JP6207275B2 - 部品の製造方法、研磨装置、光学部材の製造方法、および型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に光学機器等に用いられる球面レンズ等の部品の製造方法および研磨装置に関するものである。

光学機器等に用いられる光学素子である球面レンズの研磨加工は、当該球面と同等の球面形状の作用面を有した研磨工具に研磨スラリーを供給し、研磨工具に被加工物を加圧、回転および揺動運動させることで行う。揺動運動は被加工物表面の曲率中心と研磨工具表面の曲率中心を一致させて行い、このような運動により、研磨工具の表面形状が光学素子に転写され、所望の光学素子の形状を得ることができる。
球面レンズを研磨する研磨装置として、特許文献１には、加圧方向を研磨皿の球芯に向け研磨皿を揺動させて研磨する研磨装置が記載されている。また、特許文献２には、リニアガイドを用いた直動軸より構成され、各軸を制御することで、前記被加工物表面の曲率中心と前記研磨工具表面の曲率中心を一致させた揺動運動を実現する装置が記載されている。

特公平６−６５４６０号公報 特許第４３４７３７４号公報

特許文献１、特許文献２に記載の研磨装置はいずれも、研磨皿を揺動させるものであり、球芯からの距離が大きい。このため揺動範囲が大きく、高精度な揺動運動を実現するためには装置剛性、運動精度を向上させなければならず、装置コストが高くなってしまう。研磨装置コストを下げようとすると、装置剛性、運動精度の低下により球芯誤差が大きくなってしまい、被加工物表面と研磨工具表面の接触圧力分布が不均一となり、所望の形状精度が得られないという課題がある。

本発明の部品の製造方法は、保持部材に保持された被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨して部品を製造するための部品の製造方法であって、第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた支持部材と、を少なくとも有し、前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、前記保持部材は、滑り部材を介して前記支持部材の先端に形成された凹球面部に取り付けられ、前記第一のモータおよび前記第二のモータを駆動させて、前記支持部材を、前記被加工物が前記研磨工具上を移動するように移動させて、前記被加工物を研磨することを特徴とする。
また、本発明の部品の製造方法は、保持部材に保持された被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨して部品を製造するための部品の製造方法であって、第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた支持部材と、を少なくとも有し、前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、前記第一のモータおよび前記第二のモータを駆動させて、前記支持部材を、前記被加工物が前記研磨工具上を移動するように移動させて、前記被加工物を研磨することを特徴とする。

本発明の研磨装置は、被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨するための研磨装置であって、前記被加工物を保持するための保持部材と、前記保持部材が取り付けられた支持部材と、第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた前記支持部材と、を少なくとも有し、前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材は、前記第二の関節との間に配置されたワーク回転機構、前記第一のモータ、および前記第二のモータにより、回転しながら移動可能であることを特徴とする。
また本発明の研磨装置は、被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨するための研磨装置であって、前記被加工物を保持するための保持部材と、前記保持部材が取り付けられた支持部材と、第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた前記支持部材と、を少なくとも有し、前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材は、前記第二の関節との間に配置されたワーク回転機構、前記第一のモータ、および前記第二のモータにより、回転しながら移動可能であることを特徴とする。

本発明は、被加工物と研磨工具を相対的に高精度に移動させることができるため、高精度な加工が可能であるとともに、揺動範囲を小さく抑えられ、装置コストを抑えることができる。また、被加工物と研磨工具の相対的な移動速度も制御可能であり、加工時間の短縮を図ることができる。

本発明の第一の実施形態および第二の実施形態を示す図である。 本発明の第一の実施形態を示す図である。 本発明の第三の実施形態を示す図である。 本発明の実施例１における形状誤差を示す図である。 本発明の実施例２における形状誤差を示す図である。 本発明の実施例３を説明する図である。

（第一の実施形態）
本発明の部品の製造方法に係る一実施形態である第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態を示す図である。図１は第一の実施形態における研磨装置の概略図を示す。図２は、図１の一部拡大断面図である。本実施形態の部品の製造方法に用いる研磨装置は、研磨工具部Ａと被加工物保持部Ｂと移動機構部Ｃより構成される。図１（ａ）において、
研磨工具部Ａは、研磨工具８を有し、研磨工具８は、図示しない工具回転機構により工具中心軸Ｓ回りに回転可能であってもよい。研磨工具は、この分野で公知の研磨工具を用いることができる。例えば、ウレタンシートを貼りあわせたものや、ピッチ等を用いることができる。

被加工物保持部Ｂは、被加工物９を保持するための保持部材７と、支持部材６を有する。保持部材７は、被加工物９の被加工面９ａの球芯Ｏを通る光軸が保持部材７の中心軸上に位置するように、被加工物９を保持する。被加工物１の球芯は、研磨前の被加工物１の球芯であってもよいし、研磨によって得ようとする形状（目標とする形状）における球芯であってもよいが、研磨によって得ようとする形状（目標とする形状）における球芯であることが好ましい。

また、図２に示すように、支持部材６をワーク回転機構６１により中心軸Ｔ回りに回転させることで保持部材７を回転させる。支持部材６は、外周部に回転伝達部材６２、ワーク回転機構６１を有し、この回転伝達部材６２の一方の端部をワーク回転機構６１に連結する。また、もう一方の端部を保持部材７に連結する。これにより、ワーク回転機構６１よる回転を、保持部材７に伝達する。回転伝達部材６２、ワーク回転機構６１は、図１（ａ）における保持部材７とアーム関節５との間に設けることが好ましい。回転伝達部材６２は、例えば、弾性体を用いることができる。弾性体の材料はゴム材または発泡させたウレタン材が望ましい。形状は、円柱形状、円筒形状、またはベローズ形状が望ましいが、コイルスプリングのようなコイル状またはベローズ状の金属材であっても良い。連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ_１まわりに生じるモーメント剛性（１ｄｅｇ傾けるために必要な負荷Ｎｍｍ）は、１５［Ｎｍｍ／ｄｅｇ］以下であることが好ましい。モーメント剛性を１５［Ｎｍｍ／ｄｅｇ］以下にするためには、回転伝達部材６２の形状または物性を検討する必要がある。回転伝達部材６２はワーク回転機構６１から保持部材７にトルク伝達を行う部材であるため、ねじりモーメントによる応力により、回転伝達部材６２が破断しない範囲内で、形状または物性の変更を行う。

回転伝達部材６２に弾性体を用いることで、被加工物９の回転軸に交差する任意の軸まわりのモーメント剛性を小さくできる。そのため、研磨装置の球心誤差が比較的大きい場合であっても、被加工物９が研磨工具８にならおうとする力を阻害することがない。よって、被加工物表面に研磨工具から加わる圧力が均一となり、優れた形状精度を得られる。また、回転伝達部材６２により被加工物９の回転数が機械的に制御されるため、被加工物９表面の研磨工具８表面に対する相対的な移動速度（研磨速度）を制御することが可能となり、より優れた形状精度が得られる。そして、適正な研磨速度を材料や目標とする形状精度に合わせて研磨速度を設定することができるため、加工時間の短縮も図ることができる。また、研磨工具表面の摩耗や、保持部材７と支持部材６の連結部分の摩耗による、被加工物表面の研磨工具表面に対する相対的な移動速度（研磨速度）の経時的な変化が発生しない。よって、被加工物の表面の除去速度が安定し、加工される部品は高い形状精度が得られる。

また、研磨工具８を工具回転機構（不図示）により回転させてもよい。被加工物表面の研磨工具表面に対する相対速度を均一にするためには、被加工物の回転数を研磨工具の回転数と同様にすることが望ましい。

さらに、支持部材６を中心軸Ｔと平行な方向に移動させることによって、被加工物９を研磨工具８に対して押し付けて圧力を加える（加圧する）加圧機構を有していてもよい
移動機構部Ｃは、支持部材を移動させるための移動機構部であって、
支持部材上の被加工面の球芯を研磨工具の加工面の球芯に位置させた状態で、被加工物が研磨工具上を移動するように支持部材を移動させる。

支持部材の移動は、具体的には、
〔１〕被加工物保持部Ｂの支持部材６を、被加工物９の被加工面９ａの球芯が研磨工具８の加工面８ａの球芯Ｏに位置するように、位置決めすること。

〔２〕支持部材を揺動軸とし、被加工物９の被加工面９ａと研磨工具８の加工面８ａの球芯Ｏを揺動の中心として、被加工物１を研磨工具８上を移動（揺動運動）させること。（例えば、被加工物９を、研磨工具８の径方向（Ｒ方向（揺動方向））に往復移動させること。

を行なうものである。本実施形態においては、移動機構部として多関節アームを用いる例を記載する。つまり支持部材を多関節アームに取り付ける。多関節アームとは、複数のアームを連結し、連結した部分（関節）を複数有し、それぞれの関節を駆動することで、支持部材を移動させる。図１（ａ）において、アーム２はアーム関節１を介してフレーム等に、取り付けられる。そして、アーム４はアーム関節３を介してアーム２に、支持部材６はアーム関節５を介してアーム４にそれぞれ連結される。アーム関節１、アーム関節３、アーム関節５は例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）、およびステッピングモータ等公知の技術によって駆動される。アーム関節１、アーム関節３、アーム関節５の動きを制御することにより、被加工物９の被加工面９ａの球芯（曲率半径）と研磨工具８の加工面８ａの球芯（曲率半径）を一致させた状態で支持部材の移動（揺動運動）を行なうことが可能となる。多関節アームを用いると、被加工物の凹凸や、曲率半径によらず、被加工面の球芯を研磨工具の加工面の球芯に高精度に位置決めを行ないながら、コンパクトに揺動させることが可能になる。また、３関節のアームは、３つのモータ、３のハーモニックドライブ（登録商標）、３つのアームより構成することができるため、研磨装置の低コスト化が可能となる。

しかし、揺動運動には必ず僅かながら球芯誤差が生じてしまう。（球芯誤差とは揺動運動中の、被加工物表面の曲率中心と研磨工具表面の曲率中心間の距離を示す。）この球芯誤差によって、被加工物表面と研磨工具表面の接触圧力分布が不均一（一部分に圧力が集中する片当たりが発生）となり、所望の形状精度が得られない場合がある。この球芯誤差による片当たりを、保持部材７と支持部材６の連結部を傾斜自在とすることにより防止する。これにより球芯誤差が大きい場合であっても、研磨工具から被加工物に加えられる圧力の差を小さくすることができ、所望の形状精度を得ることができる。

次に、この保持部材７と支持部材６の連結部分について詳細に説明する。図１（ｂ）は、連結部分の一例について概略図を示したものである。

図１（ｂ）において、７は被加工物を保持するための保持部材であり、弾性シート１０を介して、被加工物９を保持する。加工前の被加工物は、加工により光学部材となるレンズ素材、ミラー素材、加工によりレンズやミラー等の光学部材を成形するための金型となる樹脂や金属のブランク、あるいは加工により光学部材の原器となるブランクであることが好ましい。加工後の被加工物である部品は、レンズ、ミラー等の光学部材、レンズやミラー等の光学部材を成形するための金型、あるいは光学部材の原器等であることが好ましい。

被加工物９と弾性シート１０との間の滑りを抑制するため、弾性シート１０は表面の摩擦係数が大きいものを用いることが好ましい。また、被加工物９と弾性シート１０間の滑りを抑制するため、被加工物９を保持部材に真空吸着してもよい。１６は支持部材６の連結部であり、支持部材６と同一部材であってもよいし、別部材であってもよい。連結部１６の先端部は凹状の球面からなる凹球面部１６１を有する。

また、連結部１６には、被加工物９を保持部材７に真空吸着させる場合は、排気流路１６２が形成されていてもよい。

保持部材７は、連結部１６を介して支持部材６と連結される。また、保持部材７の中心部には凸部１７が形成され、その凸部を囲むように滑り部材１４が配置される。この滑り部材１４が連結部１６の凹球面部１６１に当接し、保持部材７は支持部材６に接続される。滑り部材１４は、例えば合成樹脂やゴム等を用いることができる。

また、保持部材７には被加工物９を保持部材７に真空吸着させる場合は、排気流路１７２が形成されていてもよい。また、保持部材７の外周部には外筒１１が取り付けられている。この外筒１１の内側に被加工物９を収容することで、被加工物９が保持部材から飛び出すことなく、被加工物９を保持部材７の適正な位置に支持することができる。また、揺動方向（Ｒ方向）に対して拘束することができる。

前述したように、図１（ａ）に示す、アーム関節１、アーム関節３、アーム関節５を制御することにより、被加工物９の被加工面９ａの球芯（曲率半径）と研磨工具８の加工面８ａの球芯（曲率半径）を一致させた状態で支持部材６を揺動させる。ここでいう揺動とは、被加工物９の被加工面９ａの球芯（曲率半径）と研磨工具８の加工面８ａの球芯（曲率半径）を一致させた状態で支持部材６を移動（揺動中心をＯとして往復運動）させる。そして研磨工具の径方向（Ｒ方向）に、被加工物を往復運動させることをいう。球芯誤差がない場合は、保持部材７の中心軸と支持部材６の中心軸Ｔとは一致した状態で揺動がなされる。滑り部材１４は連結部１６の凹球面部１６１の球面上を滑る機構となっており、保持部材７（被加工物９）の中心軸は、連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ１を支点として支持部材６の中心軸に対して傾斜自在である。また、保持部材７は、支持部材６に対して回転自在である。そのため、揺動運動中に球心誤差が生じた場合、保持部材７の中心軸が支持部材６の中心軸Ｔから自在に傾斜する。また、保持部材７が支持部材６に対して自在に回転する。これにより、被加工物１表面に不均一な圧力を生じさせることなく研磨工具８の加工面にならうことが可能となる。そして、球芯誤差（揺動運動中の、被加工物表面の曲率中心と研磨工具表面の曲率中心間の距離の変化）を少なくすることができる。また、連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ１と滑り部材１４と連結部１６の接触点Ｓを結んだ線分ＳＰ１と、被加工物９の光軸（中心軸）のなす角θは以下の式（１）を満たすことが望ましい。

ここで、μは研磨加工中における、被加工物９と研磨工具８の動摩擦係数である。また、式（１）を、滑り部材１４の直径ｄ、連結部１６の凹球面部１６１の曲率半径ｒで示すと以下式（２）となる。

式（１）、または式（２）を満たすθ、Ｒ、またはｄを決定し、保持部材７、連結部１６、および滑り部材１４を作製する。これにより、研磨加工中に被加工物９と研磨工具８の間に生じる摩擦力によって滑り部材１４が連結部１６の凹球面部１６１から脱落することなく、安定した研磨加工が可能となる。

このような構成により、球芯誤差がない場合は、保持部材の中心軸（被加工物９の光軸（中心軸））は支持部材６の中心軸Ｔと同軸となるように配置される。また、球芯誤差が生じた場合であっても、保持部材の中心軸が支持部材の中心軸Ｔに対して自在に傾斜し、保持部材が支持部材に対して自在に回転するため、片当りをほとんど発生させることなく加工を行なうことができる。よって、所望の形状精度を得られる。ここで片当たりとは、加工時に被加工物９が研磨工具８より受ける力が均一ではないこと、つまり被加工物の一部分に研磨工具８より受ける力が集中してしまうことを言う。

連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ_１と被加工物９の被加工面９ａの中心との距離Ｄ_１は小さいことが望ましい。Ｄ_１が大きい場合には、研磨加工中に被加工物９と研磨工具８の間に生じる摩擦力に偏りが生じる。そして、連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ_１のまわりに生じる保持部材７のモーメントが大きくなり、被加工物９に片当りが生じてしまい、高精度の加工を行なうことができない。しかし、本実施形態の構成にすることにより、連結部１６の凹球面部１６１の曲率中心Ｐ_１と被加工物９の中心との距離Ｄ_１をより小さくすることができるため、被加工物の中心肉厚が厚い場合であっても高精度な加工を行なうことが可能となる。

（第二の実施形態）
次に本発明の第二の実施形態について説明する。第一の実施形態と異なる部分である、保持部材７および連結部１６について説明する。図１（ｃ）は、保持部材７および連結部１６の第二の実施形態を示している。

保持部材７は中心部に凹形状部１９を有し、連結部１６の先端は凸球面部１６２となっている。保持部材７の凹形状部１９は連結部１６の凸球面部１６２により支持される。保持部材７の凹球面部１９と連結部１６の凸球面部１６２は、自在に傾斜可能である。また、被加工物９は連結部１６の凸球面部１６２の曲率中心Ｐ_２を支点として回転自在である。そのため、揺動運動中に球芯誤差が生じた場合であっても、被加工物１の表面に加圧力の偏りを生じさせることなく研磨工具にならうことが可能となる。

図１（ｃ）に示すように連結部１６の凸球面部と接する保持部材７の凹形状は球面形状であってもよい。

また、図１（ｄ）に示すように連結部１６の凸球面部と接する保持部材７の凹形状はテーパー形状であっても良い。

さらに、連結部１６の凸球面部１６２の曲率中心Ｐ_２と被加工物９の表面の中心との距離Ｄ_２は小さいことが望ましい。連結部１６の球面部は、凸球面部（本実施形態）より、凹球面部（第一の実施形態）の方が、連結部１６の球面部の曲率中心Ｐと被加工物１の表面の中心との距離Ｄを小さくすることができる。よって、特に被加工物１の形状における肉厚が厚いものである場合は、連結部１６の球面部は、凹球面部（第一の実施形態の構成）を用いることがより好ましい。

（第三の実施形態）
次に本発明の第三の実施形態について説明する。第三の実施形態は、被加工物の搬送に関するものである。図３は、第三の実施形態を説明する図である。図１、図２と同一構成である部分には同一の符号を付し説明を省略する。図３（ａ）において、２３はバネであり、支持部材６の端部に形成された凹球面部とは異なるもう一方の端部に連結されている。支持部材６は軸受け２２をガイドとして中心軸と平行な方向（直動方向）に運動可能な構成となっている。バネ２３は自然長Ｌ_０に対して、ΔＬの圧縮方向変位が与えられている。ここで、ΔＬは後述するΔＬ’より小さく設定する必要がある。保持部材７に固定された第一の部材２０は、圧縮されたバネ２３の弾性力により第二の部材２１に押し付けられており、第一の部材２０が第二の部材２１から受ける垂直抗力Ｎとバネ２３の弾性力Ｆがつり合っている。そのため、支持部材６の球面部の曲率中心を支点とした保持部材７の傾斜運動、は拘束され、保持部材７の姿勢が安定するため、被加工物の安定した自動搬送が可能となる。また、研磨加工時には図３（ｂ）に示すように、研磨工具８が被加工物９をバネ２３の圧縮方向にΔＬ’押し込むことで、バネ２３の弾性力Ｆ’により被加工物９に所望の加圧力Ｆ’を与える構成となっている。そのため、研磨加工時には第一の部材２０は第二の部材２１と非接触となり、保持部材７は支持部材６の球面部の曲率中心を支点として傾斜自在となる。

以上のような研磨加工方法により、研磨加工時は球芯誤差が大きい場合においても所望の被加工物形状精度が得られ、自動搬送時は被加工物（部品）の保持体の姿勢が安定し、被加工物（部品）の搬送が安定して行なえるようになる。

また、第一の部材２０と第二の部材２１が非接触状態にある時、第二の部材２１の回転を第一の部材２０に伝える機構（例えば溝を設けておく等の周知技術）を第一の部材２０または第二の部材２１に設けておく。そして第二の部材２１にワーク回転機構により回転を加えることで、保持部材７を回転させて被加工物９を回転させながら加工することができる。

実施例１では、第一の実施形態を用いて光学部材を加工した。光学部材は、外径Φ２５［ｍｍ］、曲率半径Ｒ＝２８［ｍｍ］凸面形状、中心肉厚＝２［ｍｍ］の一般光学ガラスとした。

研磨加工は図１（ａ）におけるアーム関節１、アーム関節３、アーム関節５を制御することにより、被加工物９表面の曲率半径と研磨工具８表面の曲率半径を一致させた状態で揺動運動を行うことで実施した。揺動運動は、研磨工具８の中心軸に対して被加工物９中心軸の傾斜角が２０〜２８［ｄｅｇ］の範囲を一往復８［ｓ］の周期で行った。尚、本実施例の研磨加工における揺動運動時の球芯誤差は１８０［μｍ］であった。図１（ｂ）における保持部を構成する部品の材質は、弾性シート１０がゴム硬度アスカ―Ａスケール３０程度の弾性体とした。また、外筒１１が合成樹脂、保持部材７がステンレススチール、滑り部材１４が合成樹脂、支持部材６がステンレススチールとした。滑り部材１４と支持部材６の接触部には、摺動性および耐摩耗性の向上を目的として機械用グリスを塗布した。図１（ｂ）において、支持部材６球面部の曲率中心Ｐ_１と滑り部材１４と支持部材６の接触点Ｓを結んだ線分をＳＰ_１と、被加工物９中心軸のなす角θを４１．８［ｄｅｇ］とした。また、滑り部材１４の直径ｄ＝８［ｍｍ］、支持部材６の球面部１６１はｒ＝６［ｍｍ］とし、式（１）および式（２）を満たす構成とした。ここで、研磨加工中の動摩擦係数はμ＝０．９を想定した。また、図１（ｂ）において、支持部材６の球面部１６１の曲率中心Ｐ_１と被加工物９表面中心との距離Ｄ_１＝２．３［ｍｍ］とした。図１（ａ）における研磨工具８は工具基台に発砲ポリウレタンを貼り付けたものを用いた。研磨液は酸化セリウム系研磨剤を水に添加したスラリーを用いた。研磨加工における研磨工具８の回転数は１８００［ｒｐｍ］、被加工物９の回転数は１８００［ｒｐｍ］、加工面圧は２６［ｋＰａ］とした。

以上の構成、条件で研磨加工を行った際の部品（加工後の被加工物）の形状誤差を図４に示す。形状誤差のＰＶが１００［ｎｍ］以下であり、所望の形状精度が得られた。以上のように、本発明の研磨加工方法により、球芯誤差が比較的大きい場合においても、被加工物表面と研磨工具表面の接触圧力分布が均一となり、所望の部品形状精度が得られた。

実施例２では、第二の実施形態を用いて光学部材を加工した。光学部材は、外径Φ１８ ［ｍｍ］、曲率半径Ｒ＝１６［ｍｍ］凹面形状、中心肉厚＝１［ｍｍ］の一般光学ガラスとした。

研磨加工は実施例１と同様に、図１（ａ）におけるアーム関節１、アーム関節３、アーム関節５を制御することにより、被加工物９表面の曲率半径と研磨工具８表面の曲率半径を一致させた状態で揺動運動を行うことで実施した。揺動運動は、研磨工具８の回転軸に対して被加工物９回転軸の傾斜角が２７〜３７［ｄｅｇ］の範囲を一往復８［ｓ］の周期で行った。尚、本実施例の研磨加工における揺動運動時の球芯誤差は１５０［μｍ］であった。図１（ｃ）における保持部を構成する部品の材質は、弾性シート１０がゴム硬度アスカ―Ａスケール３０程度、外筒１１が合成樹脂、保持部材７および支持部材６がステンレススチールとした。支持部材６の球面部は耐摩耗性を向上させるために、焼き入れ焼き戻しを行った。保持部材７と支持部材６の接触部には、摺動性および耐摩耗性の向上を目的として機械用グリスを塗布した。また、支持部材６の凸球面部の曲率中心Ｐ_２と被加工物９表面中心との距離Ｄ_２＝８．５［ｍｍ］とした。図１（ａ）における研磨工具８は実施例１と同様の構成のものを用いた。研磨液は実施例１と同様の構成のものを用いた。研磨加工における研磨工具８の回転数は２４００［ｒｐｍ］、被加工物９の回転数は２４００［ｒｐｍ］、加工面圧は２６［ｋＰａ］とした。

以上の構成、条件で研磨加工を行った際の部品（加工後の被加工物）の形状誤差を図５に示す。形状誤差のＰＶが１００［ｎｍ］以下であり、所望の形状精度が得られた。以上のように、本発明の研磨加工方法により、球芯誤差が比較的大きい場合においても、被加工物表面と研磨工具表面の接触圧力分布が均一となり、所望の部品形状精度が得られる。

実施例３では、実施例２と同様の加工を行ない、第三の実施形態で示した自動搬送を行なった。自動搬送は、図６（ａ）に示すように、置台２５上にある被加工物９をシリンダ２４により上昇させ、保持部材７の外筒１１に挿入および吸着することで、被加工物９の搬送を行った。このとき、保持部材７は図３（ａ）に示す構成を用い、バネ２３はバネ定数ｋ＝１．７７［Ｎ／ｍｍ］、自然長Ｌ_０＝３５［ｍｍ］のコイルスプリングを使用し、ΔＬ＝２［ｍｍ］の圧縮方向変位が与えられた構成とした。第一の部材２０は第二の部材２１にバネ２３の弾性力Ｆ＝３．５４［Ｎ］の力で押し付けられているため、支持部材６球面部の曲率中心を支点とした保持部材７の傾斜は拘束された。そのため、保持部材７の姿勢が安定し、被加工物９の安定した自動搬送が可能となった。

次に、図６（ａ）において保持部材７で保持された被加工物９をアーム部で搬送し、図６（ｂ）に示すように、研磨工具８に押し付けて研磨加工を実施した。研磨加工における加工条件は、実施例２と同様とした。また、加工面圧２６［ｋＰａ］を得るため、図３（ｂ）におけるバネ２３の自然長Ｌ_０に対する圧縮方向変位ΔＬ’＝３．９［ｍｍ］とした。研磨加工時は、図３（ｂ）に示すように、第一の部材２０は第二の部材２１と非接触となり、保持部材７は支持部材６の球面部の曲率中心を支点として傾斜自在となった。以上の構成で、５０枚の被加工物を自動搬送および研磨加工を実施した結果、搬送不良の無い搬送を実現し、所望の形状精度が得られた。

１ アーム関節１
２ アーム１
３ アーム関節２
４ アーム２
５ アーム関節３
６ 支持部材
７ 保持部材
８ 研磨工具
９ 被加工物
１０ 弾性シート
１１ 外筒
１２ 保持部
１３ 支持部材
１４ 滑り部材

Claims (14)

1. 保持部材に保持された被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨して部品を製造するための部品の製造方法であって、
   第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた支持部材と、を少なくとも有し、
   前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、
   前記保持部材は、滑り部材を介して前記支持部材の先端に形成された凹球面部に取り付けられ、
   前記第一のモータおよび前記第二のモータを駆動させて、前記支持部材を、前記被加工物が前記研磨工具上を移動するように移動させて、前記被加工物を研磨することを特徴とする部品の製造方法。
2. 保持部材に保持された被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨して部品を製造するための部品の製造方法であって、
   第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた支持部材と、を少なくとも有し、
   前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、
   前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、
   前記第一のモータおよび前記第二のモータを駆動させて、前記支持部材を、前記被加工物が前記研磨工具上を移動するように移動させて、前記被加工物を研磨することを特徴とする部品の製造方法。
3. 前記凹形状部は、球面形状であることを特徴とする請求項２記載の部品の製造方法。
4. 前記凹形状部は、テーパー形状であることを特徴とする請求項２記載の部品の製造方法。
5. 前記保持部材に、第一の部材を連結し、前記第一の部材に第二の部材を当接させることで、前記保持部材の前記支持部材に対する傾斜を拘束することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の部品の製造方法。
6. 前記支持部材は、前記第二の関節との間に配置されたワーク回転機構によって回転可能であり、
   前記第二の部材に回転伝達部材を連結し、前記回転伝達部材によって前記ワーク回転機構からの回転を前記保持部材に伝達することにより前記被加工物を回転させることを特徴とする請求項５記載の部品の製造方法。
7. 被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨するための研磨装置であって、前記被加工物を保持するための保持部材と、
   前記保持部材が取り付けられた支持部材と、
   第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた前記支持部材と、を少なくとも有し、
   前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、
   前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、
   前記支持部材は、前記第二の関節との間に配置されたワーク回転機構、前記第一のモータ、および前記第二のモータにより、回転しながら移動可能であることを特徴とする研磨装置。
8. 被加工物を研磨工具に対して移動させて前記被加工物を研磨するための研磨装置であって、前記被加工物を保持するための保持部材と、
   前記保持部材が取り付けられた支持部材と、
   第一の関節を介して第一のアームに取り付けられた第二のアームと、第二の関節を介して前記第二のアームに取り付けられた前記支持部材と、を少なくとも有し、
   前記第一の関節は、第一のモータを有し、前記第二の関節は、第二のモータを有し、
   前記保持部材は凹形状部を有し、前記保持部材は、前記支持部材の先端に形成された凸球面部と前記凹形状部とを当接させて前記支持部材に取り付けられ、
   前記支持部材は、前記第二の関節との間に配置されたワーク回転機構、前記第一のモータ、および前記第二のモータにより、回転しながら移動可能であることを特徴とする研磨装置。
9. 前記凹形状部は、球面形状であることを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
10. 前記凹形状部は、テーパー形状であることを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
11. 前記ワーク回転機構からの回転を前記保持部材に伝達するための回転伝達部材を有することを特徴とする請求項７乃至１０いずれか一項記載の研磨装置。
12. 前記保持部材は、第一の部材が連結され、前記第一の部材に第二の部材が当接され、前記第二の部材に前記回転伝達部材が連結されていることを特徴とする請求項７乃至１１いずれか一項記載の製造装置。
13. 請求項１乃至６いずれか一項記載の部品の製造方法によって製造されることを特徴とする光学部材の製造方法。
14. 請求項１乃至６いずれか一項記載の部品の製造方法によって製造されることを特徴とする型の製造方法。

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