押圧力を確実に伝達することができる。
(第２の実施形態)
図３は、本発明の研磨装置の第２の実施形態の要部を示している。なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態では、エアシリンダ２１のシリンダ２５の側面にエアを供給する供給口２５ｂが形成されている。また、ピストン２７の上面には、第３の押圧軸５５が固定されている。この第３の押圧軸５５は、シリンダ２５の上面に形成される貫通穴２５ｃに挿通されている。
そして、第３の押圧軸５５の上方に相殺モーメント付与手段３１Ａが配置されている。相殺モーメント付与手段３１Ａの揺動部材３３の一側は、第３の押圧軸５５の上端に連結軸５７を介して連結されている。連結軸５７の下端は、第３の押圧軸５５の上端にピン部材５９を介して回動可能に連結されている。また、連結軸５７の上端は、揺動部材３３にピン部材６１を介して回動可能に連結されている。そして、第２の押圧軸２９の下端が、第１の押圧軸１１の上端にピン部材６３を介して回動可能に連結されている。

この実施形態では、相殺モーメント付与手段３１Ａのバランスウェイト４７の位置を移動すると、揺動部材３３のピン部材４５を支点とするバランスウェイト４７側のモーメントが変化する。そして、このモーメントの変化により、揺動部材３３のバランスウェイト４７と反対側により連結軸５７に作用する上方への力が変化する。従って、揺動部材３３のピン部材４５を支点とするポリシャ１５、第１の押圧軸１１および連結軸５７の自重によるモーメントが、ピン部材４５を支点とするバランスウェイト４７側のモーメントと同じになるようにバランスウェイト４７の位置を調整することにより、ポリシャ１５、第１の押圧軸１１および連結軸５７の自重により研磨面へ与える加圧力の影響を排除し、被加工物１３へのポリシャ１５の押圧力を、第２の押圧軸２９および第３の押圧軸５５の自重を含んだエアシリンダ２１による負荷のみにすることができる。なお、この場合に、バランスウェイト４７の位置調整により、第２の押圧軸２９および第３の押圧軸５５の自重による影響を排除するようにしても良い。

この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
(１)上述した実施形態では、第１の押圧軸１１の下端にポリシャ１５を配置した例について説明したが、ポリシャ１５に限られるものではなく、例えば、特殊な研磨に使用される研磨工具でも良い。

(２)上述した実施形態では、押圧手段にエアシリンダ２１を用いた例について説明したが、油圧シリンダを用いても良いし、また、機械的に押圧するようにしても良い。
(３)上述した実施形態では、保持部材１７を傾斜可能にした例について説明したが、例えば、被加工物の研磨面が平面である場合には、傾斜可能にする必要はない。
(４)上述した実施形態では、連結軸３７，５７を剛体により形成し、ピン部材３９，４１，５９，６１により連結した例について説明したが、連結軸を可撓性部材により形成しても良い。可撓性部材を使用する場合には、ピン部材を用いることなく直接固定することができる。

(５)上述した実施形態では、相殺モーメント付与手段３１，３１Ａに揺動部材３３を用いた例について説明したが、例えば滑車を介してバランスウェイトを支持するようにしても良い。

本発明の研磨装置の第１の実施形態の要部を示す説明図である。 図１において保持部材を傾斜した状態を示す説明図である。 本発明の研磨装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。

符号の説明

１１：第１の押圧軸、１３：被加工物、１５：ポリシャ、１７：保持部材、２１：エアシリンダ、２９：第２の押圧軸、３１，３１Ａ：相殺モーメント付与手段、３３：揺動部材、４３：支持部材、４７：バランスウェイト、５５：第３の押圧軸。

Claims (4)

1. 下端に被加工物を研磨する研磨工具を保持する押圧軸と、
   前記押圧軸を軸長方向に移動可能に保持する保持部材と、
   前記押圧軸を前記被加工物側に向けて押圧する押圧手段と、
   前記押圧軸と前記研磨工具との荷重により生ずる前記被加工物への加圧力を相殺するモーメントを発生し、前記押圧軸の傾きに応じて前記モーメントから得られる前記加圧力を相殺する力が変化する相殺モーメント付与手段とを有し、
   前記相殺モーメント付与手段は、発生するモーメントが可変であることを特徴とする研磨装置。
2. 請求項１記載の研磨装置において、
   前記保持部材を傾斜して前記押圧軸を傾斜する傾斜手段を有することを特徴とする研磨装置。
3. 請求項２記載の研磨装置において、
   前記相殺モーメント付与手段は、
   前記押圧軸に一端を連結され、前記保持部材に固定される支持部材により支点を中心にして揺動可能に支持される揺動部材と、
   前記揺動部材の前記押圧軸と反対側に、前記支点からの距離を変更可能に配置されるバランスウェイトと、
   を有することを特徴とする研磨装置。
4. 請求項３記載の研磨装置において、
   前記揺動部材は、前記押圧軸にピン部材を介して連結されていることを特徴とする研磨装置。
   

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