JP2712782B2 - 研磨スピンドル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、球面，非球面等、全てのレンズ研磨仕上げ
工程，いわゆるポリッシング工程における研磨装置の研
磨スピンドルに関する。

従来の技術 レンズ研磨工程は球面，非球面に対して各々種々の加
工方法がとられてきた。

近年、光学機器には球面だけでなく、非球面形状の光
学ガラスレンズが装置の小型化，軽量化，高機能化を促
しつつある。例えば、レーザービームスプリンターに用
いられるトーリックレンズは特殊な形状が要求され、近
似曲率半径の球面にあらかじめ研削加工された被加工物
を、加工工具をかえて再度研磨仕上げすることにより所
要の形状を得ていた。一例として特開昭63−216664号公
報に記載されている第３図のような構成がとられてい
た。

以下図面を参照しながら説明する。第３図（ａ）は従
来の研磨装置の側断面図、同図（ｂ）は正面図である。

回転駆動可能なホイール２の外周に、被加工物１を取
付け、この被加工物１の外周加工面に凹状のトーリック
面を形成された鉄，鋳鉄，ステンレス鋼等から成る雌型
治具３を所定の力Ｆで押圧付勢し、この状態でホイール
２を回転させるとともに、雌型治具３と加工面の間に、
例えば緑系炭化珪素砥粒＃600〜＃4000などの研磨剤を
供給しながら雌型治具３をホイール１の回転方向と直交
する方向に揺動させ、逐次前記砥粒の粒度を小さくする
ことによってラッピング加工を行い、仕上げ工程で雌型
治具３にポリウレタン等のポリッシャーを張り付けると
ともに、１μｍ程度の粒度の酸化セリウム砥粒を供給
し、同様の動作で研磨を行っていた。なお、雌型治具３
は適当な長さを有しており、その両端部に一対の押圧針
４の先端が係合されることによって幅方向に揺動を可能
に支持され、かつ押圧針４が雌型治具３の長手方向に揺
動可能な揺動桿５の両端に固定されていることによって
長手方向にも揺動可能に支持されている。また、揺動桿
５は、ホイール２の軸心に向かって付勢され、かつホイ
ール２の軸心方向に往復駆動可能な作動腕６に揺動可能
に取付けられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このようなラッピングおよび研磨方法
では、雌型治具３の揺動方向は長手方向のいずれの位置
でも当然同じであるため、中央部では揺動面Ｓがホイー
ル２の半径方向Ｔと一致していたとしても、両端部では
揺動面Ｓがホイール２の半径方向Ｔに対して角度θだけ
傾斜することになるため、雌型治具３の揺動によって形
成される曲面の曲率は原理的にトーリック面と一致しな
いことになる。したがって、実際にもこのような加工方
法では高精度のトーリック面の加工が極めて困難である
とともに、雌型治具３のトーリック面の精度維持も困難
で、精度の高い加工には手作り的勘や熟練技能が要求さ
れ、生産性が極めて悪く、コスト高になるという問題が
あった。さらにこの問題点について特開昭63−216664号
公報では、加工具の加工点が加工すべきトーリック面の
一方の曲率半径に等しい曲率半径の鼓形軌跡運動を行う
ことによって、高精度化，高効率化を図ろうとしている
が、これは装置本体が複雑で高精度が要求され、研削装
置としては適しても、研磨装置としては合理的ではない
という問題が残されていた。

また、内圧を有する弾性体による研磨方法も提案され
ているが、内圧の管理だけでは弾性体の変形量に制約が
あり、被加工物との接触面積が変動して単位面積あたり
の押圧力が不均一で、加工量が定量的に把握できず、高
精度の研磨面は得られなかった。

本発明は上記問題点にかんがみ、構造が簡単で高精度
な、トーリック面だけでなく一般的な球面や非球面の研
磨加工も実現できる研磨スピンドルの提供を目的とす
る。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の研磨スピンドル
は、中空スプラインシャフトの先端に袋形状を有する第
１の弾性体である研磨部材（以下単に弾性体研磨部材と
いう場合がある）を接合部を気密に装着した研磨工具
と、中空スプラインシャフトの他端に回転継手を介して
圧縮性流体を供給する手段と、中空スプラインシャフト
に係合するナットを回転可能に支持する手段と、中空ス
プラインシャフトを回転させる手段と、回転軸方向に移
動させる手段と被加工物に研磨部材が定圧にて押圧され
るように回転軸方向に設けられた第２の弾性体とを備え
たものである。さらに、袋形状を有する第１の弾性体の
研磨部材の破損による圧縮性流体の圧力低下を検出する
圧力検出器を備えるようにしたものである。

作用 本発明は上記の構成により、第１の発明では袋形状を
有する第１の弾性体である研磨部材が、圧縮流体により
内圧を高めて膨張し、あらかじめ研削加工された被加工
物の表面を押圧する。弾性体研磨部材の内圧を管理する
だけでは、弾性体研磨部材の変形量と押圧力を定量的に
制御することは困難なため、さらに第２の弾性体が第１
の弾性体である研磨部材を中空スプラインシャフトごと
被加工物に押圧して、被加工物との接触面積を一定に保
ち、同時に加工点に発生する押圧力を一定に保つことが
できる。したがって、あらかじめ研削された被加工物は
形状を維持したまま、面粗度Rmax＝0.5〜0.01μｍ程度
の研磨仕上げ加工が実現できる。この研磨スピンドルを
用いることにより装置の構造が簡素化され、装置の精度
も約0.1mm程度まで許容され、軸心調整容易で、より高
精度な研磨加工ができる研磨装置が実現できる。

次に、第２の発明によれば、第１の弾性体である研磨
部材の磨耗などによる破損の発生などの異常に備えて、
弾性体研磨部材の内圧が圧縮空気のリークなどにより低
下した場合、圧力検出器によって圧力低下を検出し、異
常信号を発生させることにより、警報を発したり装置を
停止させるなど、異常発生に対し即時対応が可能とな
る。

実 施 例 以下本発明の一実施例の研磨スピンドルについて、図
面を参照しながら説明する。

第１図は第１の発生の実施例における研磨スピンドル
の縦断面図を示すものである。図において、1aは被加工
物で、回転可能なホイール2aに保持されている。７は第
１の弾性体である研磨部材で、ケース８とケース９で圧
縮性流体ｃを封止するように有袋形状の研磨工具35を構
成する。この研磨工具35は中空スプラインシャフト10の
先端に装着され、中空スプラインシャフト10の他端には
軸受23を介して回転継手24が設けられ管路25を経由して
圧縮性流体源26に接続されている。一方、中空スプライ
ンシャフト10はいわゆる中空のスプラインシャフトで軸
受部のナット11と一体で回転運動を伝達でき、軸方向に
摺動も可能である。このナット11は軸受12aおよび軸受1
2bを介してスピンドルケース15に回転自在に支持され、
軸受12aは軸受内輪押え13と軸受外輪押え14とによって
アキシャル与圧を発生することができる。またナット11
はプーリー19とプーリー21およびベルト20を介して回転
駆動装置22に連動する。これらスピンドルケース15や回
転駆動装置22は研磨加工機本体18に取付けられたレール
17を摺動して被加工物1aと研磨工具35が接触と離脱を可
能にするスライドベース16に固定される。ストッパー34
はスライドベース16の位置決めをするとともに、研磨工
具35と被加工物1aとの接触状態を決定する。

さらに中空スプラインシャフト10にはリング27が固定
され、スラスト軸受28をリング27とブッシュ29が挟持
し、ブッシュ29に取付けられたストッパーリング30は第
２の弾性体であるばね31の押圧力を調整できるように配
設されている。実際の加工時には研磨液33をノズル32等
により被加工物1aと弾性研磨材７との圧接点Ｄに供給す
る。

以上のように構成された研磨スピンドルについて、以
下その動作を説明する。

先ず、研磨加工機本体18に図示はしないが被加工物1a
にスライドベース16を接触，離脱させる昇降手段により
矢印Ａ方向にストッパー34で設定された位置まで研磨ス
ピンドル本体が下降する。研磨工具35は圧縮性流体源26
より圧縮性流体ｃの供給を受け、弾性体研磨部材７の内
圧が高圧となり一様に膨張するとともに被加工物1aの加
工されるべき面に接触する。研磨工具35は中空スプライ
ンシャフト10に装着されており、中空スプラインシャフ
ト10は回転駆動装置22によりプーリー19,21とベルト20
を介してナット11に伝達された回転駆動力を矢印Ｂ方向
に受け、約10〜2000rpm程度の回転数で回転する。した
がって、研磨工具35も同方向Ｂに回転することになる。
中空スプラインシャフト10の他端は、管路25で圧縮性流
体源26に接続されているが、中空スプラインシャフト10
と管路25との間には回転継手24が介在し、回転継手24は
スライドベース16で回転規制されているので、管路25は
ねじれを受けることはない。このときナット11はスライ
ドベース16に固定されたスピンドルケース15に軸受12a,
12bにより回転可能に保持されているためにこのナット1
1に係合する中空スプラインシャフト10が回転し得る。

一方、中空スプラインシャフト10に固定されたリング
27にスラスト軸受28を挟持するようにブッシュ29を挿入
し、ブッシュ29の外周に装備されたストッパーリング30
で第２の弾性体であるばね31の圧縮長さを調整して固定
することでばね圧縮部36で圧縮力を発生させる。スライ
ドベース16とストッパーリング30の間で発生した圧縮力
はブッシュ29,スラスト軸受28,リング27,中空スプライ
ンシャフト10を介して研磨工具35の弾性体研磨部材７ま
で伝達されることになり、被加工物1aに押圧力を与える
ことができる。したがって弾性体研磨部材７が内圧だけ
を均一にしても被加工物1aとの距離が不均一な非球面レ
ンズなどは接触面積が変動し、面圧も不安定であった
が、本発明による第２の弾性体により被加工物1aへの研
磨部材の押圧面積を一定に保つため加工量の安定化と均
一化を積極的に促進できるとともに押圧力の範囲が拡大
され、管理が容易であり、このため定量的な加工量が把
握できるという重要な特徴を発揮する。

また第２の発明では、第２図に示した圧縮性流体の回
路図のように、回転継手24と圧縮性流体源26の間の管路
25に圧力計37,圧力検出器38,減圧弁39,バルブ40などを
配設し、研磨工具35の磨耗や異物による破損など、弾性
体研磨部材７の損傷が発生した場合、内圧が低下して、
それを圧力検出器38により検出可能な構成にすれば、本
研磨スピンドルの異常報知や装置の停止など、即時対応
が可能となり、被加工物1aへの悪影響を回避するととも
に設備の効率向上など、大きな効果を発揮することがで
きる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、球面のみならず非球面
を有するガラスレンズの研磨加工を容易にかつ高精度に
実行でき、しかも研磨装置の低価格化，小型化を実現で
き、さらに被加工物の低価格化にも偉力を発揮できる。

また研磨部材の破損により圧縮性流体の圧力低下を検
出する圧力検出器を備えた本発明の研磨スピンドルを用
いれば、研磨装置の高機能化，稼動率向上に大きな効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例における研磨スピンドルの
縦断面図、第２図は第２の発明の実施例における研磨ス
ピンドルの圧縮性流体の回路図、第３図（ａ）は従来の
研磨装置の側断面図、第３図（ｂ）は同装置の正面図で
ある。 1a……被加工物、2a……ホイール、７……弾性体研磨部
材、10……中空スプラインシャフト、11……ナット、16
……スライドベース、17……レール、19,21……プーリ
ー、20……ベルト、22……回転駆動装置、24……回転継
手、25……管路、26……圧縮性流体源、31……ばね。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空スプラインシャフトの先端に袋形状を
   有する第１の弾性体である研磨部材を接合部を気密に装
   着した研磨工具と、前記中空スプラインシャフトの他端
   に回転継手を介して圧縮性流体を供給する手段と、前記
   中空スプラインシャフトに係合するナットを回転可能に
   支持する手段と、前記中空スプラインシャフトを回転さ
   せる手段と、回転軸方向に移動させる手段と被加工物に
   研磨部材が定圧で押圧するように回転軸方向に設けられ
   た第２の弾性体とを備えた研磨スピンドル。
2. 【請求項２】研磨部材の破損による圧縮性流体の圧力低
   下を検出する圧力検出器を備えた請求項１記載の研磨ス
   ピンドル。