JP3885964B2 - Curved surface polishing apparatus and curved surface polishing method - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ成形用金型や光学部品などの曲面を研磨するための曲面研磨装置および曲面研磨方法に関するものである。 The present invention relates to a curved surface polishing apparatus and a curved surface polishing method for polishing a curved surface of a lens mold or an optical component.
各種光学機器や光学通信機器等に用いられるレンズなどの光学部品や、レンズを成形するための金型などは、凸状あるいは凹状の曲面を有している。光学部品には極めて高い形状精度が要求されるため、かかる光学部品や金型の研磨においても同様に高い精度が求められる。
一方、光学機器等に用いられるレンズは、その曲面形状が球面である球面レンズと、同じく非球面である非球面レンズとに大別される。非球面レンズは、球面収差がなく短焦点とすることが可能であり、また球面レンズと比較してレンズ枚数を少なくすることができる等多くの利点があるため、近年特に広く採用されている。これらレンズやそれを成形する金型の表面仕上げの為に研磨がなされる場合がある。特に金型表面については通常研磨により仕上げる必要がある。
Optical parts such as lenses used in various optical devices and optical communication devices, molds for forming lenses, and the like have convex or concave curved surfaces. Since optical components require extremely high shape accuracy, high accuracy is also required in polishing such optical components and molds.
On the other hand, lenses used in optical devices and the like are roughly classified into spherical lenses whose curved surface shape is spherical and aspherical lenses which are also aspherical. Aspherical lenses have been widely used in recent years because they have many advantages such as a short focal point with no spherical aberration and a reduced number of lenses compared to spherical lenses. Polishing may be performed for surface finishing of these lenses and a mold for molding the lenses. In particular, the mold surface usually needs to be finished by polishing.
曲面形状を高い形状精度で研磨する研磨装置および研磨方法として、特許文献1に記載のものがある。この研磨装置は、被加工体である凹レンズの平面側を保持して固定する台座(ホルダー)と、この台座を傾動自在かつ回転自在に保持する軸体とを備えている。さらに、この台座や軸体ごと凹レンズを揺動させる揺動機構部を備えている。かかる揺動の揺動中心は、レンズの被加工面である凹球面の曲率中心とされている。さらにこの研磨装置は、所望の研磨形状たる曲率半径を有する半球状の砥石(固定砥粒工具)を有している。この装置による研磨方法は、半球状の砥石を凹レンズの凹球面の全体に面接触で押し当てながら砥石を自転させ、且つ被加工物たるレンズ側では前記揺動を行なって、砥石の形状(即ち所望の曲率半径の球面形状)を凹レンズに転写しつつ研磨する装置である。この研磨方法によれば、所望の曲率半径を有する球面形状の研磨が可能である(特許文献1参照。)。 As a polishing apparatus and a polishing method for polishing a curved surface shape with high shape accuracy, there is one described in Patent Document 1. This polishing apparatus includes a pedestal (holder) that holds and fixes the flat side of a concave lens that is a workpiece, and a shaft that holds the pedestal so that it can tilt and rotate. In addition, a rocking mechanism for rocking the concave lens together with the pedestal and the shaft body is provided. The oscillation center of the oscillation is the center of curvature of the concave spherical surface that is the surface to be processed of the lens. Further, this polishing apparatus has a hemispherical grindstone (fixed abrasive tool) having a radius of curvature as a desired polishing shape. The polishing method using this apparatus rotates the grindstone while pressing the hemispherical grindstone against the entire concave spherical surface of the concave lens by surface contact, and performs the rocking on the lens side which is the workpiece, thereby forming the shape of the grindstone (that is, This is an apparatus for polishing while transferring a spherical shape having a desired radius of curvature to a concave lens. According to this polishing method, it is possible to polish a spherical shape having a desired radius of curvature (see Patent Document 1).
上述した従来の研磨装置および研磨方法では、球面に沿って揺動させながら凹球面と凸球面とをすり合わせて研磨しているため、球面の研磨は可能であるものの、非球面の研磨はできない。したがって、特に近年増加している非球面レンズや非球面レンズを成形するためのレンズ成型用金型などの非球面を研磨することができない。さらには、非球面レンズや非球面レンズ成形用金型において、研磨前における被研磨物に形状誤差等があった場合に、かかる誤差を研磨によって修正して所望の非球面形状を創成することもできない。 In the above-described conventional polishing apparatus and polishing method, the concave spherical surface and the convex spherical surface are polished while being swung along the spherical surface, so that the spherical surface can be polished, but the aspherical surface cannot be polished. Accordingly, it is not possible to polish aspherical surfaces such as aspherical lenses and lens molding molds for molding aspherical lenses that have increased in recent years. Furthermore, in the case of an aspherical lens or an aspherical lens molding die, if there is a shape error in the workpiece before polishing, the error may be corrected by polishing to create a desired aspherical shape. Can not.
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、非球面であっても高精度に研磨することが可能であり、さらに所望の非球面形状を創成することも可能な曲面研磨装置および曲面研磨方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above situation, and can be polished with high precision even on an aspherical surface, and can also create a desired aspherical shape. An object is to provide an apparatus and a curved surface polishing method.
本発明の曲面研磨装置は、被研磨物を回転させる回転機構と、下端部に球面状の研磨表面を備えた研磨体が固定され、この研磨体の球面状の研磨表面を前記回転機構により回転する前記被研磨物の上面にスポット的に接触させることにより当該被研磨物の上面を研磨する棒状の研磨工具と、前記被研磨物と前記研磨体との接触位置が変化するように前記回転機構を傾斜させつつ揺動させるための第一揺動支持部を備えた第一揺動機構と、前記被研磨物と前記研磨体とが接触した状態で、前記研磨工具を前記球面状の研磨表面の曲率中心又はその近傍を通過する軸線回りに揺動させるための第二揺動支持部を備えた第二揺動機構と、前記第一揺動機構による揺動を制御することにより前記被研磨物上の前記各接触位置における接触時間を制御しうる揺動制御機構と、を備えていることを特徴とする。 In the curved surface polishing apparatus of the present invention, a rotating mechanism for rotating an object to be polished and a polishing body having a spherical polishing surface at a lower end are fixed, and the spherical polishing surface of the polishing body is rotated by the rotating mechanism. and abrasive tool bar-like polishing the upper surface of the said workpiece by Rukoto was spot contact with the upper surface of the workpiece to the rotation the like contact position between the polishing body and the object to be polished is changed In a state where the first swing mechanism having a first swing support portion for swinging the mechanism while tilting, and the object to be polished and the polishing body are in contact with each other, the polishing tool is polished in the spherical shape. A second oscillating mechanism having a second oscillating support for oscillating around an axis passing through the center of curvature of the surface or the vicinity thereof, and controlling the oscillation by the first oscillating mechanism to Control the contact time at each contact position on the polishing object. Characterized in that it comprises a swing control mechanism that, the.
また、本発明の研磨方法は、球面状の研磨表面を備えた研磨体と被研磨物とをスポット的に接触させた状態で当該被研磨物を回転させることにより研磨がなされる研磨方法であって、前記被研磨物と前記研磨体の研磨表面とが接触した状態で、前記研磨体を前記球面状の研磨表面の曲率中心又はその近傍を通過する軸線回りに揺動させつつ、前記被研磨物を揺動させることで前記研磨体に対する前記被研磨物の接触位置を変化させて研磨を行うとともに、前記被研磨物の前記揺動を制御することにより、前記被研磨物上の前記各接触位置における接触時間を制御しながら研磨を行うことを特徴とする。 The polishing method of the present invention is a polishing method in which polishing is performed by rotating the object to be polished in a state where the object to be polished and the object to be polished having a spherical polishing surface are in spot contact. Then, while the object to be polished and the polishing surface of the polishing body are in contact with each other, the polishing object is swung around an axis passing through the center of curvature of the spherical polishing surface or the vicinity thereof, and the object to be polished The polishing is performed by changing the contact position of the object to be polished with respect to the polishing body by swinging the object, and each contact on the object to be polished is controlled by controlling the swing of the object to be polished. Polishing is performed while controlling the contact time at the position.
以上のような研磨装置および研磨方法では、研磨体の球面状の研磨表面を被研磨物に接触させることで、スポット的な接触となるので、被研磨物の曲面が非球面であっても当該非球面形状に追従して研磨できる。さらに、この接触時間を被研磨物上の各位置において制御することにより、接触時間を比較的長くした部分は多く研磨され、比較的短くした部分は少なく研磨されることとなるので、高精度な非球面形状の創成も可能となる。また、かかる接触位置および接触時間の制御は、被研磨物の揺動(第一揺動機構による揺動)を制御することにより可能となるので、装置構造を簡素としながら高精度な制御が可能となる。 In the polishing apparatus and the polishing method as described above, since the spherical polishing surface of the polishing body is brought into contact with the object to be polished , spot contact is made. Therefore, even if the curved surface of the object to be polished is an aspherical surface, Polishing can follow the aspherical shape. Further, by controlling the contact time at each position on the object to be polished, a portion with a relatively long contact time is polished, and a portion with a relatively short length is polished. Creation of an aspheric shape is also possible. In addition, since the contact position and contact time can be controlled by controlling the swing of the workpiece (swing by the first swing mechanism), high-precision control is possible while simplifying the device structure. It becomes .
研磨工具と被研磨物とをスポット的に接触させ、かつ被研磨物上での接触時間を制御できるようにしたので、非球面であっても高精度に研磨することが可能であり、さらに所望の非球面形状を創成することも可能となる。さらに、研磨工具および被研磨物をそれぞれ揺動させる手法を採用することにより、装置構造を簡素とすることができる。 Since the polishing tool and the object to be polished are brought into spot contact and the contact time on the object to be controlled can be controlled, even an aspherical surface can be polished with high accuracy, and further desired. It is also possible to create an aspherical shape. Furthermore, the apparatus structure can be simplified by adopting a method of swinging the polishing tool and the workpiece.
以下に、図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態であるガラスレンズ成型用金型研磨用の研磨装置1及びこれに固定されたガラスレンズ成型用金型2の概略構成を示す全体図である。
なお、以下の研磨装置1の説明において、「上側」、「上方向」、「下側」、「下方向」などと記載した場合の「上」及び「下」とは、第一揺動部Y1や第二揺動部Y2が傾斜していない状態(即ち、後述の下方軸体4や研磨工具7などが鉛直方向に向いた状態)における「上」及び「下」をいうものとする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view showing a schematic configuration of a polishing apparatus 1 for polishing a glass lens molding die and a glass lens molding die 2 fixed thereto, which is an embodiment of the present invention.
In the following description of the polishing apparatus 1, “upper” and “lower” when “upper”, “upward”, “lower”, “lower”, and the like are referred to It is assumed that “upper” and “lower” in a state where Y1 and the second oscillating portion Y2 are not inclined (that is, a state where a
この研磨装置1は、互いに別体とされた第一揺動部Y1と第二揺動部Y2とに大別される。第一揺動部Y1は、第一揺動軸線Z1(図1において破線で示す)を揺動中心軸線として揺動する第一揺動機構を備えている。第二揺動部Y2は、第二揺動軸線Z2(図1において破線で示す)を揺動中心軸線として揺動する第二揺動機構を備えている。 The polishing apparatus 1 is roughly divided into a first swing part Y1 and a second swing part Y2 that are separate from each other. The first oscillating portion Y1 includes a first oscillating mechanism that oscillates with the first oscillating axis Z1 (indicated by a broken line in FIG. 1) as the oscillating center axis. The second oscillating portion Y2 includes a second oscillating mechanism that oscillates with the second oscillating axis Z2 (indicated by a broken line in FIG. 1) as the oscillating center axis.
第一揺動部Y1は、被研磨物(ワーク)としてのガラスレンズ成型用金型2を固定する円板状の固定台3と、この固定台3の下側面中央から垂直下向きに延びる下方軸体4と、この下方軸体4を軸回転させることにより固定台3に固定されたガラスレンズ成型用金型2を回転させる回転機構としてのワーク回転用モータM1を備えている。下方軸体4は、その一端(上端)が固定台3に取り付けられるとともに、その他端(下端)がワーク回転用モータM1の回転軸と一体とされている。
The first oscillating portion Y1 includes a disk-
さらに第一揺動部Y1は、略上下方向に延びる縦アーム13と、縦アーム13の長手方向略中央付近から水平方向に延びるとともに下方軸体4を回動自在に支持する第一アーム10と、縦アーム13の下端から第一アーム10と平行に延びるとともにワーク回転用モータM1を支持する第二アーム11と、縦アーム13の上部から水平方向且つ第一アーム10と反対の方向に延びる第一軸体5と、を備えた振り子体12を有している。第一アーム10、第二アーム11及び縦アーム13は断面矩形の直線棒状部材からなり、第一軸体5は断面円形の円柱棒であって、これら第一アーム10、第二アーム11、及び縦アーム13は一体構造とされている。また第一軸体5は、図示しないステッピングモータにより軸回転する。
The first swinging portion Y1 further includes a
また第一揺動部Y1は、第一軸体5を回動自在に支持する第一揺動支持部14を備えている。図示省略するが、第一揺動支持部14は研磨装置1の土台部分に固定されている。よって、第一揺動支持部14は、第一軸体5を回動自在に支持することにより、振り子体12全体を揺動自在に支持している。振り子体12が揺動すると、固定台3、下方軸体4及びワーク回転用モータM1も振り子体12と一体的に揺動する。この揺動を以下、第一揺動Yaなどという(図1の矢印参照。)。
The first rocking portion Y1 includes a first
第一揺動部Y1の揺動中、ワーク回転用モータM1の回転により下方軸体4が軸回転し、これにより円板状の固定台3が回転し、よって固定台3の上面に固定されたガラスレンズ成型用金型2も回転する。つまり、第一揺動部Y1は、被研磨物としてのガラスレンズ成型用金型2を回転させながら揺動する。
During the swinging of the first swinging portion Y1, the
一方、第二揺動部Y2は、上下方向に延び球状の研磨体6をその一端(下端)に有する棒状の研磨工具7を備えている。研磨体6は、精密研磨に適した錫等の材質からなる。さらに第二揺動部Y2は、水平方向に延びその一端に研磨工具7を備えた第三アーム15と、この第三アーム15の他端から研磨工具7と平行に下向きに延びる第四アーム16と、を有する。さらに、第四アーム16の下端付近からは、第二軸体8が第三アーム15と反対方向で且つ第三アーム15と平行な向きに延びている。第二軸体8は、断面円形の棒状部材であり、第二揺動支持部17により回動自在に支持されている。この第二軸体8は、その一端が第四アーム16と一体とされ、その他端は回転伝達部18を介して第二揺動モータM2に連結されている。この第二揺動モータM2は、図示しない研磨装置1の土台部分に固定されている。第二揺動部Y2の揺動(以下、第二揺動Ybなどという)を駆動する第二揺動モータM2の回転は、回転伝達部18を介して第二軸体8に伝達される。そして、第二揺動モータM2が回転すると、第二軸体8が軸回転して、これに伴い研磨体6を含む研磨工具7と、第三アーム15と、第四アーム16とが一体的に揺動する。
On the other hand, the second oscillating portion Y2 includes a rod-
回転伝達部18は、第二揺動モータM2側の回転軸19から上方に延びる直線棒状のモータ側縦アーム20と、このモータ側縦アーム20の上部から第二軸体8側に水平に延びる直線棒状の伝達横アーム21と、第二軸体8の第二揺動モータM2側端から上方に延びる直線棒状の第二軸体側縦アーム22と、を備えている。
モータ側縦アーム20と伝達横アーム21とは互いに一体的に固定されているが、伝達横アーム21と第二軸体側縦アーム22とは互いに上下方向に相対移動できるようになっている。即ち、第二軸体側縦アーム22は、その長手方向(上下方向)に沿って延びる図示されないスリット(隙間)を備えており、このスリットに伝達横アーム21が略隙間なく差し込まれた状態とされている。そして、第二軸体8と回転軸19との上下方向相対位置関係が変化すると、伝達横アーム21が第二軸体側縦アーム22の前記スリット内を移動(摺動)できるようにされている。したがって回転伝達部18は、第二軸体8と回転軸19との相対位置変化(軸ずれ)を許容しつつ回転軸19の軸回転を第二軸体8に伝達する。
The
The motor-side
図2は、第一揺動軸線Z1(あるいは第二揺動軸線Z2)の延長線方向から見た図であって、第一揺動Yaにより一体的に揺動する第一揺動部Y1(のガラスレンズ成型用金型2、固定台3、下方軸体4、ワーク回転用モータM1)と、前記第二揺動Ybにより揺動する第二揺動部Y2(の研磨工具7)との揺動状態を示す図である。図2では、下方軸体4や研磨工具7が鉛直方向に配向している状態を実線で表し、左右に揺動している状態をそれぞれ仮想線(二点鎖線)で示している。この図2において、ガラスレンズ成型用金型2及び研磨体6に記載の+印の中心が、それぞれ第一揺動軸線Z1及び第二揺動軸線Z2である。
前述したように、第一軸体5が図示しないステッピングモータにより軸回転すると、第一揺動軸線Z1を揺動中心軸線として振り子体12や下方軸体4等が揺動するから、ガラスレンズ成型用金型2も傾斜しつつ揺動する。一方、第二軸体8が第二揺動モータM2により軸回転すると、第二揺動軸線Z2を揺動中心軸線として第三アーム15や第四アーム16とともに研磨工具7が揺動する。
FIG. 2 is a view of the first swing axis Z1 (or the second swing axis Z2) as viewed from the direction of the extension line, and the first swing portion Y1 (swing integrally with the first swing Ya). Glass lens molding die 2, fixing
As described above, when the
図4は、ガラスレンズ成型用金型2付近の拡大斜視図である。ガラスレンズ成型用金型2は、円柱形状の基部kと、この基部kの上側端面から上方に向かって丘状に突出する突出部tとからなる。このガラスレンズ成型用金型2は、例えば円筒状の胴型とこれに挿入される上下型とからなる金型の上型又は下型として用いられ、突出部tの形状を成形素材に転写して凹レンズを成形するためのものである。そして、突出部tの表面が研磨対象となる被研磨面2aである。
FIG. 4 is an enlarged perspective view of the vicinity of the glass lens molding die 2. The glass lens molding die 2 includes a cylindrical base portion k and a protruding portion t that protrudes in a hill shape upward from the upper end surface of the base portion k. This glass lens molding die 2 is used, for example, as an upper die or a lower die of a cylindrical barrel die and an upper die and a lower die inserted therein, and the shape of the protruding portion t is transferred to a molding material. This is for forming a concave lens. And the surface of the protrusion part t is the to-
このガラスレンズ成型用金型2は、円板状の固定台3の中心位置に固定されており、その中心軸線2Zが下方軸体4の中心軸線RZと一致するように配置されている。下方軸体4の中心軸線RZは、ワーク回転用モータM1による回転軸線でもあるから、ガラスレンズ成型用金型2は中心軸線2Zを回転軸線として回転する。そして、金型2の突出部tは、研磨体6とスポット的な接触にて接触しながら中心軸線2Zまわりに回転する。よって、研磨体6と突出部tの被研磨面2aとの間に相対移動が生じて研磨がなされる。なお、突出部tと研磨体6との接触面積は、0.1mm2程度以下となっている。
突出部tは、球面形状又は非球面形状であるが、この突出部tは、少なくとも研磨後においては基部kの中心軸線2Zまわりに均等な形状であるのが好ましい。なぜなら、前述のように金型2を中心軸線2Zまわりに回転させながら研磨しているからである。中心軸線2Zまわりに均等な形状とは、中心軸線2Zに垂直な平面による断面が、中心軸線2Zの長手方向位置のどの位置においても中心軸線2Zを中心とする円となることを意味する。なお、研磨装置1は、本実施形態の被研磨面2aのような凸曲面のみならず、凹曲面の研磨用としても用いられる。
The glass lens molding die 2 is fixed at the center position of a disk-shaped
The protruding portion t has a spherical shape or an aspherical shape, but it is preferable that the protruding portion t has a uniform shape around the
図1及び図2に示すように、第一揺動軸線Z1と第二揺動軸線Z2とは互いに相違する軸線であるが、互いに平行な軸線とされ且つ双方が同一の鉛直面内に位置している。そして、第二揺動軸線Z2は、第二揺動Ybにより研磨体6の位置(三次元的位置)がほとんど変化しないような位置とされている。本実施形態では、第二揺動軸線Z2が研磨体6の内部を通る位置に設定されている。そしてさらには、第二揺動軸線Z2は球体である研磨体6の中心点(又はその近傍)を通っている。このため図2に示すように、研磨工具7が第二揺動Ybにより揺動しても研磨体6の位置(三次元的位置)は不変である。なお、研磨体6が球体でない場合であっても、研磨体6の表面のうち被研磨面2aと接触する部分が球面となっている場合には、当該接触部分の球面の曲率中心を通るように第二揺動軸線Z2を配置すれば、当該研磨体6の接触部分は第二揺動Ybにより移動しないので好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first swing axis Z1 and the second swing axis Z2 are different from each other, but they are parallel to each other and both are located in the same vertical plane. ing. The second swing axis Z2 is set to a position where the position (three-dimensional position) of the polishing
一方、第一揺動軸線Z1は、ガラスレンズ成型用金型2の内部を通っており、第一揺動Yaによりガラスレンズ成型用金型2の被研磨面2aの位置(三次元的位置)が変化しにくいようにされている。なお、研磨前の被研磨面2aが球面であってこれを球面形状を維持したまま研磨する場合や、研磨前の被研磨面2aが球面であってこれを研磨して非球面形状を創成する場合には、前記研磨前又は研磨後の被研磨面2a(球面)の曲率中心を第一揺動軸線Z1が通るようにすると、被研磨面2aの位置が変化しにくいのでより好ましい。また、被研磨面2aが非球面形状である場合には、当該非球面の一部を構成する球面(のうちのいずれか一の球面)の曲率中心を第一揺動軸線Z1が通るようにすると、被研磨面2aの位置が変化しにくいので好ましい。
On the other hand, the first swing axis Z1 passes through the inside of the glass lens molding die 2, and the position (three-dimensional position) of the
以上のような構成であるから、第一揺動Yaにより被研磨面2aの位置はほとんど変化せず、且つ、第二揺動Ybによって研磨体6(の被研磨面2aと接触しうる範囲の表面)の位置はほとんど変化しない。したがって、研磨体6と被研磨面2aとを接触させた状態を維持しながら第一揺動Ya及び第二揺動Ybによる揺動を行うことが容易とされている。
Since the configuration is as described above, the position of the
そして、図2に示すように、第一揺動Yaによりガラスレンズ成型用金型2を揺動させつつ傾斜させ、ガラスレンズ成型用金型2の被研磨面2aと研磨体6との接触位置を変化させる。つまり、状態J1(下方軸体4が鉛直方向に向いた状態)では被研磨面2aの頂点部分と研磨体6とが接触し、状態J2(図2において右方向に揺動した状態、仮想線参照)では被研磨面2aの(図2上における)右側部分と研磨体6とが接触し、状態J3(図2において左方向に揺動した状態、仮想線参照)では被研磨面2aの(図2上における)左側部分と研磨体6とが接触する。
Then, as shown in FIG. 2, the glass lens molding die 2 is tilted while being swung by the first swing Ya, and the contact position between the surface to be polished 2 a of the glass lens molding die 2 and the polishing
なお、前述のように研磨体6の位置は第二揺動Ybによりほとんど変化せず、また第一揺動軸線Z1と第二揺動軸線Z2とは平行な関係にあるから、研磨体6は突出部tにおける1本の母線に略沿って被研磨面2a上を横切るように移動することとなるが、上述のようにガラスレンズ成型用金型2が中心軸線2Zまわりに回転しているため、被研磨面2aの全体が研磨されることになる。ただし、被研磨面2aの全体を研磨するためには、研磨体6が突出部tの頂点を通過するようにする必要がある。このため、第一揺動部Y1と第二揺動部Y2との相対的位置関係を微調整しうる位置調整機構を第一揺動部Y1又は第二揺動部Y2に設けておくのが好ましい。
As described above, the position of the polishing
研磨体6により被研磨面2aを研磨するためには、これら両者の間に所定の圧力(以下、研磨圧などという)を作用させる必要がある。研磨装置1において第二軸体8を回動自在に支持する第二揺動支持部17は、図示しないスライド機構により上下方向スライド可能に支持されており、この第二揺動支持部17及びこれに支持される第二軸体8、さらには第二軸体8と一体である第三アーム15、第四アーム16、研磨工具7等の自重が、研磨体6と被研磨面2aとの間に研磨圧として作用した状態となっている。前述のごとく、第二揺動支持部17や第二軸体8等が上下に移動して第二軸体8と(第二揺動モータM2側の)回転軸19との上下方向相対位置が変化しても、前述した回転伝達部18により第二揺動モータM2の回転が回転軸19から第二軸体8へと伝達される。なお、図示しない上記スライド機構も第二揺動Ybにより第二揺動支持部17等と一体的に揺動する。
In order to polish the
また、このように第二揺動支持部17等が上下方向に移動可能とされ、かつ自重により研磨圧が付与された状態とされているので、研磨体6は、被研磨面2aの研磨が進行して被研磨面2aが研削されていっても研磨圧を維持しつつ当該被研磨面2aに追従する。同様に研磨体6は、被研磨面2aが非球面形状であっても研磨圧を維持しつつ被研磨面2aに追従する。また、このように非球面形状にも追従して研磨できるのは、研磨体6と被研磨面2aとの接触がスポット的な接触であることにもよる。
In addition, since the second
このように研磨装置1は、研磨体6と被研磨面2aとの間に研磨圧を付与しつつ研磨体6を被研磨面2aに追従させながら研磨しうる研磨圧付与手段を備えているが、この研磨圧付与手段としては上述の構成に限定されず、例えば第三アーム15等、第一揺動部Y1や第二揺動部Y2の各部分の撓みを利用してもよく、あるいは被研磨面2aと研磨体6との間に研磨圧を発生させるべく被研磨面2a又は研磨体6を相手側に向かって付勢するバネ等の付勢手段を設けても良い。また、第一揺動部Y1と第二揺動部Y2との上下方向における相対的位置関係を微調整可能な上下方向位置調整機構を第一揺動部Y1又は第二揺動部Y2に設けておくと、上述した各部撓みによる研磨圧付与手段を容易に実現できる。
As described above, the polishing apparatus 1 includes a polishing pressure applying unit that can polish the polishing
なお、本実施形態では、第一揺動部Y1を約5分の比較的ゆっくりした周期で揺動させるのに対して、第二揺動部Y2は約一秒の比較的速い周期で揺動させる。したがって、研磨体6上における接触位置が周期的に移動し、研磨体6の偏摩耗が抑制される。したがって、研磨体6と被研磨面2aとの接触面積の経時変化が少なくなり、研磨精度が高くなる。
In this embodiment, the first oscillating portion Y1 is oscillated at a relatively slow cycle of about 5 minutes, whereas the second oscillating portion Y2 is oscillated at a relatively fast cycle of about 1 second. Let Therefore, the contact position in Ken Migakukarada on 6 periodically moved, uneven wear of the
そして、研磨装置1は、第一揺動部Y1の揺動を制御することにより、被研磨面2aと研磨体6との各接触位置における接触時間を制御する揺動制御機構をそなえている。第一揺動部Y1の揺動制御は、第一軸体5を回転させる前記ステッピングモータにより行われる。ステッピングモータを用いることにより、第一軸体5の回転角や各回転角における角速度等を制御することが可能となる。前述のように、本実施形態では、第一揺動部Y1を約5分の比較的ゆっくりした周期で揺動させるが、例えば研磨により所望の非球面形状を創成しようとする場合には、かかる第一揺動部Y1の揺動速度を細かく制御する。なお、本実施形態では、第一揺動部Y1の揺動周期を約5分とし、第二揺動部Y2の揺動周期を約1秒とし、且つ連続して約1〜2時間程度研磨を行って、金型2の被研磨面2aを1μm〜数μm程度の研磨量にて研磨している。
The polishing apparatus 1 includes a swing control mechanism that controls the contact time at each contact position between the
図3は、前記揺動制御機構による第一揺動部Y1の揺動制御を説明するための図である。ここでは、もともと球面形状Q(図3の破線)であった突出部tを研磨して、所望の非球面形状Hを得るための揺動制御について説明する。
なお図3では、分かりやすくするため他の図面に比して研磨工具7及び研磨体6を金型2に対して小さく記載している。また、研磨工具7及び研磨体6は、上述の如く金型2を揺動傾斜させることにより突出部t上を移動するものであるが、ここでは分かりやすくするため、あたかも固定された金型2の突出部t上を研磨工具7及び研磨体6が移動したように記載している。
FIG. 3 is a view for explaining the swing control of the first swing portion Y1 by the swing control mechanism. Here, a description will be given of the swing control for obtaining the desired aspherical shape H by polishing the protruding portion t that originally had the spherical shape Q (broken line in FIG. 3).
In FIG. 3, the
研磨前の球面形状Qから所望の非球面形状Hを得るためには、突出部t上の各位置において研磨量dを連続的に変化させる必要がある。そこで、研磨体6が突出部tの頂上付近αから突出部tの中腹付近β、更にはその裾野付近γと移動するにつれて、第一揺動Yaの角速度を徐々に(連続的に)遅くする。第一揺動Yaの角速度を比較的速くすると研磨体6の同一位置での滞留時間が比較的短くなり研磨量dを比較的少なくすることができる。また、第一揺動Yaの角速度を比較的遅くすると研磨体6の同一位置での滞留時間が比較的長くなり研磨量dを比較的多くすることができる。このように、第一揺動部Y1の揺動角速度を制御するだけで、所望の形状を創成することができるから、高精度の形状を創成しうる研磨装置1を極めて簡単な装置構造により実現できる。
なお、研磨体6と突出部tとの間の相対移動速度は、金型2の回転中心軸である中心軸線2Zから離れるほど速くなるから、この点をも考慮して第一揺動部Y1の揺動角速度を制御することになる。
In order to obtain a desired aspherical shape H from the spherical shape Q before polishing, it is necessary to continuously change the polishing amount d at each position on the protrusion t. Therefore, as the polishing
Note that the relative movement speed between the polishing
1 研磨装置
2 ガラスレンズ成型用金型(被研磨物)
6 研磨体
7 研磨工具
Y1 第一揺動部(第一揺動機構)
Ya 第一揺動
Y2 第二揺動部(第二揺動機構)
Yb 第二揺動
1
6
Ya first swing Y2 second swing part (second swing mechanism)
Yb second swing
Claims (2)
下端部に球面状の研磨表面を備えた研磨体が固定され、この研磨体の球面状の研磨表面を前記回転機構により回転する前記被研磨物の上面にスポット的に接触させることにより当該被研磨物の上面を研磨する棒状の研磨工具と、
前記被研磨物と前記研磨体との接触位置が変化するように前記回転機構を傾斜させつつ揺動させるための第一揺動支持部を備えた第一揺動機構と、
前記被研磨物と前記研磨体とが接触した状態で、前記研磨工具を前記球面状の研磨表面の曲率中心又はその近傍を通過する軸線回りに揺動させるための第二揺動支持部を備えた第二揺動機構と、
前記第一揺動機構による揺動を制御することにより前記被研磨物上の前記各接触位置における接触時間を制御しうる揺動制御機構と、
を備えていることを特徴とする曲面研磨装置。 A rotation mechanism for rotating the workpiece;
Polishing body having a spherical polishing surface is fixed to the lower end, the subject by Rukoto spot manner is brought into contact with the upper surface of the workpiece to rotate the spherical abrasive surface of the abrasive member by said rotary mechanism A rod-shaped polishing tool for polishing the upper surface of the polished object;
A first oscillating mechanism comprising a first oscillating support portion for oscillating the rotating mechanism while inclining so that the contact position between the object to be polished and the polishing body changes;
A second swing support portion for swinging the polishing tool about an axis passing through the center of curvature of the spherical polishing surface or the vicinity thereof in a state where the object to be polished and the polishing body are in contact with each other; A second swing mechanism,
A swing control mechanism capable of controlling a contact time at each contact position on the object to be polished by controlling swing by the first swing mechanism;
A curved surface polishing apparatus comprising:
前記被研磨物と前記研磨体の研磨表面とが接触した状態で、前記研磨体を前記球面状の研磨表面の曲率中心又はその近傍を通過する軸線回りに揺動させつつ、前記被研磨物を揺動させることで前記研磨体に対する前記被研磨物の接触位置を変化させて研磨を行うとともに、
前記被研磨物の前記揺動を制御することにより、前記被研磨物上の前記各接触位置における接触時間を制御しながら研磨を行うことを特徴とする曲面研磨方法。 A polishing method in which polishing is performed by rotating the polishing object in a state where the polishing object having a spherical polishing surface and the polishing object are in spot contact with each other,
While the object to be polished and the polishing surface of the polishing body are in contact, the object to be polished is swung around an axis passing through the center of curvature of the spherical polishing surface or the vicinity thereof. While performing the polishing by changing the contact position of the object to be polished with respect to the polishing body by swinging ,
A curved surface polishing method, wherein polishing is performed while controlling a contact time at each contact position on the object to be polished by controlling the swing of the object to be polished.
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