JP3791862B2 - Polishing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、レンズ成形型などの表面を高精度に研磨加工する研磨装置に係わり、詳しくは表面に凹凸が混在する変曲面または自由曲面を有するワークを研磨加工する研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、表面に凹凸が混在する変曲面または自由曲面を有するワークを研磨加工する研磨装置には、図7に示す研磨装置(従来技術1)が広く知られている。図7において、ワーク101は皿102に貼付され、図示を省略したワーク軸の軸心mを中心に回転している。ワーク101の表面101aは、通常、非球面などの光学機能面に仕上げられる。ワーク101の上方には、NC制御などにより変曲面または自由曲面を形成する軌跡を辿る研磨ヘッド106が配設されている。研磨ヘッド106の下端には、球形の研磨ツール103を回転自在に保持する回転軸104と、この回転軸104を回転および加圧する回転加圧装置105とが装備されている。研磨ツール103が、ワーク101の表面101aに微小面積で接触し、変曲面または自由曲面を形成する軌跡を辿りながら、研磨加工を行うものである。
【0003】
一方、「研磨部材及び研磨工具」として、特開平5−212680号公報所載の技術(従来技術2)が開示されている。図8〜図11を用いて、この従来技術2を説明する。図8および図9において、ゴム製の中空ドーナツ201の外面に接着剤を介してアルミナ微粉末202を密接付着して、研磨部材203を構成した。研磨部材203の中空部204には、加圧空気(例えば0.5kg/cm2 )を充填し、ドーナツ状を保持させてある。加圧空気の空気圧は、加工時の接触圧との関係で適宜定める。研磨部材203を使用するには、例えば、図10または図11に示すように、ギヤのような外周(又は内周)に凹凸部205を備えたボス206(または嵌合筒206a)を研磨部材203の中央穴203aに圧入し(又は外側203bに嵌装し)、支軸207に回転力その他(摺動でもよい)を付与して、凸面208(図12参照)、凹面209(図13参照)を研磨する。この場合に研磨部材203と、被研磨面とは当接圧に比例して、広い面積で接触し、等圧研磨される。
【0004】
さらに、「研磨装置」として、特開平5−245767号公報所載の技術(従来技術3)が開示されている。図14を用いて、この従来技術3を説明する。301は加工される被加工レンズであり、ある回転軸を中心に回転する。304は研磨工具であり、工具中心を回転軸として回転する機構を構えている。また研磨工具304は被加工レンズ301の任意の位置においてレンズ面の法線方向に位置決めする機構も合わせて構えさせている。303は弾性体であり、研磨工具304の内部に流体を入れることにより被加工レンズ301の方向へ変形している。弾性体303の表面には発泡ポリウレタン等で構成されたポリッシャー302が研磨工具304の回転軸からずれた位置、すなわち偏心して取付けられている。したがって研磨工具内の流体の圧力を0.1〜5kgf/cm2 に設定すれば被加工レンズ301はポリッシャー302より同圧力で加圧される。この状態で研磨工具304を20〜1000rpm、被加工レンズ301を0.1〜200rpmで回転させ、研磨砥粒として酸化セリウム、酸化ジルコニウム等を市水に1〜20%に混合させて供給することにより、加工時間を管理して加工量を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術には、つぎのような問題点があった。まず、従来技術1においては、研磨ツール103がワーク101の加工面101aに微小面積で接触することが前提となるため、研磨能率が非常に悪く、多大の研磨時間を必要とする。また、研磨ツール103が微小面積で接触するため、カッターマークとして見える加工面101aの微小凸部に研磨ツール103を選択的に接触させて除去する作用が困難である。従って、カッターマークの効率的な除去が難しいという問題があった。
【0006】
つぎに、従来技術2においては、研磨工具203はワークに環状の接触部を形成した研磨加工が進行する。しかしながら、環状の接触状態であることから、その面積は大きく設定できないので、研磨能率を向上させるには限界があった。
【0007】
さらに、従来技術3においては、内圧を有する弾性体303が変形して、被加工レンズ301の形状に沿い、ポリッシャー302を全面密着させることができるが、凹凸の高低差の激しい加工面に対しては、弾性体303の変形量を稼ぐために撓みが必要になるので、被加工レンズ301とポリッシャー302との接触位置を正確に制御することが困難となる。従って、被加工レンズ301の研磨面の形状誤差が生じ易くなるという欠点があった。
【0008】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項1、2または3に係る発明の課題は、カッターマークの効率的な除去および高研磨能率の設定が可能であり、かつポリッシャとワークとの接触部の位置を正確に設定することができる研磨装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明の研磨装置は、回転するポリッシャを被加工物の表面に加圧することにより被加工物を研磨加工する研磨装置において、
弾性を有するポリッシャと、
前記ポリッシャの裏面中央付近に取着された回転自在な回転軸と、前記ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能なポリッシャ変形部材と、前記ポリッシャ変形部材を前記ポリッシャの方向に押圧するための押圧機構と、前記ポリッシャの表面が接触する前記被加工物の表面形状に合わせて、前記押圧機構の停止位置または押圧力を制御するコントローラと、とを具備するものである。また、請求項2に係る発明の研磨装置は、請求項1に係る発明の研磨装置において、前記ポリッシャ変形部材は、気体、液体または粘性流体が密閉された袋状部材である。さらに、請求項3に係る発明の研磨装置は、請求項1に係る発明の研磨装置において、前記ポリッシャ変形部材は、弾性材料からなるコイル状または板状のバネである。
【0010】
すなわち、請求項1に係る発明の研磨装置は、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能なポリッシャ変形部材を押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨加工する。
また、請求項2に係る発明の研磨装置は、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能な気体、液体または粘性流体が密閉された袋状部材を押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨する。
さらに、請求項3に係る発明の研磨装置は、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能な弾性材料からなるコイル状または板状のバネを押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨する。
【0011】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1〜図4は実施の形態1を示し、図1は研磨装置の一部を破載した縦断面図、図2はポリッシャユニットとワークの凹面との接触状態を示す説明図、図3はポリッシャに取着された板バネとその変形状態を示す状態図、図4はポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。
【0012】
図1において、研磨装置は、コントローラ24を含む研磨機ベース1と、研磨機ベース1に内装されたワーク保持ユニット2と、研磨機ベース1の上面に配設されたポリッシャユニット3とを備えている。ワーク保持ユニット2は、研磨機ベース1に回動自在に取着され、研磨加工すべき被加工物としてのワーク4を保持するチャック部5と、研磨機ベース1に取着され、軸対称物の研磨の場合にワーク4を対称軸(図2に示すワーク4の中心軸A)中心に回動させる回動機構6とを備えている。ポリッシャユニット3は、ワーク保持ユニット2の上方に位置しており、水平面の2方向および上下方向にNC駆動できるように研磨機ベース1に取着されている。ポリッシャユニット3を水平方向および上下方向にNC駆動する機構の詳細な図と説明は省略する。
【0013】
図2において、回転軸7は、円筒状のカラー8を介してベアリング9、10により回転自在に上下方向に保持されている。カラー8と回転軸7とは、キー7Aによって、回転方向へは一体で回転し、上下方向(回転軸7の長手方向)へはスライドできるように構成されている。この回転軸7には、プーリ11が取着され、プーリ11はポリッシャユニット3のフレーム25に取着されたモータ12のプーリ13にベルト14を介して連動しており、回転軸7は所定の回転数で回転駆動される。回転軸7の上方には、エアシリンダ15が配設され、その加圧軸15aに固定されたカップリング16の下面が、回転軸7上部に形成されたフランジ7bの上面にスライドベアリング17を介して当接し、エアシリンダ15からの加圧力を回転軸7に伝達するように構成されている。
【0014】
回転軸7の下端には、弾性を有するポリウレタンシートからなる円盤状のポリッシャ18が、その裏面中央位置で取着されており、回転軸の回転に伴って回転する。回転軸7の下部には、円筒状のスライド部材19が回転軸7に沿って上下動自在に嵌装されている。スライド部材19の下部外周19aとポリッシャ18の裏面外周18aとは、弾性変形するポリッシャ変形部材としての複数の板バネ20によって連結されている。この板バネ20は、円筒状のスライド部材19の下部外周部19aから放射状に延びている複数の腕状の板バネ部20aと、それぞれの板バネ部20aの端部に形成され、ポリッシャ18の裏面外周18aに固着される固定部20bとを備えている(図3(a)参照)。この板バネ20の構成により、ワーク4の表面4aの傾斜部においても、ポリッシャ18の各部がワーク4の表面4aに倣って自在に変形し、密着することができるようになっている(図3(b)参照)。
【0015】
また、スライド部材19の上端は、スライドベアリング21を介して、上下方向に移動自在なL字状の押圧部材23の停止位置に従って押圧されるようになっている。この押圧部材23は、圧力機構としてのリニアアクチュエータ22のスライダ22bに取着されており、スライダ22bを図示しないボールネジ機構を介してDCサーボモータ22aによって上下方向に駆動することにより、位置制御されている。なお、DCサーボモータ22aは、コントローラ24によって制御されている。
【0016】
つぎに、上記構成の研磨装置を用いたワークの研磨方法について説明する。所定のワーク4の表面4aの研磨位置上方に、ポリッシャ18が位置するようにポリッシャユニット3を移動する。つぎに、エアシリンダ15の加圧軸15aを下降させることにより、カップリング16およびスラストベアリング17を介して回転軸7を下降させる。そして、回転軸7の下端に取着されているポリッシャ18をワーク4の表面4aに当接させ、所定の研磨圧力が作用するように設定する。このとき、ワーク4の表面4aの凹凸形状の高低差によって,ポリッシャ18の表面18bとワーク4の表面4aの密着度合いが異なる。ポリッシャ18が接触するワーク4の表面4aが凹面形状のとき(図2参照)は、弾性を有するポリッシャ18の中心が回転軸7によって押圧されて弾性変形し、容易に密着状態となる。
【0017】
一方、ポリッシャ18が接触するワーク4の表面4aが凸面形状のときは、図4に示すように、ポリッシャ表面18bの外周とワーク4の表面4aとの間に間隙が生じるので、リニアアクチュエータ22により押圧部材23を下降させて、スライドベアリング21を介してスライド部材19に当接させ、所定の位置で停止させる。このとき、スライド部材19の下降に応じて板バネ20を介してポリッシャ18が外周から弾性変形し、ワーク4の表面4aの凸面形状に沿って変形する。ポリッシャ18とワーク4の表面4aが密着した状態からは、板バネ20が変形するので、加圧力が局部的に高まるようなことはなく、均等に分布させた加圧作用を得ることができる。ポリッシャ18をワーク4の表面4aに密着させるためには、ポリッシャ10の中心位置を基準にして、ポリッシャ10の外周部の高低差dに相当する距離だけ、リニアアクチュエータ22を下降させる。
【0018】
このように、ワーク4の表面4aの形状に合わせてリニアアクチュエータ22を制御して、ポリッシャ18を常にワーク4の表面4aに密着させた状態で、所定の研磨圧力をエアシリンダ15により加え、モータ12で所定の回転数を与えながら、ポリッシャユニット3をNC駆動して回転するワーク4の表面4a上を送り、研磨加工を実施する。
【0019】
以上のように、ワーク4の表面4aの凹凸形状の高低差に合わせて、リニアアクチュエータ22の停止位置を予めコンローラ24に記憶させておき、ワーク4の表面4aのどの位置においても、ポリッシャ18がワーク4の表面4aに密着状態で均等加圧するように制御することができる。従って、常にポリッシャ18全面を用いて研磨加工することができる。また、ポリッシャ18とワーク4の表面4aの接触位置は、回転軸7を基準に設定される。
【0020】
本実施の形態によれば、常にポリッシャ全面を用いて研磨ができるので、能率的な研磨加工を進行させることができ、研磨時間を短縮させることができる。また、ポリッシャ18とワーク4の表面4aとの接触位置は、回転軸7を基準に設定されるので、研磨位置の精度が向上し、研磨面の形状精度を向上させることができる。
【0021】
本実施の形態では、ポリッシャ18の材質は、ポリウレタンを用いているが、これに限定されることなく、弾性変形できる材料であればよい。たとえば、ゴムまたはゴムを主成分とする材料、ポリスチレンなど弾性変形が容易な樹脂材料などでもよい。また、ポリッシャ18の形状も、円盤形状に限定されず、ワーク表面の凹凸形状に合わせて、反り変形すればよく、切欠き部を有する形状であったり、多角形であったりしてもよい。さらに、本実施の形態では、ワークが回転体である場合を示したが、回転対称軸のない自由曲面形状のワークであっても、同様の作用を得て研磨加工を実施することができる。
【0022】
板バネ20とポリッシャ裏面18aとの間に、ポリウレタン等の弾性部材を介在させれば、スライド部材19の下降に伴うポリッシャへの押圧力をより均等に分布させてワーク表面にポリッシャを密着させることができるようになる。また、板バネ20に替えて、コイル状の複数のバネをスライド部材19とポリッシャ裏面18aとの間に設ける構成としてもよい。これにより、コイル状のバネが変形部材として作用し、押圧部材23の下降位置に従ってポリッシャ18が外周部からワーク表面に沿って変形させる作用を生じさせることができる。
【0023】
(実施の形態2)
図5は実施の形態2を示し、ポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。本実施の形態における研磨装置は、実施の形態1における板バネ20に替えて、空気が密閉された袋状部材としてのエアバック31を用いてポリッシャ18の外周をワーク4の表面4aに沿って変形させるようにしたところのみが実施の形態1と異なる。従って、実施の形態1と異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【0024】
図5において、ポリッシャ18の裏面外周18aの上面には、空気が密閉されたドーナツ形状のエアバック31が配設され、エアバック31はその外径を、下面がカップ形状に形成されたスライド部材32の凹部32aに収納固着されている。スライド部材32は、回転軸7に上下動自在に嵌装され、その上端は、スライドベアリング21を介して、上下方向に移動自在なL字状の押圧部材23の停止位置に従って押圧されるようになっている。その他の構成は、実施の形態1の研磨装置と同様である。
【0025】
つぎに、上記構成の研磨装置を用いたワークの研磨方法の作用について説明する。ワーク4の表面4aが凸面形状のときは、押圧部材23を下降させ、その位置に従ってスライド部材26を押し下げることにより、エアバック31はスライド部材32とポリッシャ裏面外周18aとの間で変形する。エアバック31は、空気が密閉された袋状のものであるため、ポリッシャ裏面側はワーク4の表面4aの形状に沿って均等圧でポリッシャ裏面を押圧して変形させる。従って、実施の形態1と同様に、ポリッシャ表面18bをワーク4の表面4aに密着させることができるが、実施の形態2では、エアバック25の均等な圧力作用により、ポリッシャ18からワーク4の表面4aに作用する研磨圧力をより均等に作用させることが可能になる。なお、ワーク4の表面4aが凹面形状のときは、押圧部材23を上昇させて、ポリッシャ18の加圧はシリンダ15の加圧力のみとするのは、実施の形態1と同様である。
【0026】
本実施の形態によれば、常にポリッシャ全面を用いて研磨ができるので、能率的な研磨加工を進行させることができ、研磨時間を短縮させることができる。また、エアバック25の均等な圧力作用により、ポリッシャ18からワーク面に作用する研磨圧力をより均等に作用させることが可能となることにより、研磨面の形状精度をより向上させることができる。
【0027】
本実施の形態では、エアバック25に空気を密閉しているが、これに替えて、他の気体、液体または粘性流体を密閉しても同様の作用を生じさせることができる。たとえば、液体としては水など、また、粘性流体としては水ガラスなどを用いて実施することが考えられる。
【0028】
(実施の形態3)
図6は、実施の形態3を示し、ポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。本実施の形態における研磨装置は、実施の形態2におけるエアバック31に加える押圧力を制御して、ポリッシャ18の外周をワーク4の表面4aに沿って変形させるようにしたものである。従って、実施の形態2と異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【0029】
図6において、L字状の押圧部材41は、ポリッシャユニット3のフレーム25に固定されたエアシリンダ43の加圧軸43aに連結されており、スラストベアリング21を介してスライド部材42を下方に押圧できるように構成されている。なお、スライド部材42は、キー7Cによって回転軸と一体になって回転し、かつ回転軸7に対し上下方向に移動自在に構成されている。また、エアシリンダ43に供給されるエア圧力は可変レギュレータ44により設定され、コントローラ24により自在に制御が可能となっている。
【0030】
ポリッシャ18は、その裏面中央部に立設された枠部18c内に、回転軸先端受け45が嵌装されている。回転軸先端受け45はサファイア製で凹形状の球面部45aが上面に形成されている。なお、サファイヤ製としたのは、磨耗防止を図るためであるが、硬質材料であれば他の材料で作製してもよい。回転軸先端受け45の球面部45aには、回転軸7の凸球面形状の先端部7dが収納されており、この回転軸7はポリッシャ18へ加圧力を伝達するとともに、ポリッシャ18がワーク4の表面4aに沿って変形しても、ポリッシャ18とは別体であるので、変形を妨げることはない。その他の構成は、実施の形態2と同様である。
【0031】
つぎに、上記構成の研磨装置を用いたワークの研磨方法の作用について説明する。ワーク4の表面4aが凸面形状のときは、ポリッシャ18の変形による外周部の密着作用は、ポリッシャ中心位置を基準にしたポリッシャ外周部の高低差dを基準に、エアシリンダ43の加圧軸29aから押圧部材41に伝達される押圧力をレギュレータ44で制御して生じさせることができる。この場合、予めエアシリンダ29に供給するエア圧力値とポリッシャ18の変形量、またはポリッシャ18とワーク4の表面4aとの密着状態との関係を把握し、ワーク4の表面4aの形状に合わせてコントローラ24の制御プログラムをセットしておけばよい。また、回転軸7とポリッシャ18とは、球面で接触して位置決めされているのでポリッシャ18がワーク4の表面4aに沿って変形しても、接触部付近が変形の抵抗になりにくく、その変形を妨げることがない。従って、ポリッシャ18はワーク4の表面4aにより密着するようになる。なお、ワーク4の表面4aが凹面形状のときは、実施の形態2と同様である。
【0032】
本実施の形態によれば、押圧部材27に作用させる押圧力をコントローラ24により制御して、ポリッシャ18を全面密着させながら研磨を進行させる作用が実現できるので、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態の特有の効果としては、ポリッシャ18がワーク面の形状に沿って変形するときに、回転軸7とポリッシャ18との連結部からの抵抗が少ないので、密着状態がよくなり、研磨面の形状精度をより向上させることができることである。
【0033】
なお、上述の具体的実施の形態から次のような構成の技術的思想が導き出される。
(付記)
(1)回転するポリッシャを被加工物の表面に加圧することにより被加工物を研磨加工する研磨装置において、
弾性を有するポリッシャと、前記ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転可能な回転軸と、前記ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能なポリッシャ変形部材と、前記ポリッシャ変形部材を前記ポリッシャの方向に押圧するための押圧機構とを具備することを特徴とする研磨装置。
(2)前記ポリッシャは、弾性シートであることを特徴とする付記(1)に記載の研磨装置。
(3)前記ポリッシャ変形部材は、気体、液体または粘性流体が密閉された袋状部材であることを特徴とする付記(1)または(2)に記載の研磨装置。
(4)前記ポリッシャ変形部材は、弾性材料からなるコイル状または板状のバネであることを特徴とする付記(1)または(2)に記載の研磨装置。
(5)前記押圧機構は、前記回転軸に沿って上下方向に移動可能なスライド部材と、該スライド部材を上下方向に駆動する圧力機構とを具備することを特徴とする付記(1)、(2)、(3)または(4)に記載の研磨装置。
(6)前記被加工物の表面の形状に合わせて、前記ポリッシャの表面が前記被加工物の表面に密着するように、前記押圧機構の停止位置または押圧力を制御するコントローラをさらに具備することを特徴とする付記(1)、(2)、(3)、(4)または(5)に記載の研磨装置。
【0034】
付記(1)の研磨装置によれば、ポリッシャの表面と研磨すべき被加工物の位置は、その裏面中央付近に取り付けられている回転軸により規定されて、正確な位置設定が可能になる。さらに、被加工物が凹面形状のときは、ポリッシャが弾性変形して被加工物の表面に全面密着することができ、また、ワークが凸面形状のときは、ポリッシャ裏面中央より外方に接触するポリッシャ変形部材によってポリッシャが裏面から押圧されて弾性的に変形して、被加工物の表面に全面密着することができる。このように、被加工物の表面形状が凹凸を有する面形状であっても、ポリッシャを面当たりで全面密着させて、かつ精確な接触部の位置設定ができる。
付記(2)の研磨装置によれば、ポリッシャが弾性シートであるので、シートが中央に対し反り変形することができ、ワーク面の凹凸形状へのフィットが容易に実現できる。
付記(3)の研磨装置によれば、ポリッシャ変形部材が気体、液体または粘性流体が密閉された袋状部材であるので、該袋状部材が容易に変形してポリッシャ裏面に密着し、前記押圧機構からの押圧力をポリッシャ全面に伝達して、ポリッシャを反り変形させることができる。
付記(4)の研磨装置によれば、ポリッシャ変形部材が弾性材料からなるコイル状または板状のバネで構成されているので、被加工物の表面の凹凸の高低差に応じたバネの変形量を前記押圧機構により与えることにより、ポリッシャの密着状態を適切に設定することができる。
付記(5)の研磨装置によれば、上下方向に駆動する圧力機構の圧力作用を、回転軸に沿って上下方向に移動するスライド部材に与えることにより、回転軸を中心にしたポリッシャを反り変形する作用を生じさせることができる。
付記(6)の研磨装置によれば、コントローラにより回転軸が位置する被加工物の表面の高低差に合わせて押圧機構の停止位置または押圧力を制御することにより、ポリッシャ変形部材によりポリッシャの反り変形を被加工物の表面の凹凸形状に合わせて自在に制御できるので、ポリッシャの表面を被加工物の表面に密着させることが可能になる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1、2または3に係る発明の研磨装置によれば、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能なポリッシャ変形部材を押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨加工することにより、カッターマークの効率的な除去および高研磨能率の設定が可能であり、かつポリッシャとワークとの接触部の位置を正確に設定することができる。
請求項2に係る発明の研磨装置によれば、上記効果に加え、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能な気体、液体または粘性流体が密閉された袋状部材を押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨することにより、袋状部材の均等な圧力作用により、ポリッシャからワーク面に作用する研磨圧力をより均等に作用させることが可能となり、研磨面の形状精度をより向上させることができる。
請求項3に係る発明の研磨装置によれば、上記効果に加え、被加工物の表面の形状に合わせてポリッシャが被加工物の表面に密着するように、ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能な弾性材料からなるコイル状または板状のバネを押圧機構によって位置調整し、ポリッシャの裏面中央付近に取り付けられた回転軸を回転させながらポリッシャを被加工物の表面に加圧させ、被加工物を研磨することにより、ポリッシャと被加工物の表面との接触位置は、回転軸を基準に設定されるので、研磨位置の精度が向上し、研磨面の形状精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の研磨装置の一部を破載した縦断面図である。
【図2】実施の形態1のポリッシャユニットとワークの凹面との接触状態を示す説明図である。
【図3】実施の形態1のポリッシャに取着された板バネとその変形状態を示す状態図である。
【図4】実施の形態1のポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。
【図5】実施の形態2のポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。
【図6】実施の形態3のポリッシャユニットとワークの凸面との接触状態を示す説明図である。
【図7】従来技術1の研磨装置の構成図である。
【図8】従来技術2の研磨部材の平面図である。
【図9】従来技術2の研磨部材の正面断面図である。
【図10】従来技術2の研磨部材を支軸に取り付けた図である。
【図11】従来技術2の研磨部材を支軸に取り付けた図である。
【図12】従来技術2の凸面を研磨加工する図である。
【図13】従来技術2の凹面を研磨加工する図である。
【図14】従来技術3の研磨装置の断面図である。
【符号の説明】
4 ワーク
4a 表面
7 回転軸
18 ポリッシャ
20 板バネ
22 リニアアクチュエータ
23 押圧部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus that polishes a surface of a lens, a lens mold, or the like with high accuracy, and more particularly, to a polishing apparatus that polishes a workpiece having a curved surface or a free curved surface in which irregularities are mixed on the surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a polishing apparatus (prior art 1) shown in FIG. 7 is widely known as a polishing apparatus for polishing a workpiece having a curved surface or a free-form surface having uneven surfaces on its surface. In FIG. 7, a
[0003]
On the other hand, a technique (conventional technique 2) described in JP-A-5-212680 is disclosed as “abrasive member and abrasive tool”. The prior art 2 will be described with reference to FIGS. In FIGS. 8 and 9, the
[0004]
Furthermore, a technique (conventional technique 3) described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-245767 is disclosed as a “polishing apparatus”. The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems. First, in the prior art 1, since it is premised that the
[0006]
Next, in the prior art 2, the polishing process of the
[0007]
Furthermore, in the
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the invention according to
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a polishing apparatus according to claim 1 is a polishing apparatus for polishing a workpiece by pressing a rotating polisher on the surface of the workpiece.
An elastic polisher;
Said Near the center of the back of the polisher Attached and rotatable A rotating shaft, and a polisher deformable member that can contact outward from the center of the back surface of the polisher; Said A pressing mechanism for pressing the polisher deforming member in the direction of the polisher; A controller for controlling a stop position or a pressing force of the pressing mechanism in accordance with a surface shape of the workpiece to which the surface of the polisher contacts; It comprises. The polishing apparatus according to a second aspect of the invention is the polishing apparatus according to the first aspect of the invention, wherein the polisher deforming member is a bag-like member sealed with gas, liquid or viscous fluid. Furthermore, the polishing apparatus according to a third aspect of the present invention is the polishing apparatus according to the first aspect, wherein the polisher deforming member is a coil-shaped or plate-shaped spring made of an elastic material.
[0010]
In other words, the polishing apparatus of the invention according to claim 1 is a polisher deformable member that can contact outward from the center of the back surface of the polisher so that the polisher adheres to the surface of the workpiece in accordance with the shape of the surface of the workpiece. The position of the workpiece is adjusted by a pressing mechanism, and the polisher is pressed against the surface of the workpiece while rotating the rotating shaft attached near the center of the back surface of the polisher to polish the workpiece.
Further, the polishing apparatus of the invention according to claim 2 is a gas or liquid that can be contacted outward from the center of the back surface of the polisher so that the polisher adheres to the surface of the workpiece in accordance with the shape of the surface of the workpiece. Alternatively, the position of the bag-like member sealed with viscous fluid is adjusted by the pressing mechanism, and the polisher is pressed against the surface of the workpiece while rotating the rotating shaft attached near the center of the back surface of the polisher to polish the workpiece. To do.
Further, the polishing apparatus of the invention according to
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
1 to 4 show the first embodiment, FIG. 1 is a longitudinal sectional view in which a part of the polishing apparatus is mounted, FIG. 2 is an explanatory view showing a contact state between the polisher unit and the concave surface of the workpiece, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a contact state between the polisher unit and the convex surface of the workpiece. FIG. 4 is a state diagram showing the leaf spring attached to the polisher and its deformed state.
[0012]
In FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing machine base 1 including a
[0013]
In FIG. 2, the
[0014]
A disc-shaped
[0015]
Further, the upper end of the
[0016]
Next, a workpiece polishing method using the polishing apparatus having the above-described configuration will be described. The
[0017]
On the other hand, when the surface 4a of the
[0018]
In this way, the
[0019]
As described above, the stop position of the
[0020]
According to the present embodiment, since polishing can always be performed using the entire surface of the polisher, efficient polishing can be advanced, and the polishing time can be shortened. Further, since the contact position between the
[0021]
In the present embodiment, the material of the
[0022]
If an elastic member such as polyurethane is interposed between the
[0023]
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows the second embodiment, and is an explanatory view showing a contact state between the polisher unit and the convex surface of the workpiece. The polishing apparatus according to the present embodiment replaces the
[0024]
In FIG. 5, a donut-shaped
[0025]
Next, the operation of the workpiece polishing method using the polishing apparatus having the above configuration will be described. When the surface 4a of the
[0026]
According to the present embodiment, since polishing can always be performed using the entire surface of the polisher, efficient polishing can be advanced, and the polishing time can be shortened. Further, the uniform pressure action of the
[0027]
In the present embodiment, air is sealed in the
[0028]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is an explanatory view showing the contact state between the polisher unit and the convex surface of the work according to the third embodiment. The polishing apparatus according to the present embodiment controls the pressing force applied to the
[0029]
In FIG. 6, the L-shaped pressing
[0030]
The
[0031]
Next, the operation of the workpiece polishing method using the polishing apparatus having the above configuration will be described. When the surface 4a of the
[0032]
According to the present embodiment, since the pressing force applied to the pressing member 27 is controlled by the
[0033]
The technical idea of the following configuration is derived from the specific embodiment described above.
(Appendix)
(1) In a polishing apparatus for polishing a workpiece by pressing a rotating polisher on the surface of the workpiece,
An elastic polisher, a rotatable rotating shaft attached near the center of the back surface of the polisher, a polisher deforming member that can contact outward from the center of the back surface of the polisher, and the polisher deforming member in the direction of the polisher A polishing apparatus comprising a pressing mechanism for pressing.
(2) The polishing apparatus according to (1), wherein the polisher is an elastic sheet.
(3) The polishing apparatus according to (1) or (2), wherein the polisher deforming member is a bag-like member in which gas, liquid, or viscous fluid is sealed.
(4) The polishing apparatus according to (1) or (2), wherein the polisher deforming member is a coil-like or plate-like spring made of an elastic material.
(5) The pressing mechanism includes a slide member that is movable in the vertical direction along the rotation axis, and a pressure mechanism that drives the slide member in the vertical direction. The polishing apparatus according to 2), (3) or (4).
(6) The apparatus further includes a controller that controls the stop position or the pressing force of the pressing mechanism so that the surface of the polisher is in close contact with the surface of the workpiece in accordance with the shape of the surface of the workpiece. The polishing apparatus according to (1), (2), (3), (4) or (5), characterized in that
[0034]
According to the polishing apparatus of appendix (1), the position of the surface of the polisher and the workpiece to be polished is defined by the rotating shaft attached in the vicinity of the center of the back surface, and an accurate position can be set. Furthermore, when the workpiece is concave, the polisher can be elastically deformed to adhere to the entire surface of the workpiece, and when the workpiece is convex, it contacts outside from the center of the back surface of the polisher. The polisher is pressed from the back surface by the polisher deforming member and is elastically deformed, so that the entire surface can be in close contact with the surface of the workpiece. As described above, even when the surface shape of the workpiece is an uneven surface shape, the polisher can be brought into close contact with each other and the position of the contact portion can be accurately set.
According to the polishing apparatus of appendix (2), since the polisher is an elastic sheet, the sheet can be warped and deformed with respect to the center, and the work surface can be easily fitted to the uneven shape.
According to the polishing apparatus of appendix (3), since the polisher deforming member is a bag-shaped member sealed with gas, liquid, or viscous fluid, the bag-shaped member is easily deformed and is in close contact with the back surface of the polisher. The pressing force from the mechanism can be transmitted to the entire surface of the polisher, and the polisher can be warped and deformed.
According to the polishing apparatus of appendix (4), since the polisher deforming member is composed of a coil-like or plate-like spring made of an elastic material, the amount of deformation of the spring according to the height difference of the irregularities on the surface of the workpiece By providing the pressure by the pressing mechanism, the contact state of the polisher can be appropriately set.
According to the polishing apparatus of appendix (5), by applying the pressure action of the pressure mechanism driven in the vertical direction to the slide member moving in the vertical direction along the rotation axis, the polisher centering on the rotation axis is warped and deformed. Can be produced.
According to the polishing apparatus of appendix (6), the controller deforms the warp of the polisher by the polisher deforming member by controlling the stop position or the pressing force of the pressing mechanism according to the height difference of the surface of the workpiece on which the rotation shaft is located. Since the deformation can be freely controlled according to the uneven shape of the surface of the workpiece, the surface of the polisher can be brought into close contact with the surface of the workpiece.
[0035]
【The invention's effect】
According to the polishing apparatus of the invention according to
According to the polishing apparatus of the second aspect of the invention, in addition to the above effect, the polisher contacts the outside from the center of the back surface of the polisher so that the polisher adheres to the surface of the workpiece in accordance with the shape of the surface of the workpiece. The position of a bag-like member sealed with possible gas, liquid or viscous fluid is adjusted by a pressing mechanism, and the polisher is pressed against the surface of the workpiece while rotating the rotating shaft attached near the center of the back surface of the polisher. By polishing the workpiece, it becomes possible to apply the polishing pressure acting on the workpiece surface from the polisher more evenly by the uniform pressure action of the bag-like member, and to improve the shape accuracy of the polishing surface. it can.
According to the polishing apparatus of the third aspect of the invention, in addition to the above effect, the polisher contacts the outside of the center of the back surface of the polisher so that the polisher adheres to the surface of the workpiece in accordance with the shape of the surface of the workpiece. The position of a coiled or plate spring made of possible elastic material is adjusted by a pressing mechanism, and the polisher is pressed against the surface of the workpiece while rotating the rotating shaft attached near the center of the back surface of the polisher. By polishing the object, the contact position between the polisher and the surface of the workpiece is set based on the rotation axis, so that the accuracy of the polishing position is improved and the shape accuracy of the polishing surface can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a part of a polishing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing a contact state between the polisher unit of Embodiment 1 and a concave surface of a workpiece.
FIG. 3 is a state diagram showing a leaf spring attached to the polisher of the first embodiment and its deformed state.
4 is an explanatory view showing a contact state between the polisher unit of the first embodiment and a convex surface of a workpiece. FIG.
5 is an explanatory view showing a contact state between a polisher unit and a convex surface of a workpiece according to Embodiment 2. FIG.
6 is an explanatory view showing a contact state between a polisher unit and a convex surface of a workpiece according to
FIG. 7 is a configuration diagram of a polishing apparatus according to prior art 1;
8 is a plan view of a polishing member of prior art 2. FIG.
FIG. 9 is a front sectional view of a polishing member according to prior art 2.
FIG. 10 is a view in which a polishing member of prior art 2 is attached to a support shaft.
FIG. 11 is a view in which a polishing member of prior art 2 is attached to a support shaft.
12 is a diagram for polishing a convex surface of Conventional Technique 2. FIG.
FIG. 13 is a diagram for polishing a concave surface of Conventional Technique 2;
14 is a cross-sectional view of a polishing apparatus according to
[Explanation of symbols]
4 Work
4a Surface
7 Rotating shaft
18 Polisher
20 leaf spring
22 Linear actuator
23 Pressing member
Claims (3)
弾性を有するポリッシャと、
前記ポリッシャの裏面中央付近に取着された回転自在な回転軸と、
前記ポリッシャの裏面中央より外方に接触可能なポリッシャ変形部材と、
前記ポリッシャ変形部材を前記ポリッシャの方向に押圧するための押圧機構と、前記ポリッシャの表面が接触する前記被加工物の表面形状に合わせて、前記押圧機構の停止位置または押圧力を制御するコントローラと、
を具備することを特徴とする研磨装置。In a polishing apparatus for polishing a workpiece by pressing a rotating polisher on the surface of the workpiece,
An elastic polisher;
A rotatable rotary shaft which is attached near the center of the back surface of the polisher,
A polisher deformable member that can contact outward from the center of the back surface of the polisher;
A pressing mechanism for pressing the polisher deformable member in the direction of the polisher in accordance with the surface shape of the workpiece surface of the polisher is in contact, and a controller for controlling the stop position or the pressing force of the pressing mechanism ,
A polishing apparatus comprising:
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