JP4427000B2 - 工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法 - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸と対称形状の光学素子、又は光学素子の成形用金型の研削、切削等の形状創成加工に用いる工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法に関する。
近年、例えば回転軸と対称形状を有するレンズやプリズム等の光学部品は、光軸ズレや相対的な傾きのない非常に高い形状精度が要求されている。従って、このような光学部品を加工する際は、加工機主軸に対して回転軸と対称の加工基準面の偏心誤差や、傾き誤差が精度規格値以下となるように工作物を正確に保持する必要がある。
このような、工作物の加工基準面を補正する技術として、従来、例えば特許文献１に記載された技術が公知である。この従来技術によれば、図４に示すように、工作物１００を保持した基準面調節部材１０１にスリット１０２を形成し、このスリット１０２の対向する両壁を構成する部分に圧電素子１０３を設けている。そして、この圧電素子１０３を可変電源等により伸縮制御することで、スリット１０２の幅を増減させ、これにより工作物１００を載置した基準面１０４の傾きを任意に調整可能とした点が開示されている。
特開平１１−２７７３５８号公報（第３頁、図２）
しかし、特許文献１に開示された技術では、基準面調節部材１０１にスリット１０２を形成し、このスリット１０２に圧電素子１０３を設ける必要があること等から、工作物の保持装置自体の構造が複雑になると共に、回転の重量バランスが悪くなり、光学素子を高精度な軸対称の形状に加工することが困難であるという課題があった。
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、回
転軸と対称形状の工作物の加工基準面の偏心及び傾きを容易かつ高精度に調整可能で、高
精度な加工を可能とする工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法を提供すること
にある。
転軸と対称形状の工作物の加工基準面の偏心及び傾きを容易かつ高精度に調整可能で、高
精度な加工を可能とする工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法を提供すること
にある。
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１のエアー通路、及び該第１のエアー通路が開口する回転軸端側に第１の接合面が形成された加工機主軸と、
該加工機主軸と同軸上に配置され、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材と、
前記加工機主軸と前記調整部材との間に配置され、前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有し、かつ前記第１のエアー通路に連通する第２のエアー通路が形成された中間調整部材と、を備え、
前記調整部材及び前記中間調整部材を、前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着にて固定保持する、ことを特徴とする。
該加工機主軸と同軸上に配置され、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材と、
前記加工機主軸と前記調整部材との間に配置され、前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有し、かつ前記第１のエアー通路に連通する第２のエアー通路が形成された中間調整部材と、を備え、
前記調整部材及び前記中間調整部材を、前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着にて固定保持する、ことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工作物の保持装置において、前記第１の接合面及び第１の被接合面は平面であり、前記第２の接合面及び第２の被接合面は球面である、ことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の工作物の保持装置において、
前記第１の接合面及び第１の被接合面は球面であり、前記第２の接合面及び第２の被接合面は平面である、ことを特徴とする。
前記第１の接合面及び第１の被接合面は球面であり、前記第２の接合面及び第２の被接合面は平面である、ことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の工作物の保持装置において、
前記中間調整部材と前記調整部材の夫々に配置された圧電素子アクチュエータと、
工作物の偏心方向の基準面と傾き方向の基準面の位置を夫々検出する位置検出装置と、
該位置検出装置からの信号を入力して前記中間調整部材と前記調整部材の必要移動量、及び前記圧電素子アクチュエータの出力を決定する制御装置と、を有する、ことを特徴とする。
前記中間調整部材と前記調整部材の夫々に配置された圧電素子アクチュエータと、
工作物の偏心方向の基準面と傾き方向の基準面の位置を夫々検出する位置検出装置と、
該位置検出装置からの信号を入力して前記中間調整部材と前記調整部材の必要移動量、及び前記圧電素子アクチュエータの出力を決定する制御装置と、を有する、ことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、
第１のエアー通路及び第１の接合部が形成された加工機主軸と同軸上に、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材を配置し、
前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有する中間調整部材に、前記第１のエアー通路に連通される第２のエアー通路を形成し、
前記調整部材及び前記中間調整部材が前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着され、この真空吸着状態で前記調整部材又は前記中間調整部材に調整荷重を付加することにより、該調整部材又は前記中間調整部材を前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向に調整して工作物の傾き調整を行う、ことを特徴とする。
第１のエアー通路及び第１の接合部が形成された加工機主軸と同軸上に、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材を配置し、
前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有する中間調整部材に、前記第１のエアー通路に連通される第２のエアー通路を形成し、
前記調整部材及び前記中間調整部材が前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着され、この真空吸着状態で前記調整部材又は前記中間調整部材に調整荷重を付加することにより、該調整部材又は前記中間調整部材を前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向に調整して工作物の傾き調整を行う、ことを特徴とする。
本発明によれば、回転軸と対称形状の工作物の加工基準面の偏心及び傾きを容易かつ高
精度に調整可能で、回転重量バランスを崩すことがなく、偏心形状誤差のない高精度な光
学部品の加工を行うことができる。
精度に調整可能で、回転重量バランスを崩すことがなく、偏心形状誤差のない高精度な光
学部品の加工を行うことができる。
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、工作物の保持装置の要部を示す断面正面図である。同図１において、加工機主軸１は、段付き円筒状をなしていて回転軸１ａを中心として回転自在であり、その略中心部には真空吸着用の第１のエアー通路２が形成され、この第１のエアー通路２が開口する回転軸端側には、平坦面（第１の接合面）３が形成されている。第１のエアー通路２は、その開口部側において複数のエアー通路２ａに分岐されている。なお、図示しないが複数のエアー通路２ａは、回転重量バランスを良好にする等のため、加工機主軸１の軸端側において、回転軸１ａに対し略同心状かつ略等間隔に配設されている。
（第１の実施の形態）
図１は、工作物の保持装置の要部を示す断面正面図である。同図１において、加工機主軸１は、段付き円筒状をなしていて回転軸１ａを中心として回転自在であり、その略中心部には真空吸着用の第１のエアー通路２が形成され、この第１のエアー通路２が開口する回転軸端側には、平坦面（第１の接合面）３が形成されている。第１のエアー通路２は、その開口部側において複数のエアー通路２ａに分岐されている。なお、図示しないが複数のエアー通路２ａは、回転重量バランスを良好にする等のため、加工機主軸１の軸端側において、回転軸１ａに対し略同心状かつ略等間隔に配設されている。
また、加工機主軸１の回転軸１ａと同軸上には、傾き調整部材（調整部材）８が配置されている。この傾き調整部材８は、回転軸１ａと略直交する平面を有する工作物取付面１０と、凸球面（第２の接合面）９を有している。そして、工作物取付面１０に、ボルトや接着剤等の固定手段により工作物２１が固定保持されるようになっている。
また、偏心調整部材（中間調整部材）４は、加工機主軸１の平坦面３に接合されて回転軸１ａに対し略直交方向に調整自在な平坦面（第１の被接合面）５と、傾き調整部材８の凸球面９に接合されて回転軸１ａに対し傾き方向に調整自在な凹球面（第２の被接合面）６とを有している。この凹球面６の曲率は、凸球面９の曲率と近似の曲率を有する球面に構成されている。また、凸球面９の曲率半径Ｒの中心は、工作物２１の傾き加工基準面Ａとほぼ同じ高さに設定されている。
更に、偏心調整部材４には、第１のエアー通路２に連通する第２のエアー通路７が貫通形成されている。この第２のエアー通路７は、傾き調整部材８との接合側にて複数のエアー通路７ａに分岐されていて、該分岐されたエアー通路７ａは凹球面６に開口している。また、図示しないが複数のエアー通路７ａは、傾き調整部材８との接合側において、回転軸１ａに対し略同心状かつ略等間隔に配設されている。
以上により、傾き調整部材８と偏心調整部材４は、第１のエアー通路２及び第２のエアー通路７を介して加工機主軸１に真空吸着にて固定保持されている。なお、本実施の形態では、図示しない真空吸引装置により、偏心調整部材４と傾き調整部材８を、第１と第２のエアー通路２，７を有する真空チャックにより、４０〜８０ｋＰａで吸着している。
次に、加工機主軸１の回転軸１ａに対する工作物１１の加工基準面Ａ，Ｂの位置調整方法について説明する。
まず、傾き調整部材８を矢印Ｐ又はＰ'方向にタッピング（トントンと荷重を付加すること）することで、偏心調整部材４の凹球面６に対して傾き調整部材８の凸球面９の接触位置を矢印ａ方向に移動させ、回転軸１ａに対する工作物２１の加工基準面Ａの傾き誤差を調整する。次に、偏心調整部材４の外周部を矢印Ｑ方向（半径方向）にタッピングすることで、偏心調整部材４を加工機主軸１の回転軸１ａに対して略直交するｂ方向に調整し、回転軸１ａに対する工作物２１の加工基準面Ｂの偏心誤差を調整する。なお、この偏心調整部材４及び傾き調整部材８の調整作業は、加工機主軸１の真空吸着状態を維持した状態で行われる。
まず、傾き調整部材８を矢印Ｐ又はＰ'方向にタッピング（トントンと荷重を付加すること）することで、偏心調整部材４の凹球面６に対して傾き調整部材８の凸球面９の接触位置を矢印ａ方向に移動させ、回転軸１ａに対する工作物２１の加工基準面Ａの傾き誤差を調整する。次に、偏心調整部材４の外周部を矢印Ｑ方向（半径方向）にタッピングすることで、偏心調整部材４を加工機主軸１の回転軸１ａに対して略直交するｂ方向に調整し、回転軸１ａに対する工作物２１の加工基準面Ｂの偏心誤差を調整する。なお、この偏心調整部材４及び傾き調整部材８の調整作業は、加工機主軸１の真空吸着状態を維持した状態で行われる。
本実施の形態によれば、傾き調整部材８の凸球面９の曲率中心は工作物２１の加工基準面Ａと略一致するので、傾き調整による工作物２１の偏心方向の移動は小さく、加工機主軸１の回転バランスを崩すことはない。また、工作物２１の基準面位置調整のために、回転バランスを崩す要因となるような構成部材は用いておらず、真空チャックのみによって、高い剛性で工作物２１を保持できるので、偏心形状誤差のない高精度な軸対称光学部品の加工を行うことができる。
（第２の実施の形態）
図２（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態を示す図である。
（第２の実施の形態）
図２（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態を示す図である。
この実施の形態では、偏心調整部材４の外周部と傾き調整部材８のそれぞれに、３個の圧電素子アクチュエータ３２，３３を等分配設し、ボルト３４でそれぞれの部材に固定されている。また、工作物２１の傾き方向の加工基準面Ａと偏心方向の加工基準面Ｂに位置検出装置３５，３６が配設されている。また、制御装置３７は、位置検出装置３５，３６の出力から求められた傾きと偏心誤差より、偏心調整部材４と傾き調整部材８の必要移動量を計算し、圧電素子アクチュエータ３２，３３の出力を決定するもので、各アクチュエータ３２，３３の動作を制御するドライバ３８が設けられている。その他の構成は、第１の実施の形態で示した場合と同様である。
本実施の形態においては、加工機主軸１に偏心調整部材４と傾き調整部材８を真空吸引し、これら偏心調整部材４と傾き調整部材８に圧電素子アクチュエータ３２，３３を設置し、工作物２１の２つの加工基準面Ａ，Ｂに位置検出装置３５，３６を設置する。そして、加工機主軸１を低速（１０〜５０ｒｐｍ）で少なくとも１回転させることで、工作物２１の加工基準面Ａ，Ｂの傾き、偏心誤差を求め、制御装置３７で偏心調整部材４と傾き調整部材８の必要移動量に対応する圧電素子アクチュエータ３２，３３の出力を設定し、ドライバ３８を介して圧電素子アクチュエータ３２，３３のタッピング動作を制御し、傾き、偏心誤差を修正する。
なお、本実施の形態では、偏心調整部材４の外周部と傾き調整部材８のそれぞれに、３個の圧電素子アクチュエータ３２，３３を等分配設した場合について説明したが、これに限らず、例えば偏心調整部材４の外周部と傾き調整部材８のそれぞれに、圧電素子アクチュエータ３２，３３を３個以上配設しても良い。
本実施の形態によれば、工作物２１の位置修正が可能であることに加え、位置修正作業の自動化が可能となる。
（第３の実施の形態）
図３は、加工機主軸１１に、傾き調整部材１４と偏心調整部材１８を真空吸着にて固定保持した実施の形態を示している。
（第３の実施の形態）
図３は、加工機主軸１１に、傾き調整部材１４と偏心調整部材１８を真空吸着にて固定保持した実施の形態を示している。
すなわち、第１の実施の形態と同様に、加工機主軸１１は、段付き円筒状をなしていて回転軸１１ａを中心として回転自在であり、その略中心部には真空吸着用の第１のエアー通路１２が形成され、この第１のエアー通路１２が開口する回転軸端側には、凹球面（第１の接合面）１３が形成されている。第１のエアー通路１２は、その開口部側において複数のエアー通路１２ａに分岐されている。なお、図示しないが複数のエアー通路１２ａは、回転重量バランスを良好にする等のため、加工機主軸１１の軸端側において、回転軸１１ａに対し略同心状かつ略等間隔に配設されている。
また、加工機主軸１１の回転軸１１ａ上には、偏心調整部材（調整部材）１８が配置されている。この偏心調整部材１８は、回転軸１１ａと略直交する平面を有する工作物取付面２０と、平坦面（第２の接合面）１９が形成されている。そして、工作物取付面２０に、ボルトや接着剤等の固定手段により工作物２１'が固定保持されるようになっている。
また、傾き調整部材（中間調整部材）１４は、加工機主軸１１の凹球面１３に接合されて回転軸１１ａに対し傾斜方向に調整自在な凸球面（第１の被接合面）１５と、偏心調整部材１８の平坦面１９に接合されて回転軸１１ａに対し略直交する方向に調整自在な平坦面（第２の被接合面）１６とを有している。
更に、傾き調整部材１４には、第１のエアー通路１２に連通する第２のエアー通路１７が貫通形成されている。この第２のエアー通路１７は、偏心調整部材１８との接合側にて複数のエアー通路１７ａに分岐されていて、該分岐されたエアー通路１７ａは平坦面１６に開口している。また、図示しないが、複数のエアー通路１７ａは、偏心調整部材１８との接合側において、回転軸１１ａに対し略同心状かつ略等間隔に配設されている。
以上により、傾き調整部材１８と偏心調整部材１４は、第１のエアー通路１２及び第２のエアー通路１７を介して加工機主軸１１に真空吸着にて固定保持されている。なお、本実施の形態では、図示しない真空吸引装置により、偏心調整部材１４と傾き調整部材１８を、第１と第２のエアー通路１２，１７を有する真空チャックにより、４０〜８０ｋＰａで吸着している。
１ 加工機主軸
１ａ 回転軸
２ 第１のエア通路
３ 平坦面
４ 偏心調整部材
５ 平坦面
６ 凹球面
７ 第２のエア通路
８ 傾き調整部材
９ 凸球面
１０ 工作物取付面
１１ 加工機主軸
１１ａ 回転軸
１２ 第１のエア通路
１３ 凹球面
１４ 傾き調整部材
１５ 凸球面
１６ 平坦面
１７ 第２のエア通路
１８ 偏心調整部材
１９ 平坦面
２０ 工作物取付面
２１ 工作物
２１' 工作物
３２ 圧電アクチュエータ
３３ 圧電アクチュエータ
３５ 位置検出装置
３６ 位置検出装置
３７ 制御装置
３８ ドライバ
１ａ 回転軸
２ 第１のエア通路
３ 平坦面
４ 偏心調整部材
５ 平坦面
６ 凹球面
７ 第２のエア通路
８ 傾き調整部材
９ 凸球面
１０ 工作物取付面
１１ 加工機主軸
１１ａ 回転軸
１２ 第１のエア通路
１３ 凹球面
１４ 傾き調整部材
１５ 凸球面
１６ 平坦面
１７ 第２のエア通路
１８ 偏心調整部材
１９ 平坦面
２０ 工作物取付面
２１ 工作物
２１' 工作物
３２ 圧電アクチュエータ
３３ 圧電アクチュエータ
３５ 位置検出装置
３６ 位置検出装置
３７ 制御装置
３８ ドライバ
Claims (5)
- 第１のエアー通路、及び該第１のエアー通路が開口する回転軸端側に第１の接合面が形成された加工機主軸と、
該加工機主軸と同軸上に配置され、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材と、
前記加工機主軸と前記調整部材との間に配置され、前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有し、かつ前記第１のエアー通路に連通する第２のエアー通路が貫通形成された中間調整部材と、を備え、
前記調整部材及び前記中間調整部材を、前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着にて固定保持する、
ことを特徴とする工作物の保持装置。 - 前記第１の接合面及び第１の被接合面は平面であり、前記第２の接合面及び第２の被接合面は球面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の工作物の保持装置。 - 前記第１の接合面及び第１の被接合面は球面であり、前記第２の接合面及び第２の被接合面は平面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の工作物の保持装置。 - 前記中間調整部材と前記調整部材の夫々に配置された圧電素子アクチュエータと、
工作物の偏心方向の基準面と傾き方向の基準面の位置を夫々検出する位置検出装置と、
該位置検出装置からの信号を入力して前記中間調整部材と前記調整部材の必要移動量、及び前記圧電素子アクチュエータの出力を決定する制御装置と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工作物の保持装置。 - 第１のエアー通路及び第１の接合部が形成された加工機主軸と同軸上に、工作物取付面及び第２の接合面が形成された調整部材を配置し、
前記第１の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか一方向に調整可能な第１の被接合面と、前記第２の接合面に接合されて前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向のいずれか他方向に調整可能な第２の被接合面と、を有する中間調整部材に、前記第１のエアー通路に連通される第２のエアー通路を形成し、
前記調整部材及び前記中間調整部材が前記第１のエアー通路及び前記第２のエアー通路を介して前記加工機主軸に真空吸着され、この真空吸着状態で前記調整部材又は前記中間調整部材に調整荷重を付加することにより、該調整部材又は前記中間調整部材を前記回転軸に対し略直交方向又は傾き方向に調整して工作物の傾き調整を行う、
ことを特徴とする工作物の保持位置調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005128654A JP4427000B2 (ja) | 2005-04-26 | 2005-04-26 | 工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法 |
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| JP2006305651A JP2006305651A (ja) | 2006-11-09 |
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Family
ID=37473139
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2005128654A Active JP4427000B2 (ja) | 2005-04-26 | 2005-04-26 | 工作物の保持装置及び工作物の保持位置調整方法 |
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