JPH02109672A

JPH02109672A - 研削研磨装置及び研削研摩方法

Info

Publication number: JPH02109672A
Application number: JP63265080A
Authority: JP
Inventors: Masaki Watanabe; 正樹渡辺
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-04-23
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPH0659613B2; US5024024A; DE3932197A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光学素子等を研削、研摩加工するための研削
研摩装置及び研削研摩方法に係り、さらに詳細にはワー
クを軸回りに回転駆動又は回転可能に保持するワーク軸
と、工具を同軸上に保持するとともに駆動装置を介して
回転駆動自在に構成された工具軸とを備え、ワークと工
具の相互の回転により被加工体を研削研摩加工する研削
研摩装置及び研削研摩方法に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の研削研摩装置としては、特願昭６３−’０
１０２９４号の明細書に記載された技術がある。かかる
研削研摩装置は、上皿を軸回りに回転可能に保持する上
軸と、下皿を同軸上に保持するとともに駆動装置を介し
て回転駆動自在に構成された下軸とを備え、上皿と下皿
との相互回転による相対すべりを介して被研摩体を研摩
加工するように構成してなる研摩装置において、上軸も
しくは下軸を必要に応じて角度振幅揺動させる機構と、
上軸もしくは下軸を両軸中心線を含む平面内において上
軸もしくは下軸に直交する方向に直進移動させる機構と
を装備して構成したものである。

上記構成の研摩装置によれば、上軸もしくは下軸を必要
に応じて移動する角度振幅揺動機構と上軸もしくは下軸
の直進移動機構とにより、あたかも上皿もしくは下皿の
球心を中心とする角度振幅揺動による研摩加工と同様の
加工もしくは平面の研摩加工が可能となるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図は、従来技術の課題を説明するための部分構成図
で、図において１で示すのは装置本体、２で示すのは支
持具、３で示すのは支持具２に軸方向摺動自在に、かつ
回転自在に保持された上軸、４で示すのはワーク、５で
示すのは下皿（研摩工具）で、回動中心０を中心として
任意角度揺動自在の構成となっている。０１で示すのは
下皿５の球心である。

上記従来の構成においては、角度θまでの範囲で下皿５
を０点を中心にして角度振幅揺動させて研摩加工を行う
ものである。ところで、この揺動時には、図に示すよう
に下皿５の球心０．が０の位置から０１′の位置に移動
する。そして、この移動に伴って球心Ｏ１は軸線方向（
高さ方向）にも所定量Ｘだけ移動することになる。加工
時には、ワーク４と下皿５とは圧接状態にあるので、下
皿５の球心Ｏ１が高さ方向にＸだけ移動すれば、上軸３
もこのＸの範囲内で上下動することになる。

支持具２と上軸３との間には摺動抵抗が存在するために
、上記従来技術においては、上記上軸３の上下動の際に
この摺動抵抗によりワーク４と下皿５との間の加工圧に
バラツキが生じ、ワーク４を均一に加工できず、安定し
た品質の加工品が得られないという大きな問題点があっ
た。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、上軸（ワーク軸）が上下動するのに同調して（
追従させて）上軸のガイド孔を有する部材を上下動させ
るように構成することにより、上記従来技術の問題点を
解決するとともに、母性原理に基づく球面、平面の創成
加工から倣い加工による研削研摩加工まで幅広く適用で
きるようにした研削研摩装置及び研削研摩方法を提供す
ることを目的とする。

Ｃａ！題を解決するための手段〕上記問題点を解決するために本発明の請求項１に係る研
削研摩装置では、ワークを軸回りに回転自在又は回転駆
動自在に保持するワーク軸と、工具を同軸上に保持する
とともに駆動装置を介して回転駆動自在に構成された工
具軸とを装備し、ワークと工具の相互の回転により被加
工体を研削。

研摩加工しうるように構成してなる研削研摩装置におい
で、前記ワーク軸もしくは前記工具軸をその軸線と垂直
な軸回りに回動させる機構と、前記ワーク軸もしくは前
記工具軸を両軸中心線を含む平面内において前記ワーク
軸もしくは前記工具軸の軸線に直交する方向に直進移動
させる機構と、前記ワーク軸又は前記工具軸の移動に追
従させてその保持具を軸方向に直進移動させる機構と、
前記各軸及び保持具を移動制御する制御部と、より構成
したものである。

又、請求項２に係る研削研摩方法ではワークの球面もし
くは平面を研削創成するためのカップ状砥石とワークの
球面もしくは平面に対応する凹凸球面もしくは平面を有
する皿状の研削、研摩砥石の選択と、前記砥石を装備し
た工具軸とワークを保持するワーク軸の回転駆動の選択
と、数値制御プログラムの設定により、研削創成加工か
ら皿状工具による研削研摩加工を同一の装置で行うもの
である。

（作　用〕請求項１に係る装置においては、研削、研摩加工時に工
具の角度揺動操作に伴って上下動するワーク軸又は工具
軸に追従してその保持具が軸方向に移動する。従って、
ワーク軸又は工具軸とその保持具との間の相対摺動がな
くなり、ワークに対する加圧力が常に一定となる。

又、請求項２に係る方法においては、同一の装置で研削
創成加工から皿状工具による研削研摩加工を行うことが
できる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。

（第１実施例）第１図〜第３図は、本発明に係る研摩装置２０の第１実
施例を示すものであり、第１図（ａ）は研摩装置２０の
側面図、第１図（ｂ）はその正面図、第２図及び第３図
は作用状態説明図である。

図に示すように研摩装置２０は、装置本体２１と、装置
本体２１に装着されたワーク軸部２２及び工具軸部２３
とより構成しである。

ワーク軸部２２は、装置本体２１に対して上下動自在に
構成された支持具２４に軸方向摺動自在に、かつ回転自
在に保持されたワーク軸２５と、ワーク軸２５の下端部
に装着されたワーク２６とより構成しである。

支持具２４は、装置本体２１に固定されたブラケット６
１に固装されたサーボモータ６２を介してワーク軸２５
の軸線方向に移動制御自在に構成しである。

ワーク軸２２は、支持具２４に軸方向摺動自在に、かつ
回転自在に保持されたワーク軸２５と、ワーク軸２５の
下端部に装着されたワーク２６とより構成しである。

工具軸部２３は、ハウジング２７を介して回転自在に保
持された工具軸２８と、工具軸２８の上端部に固設した
工具２９等より構成しである。工具軸２８の工具軸部に
はプーリー３０が固設してあり、プーリー３０は、ベル
ト３１を介して駆動装置３２側のプーリー３３と連動構
成しである。

工具軸２８のハウジング２７の両側部（第１図（ｂ）に
おける左右側部）にはアーム３４が設けてあり、各アー
ム３４の上部には水平の回動軸３５が一体的にもしくは
固着して形設しである。

そして、各アーム３４の回動軸３５は、回動支持ヘース
３６の孔３７に嵌装してあり、工具軸２８はアーム３４
、回動支持ベース３６を介して回動軸３５を中心として
回動（揺動）自在の構成となっている。−側の回動軸３
５の軸端には歯車３日が固設してあり、この歯車３８は
回動用サーボモータ３９例の歯車４０と噛合構成しであ
る。

即ち、工具軸２８は、回動用サーボモータ３９を介して
回動中心０を中心として矢印４２方向に任意角度回動駆
動自在の構成になっている。回動支持ベース３６は、ス
ライドベース４１を介して水平方向、即ち矢印４３方向
にスライド自在の構成となついる。回動支持ベース３６
には、水平の送りねじ４４が螺着してあり、この送りね
じ４４は、スライドベース４１に固設された支持部材４
５に固定されたサーボモータ４６に連動連結しである。

即ち、工具軸２８は、サーボモータ４６、送りねじ４４
を介してワーク軸線に直交する水平方向（直進方向）４
３に移動制御自在の構成となっている。

上記各サーボモータ３９．４６の制御は、図示を省略し
ている数値制御装置を介して行えるように設定してあり
、従って、工具軸部２３の矢印４２．４３方向の作動操
作を数値制御にて同期させて行い、工具軸２８の軸線が
ワーク軸２５の軸線に対して傾きを生じている場合であ
っても、工具２９の球心ＯＩが常にワーク軸２５の軸線
上に位置するように移動制御しうるように設定しである
。

又、同様にサーボモータ６２の制御も図示を省略してい
る数値制御装置を介して行えるように設定してあり、従
って、研削、研摩加工時の工具軸２８の角度振幅揺動４
２並びに直進移動４３に同期させて支持具２４を移動制
御させることにより、ワーク軸２５の支持具２４に対す
る相対摺動を抑えて摺動抵抗が生じないように制御構成
しである。

上記構成の研摩装置２０においては、第２図にて示すご
と（、角度θまでの範囲で工具軸部２３を０点を中心に
して角度振幅揺動させて研摩加工を行うのであるが、工
具軸部２３を０点を中心として移動させた際には、図に
おいて２点鎖線で示すように工具２９の球心Ｏ１が傾斜
角度θに応じて矢印４３方向に移動する。この移動量ｅ
は、ｅ−σで＝、　ｓｉｎ　θで表される。工具軸部２
３は、角度θだけ矢印４２方向に回動されると同時に矢
印４３方向に数値制御装置を介して移動され、工″具２
９の球心０１がワーク軸２５の軸線上に位置するように
補正制御される。この場合、補正制御の方向は、０点に
対する０１点の位置により決定される。本実施例におい
ては、かかる補正制御を連続する角度振幅揺動に同期さ
せて行ない、ワーク２６と工具２９とが均等に当接する
上で必要な制御分解能で制御させることにより、あたか
も工具球心０１を中心とする角度振幅揺動による研摩加
工と同様の加工を可能にするものである。更に工具軸部
２３を傾斜角度θに応じて矢印４３方向に直進移動させ
た際に、工具球心０１は０ｏ１００、ｃｏｓ　　θ＝Ｏ
Ｏ＋　（１−ｃｏｓ　　θ）だけワーク軸２５の軸線方
向に移動することになるが、本実施例においては、この
ワーク軸２５の軸線方向の移動に対して支持具２４を、
サーボモータ６２を介して工具軸２８の角度振幅揺動４
２並びに直進移動４３に同期させて移動制御させている
ので、支持具２４とワーク軸２５との間の相対的摺動が
生じることがない。従って、支持具２４とワーク軸２５
との間に摺動抵抗が発生することがなく、常に安定した
加圧力を付与することができ、安定した品質の加工品を
得ることができるものである。

以上のように本実施例によれば、工具軸部２３を０点を
中心として揺動させた際でも、常にあたかも工具球心Ｏ
２を中心とする角度振幅揺動による研摩加工と同様の加
工を行なえ、かつ、ワーク軸２５と支持具２４との間の
摺動抵抗も発生しないので、工具軸２８の角度振幅揺動
の回動中心Ｏと工具球心０．とを一致させなくとも、ワ
ーク軸中心線とワーク中心線とを同軸に保ったまま球心
揺動加工を行なうことができる。又、ワーク２６と工具
２９の曲率半径が異なる組合せに変更する場合でも、角
度振幅！常動θの範囲、工具軸２８の回動中心０と工具
球心０１間の距離、工具２９の球面の凹凸の区別、ｔ２
動速度を数値制御装置に入力することにより、容品に加
工条件を設定できる。

即ち、例えば、θは最小角θ＋　＝１０　（ｄｅｇ）、
最大角θｔ　＝２５　（ｄｅｇ）、工具軸回動中心０と
工具球心０１間の距離００　、　＝１０．０ＯＯ（＋＋
ｎ）、工具凸面は十符合、揺動速度ω−０，５（ｒａｄ
／５ｅｃ）というように加工条件を入力すればよい。従
って、かかる条件設定をすることにより、工具軸２８の
角度振幅揺動の回動中心０と工具球心０．とを一致させ
なくとも、微小曲率半径から平面に至るまでの全ての曲
率半径（全ての形状）の被研摩面を研摩加工できる極め
て大きな効果が得られるとともに、研摩装置の有効活用
化が図れる。又、上記効果を奏する研摩装置を簡単かつ
大型化させることなく実現でき、又、装置の使い易さ、
信軌性、耐久性ともに向上できるものである。

なお、上記実施例においては、ワーク２６が凹面、工具
２９が凸面の例を示したが、これと逆の場合、即ち、ワ
ーク２６が凸面、工具２９が凹面の場合にも適用できる
のは勿論であり、この構成例の要部を第３図に示す。な
お、第３図における各構成部とその作用及び効果は、第
１図の場合と同様であるので、同様の構成部には同一符
合を付してその説明を省略する。

又、本実施例においては工具軸部２３を回動する側に配
設したが、ワーク軸部２２と工具軸部２３とを入れ換え
てワーク軸部２２を回動する側に配設しても、同様に加
工でき、同様の効果を得ることができるものである。

（第２実施例）第４図（ａ）、（ｂ）に本発明に係る研摩装置２０の第
２実施例を示す０本実施例は、第１実施例における矢印
４２方向の角度振幅揺動操作を工具軸部２３にて行ない
、矢印４３方向の直線移動操作をワーク軸部２２にて行
なうように構成したものである。即ち、ワーク軸２５の
支持具２４を装置本体２１に対して矢印６３方向に加え
て更に４３方向に移動自在に構成し、この支持具２４の
下部に設けた可動操作部５０と螺合するボールねじ５１
を有するサーボモータ５２を介して支持具２４を矢印４
３方向に移動制御自在に構成したものである。５３で示
すのは摺動部である。支持具２４の移動は、第１実施例
と同様に工具軸部２３の角度振幅揺動における下皿球心
０．の移動に同期させてワーク軸２５の軸心が０１点を
常に通るように移動制御できるように設定しである。又
、ワーク軸部２２を矢印４３方向に移動させる構成であ
るので、第１実施例と異なり工具軸部２３は所定の傾斜
角度θの範囲で角度振幅揺動させるだけの構成でよい、
その他の構成は、第１実施例と同様であるので、第１図
にて示した構成部と同様の構成部には同一符合を付して
その説明を省略する。

又、本実施例においても、工具軸部２３の角度振幅揺動
に伴う工具２９球心０のワーク軸２５の軸線方向の変位
に対しては、第１実施例と同様にサーボモータ６２を介
して支持具２４を移動制御させることにより摺動抵抗の
発生を防止している。

本実施例の構成において研摩加工を行なう際には、まず
ワーク軸２５を下降させてワーク２６と工具２９を当接
させ、工具軸２８及び／又はワーク軸２５を回転させな
がら工具軸部２３を０点を中心として傾斜角度θの範囲
内で角度振幅揺動させて行なう、この場合、ワーク軸２
５が工具軸部２３の傾斜角度に応じて矢印４３方向に移
動制御され、工具球心Ｏ１の水平方向への移動に同期し
てワーク軸２５の軸心が０１点を常に通るように制御さ
れるので、第１実施例と同様の作用にてあたかも工具球
心０１を中心とする角度振幅揺動による研摩加工と同様
の加工が可能となるものである。

本実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、研摩装
置２０における駆動部をワーク軸部２２と工具軸部２３
に分割でき、装置の構成上、機能性上有利となる利点が
ある。

（第３実施例）第５図に本発明に係る研摩装置２０の第３実施例を示す
０本実施例は、平面を研摩加工する場合の例を示すもの
で、図に示すように工具軸部２３をサーボモータ４６に
て水平方向に直進移動制御しろる構成となっている。サ
ーボモータ４６による移動機構は、第１図（ａ）にて示
すものと同一であるので、その説明を省略する。本実施
例においては、角度振幅揺動は不要であるので、そのた
めの機構は省くか、揺動駆動制御をしないようにする。

なお、本実施例では工具軸部２３を移動する例を示した
が、ワーク軸部２２側を移動させる構成であってもよい
。その他の構成は、第１実施例と同様であるので、同様
の部材には同一符合を付してその説明を省略する。

本実施例においては、ワーク２６を工具２９に当接させ
、工具軸２８及び／又はワーク軸２５を回転させながら
工具軸部２３又はワーク軸部２２を加工に必要な移動１
ｅだけ直線往復動させることにより、平面の研摩加工を
行なうことができるものである。

又、本実施例においてもワーク軸部２２と工具軸部２３
とを入れ換えて配設しても、同様に加工でき、同様の効
果を得ることができるものである。

なお、上記各実施例の他、ワーク２６．工具２９が球面
であって、工具球心０．が下軸角度振幅揺動の回動中心
０と一致するように配置した場合には、工具軸２８の角
度振幅揺動だけで研摩加工が可能となる。又、第１〜第
３実施例の構成を上下逆にして倒立させた構成にし′Ｃ
も同様の機能が得られるものである。

又、上記各実施例においては、光学素子の研磨の例で説
明したが、光学素子に限定されるものではなく、セラミ
ック、金属、プラスチックの球面軸受面等の研摩加工に
も適用しうるちのである。

以上のように各実施例によれば、ワーク軸もしくは工具
軸の角度振幅揺動機構と、ワーク軸もしくは工具軸の直
進移動機構とにより、あたかもワークもしくは工具の球
心を中心とする角度振幅揺動による研摩加工と同様の加
工が可能となる。

又、角度振幅揺動機構を機能させずに直進移動機構のみ
を操作することにより、平面の研摩加工が可能となる。

以上の結果、微小曲率半径を有する球面から平面までの
全ての形状の面を研摩加工できるものである。

なお、上記各実施例においては研摩加工装置の例を示し
たが、カップ状砥石を用いた球面創成加工にも適用しう
るちのである。

（第４実施例）第６図に本発明に係る研削研摩方法を実施するための実
施装置を示す０本実施例は、カップ状の砥石を用いて球
面創成原理に基づき球面を研削創成する例を示している
。

本実施例においては、ワーク軸２５の上端部にプーリ７
３を固設するとともに、支持具２４に固定したモータ７
１側の駆動プーリ７２との間にベルト７４を巻回してあ
り、ワーク軸２５をモータ７１を介して回転駆動しうる
ように構成しである。

又、ワーク軸２５は、サーボモータ６２を介して支持具
２４とともにその軸線方向に移動制御自在に構成しであ
る。又、工具軸２日の先端部にはカップ状の砥石７０が
固設しである。その他の構成については第１実施例と同
様であるので、同様の構成部には同一符号を付してその
説明を省略する。

本実施例の装置によれば、カーブジェネレータによる球
面創成原理に基づいて工具軸２８の角度θ、水平力向４
３の移動調節を行った後、ワーク軸２５をモータ７１を
介して回転駆動させつつ、サーボモータ６２を介して軸
線方向６３に移動制御し、カップ状砥石７０を回動中心
０を中心として角度振幅揺動させることにより、ワーク
２６を研削加工するものである。なお、本実施例のよう
にカップ状砥石７０を用いた揺動による加工だけではな
（、所定の位置関係を保って相対的な切り込みを与えつ
つ加工することもできるものである。

又、本実施例ではカップ状砥石７０を用いた球面の研削
創成の例を示したが、カップ状砥石７０に代えてワーク
２６の球面もしくは平面形状に対して凹凸対をなす球面
もしくは平面形状を有する皿状の研削、研摩砥石を用い
ることにより、皿状の研削、砥石による加工が不能とな
る。

従って、本実施例によれば、砥石の選択と工具軸２８及
びワーク軸２５の回転駆動の選択と数値制御プログラム
の設定により、研削創成加工から工具皿による研削、研
摩加工が同一の装置で行なえる利点がある。

又、本実施例においても他の実施例と同様に、ワーク軸
部２２．工具軸部２３を互に入れ換えることができ、こ
の場合にも同様の効果が得られるものである。

又、以上の実施例においては、球面や平面の研削、研摩
加工の例を示したが、いずれの例においても、３つの制
御軸を所望の形状を得るために同期させて連続または断
続的に移動制御している。

従って、ワークが非球面（楕円面、ドーリ゛ツク面。

放物面２等々）であってもその形状に適した移動制御を
与えることによって上記実施例と同様の加工ができるも
のである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の請求項１に係る装置によれば、
ワーク軸又は工具軸とその保持具との間の相対摺動がな
くなり、軸とその保持具との間の摺動抵抗が発生しない
ので加圧力が常に一定となり、安定した品質の加工品が
得られるものである。

又、請求項２に係る方法によれば、同一の装置で研削創
成加工から皿状工具を用いた倣い加工による研削研摩加
工まで幅広く適用範囲を拡大できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明に係る装置の第１実施例を示す
側面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の正面図、第２図は、第１
図（ａ）、　　（ｂ）の作用状態説明図、第３図は第１実施例の要部の他の構成例を示す側面図、第４図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る装置の第２実施例
を示す側面図、正面図、第５図は、本発明に係る装置の第３実施例を示す側面図
、第６図は、本発明に係る方法の実施装置の実施例の側面
図、第７図は、従来技術の説明図である。２５・・・ワーク軸　　２６−・・ワーク２８・・・工
具軸　　　２９・・・工具３９・・・回動用サーボモー
タ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ワークを軸回りに回転自在又は回転駆動自在に保
持するワーク軸と、工具を同軸上に保持するとともに駆
動装置を介して回転駆動自在に構成された工具軸とを装
備し、ワークと工具の相互の回転により被加工体を研削
、研摩加工しうるように構成してなる研削研摩装置にお
いて、前記ワーク軸もしくは前記工具軸をその軸線と垂
直な軸回りに回動させる機構と、前記ワーク軸もしくは
前記工具軸を両軸中心線を含む平面内において前記ワー
ク軸もしくは前記工具軸の軸線に直交する方向に直進移
動させる機構と、前記ワーク軸又は前記工具軸の移動に
追従させてその保持具を軸方向に直進移動させる機構と
、前記各軸及び保持具を移動制御する制御部と、より構
成したことを特徴とする研削研摩装置。
（２）ワークの球面もしくは平面を研削創成するための
カップ状砥石とワークの球面もしくは平面に対応する凹
凸球面もしくは平面を有する皿状の研削、研摩砥石の選
択と、前記砥石を装備した工具軸とワークを保持するワ
ーク軸の回転駆動の選択と、数値制御プログラムの設定
により、研削創成加工から皿状工具による研削研摩加工
を同一の装置で行うことを特徴とする研削研摩方法。