JP2010120147A - 同軸度調整方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熟練技術を必要とすることなく、研磨装置のワーク軸と砥石軸の同軸度の調整作業を短時間で高精度に行う。
【解決手段】研磨装置Ｍ１において、ワークホルダを介してレンズが装着される上軸１に治具Ａ２を介して凹形テーパ面５を備えた治具Ｂ４を遊動状態に装着し、研磨皿が装着される下軸８に凸形テーパ面６を備えた治具Ｃ７を固定し、上軸１を降下させて治具Ｂ４の凹形テーパ面５を治具Ｃ７の凸形テーパ面６に嵌合させて密着させた後、治具Ｂ４をビス９で上軸１の治具Ａ２に固定することにより、熟練を要することなく、上軸１の軸方向１Ｚと下軸８の軸方向８Ｚの同軸度の調整を簡便かつ迅速に行うことを可能にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、同軸度調整方法および研磨装置に関する。

一般にレンズ、プリズム、ミラーなどの光学素子の表面仕上げを行なう手法としては、被研磨物（以降、レンズと称する）と研磨用の弾性工具（ピッチやポリウレタン製のパッド、ポリシャを示し、以降、研磨皿と称する）とを互いに摺動運動させ、界面に介在する研磨用砥粒でレンズを除去する研磨加工法が用いられる。この研磨加工法はレンズにとどまらず半導体やガラスハードディスク、液晶テレビなど表示装置のガラスパネルの加工にも利用されている。

このような加圧およびすり合わせにより被加工物を摩滅させて加工を行う研磨加工法では、研磨面の形状精度を確保する段取り作業を相変わらず人の技能に依存する製造形態が多く存在する。特に均等に研磨、つまり均等に被研磨物の磨耗を進めることは困難である。

図７に示すように、特許文献１には、ガラスレンズを製造する工程において、創成した球面形状の精度を高めるために研磨皿１３１で球面を仕上げる研削加工を実施するための装置が開示されている。

具体的には、上軸１２１を支持する揺動アーム１２９に、案内筒１２３および滑車１２５を設け、案内筒１２３の内部を昇降するバランスウェイト１２２を、滑車１２５を介してバランスワイヤー１２４で上軸１２１の上端に接続した構成としている。

上軸１２１は、上軸シリンダー部１２６のピストンと一体となって当該上軸シリンダー部１２６を貫通し、下端部（レンズ軸Ｂ）にはカンザシ１３３、レンズホルダ１３２を介してレンズ１３０保持されている。

そして、上軸シリンダー部１２６におけるエアーポート１２７および上軸上昇用エアーポート１２８に対する流体圧の給排により、カンザシ１３３に支持されたレンズ１３０の研磨皿１３１に対する押圧力Ｗを自在に制御可能にしたものである。

そして、研磨皿軸Ｃに支持された研磨皿１３１を回転させながら、レンズ１３０を研磨皿１３１に当接して上方よりカンザシ１３３を介して加圧し、研磨皿１３１を揺動アーム１２９により揺動中心Ｏを支点として揺動させて研磨が行われる。

このような、レンズ研磨装置においては、レンズ軸Ｂと研磨皿軸Ｃの軸心がずれた状態で研磨加工を行うと均一な研磨加工が行われずレンズが偏磨耗することにより高精度なレンズが得られない。

そこで、従来からレンズ軸Ｂと研磨皿軸Ｃの同軸度を調整する作業が行われている。
レンズ研磨機の同軸度を調整する方法としては以下の図８および図９に開示される参考技術の方法が考えられる。

具体的には、まずレンズ軸（上軸１１１）と砥石軸（下軸１１７）の平行度を出すために、図８に示されるように、上軸１１１に円柱状の検具１１２を同軸に取り付けるとともに、下軸１１７にはゲージ取付治具１１４を取付ける。

そして、ゲージ取付治具１１４には、端子１１３ａが上向きに検具１１２の底面に当接する姿勢でゲージ１１３が装着されている。
そして、ゲージ１１３を下軸１１７の回転軸上で回転させつつ、検具１１２の底面上をゲージ１１３の端子１１３ａを接触させて、測定を行い揺動方向１１８の調整と左右方向１１９の調整を行う。

その後、上軸１１１および下軸１１７の同軸度を出すために図９に示すように、検具１１２の外周にゲージ１１５の端子１１５ａを接触させて下軸１１７を回転させることにより、下軸１１７に対する上軸１１１の偏心量を測定し、偏心量がゼロになるまで上軸１１１の前後左右の位置の調整をしてレンズ軸Ｂと研磨皿軸Ｃの同軸度を出す。

しかしながら、上述の参考技術の方法では、上軸１１１および下軸１１７の位置調整を繰り返し実施しながら試行錯誤で行う必要があるため、調整作業に長時間を要するという技術的課題がある。

また、調整作業に熟練した技術を要する、という技術的課題もある。
特開平８−３９４２５号公報

本発明の目的は、熟練技術を必要とすることなく、研磨装置のワーク軸と砥石軸の同軸度の調整作業を短時間で高精度に行うことが可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、研磨装置のワーク軸と砥石軸の同軸度を調整する同軸度調整方法であって、
前記ワーク軸に取り付けられた第１治具に対して、前記砥石軸に臨む凹面又は凸面を有する第２治具を前記ワーク軸に直交する方向に遊動状態に固定し、前記砥石軸には前記第２治具と相反する凸面又は凹面を有する第３治具を取り付ける工程と、
前記ワーク軸を前記砥石軸に相対的に接近させて、前記第２治具の前記凹面又は前記凸面と前記第３治具の前記凸面又は前記凹面とを嵌合させる工程と、
前記第２治具を前記第１治具に締結する工程と、
を含む同軸度調整方法を提供する。

本発明の第２の観点は、ワーク軸と砥石軸を具備した研磨装置であって、
前記ワーク軸に取り付けられた第１治具と、
前記砥石軸に臨む凹面又は凸面を有し、前記第１治具に対して前記ワーク軸に直交する方向に遊動可能に装着された第２治具と、
前記砥石軸に設けられ、前記第２治具と相反する凸面又は凹面を有する第３治具と、
を含む研磨装置を提供する。

本発明によれば、熟練技術を必要とすることなく、研磨装置のワーク軸と砥石軸の同軸度の調整作業を短時間で高精度に行うことが可能な技術を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である同軸度調整方法が実施される研磨装置における加
工軸部分を示す側断面図である。図２は、本実施の形態の研磨装置における同軸度調整工程を示す側断面図である。図３は、本実施の形態の研磨装置における研磨工程の一例を示す側断面図である。

（構成）
図１に例示されるように、本実施の形態の研磨装置Ｍ１は、下軸８(砥石軸）と上軸１（ワーク軸）を上下方向に対向させた構成となっている。

上軸１は、筒状の上軸ハウジング１ｂに図示しないベアリングを介して空転自在に支持されている。
上軸ハウジング１ｂは、研磨装置Ｍ１の図示しない筐体に固定された上軸ブラケット１ａに昇降自在に支持されている。

上軸ブラケット１ａに側面には、当該上軸ブラケット１ａを貫通して上軸ハウジング１ｂに先端部が当接される上軸昇降位置固定ネジ１ｄが設けられ、この上軸昇降位置固定ネジ１ｄの基端部には上軸昇降位置固定ハンドル１ｃが固定されている。

そして、上軸ハウジング１ｂ、すなわち上軸１を所望の高さに停止させた状態で上軸昇降位置固定ハンドル１ｃで上軸昇降位置固定ネジ１ｄを上軸ハウジング１ｂの側面に当接させることで、上軸１を任意の高さに設定することが可能になっている。

本実施の形態の研磨装置Ｍ１の場合、上軸１の下端部には、円柱状の治具Ａ２（第１治具）が同軸に固定されている。本実施の形態の場合、この治具Ａ２を用いて、上述の図８の参考技術の方法で上軸１および下軸８の平行度が出されている。

すなわち、上軸１の軸方向１Ｚと、下軸８の軸方向８Ｚが平行になるように調整されている。また、治具Ａ２の下端面（後述の調整面３）は、軸方向１Ｚに対して直交している。

治具Ａ２の下端面には、フランジ部を有する円筒状の治具Ｂ４（第２治具）が複数のビス９を介して遊動自在に装着されている。この治具Ｂ４は、下側の下軸８に臨む端部に凹形テーパ面５（凹面）が同軸に形成されている。

すなわち、治具Ｂ４のフランジ部を締結したビス９の締結力を緩めた状態では、図１に例示されるように、上軸１に取り付けた治具Ａ２と凹形テーパ面を有する治具Ｂ４は、治具Ａ２の下端面、すなわち治具Ｂ４に対する当接面である調整面３において前後左右方向（軸方向１Ｚに対して直交するＸ方向と、軸方向１ＺおよびＸ方向に対して直交するＹ方向）に調整可能である。

一方、下軸８には、上述の凹形テーパ面５と相反する形状の凸形テーパ面６（凸面）を有する治具Ｃ７（第３治具）が同軸に取り付けられている。
また、後述の図３のように、治具Ｂ４の凹形テーパ面５には、レンズ４０を保持するワークホルダ１１の凸形テーパ面１０が嵌合されることにより、ワークホルダ１１を上軸１に同軸に装着することが可能になっている。

同様に、下軸８には、治具Ｃ７の凸形テーパ面６の代わりに研磨皿１２を装着することが可能になっている。
（作用）
まず、図２に例示されるように、治具Ａ２に治具Ｂ４を固定するためのビス９を緩めた状態で上軸１を下降させ、下軸８の側の治具Ｃ７の凸形テーパ面６と、上軸１の側の治具
Ｂ４の凹形テーパ面５が隙間無く当接される嵌合状態とする。

このとき、本実施の形態の場合、下軸８に固定された治具Ｃ７の凸形テーパ面６に凹形テーパ面５が嵌合することにより、上軸１の側の治具Ｂ４は、自律的に治具Ｃ７に対して同軸となるように水平方向に変位する。そして、この嵌合状態でビス９を締めて治具Ａ２と治具Ｂ４を固定させる。

本実施の形態の場合、この作業のみで上軸１の軸方向１Ｚと下軸８の軸方向８Ｚを一致させる同軸度出し作業が完了し、上軸１と下軸８は高精度に同軸状態となる。
すなわち、本実施の形態の研磨装置Ｍ１によれば、熟練技術を必要とすること無く、上軸１と下軸８の同軸度の調整作業を短時間で高精度に簡単に行うことができる。

その後、図３に例示されるように、凸形テーパ面１０を有するワークホルダ１１を治具Ｂ４の凹形テーパ面５に当接させて取り付けるとともに、下軸８の治具Ｃ７には研磨皿１２を装着する。

そして、回転している研磨皿１２に、上軸１を下降させ、ワークホルダ１１に保持されたレンズ４０を所望の荷重で押圧して擦りながら研磨加工を行う。
このとき、本実施の形態の研磨装置Ｍ１の場合には、ワークホルダ１１を支持する上軸１の軸方向１Ｚと、研磨皿１２を支持する下軸８の軸方向１Ｚが高い同軸度に調整されているため、レンズ４０の高精度な研磨加工が可能となる。

（効果）
本実施の形態の研磨装置Ｍ１によれば、上述の図２に例示されるように、上軸１の治具Ａ２の端面（調整面３）に遊動状態に装着された治具Ｂ４の凹形テーパ面５と、下軸８に保持された治具Ｃ７の凸形テーパ面６とを嵌合させた後に、ビス９を締結して治具Ｂ４を上軸１の側の治具Ａ２に固定するだけで、熟練技術を必要とすること無く、上軸１と下軸８の同軸度の調整作業を短時間で高精度に簡単に行うことができる。

また、図３に例示される研磨加工において、凸形テーパ面１０を有し、レンズ４０を保持したワークホルダ１１を治具Ｂ４の凹形テーパ面５に当接させて取り付け、回転している研磨皿１２にレンズ４０を押圧して擦りながら研磨加工を行えば上軸１と下軸８の同軸度は高精度に調整されているので、高精度な研磨加工が可能となる。

なお、特に図示しないが、上述の凹形テーパ面５および凸形テーパ面６の代わりにストレート面を設けても良い。すなわち、治具Ｂ４と治具Ｃ７の各々の嵌合端に、隙間なく高精度で嵌め合いが可能な、相反する形状の円筒穴面（凹形ストレート面）および円柱面（凸形ストレート面）からなるストレート面を形成し、両者を嵌合させることで、上軸１と下軸８の同軸度の調整を行うこともできる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の他の実施の形態である同軸度調整方法が実施される研磨装置における加工軸部分を示す側断面図である。図５は、本実施の形態の研磨装置における同軸度調整工程を示す側断面図である。図６は、本実施の形態の研磨装置における研磨工程の一例を示す側断面図である。

（構成）
この実施の形態２の研磨装置Ｍ２の場合には、上軸１の側の治具Ｅ２４（第２治具）と、下軸８の側の治具Ｆ２７（第３治具）で、テーパ面の凹凸の関係が上述の実施の形態１と逆になっている点が異なり、他同じである。

上軸１には、上述の実施の形態１の治具Ａ２と等価な形状の治具Ｄ２２（第１治具）を介して治具Ｅ２４が装着され、ビス９を介して遊動可能に固定される。
すなわち、図４に例示されるように、本実施の形態の上軸１の治具Ｄ２２に取り付けた治具Ｅ２４には、凸形テーパ面２５（凸面）が設けられ、反対側の下軸８に固定された治具Ｆ２７には凹形テーパ面２６（凹面）が設けられている。

（作用）
次に上述した本実施の形態２の研磨装置Ｍ２の作用の説明は以下の通りである。
図５のように、治具Ｄ２２に治具Ｅ２４を固定するためのビス２９を緩めて上軸１を下降させて治具Ｆ２７の凹形テーパ面２６と治具Ｅ２４の凸形テーパ面２５が隙間無く当接して嵌合した状態でビス２９を締めて治具Ｄ２２と治具Ｅ２４を固定させる。この作業のみで上軸１の軸方向１Ｚと下軸８の軸方向８Ｚを一致させる同軸度の調整作業が可能となる。

その後、図６に例示されるように、一端に凹形テーパ面３０を有し、他端にレンズ４０を保持するワークホルダ３１を治具Ｅ２４の凸形テーパ面２５に当接させて取り付け、治具Ｆ２７には研磨皿３２を取り付ける。

そして、回転している研磨皿３２にワークホルダ３１に保持されたレンズ４０を押圧して擦りながら研磨加工を行う。
（効果）
本実施の形態によれば、上軸１の側の治具Ｅ２４の凸形テーパ面２５と、下軸８の側の治具Ｆ２７の凹形テーパ面２６とを嵌合させてビス２９を締結するだけで、熟練技術を必要とすること無く、簡便に上軸１と下軸８の同軸度を調整することができる。

この結果、レンズ４０の高精度な研磨加工が可能となる。
本発明の各実施の形態によれば、上軸１と下軸８の同軸度の調整作業を、熟練技術を必要とすること無く、短時間で高精度に簡単に行うことができる。

この結果、レンズの研磨加工を高精度に行うことができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
［付記１］
レンズ研磨機のワーク軸と砥石軸の同軸度を調整する方法において、ワーク軸に治具Ａを取り付け、凹面又は凸面を有する治具Ｂを前後左右に調整可能となるように自由度をもたせて、治具Ａにビスにて固定し、砥石軸に治具Ｂと相反する凸面又は凹面を有する治具Ｃを取り付けて、ワーク軸を砥石軸に接近させて、治具Ｂおよび治具Ｃの凹凸面を当接して同軸度の調整を行うことを特徴とする同軸度調整方法。
［付記２］
付記１の治具Ｂは凹形テーパ面或いは凸形テーパ面であり、治具Ｃは治具Ｂと相反する凸形テーパ面或いは凹形テーパ面であり、ワーク軸を砥石軸に接近させて、治具Ｂおよび治具Ｃの凹凸形テーパ面を当接して同軸度の調整を行うことを特徴とする同軸度調整方法。
［付記３］
付記１の治具Ｂは凹形ストレート面或いは凸形ストレート面であり、治具Ｃは治具Ｂと相反する凸形ストレート面或いは凹形ストレート面であり、ワーク軸を砥石軸に接近させて、治具Ｂおよび治具Ｃの凹凸形ストレート面を当接して同軸度の調整を行うことを特徴とする同軸度調整方法。

本発明の一実施の形態である同軸度調整方法が実施される研磨装置における加工軸部分を示す側断面図である。 本発明の一実施の形態である研磨装置における同軸度調整工程を示す側断面図である。 本発明の一実施の形態である研磨装置における研磨工程の一例を示す側断面図である。 本発明の他の実施の形態である同軸度調整方法が実施される研磨装置における加工軸部分を示す側断面図である。 本発明の他の実施の形態である研磨装置における同軸度調整工程を示す側断面図である。 本発明の他の実施の形態である研磨装置における研磨工程の一例を示す側断面図である。 本発明の参考技術である研磨装置を説明する説明図である。 本発明の参考技術である研磨装置における同軸度の調整作業を示す説明図である。 本発明の参考技術である研磨装置における同軸度の調整作業を示す説明図である。

符号の説明

１ 上軸
１Ｚ 軸方向
１ａ 上軸ブラケット
１ｂ 上軸ハウジング
１ｃ 上軸昇降位置固定ハンドル
１ｄ 上軸昇降位置固定ネジ
２ 治具Ａ
３ 調整面
４ 治具Ｂ
５ 凹形テーパ面
６ 凸形テーパ面
７ 治具Ｃ
８ 下軸
８Ｚ 軸方向
９ ビス
１０ 凸形テーパ面
１１ ワークホルダ
１２ 研磨皿
２２ 治具Ｄ
２４ 治具Ｅ
２５ 凸形テーパ面
２６ 凹形テーパ面
２７ 治具Ｆ
３０ 凹形テーパ面
３１ ワークホルダ
３２ 研磨皿
４０ レンズ
１１１ 上軸
１１２ 検具
１１３ ゲージ
１１３ａ 端子
１１４ ゲージ取付治具
１１５ ゲージ
１１５ａ 端子
１１７ 下軸
１１８ 揺動方向
１１９ 左右方向
Ｍ１ 研磨装置
Ｍ２ 研磨装置

Claims (8)

1. 研磨装置のワーク軸と砥石軸の同軸度を調整する同軸度調整方法であって、
   前記ワーク軸に取り付けられた第１治具に対して、前記砥石軸に臨む凹面又は凸面を有する第２治具を前記ワーク軸に直交する方向に遊動状態に固定し、前記砥石軸には前記第２治具と相反する凸面又は凹面を有する第３治具を取り付ける工程と、
   前記ワーク軸を前記砥石軸に相対的に接近させて、前記第２治具の前記凹面又は前記凸面と前記第３治具の前記凸面又は前記凹面とを嵌合させる工程と、
   前記第２治具を前記第１治具に締結する工程と、
   を含むことを特徴とする同軸度調整方法。
2. 請求項１記載の同軸度調整方法において、
   前記凹面および前記凸面は、それぞれ凹形テーパ面および凸形テーパ面であることを特徴とする同軸度調整方法。
3. 請求項１記載の同軸度調整方法において、
   前記凹面および前記凸面は、それぞれ凹形ストレート面および凸形ストレート面であることを特徴とする同軸度調整方法。
4. 請求項１記載の同軸度調整方法において、
   さらに、前記砥石軸の前記第３治具に研磨皿を固定し、前記ワーク軸の前記第２治具における前記凹面又は前記凸面に、相反する前記凸面又は前記凹面を有し、ワークを保持するワークホルダを固定する工程、を含むことを特徴とする同軸度調整方法。
5. ワーク軸と砥石軸を具備した研磨装置であって、
   前記ワーク軸に取り付けられた第１治具と、
   前記砥石軸に臨む凹面又は凸面を有し、前記第１治具に対して前記ワーク軸に直交する方向に遊動可能に装着された第２治具と、
   前記砥石軸に設けられ、前記第２治具と相反する凸面又は凹面を有する第３治具と、
   を含むことを特徴とする研磨装置。
6. 請求項５記載の研磨装置において、
   さらに、前記第２治具の前記凹面又は前記凸面に嵌合し、ワークを保持するワークホルダと、前記第３治具に固定される研磨皿と、を含み、
   遊動状態の前記第２治具の前記凹面又は前記凸面と前記第３治具の前記凸面又は前記凹面とを嵌合させた状態で前記第１治具に前記第２治具が固定された後、前記第２治具に前記ワークホルダが固定され、前記第３治具に前記研磨皿が固定されることを特徴とする研磨装置。
7. 請求項５記載の研磨装置において、
   前記凹面および前記凸面は、それぞれ凹形テーパ面および凸形テーパ面であることを特徴とする研磨装置。
8. 請求項５記載の研磨装置において、
   前記凹面および前記凸面は、それぞれ凹形ストレート面および凸形ストレート面であることを特徴とする研磨装置。